大型耙吸式挖泥船在淺水區疏浚工藝的應用與探索

◎ 王燕丹 廣州打撈局

1.引言

在展開淺水區疏浚施工過程中，多使用絞吸船快速清理疏浚物，并與抓斗船混合使用，按照工程要求完成疏浚作業。但由于船舶調遣費用較高，且相關資源處于匱乏狀態，不僅增加工程成本，還會提高作業難度。為解決這一問題，本文將大型耙吸式挖泥船運用于淺水區疏浚工藝，創新施工工藝，改善船舶的吃水情況，實現大型耙吸式挖泥船靈活作業。

2.大型耙吸式挖泥船特點

大型耙吸式挖泥船被劃分成吸揚式類目中，主要利用船體尾部和兩側的耙頭吸入大量的泥漿，做到一邊航行、一邊吸泥，并通過泥耙疏松土壤，將吸入的泥土放入船底泥艙。大型耙吸式挖泥船分成對耙式、單耙式，主要分布于船體兩側和中間位置。相對于其他挖泥船，大型耙吸式挖泥船綜合作業效率較高，具有良好的抗風浪性能，船體較為靈活，比較適用于沿海港口、江面等區域作業，或者無掩護且風浪較大的河口、濱海地區[1]。

具體作業過程中，此種類型挖泥船實現從海底挖泥，作業原理與真空吸塵器相似。船體可安裝一臺或多臺離心泵，在離心泵的作用下吸入泥漿，再轉移至泥艙，整個作業過程能夠在行駛狀態下完成，當泥艙裝滿后移動至拋泥區，從艙底區域排出泥漿。正常情況下，大型耙吸式挖泥船多用泥艙容量表示規格，挖深在3-35米左右，可作業于風浪較大的區域。挖泥船還設有橫向推進器，作業期間不需要利用錨索固定，對船體行駛狀態影響較小，但也具有一些缺點，如若作業地區地質較硬將出現挖不動的情況、不適用于狹窄水域。

3.疏浚施工難點和應對措施

疏浚施工過程中，若疏浚線路較長，且航道彎曲，僅僅通過一次定位挖泥船，難以滿足工程作業需求，并且隨著施工的不斷推進，需要針對性調整橫纜和主纜的位置。當前，岸線在人為因素、水流的干擾下，被嚴重破壞，縮小了布設系纜設置的空間，間接提升了船舶定位難度。為解決以上問題，處于疏浚工程準備階段時，需要作業人員做好前期勘探工作，利用新型設備測量數據，精準確定航道內作業位置，并根據岸線的基本情況，選擇最恰當的系纜設施布置方案，還應做好原始資料的匯集和整理工作。完善和優化定位作業方案時，需參考疏浚區域的形狀和地理環境，確定最佳的疏浚順序。同時，保障橫纜、主纜布置的合理性，盡可能地做到一次定位滿足所有區域的作業要求，避免反復展開定位作業。施工人員應提前進入疏浚區域檢查，借助現有設備觀察和記錄水位變化情況，當水位符合施工要求，立刻設置系纜設施[2]。

另外，疏浚施工過程中，還存在流速過高、流態混亂、航道彎曲的情況，導致定位時存在較多的不確定因素，增加了作業難度。為解決這一施工難點，施工人員應根據作業經驗，結合施工現場勘探結果，制定可行性較高的定位作業方案，并考慮到施工期間各種不確定因素，更改和優化指導作業方案。此外，完善施工交底制度，對施工人員展開系統化安全教育，明確各個崗位的職責，并遵守相關注意事項。選擇挖泥船時，需考慮航道狹窄、流速大等因素帶來的影響，促進工程施工有序進行。不僅如此，疏浚工程階段極易與正常航行產生矛盾，對此施工部門應提前與海事部門溝通交流，結合通航情況合理調整施工方案，并增設施工標志，防止出現重大安全事故，產生不良的社會影響。

4.工程基本情況

為更好地分析大型耙吸式挖泥船的運用情況，本文以新建離岸式碼頭疏浚工程為例，疏浚工程的基本情況：項目設計底高程為-15.1米，最大疏浚深度為13米，整個工程施工時間較為緊張，工程量大，其中疏浚東側、南側為陸地，西側不通航，北側屬于通行航道。根據調查結果顯示，整個疏浚區域長度約為2千米，平均寬度為620米，作業面積約為120萬平方米。施工地點的水質條件為：疏浚區域多為粉質黏土，南側存在粉質黏土混砂，表層淤泥中多為粉質泥土。水文和風浪條件為：本次工程疏浚區域處于淺水區，水深在2.5-6.5米左右，水深不超過4.5米的區域約占49%，水深超過6.5米的區域約占總面積的19%。另外，水流速度和風浪具體條件為：工程作業位置距離開闊海域8千米，掩護條件良好，施工期間不會受到海風帶來的影響。通過調查相關資料和實地勘察可知，碼頭入口處出最大潮汐流的速度0.79m/s，碼頭正面最大潮汐流的速度為0.85m/s。經過對疏浚區域水文條件、風浪條件等綜合分析，當選擇傳統作業方式清理泥漿，需使用3個中型耙吸式挖泥船、1個抓斗船組，才可在規定時間內完成目標作業內容。工程成本投入較大，且施工期間機械設備常常相互影響、干擾，造成作業效率較低。為有效減少工程資金的投入，本工程選擇利用一個大型耙吸式挖泥船進行淺水區疏浚作業。

5.淺水區疏浚工藝中大型耙吸式挖泥船的運用

5.1 前期準備工作

處于淺水區疏浚工藝前期準備階段時，相關負責人應仔細檢查施工關鍵設備，了解其運行狀態和基本性能，并根據工程施工文件，逐一核對潮位儀數據、施工參數以及其他工程數據等，最大程度上減小施工誤差。同時，系統化校正耙具深度顯示，根據工作經驗判斷作業期間大型耙吸式挖泥船吃水情況。組織挖泥長、駕駛員、值班工作人員熟悉工作區域，掌握疏浚作業區域的具體情況，了解通航環境、土質情況。而施工人員應明確工程作業注意事項，具備較高的安全意識，每次施工前佩戴完善的安全裝備，并仔細分析工程施工方案和疏浚區的地理環境、自然條件。

另外，負責人加帶領挖泥長、駕駛員等人員分析、探討施工方案和安全技術交底工作，綜合考慮各方面帶來的影響，明確相關規定和主要事項。并要求駕駛員具有豐富的駕駛經驗，了解大型耙式挖泥船的運行原理和操作要點，一旦發生問題能夠合理化解決。此外，根據工程作業的影響因素，確定危險點和風險源，提前制定應對措施，構建安全的作業環境。不僅如此，利用現有資料、設備、人力等，探尋最佳施工方案。大型耙吸式挖泥船進入施工區域時，駕駛員應先駕駛船舶熟悉作業區域，了解挖泥船吃水情況，針對性調整工程作業方案。由于淺水區不同位置的土質大相徑庭，對此要求作業階段委派施工人員準確記錄相關參數的變化情況。

5.2 主要施工方法

為確保在工期內高質量完成作業內容，本工程選擇容量大于1萬立方米的大型耙吸式挖泥船，此種規格的挖泥船在存油約為50%并裝載貨物的情況下，船尾吃水6.36米，在存油量低且未裝載貨物的情況下，船尾吃水6米。針對這一情況，結合本工程的具體情況，初步制定幾種淺水區疏浚施工方案，以此合理化解大型耙吸式挖泥船吃水問題。

1）抽艙旁通施工。作業階段，將泥艙內部的殘留混合物全部清除干凈，減輕船舶不載物情況下的吃水，并且通過泥泵吸入疏浚土后，不經過艙底直接向船體兩側排出，之后將淺水區域的泥沙轉移至較深區域。整個施工作業期間，大型耙吸式挖泥船的吃水高度不發生變化，漲潮期間挖泥船應在更淺水域施工[3]。通過前期試驗可知，經過抽艙作業后挖泥船吃水減小0.5米，但采用此種方法時考慮泥泵作業效率，比較適用于疏浚土松散的淺水區域。

2）打開前泥門裝艙作業。本工程所選用挖泥船的泥門結構呈現錐形，當船頭吃水小于船尾吃水時，可緩慢打開與船首距離最近的泥門，再進行裝艙作業，以此減小船尾吃水的提升速度。當泥泵將疏浚土吸入泥艙后，液體狀態下的淤泥混合物從前部泥泥門向外排出，固態、塑態的疏浚土沉淀至泥艙底部。此種方法比較適用于水深超過4.5米的疏浚區域。工程施工過程中，作業人員應在合理運用以上方法的基礎上，靈活調整壓載水儲量，仔細清理船尾位置的油艙，以此降低船舶的重量，促進淺水區疏浚施工有序進行。

3）控制溢流筒高度裝艙施工。具體施工過程中，不斷改變溢流筒的高度，緩解挖泥船吃水情況，未載物時在淺水區下耙，伴隨著吃水愈加嚴重，船舶逐漸向深水區航行。運用此種施工方法時，依據疏浚區域土質特點、運輸距離等，科學確定溢流筒的高度。

5.3 疏浚船舶走線控制

淺水區疏浚施工期間，不僅需要通過以上方式緩解船舶吃水情況，還應借助疏浚集成系統、動力定位等，制定符合疏浚區域的船舶走線規則，明確具體施工要點和難點。同時，施工人員應仔細疏浚區域作業圖、漲潮期間水位變動情況，之后針對性制定淺水區挖泥施工方案、船舶疏浚路線圖，創造良好的施工條件。

作業階段，發揮大型耙吸式挖泥船的特點，形成挖槽形的高度差，使得疏浚土自然脫落，并利用疏浚集成控制系統、DPDT系統，按照最小安全施工水深展開作業。之后依據船舶航行方向和潮水高度，將挖泥船的耙壁伸至船體兩側的3～4米，再將耙頭放置于淺水區域作業。挖泥船航行時，應仔細觀察和記錄流壓、風速變化情況，了解航向與運動矢線之間夾角的變化規律，防止發生擱淺、壓耙等安全事故。通過合理化運用淺水區疏浚工藝，大型耙吸式挖泥船能運用于水深超過7米的淺水區域，并進行全天不間斷的疏浚作業。參考潮位變化規律，打開前泥門裝艙作業時，挖泥船可作用于水深超過4.5米的區域[4]。

5.4 運用效果分析

分析本工程中大型耙吸式挖泥船運用效果時，需從淺水區域水深、潮流潮汐變化特點、挖泥船吃水情況、疏浚土質等。分析結果為：當潮位超過3米時，可以在水深2.5-4.5米的區域選用旁通施工方法；潮位在2-3米時，應在水深4.5-6.5米的區域選用打開前泥門施工方法；潮位在1-2米時，在水深6.5-8.8的區域選用裝艙溢流施工方法；潮位小于1米時，主要作業區域為8.5米水深以上。疏浚工程作業方向為由北向南，水深逐漸減少，導致淺水區工作面難以滿足挖泥船持續化作業的條件。鑒于此，為有效增加工作面的面積，應借助抽艙旁通的作業方法，每月按時展開為期兩天的工作面拓展作業，集中向南拓展100米。

6.淺水區疏浚工藝中大型耙吸式挖泥船的運用質量管控

由于本工程在淺水區域進行疏浚作業，大型耙吸式挖泥船作業期間，應根據潮水上漲、下落時間等，靈活調整作業時間。但施工階段挖泥布線受到外部因素的影響，加之大型耙吸式挖泥船也存在一些弊端。鑒于此，管理者應立足于工程實際情況，考慮到疏浚區域具體情況，采取多元化的質量管控措施，減少各種質量問題出現次數，達到預期施工效果。具體而言：

（1）處于工程準備階段，管理者應按照要求在挖泥船電子圖形控制系統內準確輸入工程作業圖形、斷面等工程信息，并組織駕駛員、挖泥長、船長分析作業圖紙，了解開挖技術要求。

（2）提前進入施工區域勘察，并在最恰當的區域增設驗潮站，安裝現代化的自動潮位報警器，并與挖泥船控制系統相連接，以便于實時更新潮位數據，一旦發生異常情況，可第一時間通知作業人員，避免產生重大安全事故。挖泥船作業時，應參考當前吃水深度和潮位，確定耙頭下放深度[5]。

（3）當運用DTPS挖泥軌跡顯示系統時，應重點觀察開挖區域布線，嚴格管控挖泥船的運行路線，保障開挖作業準確性。并參考工程施工文件，設定具體開挖深度和寬度，再結合每天潮位變化規律，改變挖泥船的下耙深度。整個作業期間，需選擇分層挖掘作業方法，施工人員依據不同區域的土質，設定分層深度。

（4）為提高作業的精準度，技術人員應定期校對下耙深度、顯示器，避免出現無效作業情況，而延長工程作業時間，致使工程施工成本增加。

（5）項目部門應結合挖泥船實際運用情況，以及具體施工進度不定期檢查作業質量，編制成完整的作業報告，并對存在的問題向施工人員反饋，分析問題出現的根本原因，制定最佳解決方案。其中超挖、漏挖屬于常見施工問題，可提前制定預防措施和拯救方案，降低對工程作業時間的影響。

（6）拓寬工作面。實際施工中，分析船舶吃水情況和潮位變化幅度，有目的地挖掘布線，避免形成3米以上的壟。船長應清楚自身主要職責，具有較高的責任心和職業素養，每天仔細檢查布線，及時整改不合理之處。布線盡可能地擺成“S”型，有助于合理規劃挖泥船的路線。

7.結語

在時代快速發展背景下，大型耙吸式挖泥船的優勢逐漸顯現出來，且運用效果進一步提升，為疏浚工程提供較多幫助。當在淺水區疏浚工程中運用大型耙吸式挖泥船，應根據疏浚工程的重難點內容，考慮到此種類型挖泥船的特征，著重解決吃水較大的問題。具體作業期間，需做好前期準備工作，分析疏浚區域土質分布、潮位變化等，制定并采用最佳的施工作業方案，并立足于工程實際情況，采取多元化的質量管控措施，促進疏浚施工質量更上一層樓。