提高絞吸式挖泥船疏浚能力的技術(shù)改造

劉凡

摘 要：在疏浚工程施工過程中，由于疏浚過程動(dòng)態(tài)特性比較復(fù)雜，為了充分發(fā)揮出挖泥船疏浚呢能力，需做好挖泥船疏浚技術(shù)改造。文章首先對(duì)絞吸式挖泥船疏浚進(jìn)行了介紹，然后對(duì)挖泥船疏浚能力的技術(shù)改造進(jìn)行了探討，提高了施工效率，保證了疏浚施工的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：絞吸式挖泥船 GPS定位技術(shù) 絞刀液壓系統(tǒng)

1.絞吸式挖泥船航道疏浚概述

1.1絞吸式挖泥船施工原理

絞吸式挖泥船在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，借助鋼柱來進(jìn)行定位，根據(jù)疏浚作業(yè)的要求來進(jìn)行挖槽寬度的確定。絞吸式挖泥船為靜態(tài)作業(yè)，借助絞刀頭來進(jìn)行淤泥的挖掘，泥土被切削成粉狀后吸入船內(nèi)借助吸泥船來進(jìn)行運(yùn)輸。其能實(shí)現(xiàn)挖掘、運(yùn)輸和傾倒為一體的操作，有效地提高工作效率，降低施工成本。

1.2絞吸式挖泥船施工工藝

在進(jìn)行絞吸船航道疏浚施工過程中，主要采用步進(jìn)橫挖法來進(jìn)行施工。施工人員對(duì)航道疏浚的范圍進(jìn)行分析，按照分層、分段的方式來進(jìn)行施工操作：①施工人員需將挖泥船放置在指定位置處。②借助GPS定位技術(shù)來對(duì)挖槽的起點(diǎn)的位置進(jìn)行確定，確定位置后進(jìn)行開挖操作。③當(dāng)挖槽開挖完成后，需要進(jìn)行泥管線的放置。最后，再確定出絞刀的位置，按照設(shè)計(jì)位置下方絞刀。在施工過程中，施工人員需對(duì)挖泥船的位置進(jìn)行嚴(yán)格的控制，具體操作步驟如下：

（1）分層施工。對(duì)于挖槽內(nèi)泥層較厚的區(qū)域，采用一次性開挖無法達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，可選擇分層開挖方式來進(jìn)行操作。在確定分層厚度時(shí)，施工人員需嚴(yán)格注意船舶設(shè)備的工作情況，對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的論證試驗(yàn)，確保其符合施工要求。

（2）分條施工。根據(jù)挖槽設(shè)計(jì)的寬度來進(jìn)行施工方案的選擇，對(duì)于挖槽寬度較大的航道疏浚采用分條施工方式來進(jìn)行操作。對(duì)于淤泥夾砂河段進(jìn)行疏浚時(shí)，施工人員在進(jìn)行分條施工時(shí)，需對(duì)河道砂的密實(shí)度和粘性進(jìn)行分析和考察，根據(jù)實(shí)際的河道情況來對(duì)挖槽的寬度進(jìn)行增加或縮減。對(duì)于存粘土段的河道來講，施工人員需對(duì)河道粘土的軟硬程度進(jìn)行分析，適當(dāng)?shù)刈龀稣{(diào)整。

（3）分段施工。在進(jìn)行航道疏浚時(shí)，由于挖槽發(fā)生彎曲或挖槽過長(zhǎng)無法達(dá)到設(shè)計(jì)的目標(biāo)，需采用分段施工方式來進(jìn)行操作。并且，需根據(jù)絞吸式挖泥船的航向角度來確定出最佳的曲度半徑。

1.3航道疏浚重點(diǎn)環(huán)節(jié)及控制

在邊錨拋設(shè)操作中，施工人員在使用絞吸式挖泥船進(jìn)行作業(yè)時(shí)，需要確保船艏兩側(cè)和中線保持75°角方向，錨位需與挖槽邊界線保持一定的距離，絞吸式挖泥船每移動(dòng)一次進(jìn)行一次邊錨拋設(shè)。為了有效地提高邊錨拋設(shè)的效率，施工人員在進(jìn)行拋設(shè)操作時(shí)需借助絞錨艇來進(jìn)行作業(yè)。借助GPS定位技術(shù)來對(duì)邊錨的位置進(jìn)行確定，并且在錨上需設(shè)置標(biāo)志，確保作業(yè)的安全。在進(jìn)行排泥管線布置時(shí)，施工人員需根據(jù)作業(yè)區(qū)域水流速度和水流流向?yàn)榛A(chǔ)，確定出管線長(zhǎng)度和管線的移動(dòng)路徑，管線等材料不得占用正常的航道。

2.提升絞吸式挖泥船疏浚能力的技術(shù)改造

2.1加大挖深的改造

根據(jù)設(shè)計(jì)要求的開挖10m為基礎(chǔ)，加深開挖6m，并且需對(duì)船體和施工過程中所使用的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行改造。絞刀架長(zhǎng)度增加到20m，施工人員需對(duì)絞刀架的提升能力進(jìn)行計(jì)算。按照公式計(jì)算后，其自重為256.1kN。如圖1所示為絞刀車架拉力計(jì)算簡(jiǎn)圖。

式（1）中：L1-教刀架轉(zhuǎn)動(dòng)軸距離絞刀架重心的距離，L1=12m；L2-絞刀架軸和提升鋼絲繩之間的距離，L2=16.5m；θ-鉸刀架提升鋼絲繩的角度，θ=22°。經(jīng)計(jì)算得到F=200.8kN。

選用6×24鋼絲繩，鋼絲繩設(shè)計(jì)的F1=426.5kN，使用單根鋼絲繩的拉力為200.8kN，拉力F1=2.21F，利用三組滑動(dòng)輪組鉸刀架提升絞車，在進(jìn)行提升過程中使用式（2）進(jìn)行計(jì)算。

式（2）中：λ-絞車的效率，λ=0.81。m-動(dòng)滑輪組需要用到的鋼絲繩根數(shù)；經(jīng)計(jì)算F=52.7kN，設(shè)計(jì)絞刀橋設(shè)計(jì)絞車?yán)Υ笮?0kN，滿足了設(shè)計(jì)要求。

通過計(jì)算后得出，該鉸刀架提升絞車經(jīng)過改造以后達(dá)到了要求，不需要對(duì)鉸刀架絞車進(jìn)行更換。

2.2絞刀液壓系統(tǒng)和傳動(dòng)裝置改造

在進(jìn)行絞吸式挖泥船改造時(shí)，原設(shè)計(jì)絞刀的直徑為1620mm，原絞刀功率為95kW，達(dá)不到生產(chǎn)要求。在進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)時(shí)，拆除了2臺(tái)雙聯(lián)葉片泵和原絞刀傳動(dòng)裝置，然后將IYIA-2600D250型傳動(dòng)裝置換上，此傳動(dòng)裝置使用機(jī)械密封，軸承選喲個(gè)滾動(dòng)軸承，不需要進(jìn)行沖水。選用IHM-5400NM型液壓馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)絞刀運(yùn)轉(zhuǎn)馬達(dá)，該馬達(dá)的壓力為14.5MPa，排列大小為26550ml/r，扭矩為54000N。驅(qū)動(dòng)絞刀液壓馬達(dá)的主泵設(shè)計(jì)為1臺(tái)T6EED066/045雙聯(lián)葉片泵，選用1臺(tái)T6ED035/025型雙聯(lián)葉片泵作為輔助油泵。經(jīng)過改造后，絞刀最大功率可以達(dá)到176kW，轉(zhuǎn)速可以達(dá)到26.5r/min，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

2.3確定最佳的組合方式

將挖泥船艙內(nèi)泥泵和水下泵有效的聯(lián)系起來進(jìn)行作業(yè)，對(duì)其工作效果進(jìn)行分析，確定出最佳的組合方式。比如，施工人員可將2臺(tái)艙內(nèi)泥泵與1臺(tái)水下泵組合起來來進(jìn)行作業(yè)，對(duì)清水的流量、挖泥的效率和耗能情況進(jìn)行分析后，確定出最佳的組合方式為：1臺(tái)艙內(nèi)泵+1臺(tái)水下泵。采用組合方式來進(jìn)行作業(yè)，不僅有效地降低了施工的成本，而且還有效地提供了生產(chǎn)效率，按照規(guī)定計(jì)劃完成工作。

2.4優(yōu)化排泥管線布設(shè)

在進(jìn)行航道疏浚施工操作時(shí)，絞吸式挖泥船和吸泥船借助排泥管線將挖掘后的泥漿排出，并且運(yùn)輸?shù)揭笪恢锰帯Ｊ┕挝恍鑼?duì)排泥管線的布設(shè)方案進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化，提高工作效率：在管線布設(shè)時(shí)，不宜過長(zhǎng)，在確保正常作業(yè)的需求下，對(duì)實(shí)際的施工情況進(jìn)行分析，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)排泥線路，縮短接卡之間的距離，降低對(duì)能耗的使用；在管線布設(shè)時(shí)，需要確保管線保持筆直狀態(tài)，對(duì)接卡的走向進(jìn)行標(biāo)記，控制好管線的方向。對(duì)于存在一定彎度的區(qū)域，不可出現(xiàn)彎曲過大導(dǎo)致憋管現(xiàn)象；在管線布設(shè)時(shí)，需要降低管線的高度。根據(jù)施工區(qū)域的設(shè)計(jì)高度為基礎(chǔ)來進(jìn)行管線的布設(shè)，不可高出施工高度。

2.5優(yōu)化開挖模式

在實(shí)際的施工過程中，絞吸式挖泥船一般采用分層開挖的方式來進(jìn)行作業(yè)，其能夠有效的確保船舶的穩(wěn)定性和安全性，減少施工人員的移錨時(shí)間，從而有效地提高作業(yè)效率。此外，施工人員還需對(duì)實(shí)際的施工土質(zhì)進(jìn)行分析，有針對(duì)性地選擇開挖方式。若航道土質(zhì)為上軟下硬，則需采用大分層開挖方式來進(jìn)行操作，有效地提高作業(yè)效率。

3.提升絞吸式挖泥船航道疏浚質(zhì)量措施

3.1合理選擇挖泥船的開挖方向

根據(jù)水流的方向?qū)⑼谀嘧鳂I(yè)分為兩種類型：順流作業(yè)和逆流作業(yè)。在實(shí)際的施工過程中選擇作業(yè)方式時(shí)，需要根據(jù)施工的安全性和工作效率來確定。此外，為了避免航道發(fā)生淤泥堵塞現(xiàn)象，當(dāng)水流速度<0.5m3/s時(shí)，采用順流作業(yè)方式，反之，采用逆流作業(yè)方式來進(jìn)行施工。

3.2控制河道疏浚、做好中心線和開挖邊線施工放樣

根據(jù)實(shí)際的施工情況來確定出最佳的開挖深度，并且疏浚人員需對(duì)水情辯護(hù)進(jìn)行密切的關(guān)注，確定出合理的作業(yè)范圍，避免出現(xiàn)車輛碰撞等事故。

在進(jìn)行河道疏浚時(shí)，為了有效地保證作業(yè)的安全性和準(zhǔn)確性，施工人員需要根據(jù)設(shè)計(jì)位置和樁號(hào)位置來確定出斷面，在曲線河段處，需要設(shè)置多個(gè)斷面，并且對(duì)斷面的間距進(jìn)行嚴(yán)格的控制。此外，在河槽放樣操作中，施工人員需要做好標(biāo)志工作，確保夜間作業(yè)的安全性。

4.結(jié)束語

綜上所述，在進(jìn)行疏浚作業(yè)時(shí)，絞吸式挖泥船疏浚施工費(fèi)用低、施工效率高、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，在航道疏浚中應(yīng)用廣泛。為了保證絞吸式挖泥船的疏浚能力，需進(jìn)行疏浚改造。本文首首先對(duì)絞吸式挖泥船進(jìn)行了介紹，然后對(duì)絞吸式挖泥船疏浚能力技術(shù)改造進(jìn)行了探討，保證了疏浚能力。

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