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耙吸挖泥船施工工艺耙吸挖泥船施工工艺目录第一章概述311耙吸挖泥船分类312基本配置313适用条件3第二章疏浚土质的分类421岩土的分类422疏浚岩土的工程特性和分级623耙吸挖泥船疏浚岩土的可挖性和管道输送的适宜性8第三章船舶和机具设备的选择1031工程条件的分析1032适用船舶的选择1133耙头耙齿的选择（耙头工作原理）12第四章耙吸挖泥船挖泥操作1841开工前检查1842上线放耙1943挖泥装舱2044起耙卸泥2045装舱理论21第五章耙吸挖泥船疏浚施工方法2351装舱溢流法2352旁通施工法2453吹填施工法2454三分法（分段、分带与分层）2555开挖顺序2656施工技术的选用26第六章检验施工质量和生产效率的方法和设备2861施工质量的检验方法2862耙臂位置指示系统3063吃水装载指示系统3164生产效率的计算方法3365泥泵产量计3966现场取样测试方法43第七章施工工艺参数的优化调整4571影响施工效率的主要因素4572参数调整的基本方法46第八章疏浚与环境保护4781疏浚活动对环境的影响4782与疏浚活动有关的环保法规5083减少环境影响的预防措施54第九章疏浚工程项目管理5791施工组织设计的编制5792现场施工管理6693维护疏浚施工管理7394竣工验收77第一章 概述耙吸挖泥船是大中型自航、自载式挖泥船，于十九世纪50年代诞生于美国，100多年来不断发展。耙吸挖泥船既可在内陆航道施工，也可在外海施工，在疏浚工程中应用广泛。施工时利用耙头、高压冲水等装置进行破土、扰动，使疏浚土体疏松，与周围水体充分混合，形成泥浆；利用泥泵产生的抽吸作用，将泥浆装入本船的泥舱内，航行到深水抛泥区卸泥或吹填到陆地围堰。11 耙吸挖泥船分类耙吸挖泥船目前已迅速向大型化、高效化和智能化发展。现在最为常用的分类方法就是根据舱容来划分。应用较多的是按舱容量将其分为小型（5004000立方米）、中型（40009000立方米）、大型（900017000立方米）、超大型（17000立方米以上），目前世界上最大的耙吸船当属荷兰BOSKLIS公司的“WD FAIRWAY”号，在2003年完成扩容后，其舱容有23347立方米升至35508立方米。随着疏浚业及船舶制造业的发展，近年来，不断有大型、超大型的耙吸船下水，各公司的船只队伍也在不断扩张。12 基本配置一艘标准配置的耙吸挖泥船安装如下设备：一个或多个吸泥管，前端装有耙头，在疏浚的时候耙头和海床直接接触；一个或多个泥泵通过耙头吸取疏松的泥土；泥舱用于装载疏浚到泥土；溢流系统排除低浓度的泥浆；泥门或闸阀用于装卸泥舱中的疏浚土；吸泥管架用于耙管的收放；波浪补偿器用于调节船舶相对于海床的垂直运动。13 适用条件它的特点是抗风浪能力强,施工过程中不需其他船只的辅助，可自行完成疏浚、运送、排泥、吹泥等施工全过程，而且对其它船舶航行的干扰很小。耙吸挖泥船的诸多优点使它得到了很多疏浚公司的青睐，被广泛应用于航道的拓宽加深、维护、港池加深、路域吹填等工程项目中，是目前应用最广的一种挖泥船。第二章 疏浚土质的分类疏浚包括四个过程：水下挖掘；垂直提升；水平输送；疏浚土的处置或利用。其间所有的操作都是针对疏浚对象土来进行的。作为一名疏浚工作者，应该掌握疏浚土质的基本分类。21 岩土的分类疏浚工程土质应分为岩石类和土类两大类。岩石应为颗粒间牢固联结呈整体或具有节理裂隙的岩体。疏浚岩石主要根据其坚固性分为硬质岩石和软质岩石。此外，尚可按风化程度分为新鲜、微风化、中等风化、强风化、全风化；按成因分为岩浆岩(火成岩)、沉积岩、变质岩；按软化系数分为软化岩石和不软化岩石。土类可分为有机质土及泥炭、淤泥土类、粘性土类、粉土类、砂土类和碎石土类，其类别由下列指标确定：土颗粒组成及其特征；土的天然含水量；土的塑性指标：液限、塑限和塑性指数；土中有机物存在情况。一、 岩石类疏浚岩石按新鲜岩石的单轴饱和极限抗压强度大于或等于30MPa者列为硬质岩石，小于30MPa者列为软质岩石。疏浚岩石分类见表2.1。二、 土类有机质土及泥炭是指含有大于或等于总质量5以上的腐殖质及纤维质，呈黑色或褐色并有臭味的土的总称。淤泥土类系指在静水或缓慢的流水环境中沉积，或伴有生物化学作用形成的粘性土，其天然含水量大于液限，天然孔隙比大于或等于1.0。淤泥土类根据孔隙比或含水量分为淤泥质土、淤泥、流泥、浮泥。淤泥质土还应根据塑性指数p17或10p17再划分为淤泥质粘士或淤泥质粉质粘土。粘性土类系指塑性指数大于10的土，按塑性指数大小分为粘土、粉质粘土。塑性指数的液限值是由76g圆锥仪沉入土中10mm测定的。粉土类系指粒径大于0.075mm的颗粒含量小于总质量的50，且塑性指数小于或等于10，粘粒含量大于或等于3，并小于15的土。根据粘粒含量不同，又可分为粘质粉土和砂质粉土。砂土类分别按粒径大0.075mm、0.25mm、0.5mm、2.0mm的颗粒含量大于总质量或占总质量的百分比定名为粉砂、细砂、中砂、粗砂、砾砂。碎石土类分别按粒径大于2mm、20mm、200mm的颗粒含量大于总质量50的颗粒级配及颗粒形状定名为角砾、圆砾、碎石、卵石、块石、漂石。珊瑚碎块属于碎石土类。疏浚土的分类指标见表2.1。三、 混合土、层状土和残积土（一）混合土混合土系指粗细颗粒两类土呈现混杂状态同时存在，具有颗粒级配不连续，中间粒组颗粒含量极少，级配曲线中间段极为平缓等特征。定名时，将主要土类列在名称前部，次要土类列在名称后部，中间以混字连结。混合土应按其成因和不同土类的含量分为：淤泥混砂、砂混淤泥、粘性土混砂或碎石，并符合下列规定。淤泥和砂的混合土属海陆交互相沉积的一种特殊土，其中：淤泥混砂：淤泥含量大于总质量的30。砂混淤泥：淤泥含量大于总质量的10，小于或等于总质量的30。粘性土和砂或碎石的混合土，属坡积、洪积等成因形成的土，其中：粘性土混砂或碎石：粘性土含量大于总质量的40。砂或碎石混粘性土：粘性土含量大于总质量的10，小于或等于总质量的40。确定混合土时，还可结合土的颜色、密实度、强度等加以描述，例如：松散卵石混砾砂；坚硬的白色粉质粘土混粗砂；硬胶结粘土混砾砂。（二）层状土层状土是两类不同的土层相间成韵律沉积，具有明显层状构造特征的土。定名时，应将厚层土列在名称前部，薄层土列在名称后部，根据其成因及两类土层的厚度比可分为互层土、夹层土和间层土。备层土应符合下列规定。互层土：呈交错互层构造，两类土层厚度相差不大，厚度比大于1/3，例如粘土与粉砂互层。夹层土：具有夹层构造，两类土层厚度相差较大，厚度比为1/31/10，例如粘土夹粉砂层。间层土：常呈很厚的粘性土间有极薄层粉砂土，厚度比小于1/10，例如粘土间薄层粉砂。在确定层状土时，对具有互层、夹层、问层的土层，除分层的层理外，尚应综合土的层理特征，作出评价。残积土系指硬质岩石、软质岩石完全风化后，未经搬运而残留原地的碎屑土。其中花岗岩残积土常含有大于2mm的颗粒混杂于粘性土之中，具有孔隙比较大、液性指数较小、压缩性较低、遇水易崩解等特点。可按其大于2ram颗粒含量百分比分为：砾质粘性土：大于2mm颗粒含量大于总质量的20。砂质粘性土：大于2mm颗粒含量小于或等于总质量的20。粘性土：不含大于2mm的颗粒。22 疏浚岩土的工程特性和分级疏浚岩土应根据影响疏浚机具的挖掘、提升、输移、泥土处理等工序作业难易程度的工程特性进行分级。疏浚岩土工程特性指标应包括判别指标和辅助指标。判别指标着重考虑挖掘岩土的难易程度，并以此为主分析岩土性质状态，确定岩土分类级别。辅助指标则视施工工序要求结合分析，并用以辅助土的分级。一、 岩石类疏浚岩石的工程特性指标应以岩块的单轴抗压强度为判别指标，并将小于30MPa的岩石分为“稍强”和“弱”二级。对部分软质岩石、全风化和强风化岩石及珊瑚礁等相对较松软的岩石，可采用标准贯入击数测试判别。当单轴抗压强度大于或等于30MPa的岩石必须挖除时，应先行爆破、击碎等预处理。对于标准贯入击数30的疏浚岩石，应根据挖泥船的实有挖掘能力和施工经济性进行综合考虑，必要时，也可先采取爆破、击碎等预处理。疏浚岩石的工程特性和分级见表2.2。二、 土类有机质土及泥炭应以天然重度为判别指标。淤泥土类中的浮泥、流泥按其存在状态合并列为“流态”级别，其工程特性应以天然重度为判别指标。淤泥列为“很软”级别，其工程特性应以标准贯入击数和天然重度为判别指标，并以天然含水量、孔隙比、液性指数、抗剪强度、附着力为辅助指标。淤泥质土的工程特性与粘性土相似，归并于粘性土类。粘性土类的工程特性应以标准贯入击数和天然重度为判别指标，其中以标准贯入击数为主分为“软”、“中等”、“硬”、“坚硬”四种状态级别，并以液性指数、抗剪强度、附着力为辅助指标。粉土类中的粘质粉土其工程特性与粘性土相似，应归并于粘性土类，砂质粉土的工程特性与砂土相似，应归并于砂土类。砂土类的工程特性应以标准贯入击数和天然重度为判别指标，其中以标准贯入击数为主分为“极松”、“松散”、“中密”、“密实”四种状态级别，并以相对密度为辅助指标。砂土的级配良好状况应以砂土的不均匀系数及曲率系数进行评价。不均匀系数及曲率系数分别按下式计算：碎石土类宜以重型动力触探击数及密实判数DG为判别指标，分为“松散”、“中密”、“密实”三种状态级别。对埋深较大、土层厚度较大的碎石土宜以超重型动力触探击数测定其密实度，测定结果应换算成重型动力触探击数。对于粒径基本上属于块石、漂石为主的碎石土，当不便或无法有效使用动力触探击数测试时，可用密实判数区分其状态级别。碎石土的骨架颗粒含量及排列情况、充填物成份及填密情况、胶结性等，可用以辅助分析。碎石土的级配良好状况以砾石的不均匀系数及曲率系数进行评价。其计算方法与砂土类的规定相同。疏浚土类的工程特性和分级见表2.2。表2.223 耙吸挖泥船疏浚岩土的可挖性和管道输送的适宜性一、 耙吸挖泥船疏浚岩土的可挖性根据岩土类别及工程特性，将耙吸挖泥船疏浚岩土的可挖难易程度分为容易、较易、尚可、较难、困难、很难、不适合七个等级(见表2.3)。二、 各类疏浚岩土管道输送的适宜性当采用管道输送疏浚岩土时，对于容易堵塞管道和泥泵的大块石、胶结粘土，必须经破碎或排除后方可进行输送。各类疏浚岩土用于管道输送的适宜性分为很好、较好、尚可、较差、差、不适合六个等级(见表2.4)。第126页岩土类别级别状态耙吸大3000m3小3000m3有机质土及泥炭0极软容易容易淤泥土类1流态较易较易2很软容易容易粘性土类3软容易容易4中等较易尚可5硬困难困难6坚硬很难很难砂土类7极松容易容易8松散容易较易较易9中密尚可较难较难10密实较难困难困难碎石土类11松散困难困难12中密很难不适合13密实不适合不适合岩石类14弱不适合不适合15稍强不适合不适合 各类疏浚岩土用于管道输送和填土的适宜性表 2.4耙吸挖泥船疏浚岩土的可挖性 表2.3 第三章 船舶和机具设备的选择耙吸挖泥船的选择和配备应根据施工土质、水域条件、自然工况、工程规模、泥土处理、现有挖泥船性能、工期要求及调遣等因素进行综合分析，采取经济合理的选配，这是关系到工程成败的关键。31 工程条件的分析耙吸挖泥船具有自挖、自装、自运、自抛的施工性能，部份耙吸挖泥船本身具有向陆上吹排泥沙的设备，能自行直接吹填。耙吸挖泥船抗风性较强、调遣方便，适合沿海、港口航道及内河开阔的深水航道、港池等水域疏浚作业，在航道中疏浚施工时，基本上不影响船舶正常通航。但对于相对挖泥船长度而言较小的狭隘水域，尤其是转角等部位，往往难以按照设计折线要求浚挖。现今普遍采用的边耙式耙吸挖泥船，更无法挖到直角相接或折曲较大的码头端角部。一、 施工土质耙吸挖泥船挖掘各类沙的疏浚生产效率差别悬殊。耙吸挖泥船疏浚淤泥和较松的砂土类极为容易，但很细颗粒的淤泥、粉砂在泥舱内难于沉积，不易达到满载。硬粘土和密实砂土类挖掘较为困难。挖掘贯入击数N10的土类较为容易，挖掘N1530的土类较为困难，N30的土类很困难。二、 自然工况 气象条件（）风：在狭窄区域施工船舶操纵困难。（）雨：一般情况下影响不大，如下暴雨使河水暴涨，流速增加，水位升高影响施工。（）雾：对施工最为不利。（）温度：对机械的工作效率都有影响。 水温条件（）风浪与涌浪：对挖泥船平衡的影响，对挖泥船施工效率和船舶能否正常留在施工现场关系极大。（）水流：流速、流向对挖泥船安全施工关系极其重要。流速小于2m/s，挖泥船施工较为安全。水流过急则施工困难。三、 水域条件挖深在施工现场有两个重要的水深值要特别注意，即浚前最大水深和浚后最大水深。因为耙吸挖泥船必须通过挖泥区，其满载吃水必须小于挖泥区的最浅水深，对于已成槽部分进行施工挖泥时，其低潮位时水深必须满足船只吃水的要求，其中还应考虑由于溅落溢散回淤而进入业已施工地段的疏浚土。对通往施工现场的航道以及对施工现场与抛泥区之间航道必须加以检查，以保证所有空载挖泥船能进入施工现场和保证满载挖泥船能通过到达抛泥区。挖泥区的长度挖泥区的长度对在疏浚施工中需通过疏浚现场的挖泥船来说十分重要。耙吸挖泥船通过现场的长度越短，则用于调头时间越多，挖泥时间少，一般来说不足500m的现场都可以认为是限制性的。挖泥槽的宽度自航耙吸挖泥船所要求的宽度应满足在结束一次挖泥过程时能调头。如果船艏装有横向推进装置，所需的最小宽度就可以相应减少。四、 人为因素局部交通影响：在施工现场航行船舶要通过航道（特别是维护性疏浚）要让出航道，影响施工。时间的限制：常与潮汐有关例如施工现场或抛泥区，在低潮时变浅使施工船舶不能进入。施工现场水域面积的限制：例如现场有水工建筑在施工或爆破等影响等而影响挖泥船施工。环境保护的限制：例如挖泥和溢流可造成的混浊度；溢流在水中形成的密度层，疏浚过程中对动植物的损害，而影响挖泥船施工。32 适用船舶的选择在收集到施工区自然条件及施工组织条件、泥土处理方法后，根据工程量，应选择能保证完成该任务的挖泥船。如挖泥船选择不当，不仅增加费用，而且还有可能损坏机具或不能完成任务，因此在选择主体挖泥船时应考虑以下几个原则：挖泥船的性能：在选择挖泥船时，必须掌握每一类挖泥船的主要性能包括：船长、宽、深、吃水、动力、泥泵、性能航速；挖泥船所限制的最小、最大和最有利的挖泥厚度；船只抗风能力；以及在各种工况条件下的生产率与所承担的施工任务是否相适当。挖槽的尺度：即挖槽的宽度和挖槽内的水深。对土质的适应性：各类挖泥船都有它最合适的适应土壤，土壤对挖泥船生产效率关系很大，因此对施工区域土壤物理力学性质、范围、各层土壤厚度是十分重要的，以利选择合适的挖泥船。抛泥区：要考虑抛泥区内水深、流速、风浪、冰冻和船舶调头区的水域等情况，其容量是否与挖泥量相适应。工作量和工作时间：挖泥船的生产能力和工程规模要求是否相适应，并应考虑船舶设备利用率和工程的经济合理性，对工程量较大的河口浅滩和进港航道一般选用自航耙吸挖泥船。总的来说，在各类挖泥船中，耙吸挖泥船的优点是在通航水域施工，对过往船只影响最小，在单船独立施工作业能力方面，耙吸挖泥船独立性最好，在远距离抛泥方面，耙吸挖泥船也是最好，缺点是其挖槽平整度较差，船型越大，槽底深浅差也越大。33 耙头耙齿的选择（耙头工作原理）耙头是耙吸挖泥船用来吸取泥浆或泥沙的管路的最前端设备，是自航耙吸挖泥船的破土工具，被称为“吸泥之口”。因原理与形状似钉耙而得名。由于各工程施工土质的多变性，耙头挖泥性能的好坏直接影响耙吸挖泥船的生产效率，国内外疏浚业都高度重视耙头的研究和开发。在耙吸挖泥船发展过程中，耙头的发展演变与耙吸挖泥船的能力提高息息相关，即使在耙吸挖泥船自动化程度非常高的今天，耙头的持续改进仍然是疏浚能力提高工作中重点研究关注的对象。随着耙吸挖泥船的不断发展，耙头的型式也将持续不断地改进和更新。耙头必须能够破坏粘在一起的各种类型土的连接，挖掘过程通过水力方式、机械方式或两种方式来共同完成。经过自航耙吸挖泥船的生产效率与耙头结构型式的研究深化，耙头挖泥的理论得到了不断发展，近年来用耙齿切削和高压冲水切割、液化的综合疏浚理论代替了以冲刷为主体的传统理论。在传统的冲刷理论指导下加利福尼亚耙头设计了加长的耙罩周长，用以增加参与冲刷的周边长度，提高疏浚效果。同样以现代“切削”理论为主体的指导思想要求下，设计了挖掘型主动耙头，即耙罩可以在遥控(自动或手动)条件下主动调节耙罩的对地角度，使其获得合理的耙齿切削角、合理的高压冲水角和合理的耙罩对地夹角，从而形成最佳的夹角组合，减少疏浚功率，提高泥浆浓度，提高疏浚效率。现代耙头（Vasco da Gamma） 图3.1一、 耙头的分类一百多年来，随着耙吸挖泥船的不断发展，国外耙头的开发研制也出现了众多型式，从1908年最早投入使用的弗路林钩型耙头（Frunling）开始，出现了阿姆勃劳斯鞋型耙头（Amborse）及1947年通过改进后的加里福尼亚型耙头(Californa)，1960年后形成系列化的荷兰IHC标准耙头，其他还有文丘里型耙头（Verturi）和前联邦德国OK系列耙头等。目前，耙头疏松水底泥砂主要有三种方式：第一种方式是冲刷，通过泥泵运转使耙头内腔产生真空，与外围产生压力差，耙头周围的水通过耙头与河床接触的缝隙中进入耙头内，通过缝隙瞬间产生的高速水流冲刷带动起吸口周围的泥砂，这种方式主要是充分利用离心泵产生的真空作用，在挖掘淤泥、松散砂时十分有效。第二种方式是高压冲水，利用船舱内高压冲水泵提供的压力水经管路到耙头水箱内，再由底部一排喷嘴射出，密实的疏浚土在高速水柱的作用下被切割、液化，使泥砂夥粒松散，在耙头真空作用下被吸入泥泵，这种方式主要针对密实性细砂、粉细砂。第三种方式是机械切削，安装在耙头底部的耙齿依靠耙头在水下重量将耙齿插入土中，在挖泥拖曳时如同机械切削原理将耙齿前部的泥切削、剥离，与水混成泥浆被吸入泥泵，这种方式主要针对粘土、亚粘土。（一）冲刷型耙头以IHC淤泥耙头和加利福尼亚耙头为代表，主要依靠冲刷原理进行疏浚，泥泵消耗部分功率吸入大量的水，泥浆浓度低，产量低。随着疏浚业的发展,现在这些耙头也可以装配高压冲水冲刷型耙头 图3.2（二）挖掘型耙头以IHC新型耙头为代表，主要依靠耙齿切削泥砂和高压冲水疏松泥砂进行疏浚，可提高泥浆浓度和产量。挖掘型耙头 图3.3二、 耙头结构、功能（一）耙头总体结构由下图可知，现代标准耙头主要有二部分构成：固定体固定体为钢板电焊结构，端部为圆形、安装有法兰，可与耙吸管连接，另一端为带有轴孔的矩形，用短轴与活动罩铰接。固定体从方到圆过渡，减少泥浆紊流和阻力损失。固定体外侧焊有筋板，确保强度。固定体下部为水箱。靠舷侧安装防撞橡胶，防止风浪作业中与船体碰撞。固定体无预倾角度，在最大挖深时耙吸管与海底平面成45夹角。活动罩活动罩用钢板电焊结构成门字形，后部有轴孔，用短轴与固定体铰接，可以摆动50，活动罩下部左、右二侧设耐磨钢板，挖泥时防磨挡板深深压入土中，阻止被高压冲水扰动悬浮的泥砂向二侧逃逸，头部焊有特厚钢板做为横梁，不仅加强了活动罩的结构，还可作为耙齿的安装座。活动罩喉部安装格栅，有效阻止大粒径的石块、杂物进入耙管，确保安全。活动罩用轴销与本体连接，如下图所示为连接处的轴销，主动式耙头则可通过液压缸的控制来调节活动罩角度。在可活动的活动罩和本体中间的连接部通常用橡胶密封。这可以防止浑水的进入，减少由其夹带的泥沙造成的磨损。耙头侧视图 图3.4 （二）耙头其他细部结构耙头其他部件有吸泥口、格栅、短轴、耙齿、高压冲水喷嘴和拉杆销轴等。吸泥口耙头的最下端与河床接触，挖掘的泥沙由此被吸进。吸泥口的面积取决于吸泥管，一般是吸泥管的三倍。格栅耙头内的格栅 图3.5在吸泥口下面开口面装有格栅，用以防止较大的杂物吸入泥泵导致泥泵损坏（如大石块、不规则金属块等），格栅矩形孔边长尺寸应比设计通过泥泵杂物的尺寸小10%。如图所示中间部分就是设置在“新海龙”轮耙头内部的格栅，不同类型的耙头，格栅的安装位置略有不同。短轴短轴二根，用于连接活动罩和固定体，外面配耐磨开口衬套，确保摆动平稳。高压冲水和喷嘴新型的耙头都设置了高压冲水管路及出水口，管路与船内高压冲水泵相连，冲水泵运转后将高压水流送至耙头，用以提高产量。在抛泥时也可利用高压冲水对泥舱进行冲洗，有助于彻底抛净泥沙。引水窗活动罩上的引水窗 图3.6在耙头活动罩上设有一引水窗。在挖掘淤泥等土质时，为防止耙头被闷堵，则可打开引水窗，使挖泥作业作业正常进行。 耙齿耙齿图3.7可增加破土能力，提高泥浆浓度。耙齿有固定或可拆换两种。如图所示所示为装配在“新海龙”轮耙头上的可拆换式耙齿，该轮还将高压冲水出口设置在了耙齿处（耙齿中心出水孔），可使高压冲水均匀作用在泥土表面，针对不同土质有选择性的使用，有助于提高产量。拉杆在耙头活动罩和固定体之间采用连杆插销结构，拉杆还设有宽度70的槽，利用该活动槽可使得耙头活动罩依靠自重与泥面良好贴合，以适应挖掘淤泥等松软土质的要求。橡皮靠垫装在耙头内侧靠近船舷一边，其主要作用就是在耙头产生横向摆动时保护船舷板。避免耙头与船体“硬碰硬”，导致二者损坏。在耙头两侧都安装防撞橡胶，则该耙头既可在左侧，也可在右侧使用。橡胶护垫 图3.8三、 其他耙头淤泥耙头图 图3.9淤泥耙头专为疏浚淤泥和软粘土设计的耙头。当推进装置传给它需要的力，淤泥被推入耙头。主动耙头耙头上装有液压驱动的滚筒，上面装有切削工具，能够切削坚硬的淤泥和密实的沙。这种耙头的缺点是会带起海下电缆和电线。文丘里耙头 图3.11主动耙头 图3.10 文丘里耙头该耙头形成的液体流场比IHC耙头和加利福尼亚耙头要好，产量更高。这种耙头的优点是在整个耙头上压力不一样，导致有较高的吸力。4威龙耙头“新海龙”主动耙头 图3.12威龙耙头 图3.13 四、 耙齿的使用根据船舶使用的耙头，选配耙齿。为了合理、安全地使用耙齿，在使用中应注意以下问题：对于软粘土及松散的或具有粘性的砂质土有较好的挖掘效果，对于淤泥及较密实实质土不适用，加高压冲水较好。耙齿形状、尺度、数量和排列要合理。要有适当的切刃、切削角和背隙角。耙齿切刃的切削力要小而切量要大故齿宜小，数量不宜过多。齿的位置尽量少影响流通道路面积。耙齿的排列以各齿的挖迹不重复和便于吸入为准。耙齿的高度：（）要使耙齿入土深度不会造成过大阻力而影响航速；（）有适当的吸人缝隙，既不影响泥土的吸人又不使进水过多；（）应注意耙齿愈高危险性愈大，水力挖掘效果越差。挖泥时推进主机要使螺旋桨产生足够的推力以克服在一定的流速及挖泥对地航速下的耙头、耙吸管和船体的阻力。必须使耙吸管的结构强度与加齿后的挖掘相适应。最好在耙头上考虑加装安全措施以防耙齿突然碰到障碍物或硬质土、岩石等造成重大事故，如采用过载破断销(片)、耙头附加应急吊耙钢丝绳及示位浮标(以回收脱离海底的耙头)等措施。耙齿强度低于耙吸管系统的最薄弱环节。应注意比较加齿耙头与不加齿耙头的技术经济性、有关设备运行状况。记录施工条件(包括土质)。第四章 耙吸挖泥船挖泥操作虽然各艘耙吸挖泥船在硬件组成、控制系统参数等方面存在差异，但就施工控制流程来讲都是一样的。耙吸船整个施工过程主要可分浚前检查、下耙、装舱、起耙和抛泥（卸泥）五大部分。41 开工前检查开工前检查工作分为两部分：甲板管路和闸阀的检查和耙臂的检查。此项工作一般在船舶行驶过程中（重载至卸泥区以及轻载返回施工区）由施工操作人员完成，为正常施工做好准备。一、 甲板管路和闸阀的检查甲板上液压管、封水管、空气管、排泥管以及闸阀是否完好；耙臂三管、A字架下方位置有无障碍物，如发现应及时排除。对挖泥设备活络部位进行加油，对波浪补偿器进行检查，油位是否正常。甲板上的输泥管路 图4.1二、 耙臂的检查耙臂在水下工作，虽然设备涂有防护漆层，但长时间受海水浸泡和腐蚀，还是会有受损情况发生。弯管此处结构较复杂，主要检查以下方面内容：弯管小车滑轮及导轨上是否有杂物，浸水滑轮磨部件(轴销、衬套等)的磨损程度；弯管滑块和弯管滑槽内是否有润滑油；高压冲水管、泥管及法兰螺丝是否有裂开和松动现象；弯管各传感器、电缆线(如到位指示传感器)有无损坏；波纹软管是否有断裂，其法兰接口是否完好；弯管与泥管连接耳襻及轴销磨损情况及轴销螺栓是否有松动；伺服架活动部件(连接耳襻及轴销)磨损情况及轴销螺栓是否有松动以及电缆线、空气管、液压管是否磨损或漏气漏油。中间管耙臂 图4.2浸水滑轮磨损部件(轴销、衬套等)的磨损程度；高压冲水管、泥管及法兰螺丝是否有裂开和松动现象；万向接头连接耳襻及轴销磨损情况及轴销螺栓是否有松动；波纹软管是否有断裂，其法兰接口是否完好；耙臂传感器、电缆线有无损坏。耙头耙头 图4.3耙头在施工过程中处在水下，且要接触地面，其受到的磨损和冲击也是最大的。主要检查：耙头本体部分及活动罩是否完好无变形；各组成部分相接处是否接合良好，是否有裂痕；耙头的易耐磨部件（如底面的拖板、格栅）的磨损情况；耙齿是否有松动及被磨损；耙头内的高压冲水管及喷嘴是否完好，耙头内部是否有异物卡住；耙头内侧橡胶防护垫部件是否完好；设置于耙臂上的传感器是否有损坏现象；液压式主动耙头还须查看液压部件及管系是否存在问题。若发现检查项不符合施工要求，须及时修理、更换。待一切正常时，拔去耙臂三管A字架的制动插销（空气搭钩），将耙臂从搁置收至高限位，耙臂提升设定的高度（到位指示已确定均到达限位）。控制吊架液压开关放将三管A字架同步推出至舷外。42 上线放耙到达指定施工地段后，驾驶员控制好船速、船位，下达下耙指令，浚工一水重复命令。并根据水位遥报仪提供当时水位，通知耙头下放深度。推架子 图4.4操耙一水接指令后下耙，待弯管放到吸入口告知浚工一水，浚工一水即启泥泵，将转速逐渐调节到正常转速。然后通知操耙一水将耙头下放至控制深度处。根据DGPS定位，距挖泥船上线还有500米时，浚工一水指令将耙臂放到弯管吸入口，下放过程中要求耙头先下水，弯管最后下水，三管与水面约成一个10-15度左右的斜度，以致空气从弯管处排出。待弯管到达吸入口之后要报告驾驶员浚工员以利船舶加速，浚工一水启动泥泵。吸口到位过程示意图 图4.5泥泵启动后就将耙头下放着地，根据水深情况要把握好耙头下放速度，接近泥面时要缓速下降，避免因底质硬、船速快耙头受到冲击而损坏耙头，以及因泥质松软耙头插入泥层过深导致真空度过高，进而产生闷泵现象。在施工中按指令操耙作业，随时注意耙头、耙臂、钢缆的状态。观察泥浆浓度指示器，待泥浆浓度上升至稳定后，开始装舱，打开进舱阀，待全部开启后，关闭旁通阀。 耙头着地过程示意图 图4.643 挖泥装舱泥浆装舱过程占用整个施工流程的大部分时间，也是其中最重要的一个环节。在泥浆装舱过程中，操作人员应着重注意以下几方面：根据泥舱具体配载情况， 防止前后或左右配载不均，确定是否选择开启分流门。正确控制真空度，在确保施工质量的前提下，随时调整耙头深度，保持最佳泥浆浓度与流量（要求定深除外）。在施工中为确保安全及施工质量，操耙一水可向值班驾驶员提议变更航速的要求，有横流或船原地单耙接地调头时应随时调整耙头深度，避免耙头压入船底或中间泥管绕性接头弯角过大，发现异常立即报告驾驶员及浚工一水。正确操纵耙臂，根据不同土质控制波浪装置上下范围，中间泥管绕性接头弯度不超过20度。44 起耙卸泥驾驶员根据各班施工地段或装载量的要求下达起耙指令，并放慢航速，注意控制船位和艏向，待耙头离开水面后即进入赴抛泥区或吹泥位置的航行。当操耙手接到起耙命令时可将耙头、泥管升起，处于同弯管平行位置。浚工一水接到起耙指令后，打开旁通阀，关闭进舱阀，操耙一水同时将耙头三管收到弯管吸入口水平位置，浚工一水即将泥泵转速降低，待打出清水后，脱开离合器。如果使用了高压冲水，还须停止高压冲水, 待泥泵和高压冲水泵完全停止并稳定后，通知操耙手起弯管。当浚工一水下达起弯管时，操耙手方可起动弯管绞车，做到弯管先起，泥管随之，耙头最后，将管子中的水排除掉。根据离抛泥区或吹泥位置远近决定是否通知泵舱停止泵机运转。操耙一水将耙头收到水面或上架检查；驾驶员操纵船舶保持一定航速，与到大风浪、涌浪的海况时，要使船舶顶住风浪，最好与涌向成90度交角，防止船舶横摇，损坏耙臂设备。浚工一水应在船舶航速未提高之前确认舱内涌高流去后即读重载吃水（或排水量），并根据土方计量表填报土方并计算溢流方；浚工一水检查抛泥或吹泥系统是否正常。卸泥即将舱内泥沙排出船外，具体的方式有舱底卸泥、边抛卸泥、船艏吹/喷泥等，根据不同的工程及船舶情况，选择不同的卸泥方式。舱底抛泥舱底抛泥 图4.7这是最常见的卸泥方式，绝大多数耙吸船均设有舱底泥门，通过液压控制可以开启泥门，舱内的泥沙在自身重力作用下会流出泥舱逐渐沉积至水底。采用此种抛泥方式，在水深条件满足时，应尽可能将泥门全部打开，这样可以节省抛泥时间，有利于施工进度。同时，还可以避免由于泥浆中存在的某些大型物体，如石块、木头、废钢铁等夹在泥门和门框之间，将泥门部件损坏，或降低其密封性。配有泥舱高压冲水的耙吸船，还可应用高压冲水进行舱内冲洗，使淤积的泥沙尽可能全部抛净。边抛抛泥有些耙吸船配有边抛管，可以进行边抛式抛泥，可以根据需要将管口转动到任何一舷侧。这种施工方法的最大优点是节省装舱施工必须往返航行抛泥的时间，从而得以增加挖泥时间，比较适合于突击性局部增深的疏浚。如图所示为边抛施工情况，外伸部分即为边抛架。此种方法现在已很少应用，新建耙吸船也很少再配备边抛架。边抛施工 图4.8 吹填抛泥随着船舶设备技术的发展，新建的大型耙吸船在舱容量、泥泵功率等各方面都有了很大的提高，很多大型耙吸船都配备了吹泥管路，可通过泥泵直接将舱内泥浆吹填至施工区（如吹填陆地工程等）。最常见的有艏吹和艏喷两种方式。（）艏吹艏吹抛泥时，将水上排泥管接头与船上的吹泥管接头（大多设置于船艏）连接，并将疏浚管路和闸阀设置为船艏吹泥的状态，启动泥泵后，舱内的泥浆就会在泥泵的作用下通过小泥门被输送到吹泥管路内，并通过船艏接口进入外部排泥管，进而被输送到吹填区域。如图所示为大型耙吸船在进行艏吹施工的情形，随着船舶机械设备的发展，耙吸船在吹填距离、施工效率、经济性方面均不断提高，艏吹施工 图4.9甚至超过很此种多大型绞吸船和专业吹泥船。方法也越来越多地被应用在各施工现场。（）艏喷艏喷施工 图4.10与船艏吹泥不同，喷射吹泥不需要连接外部管路设备，泥浆会通过管路与船艏吹泥不同，喷射吹泥不需要连接外部管路设备，泥浆会通过管路被输送至船艏处，在管路出口处接有一段口径逐渐减小的渐缩管，在施工时，泥浆朝船前斜向上方喷出，根据设备情况不同，喷出距离也不同，大概有3080米不等。有的船只还配备了旋转喷口，泥浆可向船艏斜向甚至侧向喷出。此种方法被广泛应用于短距离吹泥的施工现场。45 装舱理论如下所示为一个典型的挖泥循环图，横轴为时间，纵轴则表示挖泥船的装载量。图中实线A-B-C-D-E-F-G-A代表了实际中通常发生的正常装载情况，条件是泥沙能够迅速较好地沉淀。AB: 泥浆达到溢流面的装舱过程BC：继续装舱并开始溢流，直至达到最大允许装舱量CD: 将舱面余水排出舱外DE：重载航行至抛泥区EF：代表卸泥过程FG：将舱内余水抽取出泥舱GA：空载航行至挖泥施工区由于土质沉淀情况、航行时间、卸泥方式等方面的不同，曲线形态可能有所区别，但总体流程基本符合下图。挖泥循环周期曲线图（Tc为一个时间周期） 图4.11第五章 耙吸挖泥船疏浚施工方法51 装舱溢流法装舱溢流法是耙吸挖泥船最常用的主要施工方法。要有适应装载吃水、航行、调头的必要水深与水域，以及适宜的抛泥区。作业时，挖泥船在挖槽内开挖，将泵吸泥浆装入泥舱。耙吸挖泥船的额定泥舱舱容系指该船没计最大舱容，也是正常施工条件下应该充分利用的舱容。泥舱载重量则为额定舱容与设计泥浆容重的乘积。实际施工时，可以根据当时当地工作条件，包括现场水深、风浪、现有船内油水积载，不同土质和可得实际有效装载泥沙量等来调整不同的溢流档次以确定使用舱容，适应可能允许的工作吃水。除疏浚天然容重小的浮泥和细颗粒泥沙或特别短程抛泥外，一般待泥浆装满到调定的舱容后，为了增加装舱土方量，都采用继续一段时间的溢流。有时，尚可在前一次较高溢流档次装满后，立即调低溢流档次，放掉上层浑水，然后再恢复前一次较高溢流档次，续装较浓泥浆，如此反复若干次，以达到增加一个船次的装舱实得土方量，符合该具体施工条件下最佳装舱的目的，从而据实验证设计施工效率。在溢流过程中，较粗的泥沙颗粒和土块在舱内沉淀，细颗粒泥沙随同溢流出舱的水体流出舱外，并因溢流时间的延长，其溢出泥沙含量逐渐上升。从放耙、泵吸装舱、溢流、停泵收耙、航行、抛泥、返航到再放耙(包括历次调头在内)为一次装舱施工作业循环(图5.1和图5.2)。放耙着底初期，短时间内，通常可能泵吸上一些清水和低浓度泥浆，宜将它排出舷外，待泥浆进入正常浓度，再转换装入泥舱，以提高舱内装载初浓度。对细粉沙、未固结淤泥或浮泥为主的短时内不易沉淀的土质，宜在挖泥开始前，先用抽舱方法，将舱内存水尽量排除，勿使进舱泥浆受到稀释。停止装舱时，则相反，在提升耙管过程中，应先将吸上泥浆转换到吐出舷外位置，待渐变为清水后停泵，避免停泵后泥沙在泥泵及内外管道中沉积堵塞，乃至引起耙管不应有的外加超重。采取装舱溢流时，还应考虑其效果与影响：溢流的时效和一次装舱作业循环的时对现行挖槽下游侧挖槽部位或下深槽的回淤影响；对挖槽附近港池、航道、锚地的影响；附近有无水产养殖场；对施工水域有无水质混浊度、溶解氧的特殊要求。耙吸挖泥船装舱作业循环之一 图5.1用于疏浚土进舱后，能不等程度有效沉积的情况(包括砾石、粗中、细沙、粗粉沙，大小团块淤泥，粘土等土质。对于最易沉积的砾石、粗中、沙等，也可不抽舱)。耙吸挖泥船装舱作业循环之二 图5.2用于疏浚土进舱后，短时内很难沉积的情况(包括以来固结淤泥，浮泥极细粉沙等为主的土质)。52 旁通施工法根据挖泥船机械装备不同，旁通施工有两种情况。一种是将吸上泥浆，不经过本船泥舱，直接就近从船旁排出入水；另一称为“边抛”的是将吸上泥浆，经过船上特设边抛管输送到离开船舷一定距离的管口再吐入水中。我国现有耙吸挖泥船所设抛管伸出舷外长度为20100m，可以按照需要将管口转动到任何一舷侧与船的纵向中心线成090交角位置。旁通施工的优点在于节省装舱施工必须往返航行抛泥的时间，从而得以增加挖泥时间。它适用于开挖宽阔水域的航道和紧急情况下要求突击性局部增深的疏浚，同时，因施工时，船舶处于轻载状况，吃水较小，有利于在水深受限制的区段施工。但使用这种方法，会有不等比率的排出泥沙回淤挖槽。采用旁通施工应注意下列条件：水流流向与挖槽有一定交角，并有一定的流速；泥沙颗粒微细，易于随水流输移；挖槽宽度及挖掘部位尽可能与排出泥浆入水点的工作距离相适应，力求一次出槽；不会给附近的港池、航道、锚地等水域带来淤积；应用边抛施工，尚须注意不影响过往船舶的航行；得到港务监督和水域环保部门的许可。53 吹填施工法有些耙吸挖泥船具有吹填设备，可用于吹填施工，但耙吸挖泥船的泥泵多数扬程不高，即使用2台泥泵加以串联，往往仍难以胜任长管线的吹填工程。至于因土质不同，吹填淤泥粉土时，吹距相对可以长些，吹填沙质土时，吹距只能短些。遇有挖吹结合，其条件适合耙吸挖泥船施工的工程，或者所挖泥沙必须独立进行抛、吹兼行的工程，或采沙区较远，海面状况不适用其他类型挖泥船作业的工程，均可使用耙吸挖泥船从事吹填。用耙吸挖泥船进行吹填施工，其经济性往往比不上绞吸挖泥船，也不如链斗挖泥船配合吹泥船的施工，其是在特定条件下的选择。因此，在综合经济效益比较外，必要时，应从特定效果来论定。吹填施工方式有三种：接岸管吹泥耙吸挖泥船载泥航行靠泊吹填用码头或浮趸就位，将船上吹泥管和预设岸管卡接妥，这需要有专用的排泥管快速接头，与适应挖泥船吃水与潮汐水位涨落变化，潮流异向影响，能使岸管作垂直、水平适度移动的自动俯仰、伸缩、摆动的调节装置。系泊浮筒接水上管吹泥在船首设有吹填管接头。吹填时，将自浮水上排泥管的接头吊起，与船上的接头连接完毕，就能进行吹填。自浮排泥管的另一端刚与岸管相联。喷射吹泥它不需要另接岸管或水上管，只在船首排泥管头上接装一节渐缩管，最终形成小口径的管段缩节。吹填时，泥浆朝船前斜向上方喷出，喷射距离约3050m。54 三分法（分段、分带与分层）一、 分段施工挖槽较长，一次装舱不能从起始点挖到槽终点时，可以根据施工船性能及土质分成若干段，逐段浚挖施工。段间宜设横向标，或以浮标区分，也可用定位仪定位等手段确定，不论以那种方法分段，都必须保证浚挖时分段相互重叠衔接，不存在漏挖部位。若标志条件合适，通常可按下述长度分段：尽量按浮筒标识作分段起止点；根据挖槽平面形状适当划分，例如弯曲槽段；根据挖槽原始水深深浅不等比较悬殊或要求疏浚深度划分，例如浅段与深段，挖浅与挖深段；装舱法施工分段长度略等于装舱时间乘挖泥对地航速；装舱溢流法施工分段长度略等于装舱溢流最佳平均历时乘对地航速；有关施工其它特殊要求。二、 分带施工耙吸挖泥船通常多采用分带施工，分带原则基于挖槽的平面形状和水深。对于槽宽较大的航道、港池，同一挖段不止一艘挖泥船同时进行浚挖，挖槽地形存在斜坡状渐变水深情况，由于施工安排或航行要求需要部份挖槽先增深而后再转换浚挖位置等，均应做好分带施工，但必须利用导标或其他定位措施提高分带水深的均一性，并防止带间漏挖。三、 分层施工开挖泥层较厚，一次开挖达不到设计要求水深时，宜分层挖泥施工。分层层次的确定，应考虑施工船性能与土质，一般上层厚度可较厚，接近疏浚深度的下层宜较薄。4500 m3耙吸挖泥船对松软土质分层约为1.01.5m，对较硬土质约为0.51.0m。采用分层施工，分层宽度应将设计超宽及边坡部份包括在内，一气呵成，否则逐层下挖，实挖宽度必然渐趋收敛缩窄，待至槽边线内外水深差增大后，土质松则边坡容易塌落，土质硬则形成陡坎，很难挖清边线。55 开挖顺序一、 先浅后深挖槽区域原始水深不等，可能引起挖泥船重载吃水在浅段挖泥和航行时受限。施工应先挖浅区，由浅及深、逐步加大水深，以求全槽水深基本相近，然后全面加深疏浚。浅区不止一处时，应先挖最浅部位，例如进出挖槽的必经之处和来往抛泥区的影响航行之处，为开拓施工面创造条件。当疏浚土层厚、土方多、施工期较长，又存在一定的自然回淤情况下，先浅后深，可使分区进度比较均衡，深区的前期泥沙回淤，可在后期浚挖中一并除去，免得因挖浅区拖延时间，带来深区的再返工。二、 从上游挖向下游若疏浚区域存在一定流速的单向水流，挖泥施工宜从挖槽的上游端开始挖，逐渐向下游伸展，利用水流的自然冲刷作用，将水底业经扰动的泥沙向下游输移，有利于挖槽的增深成槽。在落潮流占优势的潮汐河口或感潮河段，亦可利用落流作用，由里向外开挖。这与单一挖泥船次，根据潮流转换由下游挖向上游或上游挖向下游用意不同。三、 交叉施工遇有水域条件复杂，疏浚作业难度不等的挖槽布局，应适当区别时间、地段，有计划安排疏浚施工。例如水流横压作用强、邻近挖