施桥船闸至长江口门段航道疏浚适用船型研究

杨 辉，邬德宇，郭扬扬，金 凤

(1.江苏省船舶设计研究所有限公司，江苏 镇江 212003；2.中交天津航道局有限公司，天津 300042；3.江苏科技大学 船舶与海洋工程学院，江苏 镇江 212000)

0 引言

疏浚工程的安全、效率受到施工船型的影响，选取合适的施工船型，可有效减少成本、压缩工期、提高工程质量。疏浚船舶及工艺原则上属于非标设备，不同的工况条件要使用不同的挖泥机具。因此，疏浚船舶的选择要根据工程施工条件和要求，结合技术、工效、经济等多方面因素综合比较确定。

彭建军等针对嘉兴市穆湖溪、苏州塘河道疏浚工程进行了挖泥船的选型，根据被挖掘土壤的种类和性质、挖槽尺度和排泥方法、疏浚工程量和工作时间、挖泥船的性能这4个主要因素，分析了各类挖泥船对该疏浚工程逐项因素的适应性。黄进华等结合湖南省内湖区和沟渠清淤施工条件和要求，对机械清淤和水力清淤这2种方式进行了比较，给出了各类挖泥船对疏浚岩土的可挖性参考范围。吕拥军等分析了各种挖泥船的优缺点，针对黄孝河明渠特点，分段选择了适宜的挖泥船。刘玲等结合小清河主城区段河道情况，将清淤工作的整个过程分成清挖、输送、脱水3个主要环节，分环节列表比较后再进行了优化组合。可见，各疏浚地区的施工条件有其特殊性，具有不同的施工条件和要求。现有挖泥船及疏浚方式多种多样，需要对传统的疏浚技术进行因地制宜的研究，并通过综合比选才能选取合适的施工设备。另外，目前关于适用船型选择的方法多采用定性分析，而定量分析较少。由于通过具体的数值计算方法更为直观和可靠，因此应提高该方面的分析论证。

本文针对施桥船闸至长江口门段航道疏浚工程开展适宜船型研究，分析该段航道疏浚工程特点、疏浚要求及内河常见船型的优缺点，形成该航段疏浚船型选择的主要影响因素，采用数值评分法综合评价各船型的适用性，最终得出该航段适宜的挖泥船船型方案。

1 航道疏浚工程概况

京杭运河施桥船闸至长江口门段航道整治工程是京杭运河苏北段唯一一段未实施整治的航段，该工程的实施将有助于扬州市建设绿色现代航运示范区和推进大运河文化带建设。该工程位于长江和运河2条黄金水道的交汇点，总长5.37 km，按Ⅱ级航道标准建设，设计最大船舶等级为2 000吨级，航道底宽不小于70 m，航道水深不小于4.0 m，最大泥层厚度约4.0 m，疏浚土方共计1 095 209 m。

工程设计特征水位为常水位2.70 m，设计最高通航水位6.83 m，设计最低通航水位0.23 m。

该航段属冲积地段，河床地质土层由上而下为：①素填土；②淤泥质粉质黏土；③粉质黏土；④粉砂夹粉土；⑤粉质黏土；⑥粉砂夹粉土；⑦粉砂。

2 航道疏浚特点与需求分析

2.1 边通航边施工

施桥船闸至长江口门段航道通航船舶较多，交通繁忙，还有大型船队通过，施工期须保证正常通航。特别是在枯水期进行水下土方开挖期间，水位较低，通航水域变小，施工船舶与通航船舶间的相互干扰较大，要在施工有序进行的同时保障通航安全。

2.2 环保要求较高

疏浚工程产生的污染主要来自施工对原土层的干扰和弃土区的回流污水。首先，该段航道沿岸人口密布，景观较多，不能进行破坏性的养护作业；其次，环保性要求较高，要求环保达标率100%，污染投诉率0，避免疏浚作业时水体受到二次污染。

2.3 施工质量和安全性要求高

疏浚既要去除水底的污染底泥，还要避免超挖、漏挖，减少废方，不能破坏原生土壤，不影响水生生物及水体的自净能力。另外，该航段沿线多为老旧的浆砌块石护岸，且存在破损；两岸房屋较多，甚至有一些房屋临河而建；沿线有12个码头，其中10个码头前沿线距离航道中心线较近。如果在护岸、码头等建筑物附近的边坡开挖，稍有不慎，会危及到建筑物的安全。因此在施工中应选取适宜的疏浚设备，保障施工质量，降低老旧边坡损毁风险。

2.4 施工效率要求较高

施工航道船运繁忙，如夜间施工势必会造成施工及船舶航行的安全风险大幅度上升，因此水下疏浚不考虑夜间施工。在有限的工期范围内施工，并考虑施桥船闸至长江口门段航道疏浚工程的示范性，都要求疏浚设备较为先进，即：具有较高的自动化程度，能够连续施工，疏浚速度快、效率高，以满足工程需求。

2.5 施工期水位高且受潮水影响

由于工程位于京杭运河长江口门段，施工期间区段水位较高且受长江潮水的影响较大，水位日间起伏变化大，给疏浚施工带来很大挑战。

2.6 弃泥区较远

经调查，项目选定2处指定弃泥区：一处位于六圩口门上游2 km处，可抛泥55万m；另一处位于六圩口门下游20 km处，可抛泥60万m，基本满足土方抛泥要求。

3 现有内河疏浚船型优缺点分析

目前常见的内河疏浚船舶主要有绞吸式、斗轮式、抓斗式、链斗式、铲斗式和喷射式挖泥船等，这几种挖泥船的优缺点及适用性见表1。输送泥浆的方式主要有管道输送和泥驳输送2种方式：管道输送一般不会使泥土散落造成污染，而泥驳输送存在一定的污染性。

表1 内河疏浚挖泥船的优缺点及适用性

4 船型选择

4.1 主要影响因素

根据施桥船闸至长江口门段航道疏浚工程的基本情况及疏浚需求、各类挖泥船的适用范围，得到影响挖泥船选择的主要因素包括：工程特征(土质、挖槽尺度、疏浚工程量)、工程需求(经济、通航、环保、施工质量、工作时间)等方面。

4.2 船型方案评分

分析不同挖泥船的生产性能对各项影响因素的适应性，若挖泥船性能完全适合该项工作条件，则得3分；基本可以使用的，得2分；勉强使用的，则得1分；不能使用的，则得0分。如此逐项因素进行比较评分，则可得出挖泥船的最优选择方案。各类挖泥船对疏浚工程逐项因素的适应性评分见表2。

表2 施桥船闸至长江口门段航道疏浚工程不同挖泥船适应性评分表

由表2可知：喷射式挖泥船分值最高。斗轮式挖泥船不适合松软淤泥、厚度较薄底泥的开挖；抓斗式挖泥船、链斗式挖泥船等斗式挖泥船施工质量一般且存在二次污染问题。相对绞级式挖泥船，喷射式挖泥船的开挖断面更易控制。由于喷射式挖泥船采用水力破土造浆代替绞刀破土造浆，取消了较为复杂和重量较大的绞刀机构，因此船的重量有所减轻，船的外形尺寸有所缩小，造价和环保性能更优，由此认为喷射式挖泥船对施桥船闸至长江口门段航道疏浚较为适宜。

由表1可知，喷射式挖泥船多适用于吸取水下松散淤泥，对其他土质淤泥效果一般，而实际工程中土质具有多样性。为此，建议实施时在船体桥架顶端安装喷射泵的同时，安装水刀装置，增加破土能力,使挖泥船既可吸取水下松散淤泥，又可吸取水下普通淤泥，以提高挖泥船对多种土质的适用性。

5 结语

施桥船闸至长江口门段航道疏浚工程按Ⅱ级航道标准建设。由于航道交通繁忙，沿岸人口密布，水上景观广泛分布等，工程施工需要解决施工与通航的干扰、滑坡危险、环境保护等多个问题。本文从工程实际出发，结合现行各类内河挖泥船的优缺点，提出了挖泥机具选择的主要影响因素，并采用评分法对各船型方案进行定量分析比较，得出喷射式挖泥船对该工程施工较为适宜的结论，最后针对喷射式挖泥船适用土质的局限性给出了改进意见。