提高絞吸式挖泥船疏浚能力的技術改造

劉凡

摘 要：在疏浚工程施工過程中，由于疏浚過程動態特性比較復雜，為了充分發揮出挖泥船疏浚呢能力，需做好挖泥船疏浚技術改造。文章首先對絞吸式挖泥船疏浚進行了介紹，然后對挖泥船疏浚能力的技術改造進行了探討，提高了施工效率，保證了疏浚施工的質量。

關鍵詞：絞吸式挖泥船 GPS定位技術 絞刀液壓系統

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

絞吸式挖泥船在進行作業時，借助鋼柱來進行定位，根據疏浚作業的要求來進行挖槽寬度的確定。絞吸式挖泥船為靜態作業，借助絞刀頭來進行淤泥的挖掘，泥土被切削成粉狀后吸入船內借助吸泥船來進行運輸。其能實現挖掘、運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

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

（1）分層施工。對于挖槽內泥層較厚的區域，采用一次性開挖無法達到設計的要求，可選擇分層開挖方式來進行操作。在確定分層厚度時，施工人員需嚴格注意船舶設備的工作情況，對其進行嚴格的論證試驗，確保其符合施工要求。

（2）分條施工。根據挖槽設計的寬度來進行施工方案的選擇，對于挖槽寬度較大的航道疏浚采用分條施工方式來進行操作。對于淤泥夾砂河段進行疏浚時，施工人員在進行分條施工時，需對河道砂的密實度和粘性進行分析和考察，根據實際的河道情況來對挖槽的寬度進行增加或縮減。對于存粘土段的河道來講，施工人員需對河道粘土的軟硬程度進行分析，適當地做出調整。

（3）分段施工。在進行航道疏浚時，由于挖槽發生彎曲或挖槽過長無法達到設計的目標，需采用分段施工方式來進行操作。并且，需根據絞吸式挖泥船的航向角度來確定出最佳的曲度半徑。

1.3航道疏浚重點環節及控制

在邊錨拋設操作中，施工人員在使用絞吸式挖泥船進行作業時，需要確保船艏兩側和中線保持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一次進行一次邊錨拋設。為了有效地提高邊錨拋設的效率，施工人員在進行拋設操作時需借助絞錨艇來進行作業。借助GPS定位技術來對邊錨的位置進行確定，并且在錨上需設置標志，確保作業的安全。在進行排泥管線布置時，施工人員需根據作業區域水流速度和水流流向為基礎，確定出管線長度和管線的移動路徑，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改造

2.1加大挖深的改造

根據設計要求的開挖10m為基礎，加深開挖6m，并且需對船體和施工過程中所使用的機械設備進行改造。絞刀架長度增加到20m，施工人員需對絞刀架的提升能力進行計算。按照公式計算后，其自重為256.1kN。如圖1所示為絞刀車架拉力計算簡圖。

式（1）中：L1-教刀架轉動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°。經計算得到F=200.8kN。

選用6×24鋼絲繩，鋼絲繩設計的F1=426.5kN，使用單根鋼絲繩的拉力為200.8kN，拉力F1=2.21F，利用三組滑動輪組鉸刀架提升絞車，在進行提升過程中使用式（2）進行計算。

式（2）中：λ-絞車的效率，λ=0.81。m-動滑輪組需要用到的鋼絲繩根數；經計算F=52.7kN，設計絞刀橋設計絞車拉力大小為80kN，滿足了設計要求。

通過計算后得出，該鉸刀架提升絞車經過改造以后達到了要求，不需要對鉸刀架絞車進行更換。

2.2絞刀液壓系統和傳動裝置改造

在進行絞吸式挖泥船改造時，原設計絞刀的直徑為1620mm，原絞刀功率為95kW，達不到生產要求。在進行技術改進時，拆除了2臺雙聯葉片泵和原絞刀傳動裝置，然后將IYIA-2600D250型傳動裝置換上，此傳動裝置使用機械密封，軸承選喲個滾動軸承，不需要進行沖水。選用IHM-5400NM型液壓馬達作為驅動絞刀運轉馬達，該馬達的壓力為14.5MPa，排列大小為26550ml/r，扭矩為54000N。驅動絞刀液壓馬達的主泵設計為1臺T6EED066/045雙聯葉片泵，選用1臺T6ED035/025型雙聯葉片泵作為輔助油泵。經過改造后，絞刀最大功率可以達到176kW，轉速可以達到26.5r/min，達到了設計要求。

2.3確定最佳的組合方式

將挖泥船艙內泥泵和水下泵有效的聯系起來進行作業，對其工作效果進行分析，確定出最佳的組合方式。比如，施工人員可將2臺艙內泥泵與1臺水下泵組合起來來進行作業，對清水的流量、挖泥的效率和耗能情況進行分析后，確定出最佳的組合方式為：1臺艙內泵+1臺水下泵。采用組合方式來進行作業，不僅有效地降低了施工的成本，而且還有效地提供了生產效率，按照規定計劃完成工作。

2.4優化排泥管線布設

在進行航道疏浚施工操作時，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，并且運輸到要求位置處。施工單位需對排泥管線的布設方案進行科學合理的優化，提高工作效率：在管線布設時，不宜過長，在確保正常作業的需求下，對實際的施工情況進行分析，科學合理地設計排泥線路，縮短接卡之間的距離，降低對能耗的使用；在管線布設時，需要確保管線保持筆直狀態，對接卡的走向進行標記，控制好管線的方向。對于存在一定彎度的區域，不可出現彎曲過大導致憋管現象；在管線布設時，需要降低管線的高度。根據施工區域的設計高度為基礎來進行管線的布設，不可高出施工高度。

2.5優化開挖模式

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

3.提升絞吸式挖泥船航道疏浚質量措施

3.1合理選擇挖泥船的開挖方向

根據水流的方向將挖泥作業分為兩種類型：順流作業和逆流作業。在實際的施工過程中選擇作業方式時，需要根據施工的安全性和工作效率來確定。此外，為了避免航道發生淤泥堵塞現象，當水流速度<0.5m3/s時，采用順流作業方式，反之，采用逆流作業方式來進行施工。

3.2控制河道疏浚、做好中心線和開挖邊線施工放樣

根據實際的施工情況來確定出最佳的開挖深度，并且疏浚人員需對水情辯護進行密切的關注，確定出合理的作業范圍，避免出現車輛碰撞等事故。

在進行河道疏浚時，為了有效地保證作業的安全性和準確性，施工人員需要根據設計位置和樁號位置來確定出斷面，在曲線河段處，需要設置多個斷面，并且對斷面的間距進行嚴格的控制。此外，在河槽放樣操作中，施工人員需要做好標志工作，確保夜間作業的安全性。

4.結束語

綜上所述，在進行疏浚作業時，絞吸式挖泥船疏浚施工費用低、施工效率高、施工方便等優點，在航道疏浚中應用廣泛。為了保證絞吸式挖泥船的疏浚能力，需進行疏浚改造。本文首首先對絞吸式挖泥船進行了介紹，然后對絞吸式挖泥船疏浚能力技術改造進行了探討，保證了疏浚能力。

參考文獻：

[1]李志強.絞吸式挖泥船的疏浚優化[D].鎮江：江蘇科技大學，2011.

[2]唐建中.絞吸式挖泥船疏浚作業優化與控制研究[D].杭州：浙江大學，2007.