絞吸式挖泥船岸管回水的危險(xiǎn)性及處理方法

汪貴成

（湖北長江清淤疏浚工程有限公司，武漢 430019）

在疏浚吹填工程中，當(dāng)采用絞吸式挖泥船施工作業(yè)時(shí)，排泥管線由浮管、潛管、岸管三部分組成。本文以CSD650型絞吸式挖泥船“江河027號(hào)”為例進(jìn)行闡述?！敖?27號(hào)”絞吸式挖泥船裝機(jī)功率為3 800HP，排泥管線直徑為650mm，最大挖深16m，最大排距4 000m，額定效率為1 450m3／h，廣泛用于內(nèi)陸江河湖泊和沿海遮蔽航區(qū)的疏浚吹填施工。

1 絞吸式挖泥船的排泥管線基本構(gòu)成

絞吸式挖泥船的排泥管線，包括從挖泥船船尾的鵝頸管至吹填區(qū)的噴口，順著泥漿的流向是“鵝頸管-浮管-潛管-岸管-噴口”。浮管由鋼管、膠管、浮體片組成，宜采用一鋼一膠結(jié)構(gòu)，鋼管外側(cè)加裝浮體片，浮管長度一般為300～500m，滿足船舶在施工作業(yè)區(qū)的合理作業(yè)范圍即可。潛管是指潛在水下的排泥管線，當(dāng)船舶作業(yè)區(qū)距岸邊較遠(yuǎn)時(shí)，需要鋪設(shè)潛管，潛管為一鋼一膠結(jié)構(gòu)。岸管是潛管與岸邊交界處至噴口的部分，一般全部由鋼管組成，鋼管之間通過橡膠墊片由螺栓連接在一起，在拐彎的地方可以用膠管或者彎頭進(jìn)行過渡。潛管和岸管在鋪設(shè)時(shí)，一般以走直線為宜，盡量少走彎路，確實(shí)需要變向時(shí)，應(yīng)平滑過度，不宜有急彎。管線布置如圖1所示。

2 施工中岸管回水可能帶來的危險(xiǎn)性分析

在絞吸式挖泥船施工時(shí)，由于工況比較復(fù)雜，設(shè)備磨損嚴(yán)重，需要經(jīng)常停機(jī)檢修，當(dāng)挖泥船泥泵脫泵后，由于虹吸作用，岸管內(nèi)的存水會(huì)在大氣壓作用下，流回挖泥船的泥泵，并通過泥泵和吸泥管，從絞刀頭流回大海。岸管回水會(huì)給施工帶來很多危險(xiǎn)性或不便。

2.1 泥泵掏泵時(shí)的危險(xiǎn)性

絞吸船在施工時(shí)，如絞刀頭遇有石塊，較大的石塊很難通過吸泥口，進(jìn)入船體吸泥管和泥泵；較小的石塊會(huì)進(jìn)入吸泥口，并通過泥泵，隨著泥漿流走。但是有些石塊可能進(jìn)入吸泥口后卡在泥泵內(nèi)，這時(shí)候，挖泥船駕駛?cè)藛T發(fā)現(xiàn)后，就需要停機(jī)脫泵，打開泥泵，將石塊掏出。這在挖泥船的施工過程中是一個(gè)非常常見的情況。

在掏取泥泵石塊的過程中，一般是先將泥泵伸縮節(jié)的導(dǎo)門慢慢打開一條小縫后，岸管內(nèi)的海水會(huì)通過泥泵從導(dǎo)門的縫隙流到泵艙，同時(shí)泵艙要及時(shí)進(jìn)行排水，待岸管的水流盡以后，工人才能完全打開伸縮節(jié)導(dǎo)門，進(jìn)入到泥泵內(nèi)掏取石塊。

在放水的過程中，如放水速度太快，而泵艙內(nèi)的抽水設(shè)備不能及時(shí)將海水抽到船外，海水可能會(huì)很快將泵艙灌滿，如泵艙和機(jī)艙水密不夠好，海水就會(huì)進(jìn)入機(jī)艙，在此過程中，隨著艙內(nèi)水位的上升，會(huì)淹掉艙內(nèi)的機(jī)器、電器等，甚至?xí)?dǎo)致沉船事故的發(fā)生。

圖1 絞吸式挖泥船施工管線布置示意圖

在放水的過程中，如放水速度過慢，而岸管較長時(shí)，排水過程會(huì)持續(xù)幾十分鐘甚至一個(gè)多小時(shí)，對于有些工地，水下石塊較多，需要頻繁打開泥泵掏取石塊，會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間，耽誤挖泥船的施工，導(dǎo)致挖泥船的時(shí)間利用率大幅降低，會(huì)給船東帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失。

2.2 海水漲落潮時(shí)的危險(xiǎn)性

絞吸式挖泥船在沿海施工時(shí)，施工區(qū)的水位會(huì)隨著潮水的變化而變化，一般最高潮位和最低潮位的落差會(huì)達(dá)到3～4m，在海水起落的過程中，岸管和潛管是不動(dòng)的，但是浮管和挖泥船會(huì)隨著海水的漲落而漲落。

在施工時(shí)，遇到泥泵需維修或更換配件時(shí)，需要打開泥泵，如果在拆開泥泵是是處于高潮位，岸管的高度低于絞吸船甲板上面排泥管（此段排泥管都裝有呼吸閥）的高度，則當(dāng)時(shí)岸管內(nèi)的海水暫時(shí)不會(huì)流回泥泵內(nèi)。但是在海水落潮的過程中，當(dāng)挖泥船甲板上排泥管的高度逐漸接近并低于岸管高度時(shí)，則岸管內(nèi)的海水會(huì)迅速順著管線流回泥泵，由于此時(shí)泥泵正在維修，并處于打開狀態(tài)，則海水會(huì)迅速灌滿泵艙，甚至機(jī)艙，嚴(yán)重的可能會(huì)造成沉船事故的發(fā)生。所以在海上作業(yè)時(shí)，如果需要拆泥泵或伸縮節(jié)時(shí)，必須特別注意潮位。

如果挖泥船的泥泵是單殼泵，一旦在施工中泵殼突然破碎，岸管大量回水進(jìn)泵艙，也會(huì)造成沉船危險(xiǎn)。

3 處理方法

為排除岸管回水可能帶來的危險(xiǎn)，為提高泥泵掏石塊的效率，經(jīng)過在天津新港、曹妃甸、青島高新區(qū)等多處工地試驗(yàn)，總結(jié)出可采用在岸管加裝呼吸閥的辦法徹底解決岸管回水帶來的不利影響。針對不同的工地地貌建議按以下方法加裝呼吸閥。

3.1 地貌起伏不大，整段岸管鋪設(shè)

這種情況可較易實(shí)現(xiàn)將岸管靠近水邊的部分墊高，使其成為整個(gè)岸管的最高點(diǎn)，并在這一點(diǎn)加裝呼吸閥。這樣，泥泵脫泵時(shí)呼吸閥會(huì)自動(dòng)打開使空氣進(jìn)入排泥管，相當(dāng)于在此處切斷了排泥管，阻止了虹吸現(xiàn)象的發(fā)生，使岸管里的水無法流回船上。從而排除了岸管回水帶來的危險(xiǎn)，并且大大節(jié)約開泵掏石塊的時(shí)間，提高了船舶的生產(chǎn)效率（見圖2）。

圖2 只需安裝一個(gè)呼吸閥時(shí)的排泥管線示意圖

3.2 地貌起伏較大，整段岸管鋪設(shè)

這種情況很難實(shí)現(xiàn)將岸管最靠近水邊的部分墊高致整個(gè)岸管的最高點(diǎn)，那么就需要將岸管合理分段，多級(jí)安裝呼吸閥，最終達(dá)到岸管內(nèi)海水不回流的目的。

將岸管分段和增加呼吸閥的方法是：在岸管最靠近水邊的部分適當(dāng)加高后，安裝第一個(gè)呼吸閥，并沿此處順著海水回流的反方向，在高于第一個(gè)呼吸閥的位置，適度抬高后安裝第二個(gè)呼吸閥，以此類推，直至到吹填區(qū)的噴口位置。這樣，每個(gè)呼吸閥都承擔(dān)了本身所處位置至下一個(gè)呼吸閥所處位置之間的這一部分岸管的防虹吸的作用，從而排除了岸管回水帶來的危險(xiǎn)（見圖3）。

圖3 需安裝多個(gè)呼吸閥時(shí)的排泥管線示意圖