接力泵工藝在海岸整治工程中的應用

黃東 許哲銘

摘要：針對海岸整治工程水深條件限制、疏浚土質復雜等問題，文章采用絞吸式挖泥船與接力泵串聯吹填施工工藝，實現在有限的絞吸船功率情況下遠距離、高效率地疏浚吹填作業，取得了較好的技術經濟效益。

關鍵詞：絞吸挖泥船;接力泵;海岸整治

中圖分類號：U615.35+2A481692

0 引言

接力泵施工工藝在疏浚工程中應用較多，能有效地解決遠距離排泥吹填問題。在正常條件下，挖泥船自身裝機功率能夠滿足常規排距要求，但當工程設計要求輸送距離超過了挖泥船額定排距時，特別是在湖泊環保疏浚、海岸整治疏浚等工程建設中，通常會因水深條件限制要選用施工吃水較小的挖泥船，此類挖泥船額定排距相對較小。為了滿足遠距離輸送要求，通常采用增加接力泵的方法來增大排距。本文以茅尾海綜合整治工程為例，就接力泵工藝在海岸整治工程中的實踐應用進行介紹和分析。

1 工程概況

茅尾海綜合整治工程通過對海岸進行整治疏浚增加茅尾海納潮量，加大茅尾海潮流動力強度，增強落潮流對泥沙的沖刷減淤作用，保障欽州港的可持續發展，改善茅尾海海產養殖條件，提高當地群眾的收入水平。工程設計清淤面積18 km2，疏浚土方量1 600萬m3，疏浚區域水深條件差，低潮時大面積露灘，需要候潮進行疏浚施工。

根據地質勘探顯示，疏浚區表層為淤泥質土，其下層為細砂到粗砂層，占疏浚總量的70%，硬土質層為黏土、粉質黏土、強風化泥巖，占約30%，按設計挖至-2.5 m，此深度硬土質層不多，主要為中粗砂。另外，施工區域處于茅尾海欽江出口處，原來大部分為大蠔養殖區，因多年海養沉積的混凝土蠔樁、蠔餅及蠔殼等雜物大量存在于表層淤泥中，對疏浚效率有較大的影響。

2 工藝比選分析

根據本工程施工區域水深淺、需乘潮施工的特點，設計浚深-2.5 m，當乘潮水位為+0.10 m時，能滿足原設計方案采用的980 m3/h絞吸挖泥船2.60 m吃水要求。但因納泥區調整，其中有600萬m3疏浚物要求排距>8.0 km，且對應整治疏浚區面積大，使用980 m3/h絞吸挖泥船無法達到排距要求，如果用抓斗船倒運淤泥至靠近納泥區再用絞吸船將淤泥吹填上岸，則需為泥駁開挖臨時運輸航道，不但要增加投資，工期也很長，而采用具有遠距離吹填能力的大型絞吸挖泥船又沒有足夠水深條件讓其進場施工。

為解決工程水深淺、納泥區距離遠、疏浚土雜物多等問題，同時減少對附近海產養殖以及漁船通航的影響，經技術經濟比較后，確定采用絞吸挖泥船與接力泵站串聯吹填的方案。

3 接力泵參數分析

工程投入1 600 m3/h絞吸挖泥船一艘，船上泥泵總揚程為100 m，選用接力泵的泥泵揚程為60 m。

3.1 水力參數計算

參照水力計算式并結合國內其他工程經驗，接力泵的數量可以通過設備總揚程與全過程輸送總水頭損失的匹配關系來推算。

3.1.1 管線沿程水頭損失

沿程水頭損失推算采用在長距離管道工程水力計算應用中具有廣泛的適用性的魏斯巴赫-達西公式，見式（1）：

H挖——挖深水頭損失，取5 m;

Hd——動能引起的阻力損失，計為3 m，代入上式計算得L=3 663 m。

疏浚土主要為淤泥質土及中粗砂，且含有大量固體雜物，在施工過程中泥漿濃度會有較大的變化。為保證接力泵站前泵余壓為正值，避免因泥漿濃度變化造成水錘等不良現象。同時考慮所設站點地理條件，選取地基較好的位置放置陸上接力泵站，故取比計算值略小值，距離絞吸船3 620 m位置作為站點。

4 實際生產控制

經過理論計算，確定接力泵的數量與位置后，實施裝機鋪管作業。鋪管前詳細進行現場踏勘，水上鋪管盡量順直并平行于漲落潮方向，避免管線過多彎折。實際鋪設長度為水上管670 m，水下管至接力泵站2 950 m，接力泵站至納泥區2 150 m，陸上管線680 m，管線總長6 450 m。

安裝好設備后進行試挖，開機時先抽清水，待清水到達接力泵位置時，再開啟接力泵，然后開始抽泥漿，控制泥漿濃度為10%～13%，實測流速為4.2～4.3 m/s，實際平均生產效率950 m3/h。經過調試，確定合理流速及濃度控制范圍，明確絞吸挖泥船泥泵轉速與接力泵的泥泵轉速協調關系。

疏浚時，控制好挖泥深度、橫移速度，針對疏浚土內含雜物較多以及抓斗船卸泥厚度不均的情況，注意觀察泥漿濃度及壓力參數變化，避免出現局部壓力或負荷過大的情況。控制絞吸挖泥船的泥泵轉速與接力泵轉速相匹配，避免造成接力泵泵前壓力過小或出現負壓的情況，加強對出泥口的監測，并與絞吸挖泥船及接力泵儀表參數作對比，同時避免因流速高或過低時，疏浚土中雜物含量發生變化對整體輸送效率的影響。

絞吸挖泥船要充分利用漲潮進行施工，提高時間利用率，在候潮期間加緊檢修與維護，及時清除絞吸挖泥船絞刀、吸口、泥泵、管頭以及接力泵內積存的雜物，減少有效施工時間內的設備故障率。

5 結語

（1）接力泵工藝理論計算結果與應用實測數據基本相符，可以通過水力計算來進行工前的工藝分析及參數選擇。

（2）接力泵與挖泥船的功率匹配是關鍵內容，需結合工程實際情況予以分析調整，并加強施工過程控制，最大程度融合設備能力。

（3）絞吸船與接力泵串聯施工較好地解決了海岸整治疏浚因水深淺無法使用大功率疏浚船舶的突出問題，達到了降低投資、提高效率的目的，可為類似工程開發建設提供參考。

參考文獻：

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收稿日期：2020-04-17