整平器在煙臺港萊州港區5萬噸級航道維護性疏浚工程中的實踐應用

李騰

摘 要：在航道疏浚工程中，自航耙吸船因其特定的施工作業方式及工作原理進行航道施工時平整度控制難度較大，易形成淺區、淺點，是施工中質量控制的通病。在航道施工后期通過耙吸船與整平船配合施工，改變了耙吸船傳統掃淺作業方式，大大提高了掃淺施工效率并取得良好效果。本文以煙臺港萊州港區5萬噸級航道維護性疏浚工程為例，闡述了整平器在航道掃淺施工階段的實踐應用，對工作原理、應用效果、工藝優化等進行分析總結，可為類似工程提供參考。

關鍵詞：淺點;整平器;應用效果;工藝優化

中圖分類號：U616+.2? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）11-0149-03

隨著經濟的快速發展，我國沿海港口面臨船舶密度不斷增加、船舶噸位不斷加大的挑戰，給航道通航條件提出了更高要求，航道拓寬、增深工程服務市場需求也與日俱增。在航道疏浚工程中，自航式耙吸船施工后期易出現淺點數量多、分布散的情況，在掃淺施工階段，耙吸船因耙頭寬度較小，必須依靠精準的走線及覆蓋度相當高的布線才能使淺點逐漸減少直至消除，這是一個投入產出比極低的施工作業過程，施工效率極低。加之現在航道驗收測量多采用多波速測量，工程后期掃淺階段施工難度進一步加大。

目前國內有關學者對整平器進行了多角度研究，對疏浚淺點、耙平器原理、節能等研究方面取得了較多成果。呂玉棋[1]等闡述了淺點的生成及預防措施，并給出了實施方案以及清除方法。李剛[2]等探討耙平器在基建整平中的節能作用和應用前景。紀國梁[3]等對耙平器在惠州港施工工藝進行了分析。楊召通[4]等研究耙平器的改進和施工工藝的改良對疏浚施工的意義。王筱君[5]介紹了海道測量的發展和多波束測深系統的工作原理。

在煙臺港萊州港區5萬噸級航道維護性疏浚工程掃淺施工階段，為解決耙吸船在航道掃淺階段高投入、低產出、工期無保障等難題，采取了耙吸船、整平船相配合的施工工藝。從施工效果上看，整平器的投入使用對提高掃淺施工效率、降低掃淺成本、保證工期起到了關鍵作用。

1 整平器工作原理及操作流程

1.1 整平器工作原理

采用在帶艉甲板的拖輪安裝整平器，用鋼纜拖帶掃淺的方法替代自航耙吸挖泥船掃淺。整平船由拖輪、整平器、A 字吊架和拖纜等設備構成。利用絞纜設備使耙平器垂直升降，以控制整平器底面標高;借助拖輪航行拖力、整平器自重及前部的切削刀口進行破土，鏟削淺點填至超挖部分，達到整平掃除淺點的目的。

1.2 構造型式

在煙臺港萊州港區5萬噸級航道維護性疏浚工程掃淺施工中，選擇在拖輪“航工301”上加裝整平器及相關拖吊輔助設備。整平器為矩形桁架結構，長度15m，寬度4m，總重量26t。小框架并列焊接而成，前部、后部加裝刮板，位于耙平器兩端約1/4處分別設置四個對稱吊點，中間設置兩個吊環。在船尾加裝兩處A字架，高度3m，A字架頂部配有定滑輪，定滑輪距船尾外懸的水平距離約1.5m，用于放置起吊耙平器的吊索。吊索穿過定滑輪，一端連接耙平器吊點，另一端則直接接入船尾卷揚絞車。為保證船舶航行時吊索呈垂直狀態，在整平器兩側設置水平拖點，用鋼纜水平拖點連接，利用兩側拖纜平衡船舶航行時產生的水平拖拽力，使整平器水切割航道淺區泥面。

1.3 操作流程及注意事項

（1）施工前先進行船機設備檢查，檢查牽引、起升鋼絲連接是否正常，根據航道水深情況在起升鋼絲繩上進行長度標記，施工前利用深度傳感器校核標記刻度是否精準;

（2）根據航道水深情況，選擇合適長度的牽引鋼絲繩，避免過長或過短影響施工效果（如果拖纜過長，整平器受力會后延過大，致使整平器各吊點受力不均失去平衡;反之，過短則使鏟口上翹，掃淺效果較差）;

（3）行駛至指定水域，解開整平器臨時系固裝置，使整平器處于可以自由下放狀態;

（4）調整船位，盡量減少船舶搖晃，應保證頂流或在順流小于 1kn的情況下下放整平器;

（5）根據潮位信息確定整平器下方深度，并在施工過程中根據實時潮位信息調整整平器下方深度;

（6）操作員根據駕駛員或技術人員發出的深度指令操作整平器升降，讀取起升鋼絲上的長度標識，確定整平器下放至目標深度，絞纜機停車（下放過程中保持工作船低速航行，不大于 1kn 對地航速）整平器就位后，將牽引鋼絲拉緊，使其成為主受力鋼絲;

（7）根據《施工作業指導書》施工技術交底資料以及施工底圖上制作好的掃淺計劃路線，進行定點、定線掃淺施工。整平器每次掃淺寬度為 10m（兩頭稍留搭接）;

（8）進入掃淺狀態，保持工作船對地航速 2-2.5kn 左右，沿疏浚航道直線行駛。當整平器拖動淺點時，船舶會有明顯降速，同時伴有較強烈的震顫，這屬于正常現象，隨著過耙次數的增加，震顫會減弱;

（9）單程作業結束后，將整平器提升至水面以上（或者在水中泥面以上）再進行船舶掉頭，后進行下一輪施工作業;

（10）提前規劃施工路線，選擇合適的施工區段，避免頻繁提、放耙，防止液壓油溫度太高造成報警停車;

（11）整平器寬度較大，操控難度大，施工邊線時需控制好安全距離，避免剮蹭邊坡形成新的淺點;

（12）每次作業完成后，首先將整平器起吊拎出水面固定，由操作人員更換吊點，再操作絞纜機將起升鋼絲收緊;

（13）整平器起吊固定后要對整平器進行檢查，清除整平器上的垃圾。

2施工工效

2.1施工情況

萊州港航道后期掃淺施工時，發現耙吸船存在生產效率較低，后期繼續使用耙吸船施工會造成很大的工程浪費，為了滿足航道通航要求并按期完成航道疏浚工作，項目部引入整平器輔助掃淺施工。

“航工301”輪于7月6日晚到達萊州港外錨地拋錨待命，耙平器吊裝完成后于7月10日15：30開始施工。

“航工301”輪先后進行W0-W4、W4-W9、W9-W14+692區段掃淺施工，根據W0-W4、W4-W9區段測圖情況進行施工效果分析。

根據測圖效果分析，整平器施工效果明顯，航道淺點率明顯降低，施工效率較高。施工前后數據對比如下表：

通過兩次測圖對比，淺點率明顯減少，淺點個數減少1206個，淺點率由6.14%減為2.59%，平整度由0.22減為0.16，通過以上數據可知：整平器施工效率較高，整體施工效益優于耙吸式挖泥船。

2.2 施工效果圖展示

根據整平器施工前后效果對比，施工效果超出預期，淺點消除率極高，不僅對零星淺點效果明顯，對成片成條淺區效果同樣明顯，前后施工效果圖如下：

2.3 施工經濟性分析

在煙臺港萊州港區5萬噸級航道維護性疏浚工程交工驗收期間，天津海測大隊進行了多被束掃海測量。根據掃海測量圖，萊州航道段設計通航水域最淺點水深-14.3m，航道中部水域及邊緣水域均未出現淺點，滿足設計及規范要求。

由于整平器的投入，使萊州航道段原計劃30d的掃淺作業時間縮減至16d，既保證了工期也節約了施工成本。根據成本分析，如采取耙吸船進行施工預計產生成本約500萬以上，整平船的投入產生成本約150萬元左右，整體節省施工成本約350萬元左右。

3 工藝優化

針對整平器的改進和施工工藝流程，在其掃淺整平施工中可以采取相應的優化措施。

3.1增加液壓傳感器

整平器具備結構簡單、施工成本較低等優點，同樣不可避免伴隨著功能簡單，依賴施工經驗等缺點。整平船施工定深一般通過鋼索標記的方式進行，誤差較大，而且需要頻繁進行率定。建議借鑒耙吸船定深方式，在整平器上安置液壓傳感器，既可保證掃淺精度也可減少率定、標記時間，提高施工精度和施工效率。

3.2切削刮板焊接耙齒

整平船的刮板裝置在淤泥質土施工中施工效率較高，但當施工區域泥土強度較高時施工效率會大打折扣。建議參考絞吸船鉸刀形式，在整平器刮刀上安置耙齒，增加破土能力以適應更多土質。

4 結論與展望

通過煙臺港萊州港區5萬噸級航道維護性疏浚工程的施工情況，整平船在航道驗收掃淺階段的優勢明顯，在控制施工質量、進度及成本方面成效顯著，是應對航道掃淺施工的一把利刃，具有很好的推廣前景。

參考文獻：

[1]呂玉棋，韓政，陳躍發，張金林.耙吸挖泥船疏浚工程淺點的控制與消除[J].中國港灣建設，2014（2）：59-61.

[2]李剛，王振興.水下整平系統在基建性疏浚中的節能減排作用[J].中國水運（下半月），2014，14（6）：354-355.

[3]紀國梁.底床耙平器在航道掃淺中的施工實踐[J.中國水運（下半月），2015（6）：257-258.