耙吸挖泥船疏浚施工方法

耙吸挖泥船疏浚施工方法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：１．溢流的时效和一次装舱作业循环的时２．对现行挖槽下游侧挖槽部位或下深槽的回淤影响；３．对挖槽附近港池、航道、锚地的影响；４．附近有无水产养殖场；５．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)。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20～100m，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0～90°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：１．水流流向与挖槽有一定交角，并有一定的流速；２．泥沙颗粒微细，易于随水流输移；３．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；４．不会给附近的港池、航道、锚地等水域带来淤积；５．应用边抛施工，尚须注意不影响过往船舶的航行；６．得到港务监督和水域环保部门的许可。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：１．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。２．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。３．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30～50m。三分法（分段、分带与分层）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。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。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。4500m3耙吸挖泥船对松软土质分层约为1.0～1.5m，对较硬土质约为0.5～1.0m。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。开挖顺序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。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。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、邻近挖槽有浅礁存在的部位、高潮前后进出口船舶特别集中，大小船舶辐凑通行繁忙的咽喉水道等处，尽可能采取白昼多施工。又如沿海港口、航道和锚地，挖区范围广，所受风浪影响不等，宜择海面状况比较平稳时多在外部施工，风浪较大则进入里侧施工。中间先挖与两侧先挖根据疏浚区域的水流和土质条件不同，航道宜从中间开挖步步拓宽，抑或提前开挖边线应作必要的选择。在高回淤区域施工，若水流单向或虽属往复流，流向基本上与航槽轴线平行时，通常可从航槽中部开挖，加深中部先予贯通，利用所形成的深槽水流，尽量增强冲刷作用，然后逐步拓宽。若某侧边线疏浚土方量甚大，土质又较难挖，或流向与挖槽交角较大快流冲荡下，边坡泥沙会陆续大量深移入槽，则应区别不同情况，提前开挖，使挖槽横断面水深进展适当平衡，防止因边坡泥沙入侵，槽内浅点不绝发生，影响航槽开挖完成。施工技术的选用定深挖泥即使在同一挖槽内，疏浚的土质往往并不完全相同，甚至平面和深度分布十分复杂。施工后期，常常容易遗留下一些土丘、浅埂之类的浅点，在底沙运动剧烈的河段，还会生成沙波、沙包。此时，挖泥船可根据浅点高低，控制下耙深度，使它略深于浅点峰值，待耙头碰到浅点，依靠耙齿切削挖泥，耙头整体可避免滑移，从而改善扫浅效果。遇到松软淤泥质软土或极软土，耙头容易耙吸过深，也可适当定深挖泥以免过探，提高分层和槽底的平整度。定位挖泥耙吸挖泥船在拖曳耙头挖泥施工中，船位不断变化，必须经常测定和修正船位，尽量使船能在预定航线上行进，减少漏挖挖浅点、浅埂或垅沟，避免一再反复重挖或局部掘土过深，扫浅时，定位疏浚更为重要。进退挖泥法(拉锯式)挖槽较短或只要浚挖某一小段或局部浅点时，或挖区终端水域受限，难以实施回转调头，或鉴于调头航行再调头上线挖泥方式耗费非实挖时间过多时，往往根据水域情况和本船操作条件采取进退挖泥法。即在挖到终点或挖过浅点后，起耙并将耙头提升到离开床面以上的安全高度，然后倒车使船退回并越过起挖点以外，确认船已不再存在对地后退惯性运动，转而微微向前之际，才能再次放耙着底挖泥。（要注意防止耙管未起到安全高度而在倒退中折损的情况发生。）逆流和顺流挖泥耙吸挖泥船施工一般采用逆流挖泥法为主。逆流挖泥时，挖泥船舵效好，易于控制航向、船位，作业安全。顺流挖泥时，船受水流推助，可用较小推进功率，获得较好的对地航速，挖泥效果相应较好，但此时船的舵效差，若流速较快，往往难以控制避让，遇到水底障碍物，对耙头耙管更属不利。一般认为顺流挖泥宜在流速小于2kn、水域宽阔、无虑船舶航行干扰的情况下酌情施行，仍须做好应急避让准备，并注意确保本船机械情况良好，遇有较大流压角情况，要避免在浮筒上游近侧耙挖通过。带耙调头耙吸挖泥船作业时调头操作很频繁，为此充分利用船舶现有的设备，如横向侧推器、双车、双舵（可变螺旋桨），利用这些设备不仅大大缩短调头耗用时间，其回转直径也大大缩小。但若疏浚水域过分狭隘，依靠上述措施，仍难实现自由回转。每逢航槽狭窄，槽外两侧水深又小于挖泥船重载吃水的场合，挖泥船装舱结束，常需远航到挖槽尽端或挖槽中某一特定部位专设调头区调头后，才能再航行到挖泥区段挖泥或外航抛泥。带耙调头能够在槽宽等于本船水线船长的条件下实现180℃调头。其操纵是将一舷的耙头留在水底，将另一舷耙头提升到离开水底的安全高度，用另一舷的推进器慢速前进，必要时，可增用船艏横向推进器助推，使挖泥船船体围绕水底耙头为中心逐渐朝向该舷方向旋回，完成调头。在调头过程中，泥泵仍可吸泥。在风浪影响较大的场合，带耙调头时，宜使用上风上流侧耙头。调头时，要始终密切观察耙头与船体相对运动的情况，调节两舷用车和用舵。遇风浪较强时，更要防止船体压向耙头，造成耙头进入船底，损坏耙管和船壳板。“8”字型、“米”字型挖掘法在疏浚过程中，挖槽内经常会出现一些孤立浅点或散立浅点及垅沟，而此时采用“8”字型、“米”字型方法较使用。待耙头碰到浅点，沙包能依靠耙齿削切