小型耙吸挖泥船在黄骅港泊位清淤施工中的应用

苗士勇，赵学，左书华

（1.神华黄骅港务有限责任公司，河北 沧州 061113；2.中港疏浚有限公司，上海 200120；3.交通运输部天津水运工程科学研究院，天津 300456）

黄骅港处于淤泥粉砂质海岸，年回淤量大，是需要常年维护疏浚的港口，泊位需要定期清淤保持设计水深，以满足港口船舶装卸作业的需要。黄骅港泊位利用率高、年疏浚维护量大，泊位疏浚维护和港口装卸存在交叉干扰。采用常规的非自航式挖泥船疏浚，疏浚船舶落实困难，清淤费用高；通过近些年在黄骅港探索尝试采用耙吸挖泥船进行泊位清淤施工取得了较大成功，实现了泊位清淤和港口装卸“零”干扰和维护疏浚成本最低的目标。本文在对黄骅港泊位回淤特点分析基础上，总结归纳了耙吸挖泥船在黄骅港泊位清淤施工的流程和效果，为其他港口的泊位清淤施工提供借鉴或参考。

1 黄骅港码头泊位概况

1.1 码头概况

黄骅港已投产的生产性泊位11个，即：一期煤码头2个5万吨级、1个3.5万吨级泊位；一期完善码头1个1万级吨级泊位；二期煤码头2个5万吨级、1个10万吨级泊位；二期扩容完善码头1个5万吨级扩容泊位；多用途码头2个1.5万吨级泊位；化学品码头1个5万吨级泊位（尚未投产）。泊位具体设计参数如表1所示。

表1 黄骅港泊位设计参数表m

1.2 泊位回淤的特点

1.2.1 泊位回淤分析

泊位比周围港池设计水深深1 m左右，海底的软泥、流泥向泊位集聚。在风浪及船舶离靠水流的作用下，泊位码头侧底高程为-1 m左右的滩面泥沙回淤到泊位。风浪天高含沙量的水体随着涨潮进入港池泊位水域，受泊位码头侧地形及停靠船舶的影响，会在泊位水域高倍落淤。装卸作业的粉尘会在泊位落淤。上述原因是泊位回淤的主要原因。

泊位回淤受大风影响，有较明显的季节性。经统计泊位年平均淤强为3.2 m，年回淤量约为51万m3。

1.2.2 泊位回淤土质分析

根据黄骅港泊位回淤土质现场取样分析结果[1]，回淤泥浆天然重度约为13～16 kN/m3，标贯击数小于3击，含水量为38%，大部分为淤泥质土，可挖性好。

1.3 泊位使用情况

经统计黄骅港泊位利用率约为85%。目前航道为单向航道，一般营运船舶离泊出港下线后，进港船才能上线进港，受单向航道限制泊位离、靠泊间隙泊位空闲约为2～3h。

2 黄骅港泊位清淤施工工艺的确定

黄骅港起初是使用绞吸船进行泊位清淤，因与生产之间的干扰较大，维护单价太高和施工船舶很难落实，因此有必要探索使用新的疏浚船舶型式。

2.1 黄骅港泊位维护的特殊性

黄骅港泊位维护有一定的特殊性，主要表现在：

1）黄骅港生产任务重，泊位利用率高，港口无法提供进行泊位集中清淤的时间；

2）黄骅港泊位备淤水深1.5 m，备淤深度和年平均回淤不匹配需要经常性维护；

3）黄骅港泊位属深水泊位，小型的疏浚维护设备不适宜泊位清淤，泊位每次清淤量小，调遣大型疏浚设备清淤非常困难。

2.2 采用非自航式挖泥船在泊位清淤施工分析

根据《疏浚工程技术规范》[2]中的相关要求，在国内绝大部分泊位维护清淤施工中，基本选用非自航式挖泥船如绞吸等定期集中进行泊位清淤施工。非自航式挖泥船（抓斗、绞吸、链斗）施工和港口生产有相互交叉影响，而且配套设施较多，每次避让过程至少影响3 h以上。根据黄骅港生产相关情况统计，生产船舶靠离泊位日平均1.2次以上，非自航式挖泥船在泊位施工时，需频繁避让进出港船舶，在102、103、202、203泊位清淤每天需避让次数在4次以上，泊位清淤时间利用率不足50%。

另外，调遣非自航式挖泥船以及配套设备进行泊位清淤调遣费用高，可施工时间利用率低，泊位维护清淤工程量小并需要大型疏浚设备，导致泊位清淤费用剧增。

由此而言，在黄骅港采用非自航式挖泥船在泊位清淤落实施工船舶非常困难，施工组织干扰大施工困难，需要尝试探索新的疏浚船舶型式进行泊位清淤。

2.3 耙吸挖泥船泊位清淤施工优势分析

由于采用非自航式挖泥船进行泊位清淤疏浚设备落实困难、费用大、现场施工组织困难、疏浚施工和港口生产矛盾十分突出，黄骅港一直在尝试采用耙吸挖泥船进行泊位清淤，耙吸挖泥船在泊位清淤施工中有一定的优势。

1）耙吸挖泥船进行泊位清淤可实现无交叉干扰

耙吸挖泥船利用进出港间隙在泊位施工，不影响正常的船舶装卸作业。耙吸挖泥船利用泊位白天进出港空闲的时间施工，能够完成泊位清淤任务，保证运输船舶在泊位作业的水深，实现了耙吸挖泥船泊位清淤和运输船舶装卸作业无交叉干扰。

2）耙吸挖泥船泊位清淤机动性高

采用耙吸挖泥船在泊位清淤时，安排航道的疏浚船舶进行泊位清淤施工，不需要泊位停产，利用进出港间隙施工可以完成清淤任务。

泊位清淤成为常态施工任务，泊位水深可常年保持在作业设计水深以下。经实践证明，耙吸挖泥船泊位清淤机动性高。

3）耙吸挖泥船泊位清淤最经济

节约绞吸挖泥船调遣费用、管线调遣费用，不发生停工的补偿船舶费用等，耙吸挖泥比采用绞吸挖泥船节约费用约50%以上。

由此可见，在黄骅港采用耙吸挖泥船进行泊位清淤最为经济。

不过在黄骅港采用耙吸挖泥船进行泊位清淤也存在一定的不利因素，施工受限因素多（海况、人为经验等），安全隐患多（泊位空间狭小），保证泊位施工质量存在的困难（导航系统不稳定，船舶不易操控，重点清淤位置上线困难），现场协调管理难度加大，等等。如果进行适当的施工保障措施和应急方案，在黄骅港采用耙吸挖泥船进行泊位清淤是完全可行的。

3 耙吸挖泥船在黄骅港泊位清淤中的应用

不同舱容耙吸挖泥船参数见表2，由于2000 m3自航耙吸挖泥船船舶尺度小，调头回旋圈小，根据黄骅港泊位实际情况，最后确定2000 m3舱容的挖泥船进行泊位清淤施工。

表2 不同舱容船舶参数表

3.1 耙吸挖泥船在黄骅港典型泊位清淤中的施工方法

在耙吸挖泥船泊位清淤施工过程中，形成几种行之有效的施工方法，保证了施工的质量和进度。

3.1.1 大角度上线施工

在103、203泊位通常采用平行码头上线施工法。其它泊位施工时，施工水域狭窄，两端无调整船位的区域，为了保证施工任务的完成，采用大角度上线施工。

大角度上线：施工船舶与码头近似成直角上线，关键要控制好船舶与码头的距离和船舶航速。黄骅港通常采用船舶航速控制在约1 kn，距码头大约150 m急转向调整到预定船位施工。

3.1.2 码头前沿10 m范围内的泊位施工

由于泊位边坡处在码头构筑物的下面，无法直接进行边坡清淤施工，泊位边坡上的泥塌坡后，易造成10 m以内淤积严重。码头前沿10 m范围内清淤是泊位清淤的重点。

控制船舶与码头距离15 m左右，开始下内侧耙施工，内侧耙着底后会产生单耙转船力矩，船舶慢慢向码头靠拢。当船艏转向距码头5 m时候，车舵配合微向外侧调整船艏向，船舶耙位平行调整至码头前沿10 m以内的位置，保持船舶匀速前进装舱施工，船速一般控制在0.3～0.5 kn。

3.1.3 甩尾法下线

耙吸挖泥船泊位维护清淤施工是近距离作业，船舶装舱结束后，若采用常用的船舶直接扬头下线，存在船艉与码头碰撞的安全隐患。

船舶下线时，可利用横向保持船艏不向码头靠近，并用正倒车将船艉甩离码头，此时，船舶的转动中心处在船艉1/3位置，船艉转速较快，船艏相对较慢，待航行至安全调头水域后，再掉头航行至抛泥。

3.1.4 泊位扫浅施工

泊位扫浅时，耙吸挖泥船为了增加扫浅时间，减少安全隐患，应避免多次上下线。此时宜采用泊位进退往复施工法，通过提高浅区过耙次数以达到多点投准快速扫浅的效果。

泊位清淤施工时也可借鉴泊位扫浅施工的办法。由于施工距离较短，近零航速施工耙头破土效果差且船舶操控困难。若提高航速则一个泊位距离内不能装满泥舱，可不再调头重新下线、上线，直接倒车至起始位置下耙施工，如此进退往复施工，直至舱满抛泥，施工效果良好。

3.1.5 泊位施工溢流控制

耙吸挖泥船施工泊位不宜采用溢流施工的办法，防止出现二次落淤增加施工困难。船舶设计装舱容重为1.35 t/m3，进舱泥浆容重通常小于1.35 t/m3，船舶不溢流，满舱后即去抛泥。

如果扫浅施工和应急清淤，需要短时间疏浚效果，采用溢流法清淤泊位时，要求船舶采用单开外侧溢流井和倒车时打清水稀释溢流泥浆浓度增加溢流距离，减少施工回淤对泊位尤其是码头附近区域的影响。

3.2 耙吸挖泥船泊位清淤施工效果

3.2.1 耙吸挖泥船泊位施工走线图

船舶的耙迹线是施工船舶施工走线全过程的记录，图1为黄骅港不同泊位耙迹线记录过程。从图1中可以看出各种施工方案实施达到了施工安排要求。

3.2.2 保障了正常水深和港口的正常营运

测图水深是通航依据，也是疏浚效果的主要检查手段。通过对耙吸疏浚后的水深测图（图2）来看，都已达到了泊位处的设计水深，达到了良好的清淤效果。

图1 耙吸挖泥船在泊位耙迹线图

图2 黄骅港不同泊位水深测图

4 结语

由于黄骅港泊位维护有一定的特殊性，采用非自航式挖泥船在泊位清淤落实施工船舶非常困难，施工组织干扰大施工困难，采用耙吸挖泥船进行泊位清淤，有效地解决了上述问题。近几年采用耙吸挖泥船进行泊位清淤施工，比采用绞吸挖泥船维护泊位节省费用约50%以上，实现了和生产船舶零干扰，探索出了淤泥粉砂质海岸泊位清淤最经济、便捷、无干扰的施工工艺。

[1]苗士勇，周雅卓.黄骅港外航道整治工程对回淤土可挖性影响分析[J].水道港口，2008，29（6）：401-407.

[2]JTJ 319—1999，疏浚工程技术规范[S].