耙吸船艏吹造地的施工工藝及影響因素

張裕山 中交廣州航道局有限公司

1.項目概況

斯里蘭卡科倫坡南港集裝箱碼頭工程是在現運營的科倫坡港西南面擴建一個新的10萬噸級集裝箱碼頭，項目主要包括港池疏浚、碼頭后方吹填和臨時圍堰。

（1）港池要求：港池設計底標高-18m，設計邊坡坡比1：6，允許超深0.3m，超寬4.0m。按合同要求將港池疏浚土全部吹填至碼頭后方的回填區。

（2）回填區總體情況：長為1400m，寬為400m的區域，設計回填標高為+3.3m，要求含泥量低于10%。水深情況：南側海岸線-8m，往北水深遞增，東邊區域水深向西遞增，-10～-16m。

2.周圍環境及水文地質概況

（1）周圍環境：在建港池防波堤基本成型，已形成了封閉式港池，港池施工和回填區吹填受浪影響小；后期主要受集中在回填區域作業其它施工船影響。

（2）潮汐情況：大潮平均高潮面為+0.7m，大潮平均低潮面為+0.1m。

（3）風的影響：12月至2月份主要受NE風影響，5月份至9月份受印度洋SW季風影響，斯里蘭卡屬于熱帶雨林氣候，經常會出現狂風暴雨，風力可達8級，但持續時間不長。

圖1 回填區拋填分區

（4）地質條件：根據業主提供的鉆孔柱狀圖分析，港池疏浚區域主要為淤泥混砂占18%、中粗礫砂占77%和砂質粘土占5%；但施工后發現與實際土質資料相差甚大，存在淤泥和粉細沙占比非常高。

3.“浚海2”輪主要參數及施工方案

3.1 主要參數

“浚海2”總長125 m，型寬25.4m，型深9.8m。其他參數為：挖泥吃水8.35m；艙容10000m3；配備2臺50r pm×5760kW推進柴油機，2×2500kW主軸帶發電機組，2×1150kW電驅動高壓沖水泵；2×441kW電驅動艏側推，2臺功率1300KW的IHC高效泥泵，配2個單排耙齒龍氏耙頭。

3.2 施工方案

項目對回填區整體成型規劃，采用耙吸船拋填+艏噴成陸的施工方案：整體先拋填，艏吹弧形推進，拋吹結合；吹填區網格化，強化現場控制；跨圍堰吹填造陸；設置擋水壩和擋板進行吹填區堆高和導流。

4.回填區填拋及艏吹工藝

（1）根據水深情況對回填區進行整體拋填，考慮本船的最大吃水和富余水深，將回填區的1～4區回拋后的水深控制在9.5m，5區不拋，見圖1；

（2）確保回拋精度，回填區采用30m×100m網格圖，南北向，按60m寬度將線往港池延長500m，為進入回填區拋填的導航線；

（3）按標繪的網格拋填，順序由東往西，由南往北；拋過一遍后，根據測量水深數據再規劃下一步的拋法。每拋一船沙，在導航定位圖上做好標記（即劃一條線），用此線表示從開泥門到艙內的沙拋完結束為止，泥艙所移動的距離；采用不同顏色劃線來區分測量前后所拋的位置；針對回填區不同深度的水深采用不同的拋法，如定點填拋、走拋或淺水填拋。

（4）吹拋結合工藝，通過艏吹方式將艙內的沙吹到指定區域，再將艙內剩余的土方拋掉。采用兩種方式：（1）船艏直接頂著淺灘艏吹，取沙結束后航行至吹填區，啟動泥泵艏吹，進車微速頂住，用舵和艏側推把定航向或改變艏吹方向，隨著吃水減小，船會緩慢地往前移動，最后頂到沙灘邊艏吹；（2）跨臨時圍堰艏吹，船艏與圍堰保持約2m距離艏吹，避免船艏觸碰圍堰沙袋，造成圍堰塌掉。

（5）艏吹時間控制：①采用頂著淺灘艏吹時，減少艏吹時間，保持高濃度艏吹，每一泥門只須過一遍，艙內余土選擇就地或附近區域拋掉；②跨圍堰艏吹，受圍堰影響，在原位不能拋，通過掃艙，將艙內余土掃干凈，艏吹時間會增長。

（6）回填區陸域形成采用弧形推進工藝。主要考慮強風對艏吹的影響，通過改變艏吹方向避免船舶橫風或正頂風作業，確保艏吹的安全。

（7）泥泵功率模式的四種選擇：高高、高低、低高和低低模式，通過不同模式得出的數據對比，結合設備狀態、綜合效率、艏吹要求等，平衡利弊，結合實際情況，選取最佳艏吹方式，也可采用多種模式交替艏吹。

（8）噴嘴口徑尺寸。通過測試不同的泥泵模式下對不同規格口徑的噴嘴進行艏吹數據比較，得出每艏吹一船沙所需要的時間及吹距，結合施工的實際情況，選用最佳噴嘴尺寸，但要注意選擇噴嘴口徑的大小不能超過最大的泥泵功率和扭矩。

（9）噴嘴材質的影響。對三種材料使用分析：①耐磨材料為NIHARD IV（δ25mm），不能電焊修復，容易受石頭等硬物體撞擊導致損壞或爆裂；②材料為Q235（δ25mm）鋼板壓拼焊接而成的，易被沖刷，磨損厲害，可電焊修復，另噴嘴口及周圍可用707耐磨焊條填焊抗磨；③由二種材料組成，外殼是鑄鋼，內部用UP材料，厚度分別為15mm和10mm，噴嘴口處易被沖刷出一道道很深的凹槽，能電焊修復，效果不理想，易脫落。

（10）噴嘴改進設想：目前使用的噴嘴都是一體的，根據使用分析，磨損或損壞主要在噴嘴口處，腔體部分磨損小，如整體換掉，浪費大；如改用分體式，由腔體和噴嘴兩部分組成，法蘭連接，而只更換噴嘴部分，方便省時省力；材料方面，腔體用高耐磨材料，噴嘴用鑄鋼或高耐磨材料，船上根據土質選擇使用，同時配上不同口徑的噴嘴，以滿足工程的需要。

（11）回填區水深變淺，不能滿足滿載吃水就位艏吹及成陸標高的施工工藝。由于艏吹上去的細沙、粉細砂，很難堆積，部分回流到回填區域，造成水深變淺。解決方法：①在電子施工圖上畫出一條綠色的粗線作為本船進入艏吹區的臨時通道，要求沙不能拋到或艏吹到這通道上，避免通道深水變淺；②在通道側邊用紅線劃個區域，為艏吹就位前的過渡區域，也可用作艙內余土的填拋區，先對著該區域艏吹，隨著吃水變小，滿足就位要求后，再將船位擺正就位，把握艏吹落點要夸過人造沙壩；通過將沙壩筑高及圍堤筑長，合理布置泄水口，控制艏吹落點在沙壩圍堤內，讓細沙沉積下來。

5.影響艏吹效率因素及改進

（1）小泥門間隙較大或關不到位。在艏吹過程中，造成前面泥門的泥沙先被吸走，導致后面泥門的泥沙抽不動或剩余較多，解決辦法只能修復；由石頭、木材、型材等物體卡在小泥門上關不到位，可采用開大泥門，起泥泵沖艙或要抽干泥艙內的水，派人下艙底去清理。

（2）泥艙沖稀噴嘴堵塞，影響艙內泥沙的稀釋，造成艏吹效率低及艙內泥沙殘留量大。原因是高壓沖水吸水口的位置在船底，距離泥艙溢流口約12m，泥艙溢流出去的各種物體，被高壓沖水泵吸進來，造成堵塞耙頭噴嘴及泥艙沖稀噴嘴。解決辦法：一是每月對堵塞的稀釋噴嘴進行疏通或更換噴嘴；二是在原沖水泵吸入的短接位置改為帶濾網的短接，但濾網要經常清理。

（3）土質工況，石頭、型材等物體，對泥泵葉輪損傷大，通常卡在葉輪的流道上或噴嘴口及堆積在抽艙隧道內，影響艏吹效率。解決方法：根據土質工況，選用適合材料的泥泵葉輪；適當減小耙頭格柵尺寸；勤檢查勤清理；艏吹結束，吹通抽艙隧道及管路內的石頭或異物。

6.結束語

科倫坡CSCT項目，集港池疏浚和回填區填拋及艏吹造地為一體的施工項目，對于浚海2輪來說是一項全新的課題，在整個施工過程中不斷地探索，克服層層困難，特別是遇到工況發生了質的變化后，通過施工工藝的創新，確保了項目順利實施，提前圓滿完成施工任務。