淺談萬方耙吸挖泥船超淺水施工工藝

黎漢庭 簡多榮 中交廣州航道局有限公司

耙吸式挖泥船集自航、自挖、自載及自卸等功能于一體，隨著科技發展，船舶逐漸走向大型化、自動化，大型耙吸式挖泥船的吃水自然也大很多。蒙巴薩港（Mombasa Port），是肯尼亞最大的港口，也是東非最大的港口。新建KOT石油碼頭建成后將作為肯尼亞石油供應主動脈，大大緩解肯尼亞石油困境，使原港口的石油處理能力大大提高，對拉動肯尼亞發展具有很強的戰略意義。

2019年2月中交廣州航道局有限公司浚海6輪參建了肯尼亞蒙巴薩港新建KOT項目港池疏浚工程，此項目疏浚區域的浚前水深較淺，水深小于6.5米的區域占疏浚總面積的82%，而浚海6的空船最大吃水是6.5米，就是正常情況下這種區域并不適合大型耙吸船浚海6施工，而應采用吃水滿足施工條件的絞吸式挖泥船、抓斗船或小型耙吸船等進行施工，但使用這些船舶施工將面臨受限于疏浚料處理方式，施工效率低、施工成本較高等缺點，無法實現項目整體效益。公司經過綜合考慮，決定讓浚海6先行進場施工，摸索施工工藝，如果無法單獨完成施工任務再安排其他船舶進場。

圖1 肯尼亞蒙巴薩港KOT油碼頭工程平面布置圖

1.浚海6的基本參數

總長：131.3M；型寬：25.4M ；艙容：10288m3；

主機功率：5780K W×2；設計挖泥吃水：8.45M；設計挖深：28/39/45m；

設計吹距：吹岸管徑為800mm時，吹距為3000m；

高壓沖水壓力：可達 17bar；

適應土質：淤泥、粘地、細粉沙、中細砂、粗砂。

圖2 港池疏浚區域浚前水深圖

2.工程概況

蒙巴薩港（Mombasa）位于肯尼亞東南沿海的蒙巴薩島上，瀕臨印度洋的西側，是肯尼亞的最大港口，也是東非的最大港口之一。蒙巴薩港現有KOT碼頭的東南側為擬建的新建KOT項目，新建KOT碼頭為個離岸式碼頭，長約778m，寬約43m；包含四個油輪泊位，其中兩個11萬噸油輪泊位、兩個8萬噸油輪泊位；輸油管道穿過海底與現有岸上管道相連，海底管線長約1100m，平面布置圖見圖1-2。

其中，港池疏浚區域呈梯形，疏浚面積（含邊坡）約175萬m2，水深為-1.5m至-21.7m不等，但原始水深主要集中在2m-6.5m，其中水深小于4m的區域占比疏浚總面積的48%，水深在4m-6.5m之間的區域占疏浚總面積的34%，大于6.5m的區域僅占疏浚總面積的18%。港池疏浚設計底標高為-15.10m，設計邊坡坡度為1:10，總設計疏浚工程量約1,473萬m3，由耙吸船負責施工部分的工程量（總工程量的90%以上）約1,326萬m3。疏浚土質以淤泥及淤泥質粘土為主，疏浚土全部外拋至業主指定的拋泥區。本工程的港池疏浚具有原始水深淺、工期短、施工強度高、施工干擾大等特點。

3.土質資料

勘鉆孔土質情況，如表1。

4.施工前的準備

4.1 校準施工的關鍵設備

安裝最新的施工文件，校對潮位儀數據。校核差分GPS數據、施工參數；校正耙具深度顯示，核對補償船舶吃水，讓駕駛員、挖泥長、值班人員盡快熟悉施工區域和通航環境，全體船員應熟悉當前施工環境下的安全注意事項。

表1

4.2 組織學習施工環境特點和危險源辨析

組織駕駛員、挖泥長和值班人員對施工方案及安全技術交底資料進行學習、討論。包括施工區整體情況，航道及通航環境，港章要求，拋泥區水深等重要內容，根據本船的操縱性能、駕駛員整體水平等特點，進行整個施工過程和航行過程所有風險源和危險點的進行辨析與分解，有針對性的制定相應安全措施，保障施工安全。

4.3 進行典型施工，探索最佳施工方案

船舶進場施工后，為適應施工區環境，熟悉航道通航情況，并且尋找最佳施工方法。針對這種淤泥的淺水作業，設定合理的波浪補償器壓力，裝艙時間，溢流門高度的控制，高壓沖水的運用對比，首尾吃水差的調整度等施工參數，通過典型施工，根據裝艙曲線再結合整個運轉周期時間，找到階段性的最高效施工工藝。但土質會隨著疏浚深度不同而變化的，所以施工過程需要密切關注各參數的變化，對施工方法及時進行調整，優化施工方案，只有這樣才能提高營運效率，為公司做出更大的貢獻。

5.本項目浚海6采取以下幾種施工工藝

（1）排外不裝艙拓進最淺區域。對于原始水深在2米-4米這個范圍的區域，浚海6采取抽艙的辦法減少空船舶吃水，在船存油量是總存油量的一半的時候浚海6在抽艙的情況下，船尾最大吃水為5.8米，在潮位達到3.5米以上的漲潮時段，浚海6就可以進行這個淺水區域進行拓展工作面施工，這個時段有3個小時左右，退潮后潮水到3.5米時退出到不受水深限制區域施工，滿艙后外出拋泥。此辦法優點是船舶的吃水減少，但船舶吃水的減少會使泥泵泵效降低，在疏浚土相對松散的區域，該辦法是可以實現淺水施工的。使用該方法每月可利用的淺水拓工作面的施工時間約2天，可完成淺水區域工作面拓寬約100m，滿足船舶在潮水2.5米以上的連續施工要求，也就是第二階段區域的第二種施工工序進行。但需要注意的是這種施工辦法先決條件是：疏浚土質為單一性的軟性粘土或淤泥，淺水區域不含有堅硬的夾層（珊瑚礁、未完全風化的泥巖等），確保船體安全，同時海底垃圾（如漁網、鋼絲繩等）要少，不然極可能會損壞螺旋槳和尾軸的密性。

（2）打開前泥門裝艙施工。船舶尾吃水大于艏吃水的情況下，小幅度（約10%）打開最前組泥門，選擇后進艙單元裝艙施工，減緩船舶吃水的增加速度，疏浚土進入尾部泥艙后，液態的淤泥將從最前組泥門排出，塑態和固態的疏浚土沉淀在泥艙中。該方法主要適用于疏浚區域加潮水還不能滿足正常施工船舶吃水要求，同時需要繼續推進施工面積的情況下采用的。改方法對拓展施工工作面很有用，對施工效率影響不大。采用該方法施工的要點是時間不可過長，以裝艙曲線圖做參考，結合潮水漲退情況，達到最佳點時關閉泥門。移到可滿足船舶吃水的施工區域正常施工。

（3）控制溢流筒高度裝艙施工。通過調整溢流筒高度來控制船舶吃水，空載時選擇在淺水區下耙，隨著船舶吃水的增加漸漸移向深水區。該方法主要在項目前期疏浚區水深對大型耙吸挖泥船疏浚施工影響較小的情況下采用，本階段疏浚施工作業區域水深相對較深（原始水深+潮位大于耙吸船滿載最大吃水），且作業區靠近深水區，滿足隨時正常施工要求。

該施工方法可調節最佳裝艙時間，根據土質情況、運距、裝艙曲線和船舶吃水情況綜合確定溢流桶的高度，足夠水深的區域正常施工時一般都是把溢流桶放到最高處，然后隨著船舶吃水的增加后慢慢往下調，保證施工的整個過程船舶的吃水不超過設計吃水。

6.施工質量控制

因疏浚區域浚前水深較淺，船舶在施工過程中需持續趁潮開拓工作面和結合潮水有針對性地進行相應區域的疏浚施工，挖泥布線受到極大影響，加上耙吸船本身施工時存在的缺陷，疏浚區域將存在較多淺點和壟溝，應采用以下提高施工平整度：

（1）施工前，項目人員把各施工段斷面、施工圖形輸入挖泥船電子圖形控制系統；船長、駕駛員和挖長要熟悉和掌握施工圖紙的開挖技術要求。

（2）項目部在施工區附近合適位置設置驗潮站，并安裝潮位自動遙報系統為耙吸船提供實時潮位；在耙吸船船上配備“潮位自動遙報接收機”實時接收并顯示潮位；耙吸船在施工過程中，結合船舶吃水和實時潮位，合理安排施工區域和控制耙頭下放深度。

（3）當班駕駛員應利用先進的DTPS挖泥軌跡顯示系統覆蓋開挖區域布線，并控制好航線精確開挖；挖長應根據施工文件顯示的斷面線控制好開挖深度和挖寬，并根據實時潮位變化適時調整下耙的深度。采取分層挖掘，船長根據土質，決定分層深度。

（4）定期對挖泥船深度顯示器、下耙深度等進行校準。

（5）根據船舶施工情況，項目部定期或不定期對施工區域進行測量，并及時反饋數據至船舶。船長組織駕駛員、挖長等對數據進行系統分析比對，生成開挖橫斷面，制作淺點文件，對于漏挖、超挖問題，應多方面分析以找出其中原因，及時采取相關措施調整。

（6）拓寬工作面與整平結合。結合潮位和船舶吃水情況，有意識的布線挖掘，消除3m以上壟的形成，船長每日檢查布線情況，及時作出調整指示。有條件時盡可能走“S”線，針對淺點、壟溝合理規劃船舶走線，提高施工質量。