絞吸船日常施工報表的效率統計與分析

任龍濤1，彭雙林2

摘 要：疏浚工程施工過程中，監控疏浚船舶的日報信息對于監控船舶施工進度，了解船舶施工狀況有著重要作用，由于絞吸船在施工過程中疏浚土質和開挖位置相對穩定，日報統計資料易于結合影響絞吸船絞刀破土能力的土質條件因素以及影響泥泵輸送能力的管線長度等因素，運用統計學的原理，提煉、分析船舶當天的施工效率，較為準確的評估該船舶在其他項目中類似的土質，工況條件下的施工效率，評估疏浚單方成本的合理性。

關鍵詞：絞吸船；報表；效率；統計

中圖分類號：U676 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）06-0071-02

絞吸式挖泥船的施工效率主要由絞刀切削能力和泥泵輸送能力兩方面決定，針對絞吸船效率的發揮和提高等問題，前人已經做了很多研究，如針對開挖土質選用合適的絞刀頭類型，調整泥泵葉輪大小和數量，控制泥泵轉速與管線長度和管徑相匹配等。疏浚公司一般將日報數據視為對項目進度和成本監控的一種手段，如果將這些數據進行分類和加工，按照字段的格式形成數據庫，可以為今后項目的施工組織、投標過程中所涉及的進度安排、成本估算提供直接參考。

針對絞吸船實際施工效率的總結問題，荷蘭IHC公司在恒定開挖土質粒徑，恒定泥泵功率的條件下，總結繪制了不同粒徑條件下絞吸船施工效率隨吹距增加而逐步減少的曲線，但該數據偏理論化，實際施工效率往往難以達到該曲線所繪制的數值。

在前人對絞吸船效率研究的基礎上，本文以某疏浚工程IHC7025絞吸船型為例，介紹采用統計方法，對絞吸船的日報信息進行分析，采用統一的模式形成數據庫，從而總結出絞吸船在不同工況下的施工效率，以表示該船舶在特定的土質條件下，特定的管線長度所應達到的實際工效。

1 日報表的主要信息

絞吸船在施工過程中所涉及到數據較多，如船舶施工位置、挖深、吹距、效率、流速、產量等，采用以天為單位進行統計分析主要有以下幾方面便利：①船舶的位置變化相對較小，結合當天的挖深情況可以套用就近的鉆孔信息，了解當天開挖的土質類型。②吹填管線長度相對固定，便于分析。③施工效率比較穩定，綜合考慮了施工過程中開工，停工，移船等施工停歇所造成的效率降低。④施工工程量可結合當天絞吸船開挖進尺情況進行校正，避免從產量計讀取的效率數據因開挖原狀土容重設定所造成的產量偏差。

日報應記錄的信息主要有：①起挖點坐標（如有移船應記錄移船前后的絞刀坐標）；②挖寬，挖深情況；③預估產量；④生產時間統計；⑤小時效率計算。

隨著通訊技術的發展，越來越多的疏浚公司在疏浚設備上采用了實時的船舶數據傳輸技術，即通過挖泥船的數據采集傳感器，通訊技術，數據處理終端，完成船舶的機械性能數據和產量數據的采集，傳輸，分析，整理和存儲，減少了信息傳遞過程的延遲和失真，有利于產量工程師、船機工程師等技術人員及時收集整理數據，發現問題和糾偏。

2 數據統計的基本假設

采用數理統計的方法處理日報數據，需做以下假定條件：①假定土質鉆探資料和日報記錄資料均真實有效；②假定鉆孔臨近區域內的土層垂直分布情況與該區域鉆孔揭露土層情況一致；③假定開挖疏浚土在管道當中為固液二相流，即疏浚土不溶解于輸送液體；④假定在船舶正常施工所允許的工況范圍內，現場因素（風，流，潮汐，波浪，等）對船舶施工效率的影響在時間上恒定的，在空間上是均勻的。有了該假設，相同土質條件和管線長度下統計的日平均效率才具有可統計性。⑤假定絞吸船施工效率X在確定的管線長度和確定的土質條件下，數據服從正態分布，即。根據正態分布的性質，分布函數F（X）= =95.4%。隨著標準差越大，數據的離散性越大，相應的密度函數曲線越平緩，如若樣本計算的標準差值過大，則統計數據所產生的置信區間將在實際工作當中失去指導意義。因此必須對參與統計的樣本進行分組和篩選。

3 數據統計的主要流程

3.1 按照鉆孔點劃分代表區域

根據鉆孔點所揭示的土層信息來判斷絞吸船當日所開挖的巖土情況無疑是一種近似判斷的方法。由于疏浚工程施工面積大，設計勘察階段所做的疏浚區域的鉆孔間距多在幾百米，如何依據有限的鉆孔信息來判斷疏浚的土質類型至目前尚沒有統一的規范可循。而業內工程師在這方面已經做過一些研究，如王凱在《疏浚工程土工土質方量計算方法探討》一文介紹了投影軸線法和類似斷面法，并結合Hypack等疏浚測量軟件開拓了新的思路。為簡化計算流程，本文采用兩鉆孔點間劃分垂直平分線的方法將施工區域劃分，用該鉆孔的信息來代表其所屬的區域，區域中每一點到該鉆孔點的距離最近。

3.2 判斷開挖土質

為便于日平均施工效率的統計，所有在疏浚過程中所可能涉及到土質均應依據勘查報告和巖土室內試驗數據予以分類。分類標準可參照《疏浚與吹填工程設計規范》（JTS 181-5-2012），也可針對主要影響船舶效率的土質指標進行分類。例如：對于裝配大型絞刀功率的絞吸船來說，開挖標貫擊數N<10和10

完成土質類型的劃分后，還需要根據鉆孔柱狀圖和鉆孔平面位置標注土質在疏浚區域內的空間分布情況，從而可以根據每天記錄的坐標點和挖深數據判斷當天的疏浚土類。

3.3 吹距數據統計

由于絞吸船的施工效率取決絞刀的破土能力和泥泵的輸送能力，那么，在吸入濃度一定的情況下，流量的大小將直接決定效率的高低。一般情況下，在泥泵輸出功率一定的情況下，漿體流量與輸送距離直接相關。因此，在日常的報表統計當中，對當日的管線長度及布設情況做詳細的記錄非常重要。

對于疏浚過程中通過絞刀拌和形成的漿體為典型的固液二相流，固相和液相之間不僅存在相互作用以及動量和能量的交換與傳遞，而且還涉及到質量的輸送及擴散。因此，從微觀方面考慮，漿體在輸送過程中，能量和質量交換相當復雜，難以采用數學方式進行描述，因此，可將顆粒與流體混合形成的漿體統一視為一種偽均質流體。

記錄漿體在管線輸送當中的吹距，涉及到沿程水頭損失和局部的水頭損失。Darcy-Weisbach在1845年提出了均質流體沿程水力摩阻的計算公式：

局部水頭損失系數的取值問題，工程人員往往采用各行業相關水力計算手冊給定的局部水頭損失系數進行計算。而國內外學者對于局部水頭損失系數做過了大量的研究，如趙寶峰等對突然擴大管的局部水頭損失系數計算中沿程損失的影響進行了研究并結合試驗對工時進行了修正；Valiantzas通過考慮局部水頭損失和沿程水頭水頭損失的關系對Darcy-Weisbach公式進行了改進。

通過對管線長度和布設形態的記錄，將其轉換為等效吹距，可以消除因管線形態，排高等影響因素，使得效率數據庫的存儲更為科學和實用。

3.4 效率數據統計及分析

針對記載詳細的日報數據，除采用數據庫的形式進行分類存儲，還應進行分析匯總，采用數理統計的方法分篩檢索，形成相關曲線。

該統計模型所涉及到的參數主要有：土質類型、吹距長度、施工效率，所形成的統計圖表可參考圖 1。其中，效率分組采用間距為200m的管線長度分段，采用正態分布（置信區間α=95%）進行分段統計。

4 總結

通過上述對日報數據的分類整理和統計計算，有利于積累同類船型在不同的工況條件下的施工效率數據，從而不斷提高疏浚企業對自有船舶設備的能力認識，從而為自行測算工期編排和費用估算提供數據基礎。

另外，由于日報當中涉及到的產量數據一般是根據船舶挖進進尺或者漿體流量產量計估算出來的，因此，在最終形成的效率數據庫當中還應按照總實際完成產量和總估算產量的比值進行修正，使統計結果不斷趨于反應真實的效率情況。

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