气动活塞吸泥泵在内河疏浚工程中的应用研究

刘小飞 蒋志斌 杨召超

摘 要：气动活塞吸泥泵船工作原理类同于静脉推射与抽血，能够直接吸取高浓度的回淤土进行装驳外运，摆脱了传统耙吸式挖泥船需要溢流后再进行外抛，此种工艺的缺点是给港口环境造成了污染。气动活塞吸泥泵船正以优异的性价比、多功能性、灵活性与环保性，成为疏浚产业中脱颖而出的一支新秀，现已全面承担着天津港水深维护疏浚工程施工，下一步计划进军内河水运维护疏浚市场。

关键词：气动活塞吸泥泵 传统工艺 研究方向 特点分析 内河疏浚应用研究

中图分类号：U616.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（c）-0046-01

1 研究背景

1.1 内河航道现状及规划

据统计，我国内河航道通航总里程现已超过13万km，四级及以上航道超过1.5万km，约占13%，可通航千吨级船舶的三级及以上航道8800 km，约占7%。但是，相对于发达国家，我国内河航道大多数仍处于自然状态，有着较大的市场需求。到2020年，我国将建成1.9万km的高等级航道；仅用于长江干线航道整治和装备建设的投资，到2020年就将达到430亿元。

1.2 “环保疏浚”概念的提出

“十二五”规划重点提出要加强生态文明建设、打造“美丽中国”，由于内河流域对各地的水系调节、交通航运、生态景观等方面起着无可替代的作用，加之其自身净化能力较慢、与人类生存密切相关等因素，“环保”二字已经成为内河疏浚工程中的关键词。

1.3 内河疏浚工程项目分类及特点

内河疏浚根据目的可分为基建性的疏浚和维护性的疏浚：

其中，维护性疏浚工程分为：以改善环境为目的的城市河道清淤；湖泊环保清淤；水库深水清淤及以维持通航标准为目的的航道、港池维护。

主要特点为：疏浚土比较松软；疏浚土中含有大量的污染物，环保性能要求高；疏浚土层厚度分布不均匀，施工精度要求高；施工区域狭长，施工时需要大范围的机动穿行桥孔，大型疏浚船舶的使用受到限制；疏浚土处理比较困难，需吹填至指定排泥场内；施工期间仍需保持原有通航能力，水库清淤对挖深要求大；部分内河、水库在清淤时需要从陆路调遣疏浚船舶等。

1.4 目前内河维护性疏浚工程采用的施工工艺问题分析

主要采用绞吸船、耙吸船、抓斗（铲斗）船及链斗船进行施工。

传统疏浚设备（绞吸船及耙吸船）在施工中需要利用铰刀进行搅动和破碎促使泥水混合，再通过离心泵进行提升和排出，在搅动过程中大量的有害物质悬浮于水中，而离心泵又无法全部吸尽，容易引起水质污染，破坏河湖的生态环境。同时，受排泥场位置及排拒的限制绞吸船需要大量的安拆排泥管线，成本投入较高。（抓斗船及链斗船）由于其船机特性无法清除内河及湖泊底部污染最严重的流态淤泥，难以满足环保性的疏浚要求。

以上特点决定了传统疏浚设备在内河领域应用的局限性，同时，也对新型疏浚设备和工艺提出了新的要求。

2 研究方向

2.1 泵吸船在内河疏浚工程中的应用研究的课题确立

目前在水深维护疏浚工程中所采用的泵吸船，其施工特点无论在环保、经济、效益、效率及应用上都拥有比其它传统疏浚设备更大的优势。因此，有必要将此种船型及工艺引入内河疏浚工程中进行一番研究。

2.2 气动活塞吸泥泵挖泥船介绍

（1）工作原理。

气动活塞吸泥泵挖泥船的核心技术为气动活塞吸泥泵，利用静水压力和压缩空气的方法进行施工，其机械原理类同于静脉推射与抽血。

排气—— 泵内负压（相对海底四周），进泥。

进气—— 泵内高压，将泥沙通过排泥管排出水面。

再排气进泥、进气出泥。

（2）船型搭配。

气动活塞吸泥泵挖泥船+自航满底泥驳+双侧吹泥船。

（3）泵吸船船机特点及在内河疏浚工程中的适应性分析。

①施工效率高；据测算，在需要长运距泥土转吹时，1800 m3/h排量的泵吸式挖泥船的生产率相当于一艘4500 m3自航耙吸船自挖、自运与自吹的生产率，可以解决内河疏浚工程中大型施工船舶进场难无法开展高强度施工的难题。

②环保疏浚；气动活塞吸泥泵船进泥时，属于一口一口的进，施工时对土层扰动较小，吸泥、排泥、运泥与吹泥全过程均为封闭式作业，可以解决内河疏浚工程对环保性要求高的难题。

③改装方便、挖深大； 可通过渔船、锚艇等船只简单改装，生产率取决于标准泵组件的捆绑级数，（可从1级捆绑到8级）；挖深取决于气动压力，可以满足最大挖深至250 m，使泵吸船能够应对湖泊、水库等深水型工程的疏浚需要。

④多功能性；根据土质工况配置不同功能的进泥铲，实施吸、刮、耙、犁、削、翻以及高压水喷冲破土等各种方式，能够应对内河疏浚的各种土质。

⑤成本低；同等生产率的泵吸船组建造成本是其它挖泥船的40～50%，同时疏浚单方能耗低。

⑥调遣方便；既可整船自航，亦可拆卸陆运，至现场后重新拼装，解决了内河疏浚工程中船机调遣难的问题。

⑦施工干扰小；由于施工时无需下锚及搭配管线，因此施工时不影响航道正常通行。

⑧作业灵活、封闭；通过泵吸船+泥驳+吹泥船的组合方式，能将疏浚弃土吹填至内河沿岸任意的排泥场内，解决了内河疏浚泥土处理困难的问题。

3 结语

泵吸船由于其以上特点，能够满足在内河航道及港池中进行维护性的疏浚，或以改善环境为目的的环保型清淤疏浚。但作为一件新生事物，仍存有许多不足与缺点，需要进一步完善与提高。相信该疏浚工艺，在内河水运维护疏浚与生态环保疏浚等疏浚市场上，均具有十分广阔的应用前景。

参考文献

[1] 胡宁，马春斌，王贵荣，等.无泥舱自航挖泥船艕带装驳疏浚工艺应用实践[J].2013（5）：181-183.

[2] 邳志，马金柱.天津港环保疏浚的探索与研究[J].水运工程，2008（8）：59-61.