大型絞吸船大排距施工工藝

秦 漢

(中國鐵建港航局集團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今的疏灘工程中被廣泛的運用。它的工作原理是利用旋轉絞刀裝置，對河底泥沙層進行切割攪動，再經由吸泥管吸起，通過泥泵的動力輸送到堆積場。參考以往的資料和現場的施工經驗，本文將重點討論絞吸船在大排距施工作業中的問題和注意事項。

絞吸船 大排距 工況點 輸泥管道 潛管鋪設

在當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用。管道排泥，一方面可將疏浚土從施工區域大量的輸送到造陸區域，另一方面管道排泥過程中，疏浚土幾乎不存在滲漏問題，可以保證對海洋環境造成的負面影響降至最低，再加上絞吸船本身的不間斷連續作業，也讓施工過程中時間利用率得到大大的提高。

一、施工區障礙的清理

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

二、排泥管道的鋪設

如前所述，管道輸送在絞吸式挖泥船的施工中起到關鍵性作用。而如何合理高效的設計并鋪設排泥管線，就成為了整體施工方案中至關重要的環節。絞吸船所配套使用的管線目前有如下幾類，對于相應的鋪設方法我們來作一一分析：

(一)陸上管線設計及鋪設

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

(二)浮管的設計及鋪設

水上浮管鋪設，應采用新型的橡膠自浮管線。這種新型鋪設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致的膠管頻繁磨破的問題。如今，只需增加一個半浮管，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，而引起的施工進度大面積停滯延后的狀況發生。

(三)水下潛管的設計及鋪設

雖然潛管下沉前在水面的位置形態較容易把控，但深入水下后還是會發生一定變化。實際施工中，需嚴格控制好潛管在水面下沉前的形態，最大限度減少誤差，對此應注意以下幾點：

1. 形態測量及定位

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

2. 采用分段沉放

分段沉放潛管的意義，在于提高鋪設精度，降低施工難度和可能存在的風險。而一次性沉放的方式，對比與分段沉放經濟型較差，不僅沉放次數多，施工時間長，而且也容易造成潛管的水下形態不平順，長期使用有破損的隱患。

3. 跨越水下斜坡

水下地形的復雜性，尤其是靠岸的邊坡往往會給潛管鋪設的施工造成很大難度。現階段，常用的方法有斜向跨越和垂直跨越兩種。應根據實際情況選擇跨越方式，保證潛管準確的鋪設到位。

三、絞吸船的定位及拋錨

首先用拖輪將絞吸船拖至施工區域，用大型錨艇頂推船頭船尾，協助絞吸船到達施工設定的位置。在船停后放下定位樁，并在船首拋設邊錨，同時逐步調整船位至挖槽中心線。拋錨時需注意的事項：

(一)在有風環境下的作業，應堅持上風錨先拋后收，下風錨后拋先收的原則。

(二)在逆流中作業，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確保牢固安裝。

四、絞吸式挖泥船疏挖工序

疏挖區域應合理劃分分配，疏挖過程應采用橫挖法，堅持“取遠吹近，取近吹遠”的原則。左定位樁作為主樁和橫移擺動的中心，交替收放左右纜進行擺動挖泥。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和遺漏的發生。各疏挖區域應分條、分層的開挖。當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。根據施工質量的要求、疏挖泥層的厚度及絞吸船的絞刀數據來確定挖深，最大厚度控制在絞刀直徑的2.5倍以內。已開挖的分區，應由技術人員坐好詳盡的施工記錄（區域編號、施工班組和時間及質檢情況等），并標記在施工平面圖上。

五、可能出現的問題和解決方案

絞吸式挖泥船在設計制造過程中，因泵送系統的設計限制，在工況條件下有其既定的最佳排距。但在實際施工中，建設項目的要求變更和施工現場的具體情況都有可能引起疏排距離的變化，在超長排距的環境要求下，泵送過程中出現的問題不容忽視：

(一)泥泵堵塞問題

在排泥輸泥過程中，排距加長，泥泵輸送阻力增加，泥泵裝置出現工況點轉移，致使流量的下降和最大允許真空度上升。當管道內流速低過泵送土質的臨界流速，將出現管道內泥漿顆粒沉淀，甚至出現管道堵塞。

(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，排泥管產生壓力波動導致的管道爆裂問題，曾在此前施工作業中多次發生。據事后計算機輔助系統的回放分析，作業時橋架下放深度過大，斗輪前方突然出現較大面積的泥層塌方。使得泥漿濃度驟然上升，瞬時功率急劇增加，泥泵瞬間吸入過高真空。隨后艙內泵發生錘擊響聲，排泥管中的排壓急速下降使得排泥管出現大幅度的劇烈擺動，最終造成橡膠管的脫節和爆裂。

(三)水擊現象

水擊現象，又叫做水錘現象，通常部分泥漿出現在輸泥管中的急劇加速或減速引起的問題。在長距施工過程中，為保持管線的暢通，容易出現泥漿濃度高低波動，這使得泥漿流動速度出現驟升驟降，造成管內形成空洞區形成真空，稱之為水擊現象。在水擊現象出現后，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，會造成管道損壞。另外水擊現象也容易使得絞吸船本身的正常運行狀態發生改變。泥泵排出壓力，流量的急速下降，伴隨泥泵的劇烈震動，嚴重則會產生斷流。

針對上述各種問題發生的可能性，我們的工程師及操作人員應當有著清醒的認識，和充分的應對措施，結合施工現場的反饋和我們同行從業人員的工作經驗，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，首先應合理規劃調配陸上管線走向并縮短水上管線長度，并對阻力消耗較大部件進行適當的更換。

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

(三)選用葉片數較多的葉輪，保持泥泵原動機在額定轉速內運轉，以提高輸出壓力和流速。

(四)依據施工地點實際條件來確定泥泵的運轉參數，找到最佳工況點。

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

六、結語及建議

對于施工方案的選擇至關重要，務必從大局出發，著眼長遠，經多方論證來尋求一個最佳的設計方案。我們的從業人員切忌拘泥于規范要求，需實地考察施工現場的各種影響，因地制宜地設計合理路線，控制管線走向。同時也應當加大絞吸船操作人員的能力提升，對于大排距施工過程中可能性的問題要有充分的把握和應對能力。

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