大型絞吸船大排距施工工藝

秦 漢

(中國鐵建港航局集團(tuán)有限公司第一工程分公司，廣東 廣州 511442)

大型絞吸船大排距施工工藝

秦 漢

(中國鐵建港航局集團(tuán)有限公司第一工程分公司，廣東 廣州 511442)

大型絞吸式挖泥船在當(dāng)今的疏灘工程中被廣泛的運(yùn)用。它的工作原理是利用旋轉(zhuǎn)絞刀裝置，對(duì)河底泥沙層進(jìn)行切割攪動(dòng)，再經(jīng)由吸泥管吸起，通過泥泵的動(dòng)力輸送到堆積場(chǎng)。參考以往的資料和現(xiàn)場(chǎng)的施工經(jīng)驗(yàn)，本文將重點(diǎn)討論絞吸船在大排距施工作業(yè)中的問題和注意事項(xiàng)。

絞吸船 大排距 工況點(diǎn) 輸泥管道 潛管鋪設(shè)

在當(dāng)今的河道疏浚工程中，除絞吸式以外，還有耙吸式、鏈斗式、鏟斗式、抓斗式及斗輪式等多種不同類型的挖泥船。大型絞吸式挖泥船的排泥工作，是由管道輸送的方式完成，這種特性使得它能夠在吹填造陸過程中得到廣泛應(yīng)用。管道排泥，一方面可將疏浚土從施工區(qū)域大量的輸送到造陸區(qū)域，另一方面管道排泥過程中，疏浚土幾乎不存在滲漏問題，可以保證對(duì)海洋環(huán)境造成的負(fù)面影響降至最低，再加上絞吸船本身的不間斷連續(xù)作業(yè)，也讓施工過程中時(shí)間利用率得到大大的提高。

一、施工區(qū)障礙的清理

清障工作對(duì)于整體施工過程十分重要。在開始施工前，施工單位應(yīng)先組織人員用自行駁船進(jìn)入施工區(qū)做必要的清理工作。清除施工船行路線及管線方向可能遇到的大石塊、漁網(wǎng)魚柵欄、鐵絲網(wǎng)及沉沒到水底的船木和樁木等。為正式的疏浚施工做準(zhǔn)備。

二、排泥管道的鋪設(shè)

如前所述，管道輸送在絞吸式挖泥船的施工中起到關(guān)鍵性作用。而如何合理高效的設(shè)計(jì)并鋪設(shè)排泥管線，就成為了整體施工方案中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。絞吸船所配套使用的管線目前有如下幾類，對(duì)于相應(yīng)的鋪設(shè)方法我們來作一一分析：

(一)陸上管線設(shè)計(jì)及鋪設(shè)

相比較于浮管和潛管的鋪設(shè)，陸上管線的鋪設(shè)并無很高難度。最主要的是依據(jù)施工船的生產(chǎn)能力，合理分配施工任務(wù)，規(guī)劃好主干管線的吹填區(qū)域。同時(shí)在主干管線上多預(yù)留一下分支口。分支口的間距在整體吹填時(shí)，應(yīng)控制在200米至250米，局部吹填時(shí)，應(yīng)控制在100米上下。需統(tǒng)籌管理，合理規(guī)劃管線布置的工作，將局部區(qū)域納泥量考慮在內(nèi)，要盡量避免因前期設(shè)計(jì)不合理造成的輸泥管道線路的更改或延長(zhǎng)，鋪設(shè)工作量不必要的增加。

(二)浮管的設(shè)計(jì)及鋪設(shè)

水上浮管鋪設(shè)，應(yīng)采用新型的橡膠自浮管線。這種新型鋪設(shè)方式可以很好地解決，潛管由海底向水面抬升部分彎度過大而導(dǎo)致的膠管頻繁磨破的問題。如今，只需增加一個(gè)半浮管，以代替爬高部分的膠管和鋼管，就可以極大的解決過往因膠管本身的頻繁損耗，而引起的施工進(jìn)度大面積停滯延后的狀況發(fā)生。

(三)水下潛管的設(shè)計(jì)及鋪設(shè)

雖然潛管下沉前在水面的位置形態(tài)較容易把控，但深入水下后還是會(huì)發(fā)生一定變化。實(shí)際施工中，需嚴(yán)格控制好潛管在水面下沉前的形態(tài)，最大限度減少誤差，對(duì)此應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1. 形態(tài)測(cè)量及定位

在潛管下錨定位之后，一定要先沿著水上潛管測(cè)量一遍路徑。海上測(cè)量管線路徑的目的在于，確定實(shí)際路徑與前期設(shè)計(jì)的偏差。一定要確保偏差數(shù)值在實(shí)際施工的可控制范圍內(nèi)，否則，必須立即停工進(jìn)行重新定位。

2. 采用分段沉放

分段沉放潛管的意義，在于提高鋪設(shè)精度，降低施工難度和可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。而一次性沉放的方式，對(duì)比與分段沉放經(jīng)濟(jì)型較差，不僅沉放次數(shù)多，施工時(shí)間長(zhǎng)，而且也容易造成潛管的水下形態(tài)不平順，長(zhǎng)期使用有破損的隱患。

3. 跨越水下斜坡

水下地形的復(fù)雜性，尤其是靠岸的邊坡往往會(huì)給潛管鋪設(shè)的施工造成很大難度?，F(xiàn)階段，常用的方法有斜向跨越和垂直跨越兩種。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇跨越方式，保證潛管準(zhǔn)確的鋪設(shè)到位。

三、絞吸船的定位及拋錨

首先用拖輪將絞吸船拖至施工區(qū)域，用大型錨艇頂推船頭船尾，協(xié)助絞吸船到達(dá)施工設(shè)定的位置。在船停后放下定位樁，并在船首拋設(shè)邊錨，同時(shí)逐步調(diào)整船位至挖槽中心線。拋錨時(shí)需注意的事項(xiàng)：

(一)在有風(fēng)環(huán)境下的作業(yè)，應(yīng)堅(jiān)持上風(fēng)錨先拋后收，下風(fēng)錨后拋先收的原則。

(二)在逆流中作業(yè)，地錨的超前角不宜大于20度，落后角不得大于10度。

(三)絞吸船的橫移地錨應(yīng)確保牢固安裝。

四、絞吸式挖泥船疏挖工序

疏挖區(qū)域應(yīng)合理劃分分配，疏挖過程應(yīng)采用橫挖法，堅(jiān)持“取遠(yuǎn)吹近，取近吹遠(yuǎn)”的原則。左定位樁作為主樁和橫移擺動(dòng)的中心，交替收放左右纜進(jìn)行擺動(dòng)挖泥。保持主樁前移的軌跡不脫離挖槽中心線，以避免疏挖中的重復(fù)和遺漏的發(fā)生。各疏挖區(qū)域應(yīng)分條、分層的開挖。當(dāng)前的大型絞吸船一般單條寬度在90至110厘米，相鄰開挖分條重疊度要求不小于2厘米。根據(jù)施工質(zhì)量的要求、疏挖泥層的厚度及絞吸船的絞刀數(shù)據(jù)來確定挖深，最大厚度控制在絞刀直徑的2.5倍以內(nèi)。已開挖的分區(qū)，應(yīng)由技術(shù)人員坐好詳盡的施工記錄（區(qū)域編號(hào)、施工班組和時(shí)間及質(zhì)檢情況等），并標(biāo)記在施工平面圖上。

五、可能出現(xiàn)的問題和解決方案

絞吸式挖泥船在設(shè)計(jì)制造過程中，因泵送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)限制，在工況條件下有其既定的最佳排距。但在實(shí)際施工中，建設(shè)項(xiàng)目的要求變更和施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況都有可能引起疏排距離的變化，在超長(zhǎng)排距的環(huán)境要求下，泵送過程中出現(xiàn)的問題不容忽視：

(一)泥泵堵塞問題

在排泥輸泥過程中，排距加長(zhǎng)，泥泵輸送阻力增加，泥泵裝置出現(xiàn)工況點(diǎn)轉(zhuǎn)移，致使流量的下降和最大允許真空度上升。當(dāng)管道內(nèi)流速低過泵送土質(zhì)的臨界流速，將出現(xiàn)管道內(nèi)泥漿顆粒沉淀，甚至出現(xiàn)管道堵塞。

(二)爆管問題

在施工過程中，泥層塌方引起的泥泵吸入過高真空，排泥管產(chǎn)生壓力波動(dòng)導(dǎo)致的管道爆裂問題，曾在此前施工作業(yè)中多次發(fā)生。據(jù)事后計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的回放分析，作業(yè)時(shí)橋架下放深度過大，斗輪前方突然出現(xiàn)較大面積的泥層塌方。使得泥漿濃度驟然上升，瞬時(shí)功率急劇增加，泥泵瞬間吸入過高真空。隨后艙內(nèi)泵發(fā)生錘擊響聲，排泥管中的排壓急速下降使得排泥管出現(xiàn)大幅度的劇烈擺動(dòng)，最終造成橡膠管的脫節(jié)和爆裂。

(三)水擊現(xiàn)象

水擊現(xiàn)象，又叫做水錘現(xiàn)象，通常部分泥漿出現(xiàn)在輸泥管中的急劇加速或減速引起的問題。在長(zhǎng)距施工過程中，為保持管線的暢通，容易出現(xiàn)泥漿濃度高低波動(dòng)，這使得泥漿流動(dòng)速度出現(xiàn)驟升驟降，造成管內(nèi)形成空洞區(qū)形成真空，稱之為水擊現(xiàn)象。在水擊現(xiàn)象出現(xiàn)后，若高壓部分在輸泥管道的薄弱位置（如橡膠管、兩管連接處以及舊管線中較薄的位置）出現(xiàn)，會(huì)造成管道損壞。另外水擊現(xiàn)象也容易使得絞吸船本身的正常運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生改變。泥泵排出壓力，流量的急速下降，伴隨泥泵的劇烈震動(dòng)，嚴(yán)重則會(huì)產(chǎn)生斷流。

針對(duì)上述各種問題發(fā)生的可能性，我們的工程師及操作人員應(yīng)當(dāng)有著清醒的認(rèn)識(shí)，和充分的應(yīng)對(duì)措施，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的反饋和我們同行從業(yè)人員的工作經(jīng)驗(yàn)，本文提出如下處理建議:

(一)為使排泥管線整體的摩阻消耗盡可能的降低，首先應(yīng)合理規(guī)劃調(diào)配陸上管線走向并縮短水上管線長(zhǎng)度，并對(duì)阻力消耗較大部件進(jìn)行適當(dāng)?shù)母鼡Q。

(二)真空釋放閥得到合理的使用。在吸入真空過高的情況下，釋放閥及時(shí)的自動(dòng)開啟，可以保證清水充入到吸泥管內(nèi)，解決高真空問題。

(三)選用葉片數(shù)較多的葉輪，保持泥泵原動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，以提高輸出壓力和流速。

(四)依據(jù)施工地點(diǎn)實(shí)際條件來確定泥泵的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，找到最佳工況點(diǎn)。

(五)提高操作人員的操船技能，以及對(duì)突發(fā)狀況的實(shí)時(shí)判斷和處理能力。對(duì)泥漿濃度的穩(wěn)定性、泥泵輸出壓力以及流量變化范圍有較好的掌控能力。

六、結(jié)語及建議

對(duì)于施工方案的選擇至關(guān)重要，務(wù)必從大局出發(fā)，著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，經(jīng)多方論證來尋求一個(gè)最佳的設(shè)計(jì)方案。我們的從業(yè)人員切忌拘泥于規(guī)范要求，需實(shí)地考察施工現(xiàn)場(chǎng)的各種影響，因地制宜地設(shè)計(jì)合理路線，控制管線走向。同時(shí)也應(yīng)當(dāng)加大絞吸船操作人員的能力提升，對(duì)于大排距施工過程中可能性的問題要有充分的把握和應(yīng)對(duì)能力。

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