绞吸挖泥船在航道疏浚中的质量控制

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【摘要】本文从技术角度对绞吸式挖泥船在航道施工中工程质量控制进行了初步探讨及论述，并特别针对实际施工中质量控制的常见问题进行了较为通俗的分析。为提高绞吸挖泥船的挖泥时间利用率，从而使绞吸挖泥船在航道疏浚中质量得到控制，我们通过对叶轮流道的技术改造增加流道的过流直径，使吸口格栅间距增加。本文主要阐述了有关绞吸挖泥船在航道疏浚中的质量控制的问题。

【关键词】绞吸挖泥船，航道疏浚，质量控制

中图分类号：F253.3 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

施工安全与施工质量是整个工程顺利开展的关键因素。航道有着风大流急，涨、落潮影响。风浪的影响对疏浚的工程质量和施工安全影响较大。因此针对航道维护性疏浚的特点，首先要合理选用施工设备，尽量选用较大斗容的抓斗挖泥船，一方面增加船舶的抗风浪能力，当受风浪影响时，大吨位的船舶比小吨位的船舶摇晃摆动要小很多；另一方面可缩短锚缆的抛设长度，降低干扰来往船舶航行的影响程度；同时可增加一次挖宽范围，提高工程施工进度。

二、有关绞吸式挖泥船及工作原理

1.绞吸式挖泥船由在吸管前端的绞刀头转动挖泥而得名，绞刀头由几块刀片或刀齿组成。它的作用是使挖泥船能像挖泥土一样挖水底的粘土和风化岩石。通过吸管吸起水底泥土与水的混合物的泥浆，并进过排泥管送至排泥场。绞吸式挖泥船以绞刀松土造浆， 泥浆泵或砂泵吸送泥砂。它的主要缺点是挖深有限，小型绞吸式挖泥船的最大挖深一般在10 米以下，大型绞吸式挖泥船的最大挖深一般也不超过30米，砂、泥泵的磨损严重，当泥砂中含有少量卵砾石时，泵的主要部件叶轮、泵壳、轴承使用寿命仅几百小时，短至数十小时，绞刀结构复杂庞大，易遭杂草阻塞，船体较长，重量较大，设备造价较高。

2.基本原理

绞吸式挖泥船工作原理是利用离心泵产生真空吸进水下泥浆进入泵体，然后由其产生的排压挤压泥浆在排泥管中流动，通过输泥管将浚挖泥土排至指定的吹填区。绞吸式挖泥船由拖轮拖带至施工区，利用DGPS精确定位在施工区挖槽起点，在完成与排泥管线的接卡等展布工作后，根据DGPS定位系统显示设定的绞刀位置定深下放绞刀桥梁，进行开挖，被绞刀破碎的泥土通过挖泥船的大功率离心式泥泵将泥土通过排泥管线输送至指定的纳泥区。

三、绞吸挖泥船施工中容易出现的问题探讨

1.绞吸挖泥船在开挖岩石时将采用“反刀挖泥，正刀空摆”的施工工艺，当开挖硬土质时，正刀施工时容易发生跑刀现象，并且因绞刀齿向下切削岩石，应力较大，容易损坏刀齿及齿座，且正刀开挖浓度小，产量较低。而反刀开挖，绞刀齿是向上切削岩石，摆动速度容易控制，没有“跑刀”现象，对齿座和刀齿损坏的几率比正刀施工要小，且浓度较高。因此在碎石疏浚施工中采用“反刀挖泥，正刀空摆”的施工工艺。

2.挖泥船的改进方向

采用大型绞吸式挖泥船开挖风化岩也面临一些不足，包括船舶造价昂贵；绞刀、泥泵、管路系统磨损大等。针对挖泥船开挖风化岩中的不足，以下几点应是需要注意和重点研究、改进的地方。

（一）绞刀系统

根据开挖疏浚材料强度、特性的不同，通过比对研究采用不同材质强度、耐磨特性、形状和角度的绞刀开挖效果，开发适合风化岩开挖的新型绞刀，是当前研究的一个重要方向。根据资料，澳大利亚施工的重型绞吸船“凤凰”号上，应用了新型的T6 型绞刀齿，从齿销固定改为螺栓固定，船员可以在1 分钟内更换3 个绞刀齿，大大提高了施工效率。所以，提高风化岩开挖效率，重点研究刀齿表面硬化的绞刀，采用适合的结构形式和方便快速更换的齿座结构，是今后需要重点研究的方向之一。

（二）泥泵及管路输送系统

因风化岩强度高，绞刀切削开挖的风化岩块体往往较大，同时，水下风化岩区往往散落着大量孤石、杂物等，风化岩开挖施工中往往造成吸泥口、泥泵频繁堵塞，需频繁脱泵、掏石，造成挖泥船效率大幅下降，大量块石、杂物等的长期撞击也使得泥泵、叶轮寿命大幅降低。通过在绞刀架上加装防石环，防石环随绞刀一起旋转，平行切割吸泥口，同时调整水下泵吸泥口拦阻棒的间隙，在保证效率的前提下有效降低了吸入泥泵泵体内风化岩块体的大小，克服了冲击磨损为主带来的破坏，取得了积极的效果。施工中，当泥泵出现较大磨损后，在相同功率下，扬程和泵效率均明显下降，适时更换泵的磨损部件是提高效率的关键。通过采用新型泥泵，降低泥泵的磨损，增加泥泵吸入较大块石的通过率，增大吸、排泥管路适应开挖风化岩和杂物的通过能力，才能有效发挥大型挖泥船的装备效率和能力，也是今后技术改进的主要方向之一。

四、绞吸挖泥船在航道疏浚中的质量控制

1.采用较大斗容的绞吸挖泥船，对超挖部分，特别是超深部分的控制尤其重要，对维护性疏浚本身存着开挖泥层较薄的特点，一旦开挖深度控制不好，将对工程质量、工程成本将造成很大影响，因此对施工方法的选用显得尤为重要。在实际施工中，根据水流的大小及土质松软情况，合理确定斗与斗之间的间距，并控制好开挖深度。

在疏浚施工过程中，施工水位的观测工作应引起高度重视，施工水位的观测工作影响到开挖深度的控制，一旦出现失误，将严重影响工程施工的质量、进度等。在实施水位观测工作，要做好以下几方面：

（一）要设固定水准点，以便定期复测水位，固定水准点的设置，尽量采用高等级的已知水准点进行延测；

（二）须在工宿具船旁设固定水尺，每班观测通报；

（三）在工程船旁设移动水尺，施工时随时观测水位变化，从而准确掌握挖深；

（四）挖泥船的挖深指示标尺，应在每班施工前进行校核。

2.要确保工程质量，在施工过程中须做好现场控制，施工前做好技术交底工作，挖泥船的操作人员熟悉施工图纸和掌握挖泥船的机械性能，在工程质量控制中操作人员的技术水平起到决定性作用，工程的技术措施在多，如若操作人员的技术水准不高，也不可能达到很高的质量水平。施工中，现场人员应勤检测，现场技术人员根据现场发现的问题，分析操作流程，不断总结，找出存在的问题所在，并进行加以改进，使得操作人员的操作水平不断提高，为工程的质量提供有利的保障。总之，施工过程中要做到多沟通、勤检测、善改进，做好施工现场控制和质量管理。

（一）定深挖泥

即使在同一挖槽内，疏浚的土质往往并不完全相同，甚至平面和深度分布十分复杂。施工后期，常常容易遗留下一些土丘、浅埂之类的浅点，在底沙运动剧烈的河段，还会生成沙波、沙包。此时，挖泥船可根据浅点高低，控制下耙深度，使它略深于浅点峰值，待耙头碰到浅点，依靠耙齿切削挖泥，耙头整体可避免滑移，从而改善扫浅效果。遇到松软淤泥质软土或极软土，耙头容易耙吸过深，也可适当定深挖泥以免过探，提高分层和槽底的平整度。

（二）定位挖泥

绞吸挖泥船在拖曳耙头挖泥施工中，船位不断变化，必须经常测定和修正船位，尽量使船能在预定航线上行进，减少漏挖挖浅点、浅埂或垅沟，避免一再反复重挖或局部掘土过深。

五、结束语

疏浚工程根据土质特性和水动力条件，对边坡的稳定性进行分析计算，确定水下边坡系数。边坡的开挖是施工中的一道关键工序，直接影响航道的质量。所以在施工中应选取适宜的疏浚设备，制定合理的施工方法，并加强施工过程中的动态监测，确保边坡的开挖质量。这样的话就可以更加良好的控制绞吸挖泥船在航道疏浚中的质量问题。

参考文献：

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