绞吸式挖泥船施工堵管分析

孙文星，赵金焕，肖建法，李树平，王 洋

（华北水利水电工程集团有限公司，天津 300170）

1 工程背景

工程1：临港围海造陆工程3期13区吹填工程位于天津临港工业区3期工程南边线以北，11、12区以南，B26路延长线以西的区域。面积为146.3万m2。根据该区于2009年6月9日测量的结果，按10%折算浮泥后，原始平均底高程为-1.2 m。按照吹填设计高程5.5 m计算，净吹填工程量约980万m3。

取土区位于临港1#港池，总开挖面积约200万m2，现状平均高程为-15 m，开挖至-20 m时方量约1 000万m3。挖泥船管线路由位置与正在施工中的12区吹填相同，出泥口在13区内。

由取土区至吹填区（3期13区）的加权平均排距为8 200 m，其中岸管6 300 m、潜管1 200 m、浮管700 m。

根据临港地勘资料，本工程在-15～-20 m之间的土质主要为粉质黏土，其平均标贯击数为26，按照疏浚岩土工程特性和分级表A.2中的分类特性属于6类土质。

工程2：唐山湾国际旅游岛位于河北省唐山市东南沿海，西邻曹妃甸滨海新城，东接京唐港港区，北面到海滨大道，南至滨海，为京津唐秦四市所环抱。为加快唐山湾三岛旅游区开发进度，业主决定实施唐山湾三岛旅游区内海生态清淤工程2标段。唐山湾三岛旅游区内海生态清淤工程2标段包括大清河河口西侧内海清淤、菩提岛造地、月岛造地和大清河西侧陆域造地。

试验区：业主现阶段确定的实施范围为试验区吹填区。试验区位于菩提岛北部，呈不规则三角形，吹填面积约1.18 km2，东西向最大宽度为1.44 km、南北向最大长度为1.73 km。

该工程主要内容为围堰工程与吹填工程。围堰总长为5 081 m，其中外侧加固围堰为2 824 m、内侧加固围堰为2 257 m。

吹填工程围区面积约1.18 km2，吹填交工验收标高为3.50 m（国家85高程），总方量为510.15万m3。

高尔夫球场造地：业主现阶段确定的实施范围为规划高尔夫球场区吹填区。高尔夫球场区吹填区位于菩提岛西部，东西向最大宽度为0.72 km、南北向最大长度为2.15 km，吹填面积约1.45 km2。

该工程主要内容为围堤工程与吹填工程。北侧堤长为3 038 m，隔堤长为723 m，挡埝长为1 546 m。

吹填工程围区面积约1.45 km2，吹填交工验收标高为3.50 m（国家85高程），总方量为576.68万m3。

取土区的土质为细粉砂，是原地方的蛤滩，土质内含有很多蛤蜊皮。

2 施工时存在的问题及原因分析

挖泥船施工时出现排泥管堵管事故。

上述工程的作业船舶为绞吸式挖泥船，是国际上疏浚船舶中应用最多的一种挖泥船，适用于河道疏浚、吹填造陆工程。其特点就是将水下土的挖掘、运输、排出工序一次性完成，并且是连续作业。

绞吸式挖泥船运送土方的过程为：绞吸式挖泥船由绞刀切削水下的土，使水下的土变松软，通过泥泵的真空，由绞刀下方的吸口吸水时带入泥泵，然后经过泥泵的离心力打入挖泥船的排泥管中，最后由排泥管运送至指定的排泥场中。在这一过程中流动的物体是水，泥土以水为载体，经过绞刀绞松后被水带入泥泵，再由泥泵加压，通过排泥管打入排泥场。

在工程1中施工的挖泥船开挖的土质为粉质黏土，绞刀切削下来的土为块状，也能吸入泥泵中，被泥泵加压打入排泥管，由泥浆带动着向前运动，因此增加了排泥管的摩擦力，进而它的运动速度会略小于泥浆流速。如果排泥管线路不是水平的，则容易出现堵管事故。当泥块沿着管线向下运动时，泥块速度会有所增加。当泥块再沿着管线向上运动时，会有一个减速过程，所以当第1个泥块减速后沿着管线向上运动时，后面第2个泥块很快就会追上来离第1个泥块很近，还有可能滚到一起变成1个大一些的泥块，这样运动速度就变得更慢，后面的小泥块连续不断地在减速区汇集过来。如果离开减速区（管线爬坡段）的泥块小于进入减速区的泥块时，就会发生堵管事故，如图1所示。

图1 管线堵管分析

在工程2中施工的挖泥船开挖的是蛤滩，挖泥船从吸泥口把蛤皮和牡蛎壳吸入排泥管线中。由于贝壳与排泥管的摩擦阻力，因此贝壳在排泥管中的运动速度略小于泥浆的速度，从而也会出现堵管事故。

3 如何预防处理挖泥船堵管事故

（1）实际工程中，管线架设应当选择尽量水平的路线，使管线减少上下起伏，若实际条件没有水平路线，在起伏大的位置应增加胶管的数量，即使出现了堵管事故，在胶管位置的管线也容易拆开处理。

（2）挖泥船施工前要对开挖区的地质报告进行分析，选择适宜开挖该土质的绞刀头。挖泥船施工开始时要进行试生产，对挖泥船的流速、排压，泥泵真空、主机负荷等数据进行搜集分析，最后设定最大排压值和最小流速值，当排压超过最大值时就提起绞刀打清水，待排压正常后再进行施工。

（3）一般绞吸式挖泥船在施工时，如果排泥管流动的泥浆中有泥块就容易发生堵管事故，所以可以在泥泵的叶轮上焊一些钢片，泥泵在运转时加焊的钢片将泥泵中的泥块打碎，使泥浆充分拌合。没有了泥块，只要保证排泥管的流速不小于开始设定的最小值，就不会发生堵管事故。

（4）在工程2中，挖区内有蛤蜊皮，预防堵管事故的办法只能是合理安排开挖区和吹填区的位置，将蛤蜊皮多的取土区排到离开挖区最近的吹填区，使排泥管线尽量短，这样保证排泥管内的流速较大，才不容易堵管。若在施工时排压急剧上升，应提绞刀头打清水使排压降至正常再继续施工。

4 结语

在今后的工作中，对于类似的工程要吸取实践经验和教训。根据不同的施工条件，采取多种不同的措施，降低堵管发生的概率，以达到更好的施工效果。