62m海上DCM工程船開發(fā)設(shè)計(jì)

李科沛 羅思洪 林南盛

摘? ? 要：香港機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建項(xiàng)目，有3km2的海床要進(jìn)行地基改良，其改良措施之一是采用深層水泥攪拌樁（DCM樁）。為了滿足設(shè)計(jì)項(xiàng)目要求，開發(fā)設(shè)計(jì)綜合技術(shù)性能優(yōu)良的DCM工程船是十分必要的。該文論述了62mDCM工程船的工作原理、關(guān)鍵問題和技術(shù)特點(diǎn)。目前62mDCM工程船首制船已成功投入使用，經(jīng)濟(jì)效益良好。

關(guān)鍵詞：DCM樁;深層水泥攪拌;防污帷幕

中圖分類號(hào)：U663.31 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Due to the expansion project of Hongkong airport， there are 300 hectares of seabed to be improved， one of the improvement measures is to adopt deep cement mixing pile （DCM pile）. In order to meet the requirements of the design project， it is very necessary to develop and design the DCM engineering barge with excellent comprehensive technical performance. This paper describes the working principle， key problems and technical characteristics of the 62 m DCM engineering barged. At present， the first 62 m DCM engineering barge has been successfully put into operation with good economic benefits.

Key words： DCM Pile;? Deep Cement Mixing;? Antifouling Curtain

1? ? ?概況

深層水泥攪拌樁（DCM樁），廣泛應(yīng)用于人工島等地基處理中。它是利用粘合劑（一般為水泥漿等）通過鉆機(jī)進(jìn)入需要改良的土體一定深度，鉆機(jī)鉆頭葉片與土體進(jìn)行充分切割攪拌并噴入粘合劑，使土體固結(jié)并達(dá)到一定的穩(wěn)定性，并具有一定的抗剪、抗壓強(qiáng)度。

DCM工程船是輔助DCM樁施工、安裝的特種工程船，集水泥儲(chǔ)存、水泥攪拌、螺旋輸送、水下噴漿和攪拌于一體的高自動(dòng)化、智能化船舶。它可在水下30 m以下的地方進(jìn)行深層水泥攪拌，固化深層海床地基，在圍海造地中發(fā)揮著不可替代的作用。目前該種船型主要技術(shù)仍被日韓壟斷。

由于香港機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建項(xiàng)目，需要通過圍海造地形成約6.5 km2的土地，其中有3 km2的海床要進(jìn)行地基改良，改良措施之一為采用深層水泥攪拌樁（DCM樁），故需要一批DCM工程船。為此，國(guó)內(nèi)有關(guān)單位正在全力研發(fā)，爭(zhēng)取突破并掌握DCM工程船的關(guān)鍵技術(shù)。

2? ? DCM工程船的組成及工作原理

DCM工程船的組成：水泥儲(chǔ)存箱、水泥攪拌筒、拉力絞車、大型樁架、動(dòng)力頭及鉆桿等設(shè)備。

工作原理是：儲(chǔ)存在水泥儲(chǔ)存箱的水泥粉，通過螺旋輸送管輸送至攪拌筒，從海水罐中提取海水注入攪拌筒，與水泥粉融合攪拌成泥漿，通過首部的漿泵打到DCM鉆桿頂部，通過鉆桿內(nèi)側(cè)的泥漿輸送管注入至深層海床，再通過鉆桿在深層海床的攪拌來加固地基。

DCM鉆機(jī)采用大功率四軸DCM鉆機(jī)，鉆機(jī)最大直徑達(dá)到1.5 m、最大處理面積達(dá)6.29 m2。

3? ? ?DCM工程船主要要素

針對(duì)香港機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建項(xiàng)目，研發(fā)設(shè)計(jì)62 m DCM工程船1艘，主要尺度如下：

船長(zhǎng)? ? ? ? ? ? 62 m

型寬? ? ? ? ? ? 22 m

型深? ? ? ? ? ? 3.3 m

該船為單底、單甲板、全鋼質(zhì)焊接船，作業(yè)于香港水域，除滿足CCS《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》[1]及中華人民共和國(guó)海事局《國(guó)內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》[2]的要求外，還滿足國(guó)際海事組織第18屆大會(huì)通過的A.749（18）決議《關(guān)于IMO文件包括的所有船舶的完整穩(wěn)性規(guī)則》及香港《商船（本地船只）（安全及檢驗(yàn)）規(guī)例》[3]的有關(guān)要求。

該船主甲板以下船體結(jié)構(gòu)由七道水密橫艙壁和三道水密縱艙壁分隔成29個(gè)艙室，分別為：壓載調(diào)節(jié)艙、淡水艙、燃油艙、輔機(jī)艙、空壓機(jī)艙等。其中：首部?jī)蓚?cè)、尾部?jī)蓚?cè)的四角位置各設(shè)有一個(gè)壓載調(diào)節(jié)艙，除了可從外界抽調(diào)水外，這些壓載艙之間還可進(jìn)行內(nèi)部調(diào)節(jié)壓載水，使船舶在作業(yè)中產(chǎn)生傾斜后迅速通過內(nèi)部調(diào)節(jié)壓載的方式恢復(fù)平浮;主甲板上四角設(shè)有150 kN電動(dòng)定位錨機(jī)四臺(tái)，為作業(yè)時(shí)錨泊及定位使用;尾部設(shè)三層甲板室，控制室設(shè)在三樓，以保證良好的視野;船舯部設(shè)3個(gè)水泥箱，單箱容量240 m3，水泥箱前部設(shè)置3個(gè)攪拌筒及儲(chǔ)漿設(shè)備;船首部設(shè)A字架和3套DCM樁架，由連接橋相連，每套DCM樁架上設(shè)1個(gè)動(dòng)力頭及4根鉆桿;甲板室和水泥儲(chǔ)存箱間設(shè)3臺(tái)拉力絞車，樁架頂部碼頭設(shè)置滑輪組，絞車上的鋼絲繩通過樁架頂部碼頭上的滑輪組連接至動(dòng)力頭及鉆桿，承受動(dòng)力頭及鉆桿的吊重;首部設(shè)3臺(tái)輔助絞車，供設(shè)備的裝卸使用。圖1為該船總布置圖。