浅谈“开挖泥驳船位法”在浅滩挖泥施工中的应用

2023-04-13林杰尹龙飞刘国晋中交广州航道局有限公司

珠江水运 2023年6期

关键词：挖泥浅滩驳船

林杰尹龙飞刘国晋中交广州航道局有限公司

1.浅滩挖泥难点

常规疏浚工程，施工区水深充足，疏浚施工船舶有效作业时间不受水深限制，船舶效率可得到较充分发挥。浅滩清淤疏浚工程不同于常规疏浚工程，施工船舶需要乘潮施工[1]，其疏浚施工特点为有效作业时间短、产量低、船舶停置率高、泥驳存在较大搁浅风险。

为有效解决浅滩施工区水深不足对泥驳有效施工时间限制，仅采用乘潮施工往往达不到理想效果，根据工程实例采用抓斗船在低潮等驳期间开挖泥驳船位的方法可使泥驳有效作业时间显著增加，是应对浅滩挖泥难点的新思路。

2.提前开挖泥驳船位工艺介绍

2.1 工艺介绍

2.2 开挖泥驳船位要点

（1）开挖后泥驳船位的纵深需大于泥驳船一次装驳的推进距离。

图1 抓斗船开挖泥驳船位流程图

图2 抓斗船开挖泥驳船位示意图

（2）泥驳船位的宽度需大于最大泥驳型宽且预留3m，以避免开挖后两侧滑坡导致泥驳搁浅。

（3）抓斗船开挖船位时的疏浚物暂时堆放至泥驳船位两侧，待泥驳正式装驳时予以挖除。

2.3 开挖泥驳船舶解决的问题

提前开挖泥驳船位，主要解决三个方面的问题：

第一方面：泥驳船头搁浅的问题。为泥驳船创造了一个更为安全的装驳条件，减小了施工过程中或满载离驳时泥驳船头搁浅在浅滩上的概率。

第二方面：施工效率低的问题。对于出现地质较硬，开挖难度大的土质情况，充分利用非挖泥装舱时间，可以提前抓松拟开挖区域，先放至泥驳船位两侧。待抓斗船正式装驳时，由于土质已开挖过一遍，抓斗船的施工效率将大幅度提升。

该方案的优点：①系统独立，降低外界干扰；②缩短自动燃烧控制系统的设计和制造工期；③自动燃烧控制系统组态编程（复杂的燃烧计算及控制逻辑）和调试（相关程序根据现场情况需不断进行修正）由焚烧炉独立完成，成套集成度高，可有效缩短现场调整作业时间。ACC就地控制柜和DCS可以实现数据通信，常规设备运行状态监控也可以由DCS系统完成；④作业培训后，上位机操作及现场控制柜维护比较简单（ACC柜不需经常维护，核心PLC免维护）。

第三方面：有效装驳时间不足的问题。最大化的减小潮位对本工程的影响，可以提前安排吃水较浅的泥驳进入事先开挖好的泥驳船位中进行装泥，以提高装泥时长。

3.工程应用实例

3.1 工程概况

本项目施工区总面积约354.2万m2，疏浚总工程量1100.6万m3（不含超挖、超宽、回淤），施工区清淤底标高为1.243m（理论基准面）。本项目地貌属滨海地貌，低潮时多为滩涂，工程区域地势开阔，地形起伏较大，施工区西侧靠近航道水深较深，平均标高约达-9m（理论基准面），往岸侧水深逐渐变浅，最浅区域标高达-3m（理论基准面）。

图3 施工区平面图

本项目所处区域原始泥面较高，而开挖后的水深较浅（理论基准面以下1.2m左右），泥驳需乘潮才能满足作业条件。施工区为正规半日潮流，每天两次高潮两次低潮。为此，正常情况下泥驳一个潮位只能完成一次装驳作业。

3.2 抓斗船开挖泥驳船位的应用

3.2.1 抓斗开挖泥驳船位时段选择

本项目在场抓斗船的正常吃水在2.1m-2.3m之间，吃水较浅。利用抓斗船吃水较浅的先天优势，抓斗船可利用的非挖泥装舱时间有两个时段：

第一个时段：潮水在涨潮时段。潮位未能满足泥驳靠驳装泥条件（为了避免装舱速度过快导致泥驳满载后搁浅，泥驳靠驳装泥的潮位需满足2.7m及以上）。抓斗船可以利用潮位从1.5m（外侧已开挖区域水深已达1.2m以下）涨至2.7m的这个时段来开挖泥驳船位。

第二个时段：潮水下降时段。为确保泥驳满载后能够顺利离开施工区，要求潮位在3.7m左右泥驳离驳。抓斗船可以利用潮位从3.7m下降至2.1m的这个时段，进行泥驳船位的开挖。

3.2.2 泥驳船靠离驳时点控制

为便于了解本工程通过开挖泥驳船位后，在各种潮位的环境条件下，在场泥驳的施工规律，特从6月份小潮、正常潮位和大潮三种潮位中各取一天为例，施工过程数据如表1所示。

3.2.3 抓斗船装驳施工过程

为确保抓斗船组（以抓斗船组为1抓配3驳为例）施工后的开挖质量符合设计要求，且不因超挖造成过多的废方，泥驳船靠驳时将结合泥驳空载吃水、潮位情况、泥驳舱容等多方面因素进行综合考虑。

图5 第2艘泥驳装驳示意图

第1艘泥驳正式进入预先开挖好的泥驳船位中，抓斗船将在泥驳船位开挖过程中堆放区域施工（泥驳船位右侧区域开挖），该位置开挖厚度大、施工效率高，如图4所示。

第2艘为三艘泥驳中舱容最大的泥驳，目的是使第二艘泥驳满载后抓斗船开挖出的船位可满足最后一条泥驳的装驳前进距离，抓斗船将在泥驳船位左侧区域开挖，该位置开挖厚度大、施工效率高。

第3艘泥驳紧挨第二艘泥驳船位进行装驳，如图6所示。

图6 第3艘泥驳装驳示意图

经过抓斗船组提前开挖泥驳船位后，浅滩区域工作面逐渐打开，为后续泥驳装驳提供足够的船位空间。施工过程中，可以根据需要开挖泥驳船位，加强对施工水位的监测[2]，确保施工的连续性。以此类推，抓斗船组可逐步向岸侧浅滩持续推进。

表2 有效装泥时长对比分析表

3.3 应用效果分析

3.3.1 有效装泥时长提高

本工程通过开挖泥驳船位后，潮位在240时泥驳即可满足靠驳装泥条件（泥驳船位水深已开挖至0.7m以下，泥驳空载吃水2.7<3.1m=潮位2.4m+泥驳船位水深0.7m），而最后一条泥驳离驳潮位退至370（泥驳满载吃水3.6m＜4.4m=潮位3.7m+泥驳船位水深0.7m）还可安全离驳。即使在小潮时段，也可满足一个潮位装驳3船，可有效保障施工时长和产量的稳定性。同时，施工时安排靠驳与离驳紧密错开以提高船机利用率[3]。

通过改善抓斗船施工方法，本项目月有效装泥时长，从原来的每月254小时，提升至每月360小时，提升106小时，提升占比达42%，有效的保障了抓斗船的施工时间。

3.3.2 产量提升

项目产量从原来每月13.4万m3，提升至17.6万m3，月产值提升了4.2万m3，提升比例32%。

3.3.3 减少泥驳搁浅风险

抓斗船为泥驳装驳时，为提高泥驳船满载航行时的稳定性和安全性，所开挖疏浚物一般卸放靠泥驳船的中后舱。为实现泥驳装驳时中后舱的目的，泥驳船船头需较抓斗船船身向前多探出10-15m（泥驳船头探出长度，视不同型号泥驳船的船长以及抓斗船吊臂旋转半径等因素而异）。浅滩环境下，在未开挖泥驳船位时，船头因还未开挖，有效施工时间不足，泥驳容易发生搁浅事件。通过抓斗船开挖泥驳船位后，泥驳满载时仍有足够的富余水深，确保泥驳可以顺利离驳，大大减小了泥驳搁浅的风险。