自航耙吸挖泥船在江河口潮流区施工分析

方 磊 白 军

一、引言

自航耙吸挖泥船在江河口潮流区（涨、落水流流向和施工区域走向交角0°～30°之间的水域）施工过程中，在涨落水流偏大时，往往采取顶流施工而顺流不施工的方法，这不利于施工进度和质量的保证。笔者通过多次实践和摸索试用，总结了一套较为实用的顺流施工方法，可利用最短的泥泵运转发挥最大的挖泥效率来达到缩短挖泥周期、降低成本的目的，为同类船舶在类似工况条件下的施工提供参考。

二、自航耙吸船工前准备及施工流程

1.工前准备

依据海图、潮汐表、港口指南、自然条件、水深情况、施工安排表、施工任务书、工程船舶布置情况及施工安排等交底资料制订施工方案及应急预案。

按施工安排及实际情况，加强疏浚船舶的管、用、养、修，保证船舶航行设备和动力设备的完好，确保主机、舵机及施工泥泵机和侧推器等设备能发挥正常的效率。

对疏浚设备进行检查，及时矫正耙头，必要时对疏浚设备局部加强，如耙管的各道法兰增设加强筋和加强板，对耙头添加保险链，使疏浚设备处于适挖状态，日常加强巡回检查和维护保养力度，保证施工期间的设备随时可用。

2.一般疏浚工艺流程

自航耙吸挖泥船一般施工流程如图1和图2所示。

（1）从船舶操纵性能的角度看，顶流施工能获得较好的舵效，可以方便控制航向和船位。[1]

（2）到达施工区端点掉头时，须充分考虑流压作用下对船舶所产生的漂移作用和横移距离。

（3）顶水掉头调向顺水施工后，根据流压作用，使用正、倒车或双车倒来控制船速，并使用侧推以及正、倒车控制航向，保持船位并尽量接近下耙所需的船速，待速度接近下耙安全航速时放下耙头使其接触地面达到滞速的效果。

（4）接近施工区端点时充分考虑掉头区的距离和自身漂移距离的关系、与周围船舶的安全距离，使用正、倒车和耙头滞速控制船位掉头，减少沿流方向的漂移距离。

图1 起始时顶水施工流程图

图2 起始时顺水施工流程图

三、顺流施工方法及施工特点

1.顺流施工方法

通过实践总结出如图3所示的自航耙吸船改进后的顺流施工方法，在实践过程中双车、双舵自航耙吸挖泥船在顺水施工时，先使用单车微进或正、倒车，利用疏浚设备滞速等方式达到初期控速；施工过程中也可根据实际情况借助左、右舷耙头下放的轻重来进行适当的调向，全过程通过调整双车及耙头对地角度及压力使船舶保持所需的挖泥航速。在双耙触底施工中利用车、舵控制航向的同时，可通过侧推及左右舷耙头触底力度的不同辅助航向偏移来弥补舵效不佳的缺点，在施工端部掉头时，采取缓步提升耙头及拖单耙掉头的方式滞速来控制船位，使得自航耙吸船在较强顺水流情况下仍能正常施工，达到保障施工生产率的目的。

2.顺流施工特点

顺流施工中船速难以控制，船速过快会给挖泥设备带来安全隐患，低速下顺流航行舵效较差，同时也对操纵性影响极大，使得船位不好把控，对施工布线造成影响。顺水流掉头时船舶漂移的距离增大，在施工航道中通航密度大的情况下会产生较大的安全隐患，所以在较大的顺水流当中使施工船能够正常施工是个难点，也对整个施工进度和质量起着关键作用。

四、顺流施工方法效益分析

（一）江河口潮流自然条件

长江口外为正规半日潮，口内潮波变形，为非正规半日浅海潮，潮波变形程度越向上游越大。一日内两涨两落，一涨一落平均历时约12小时25分，日潮不等现象明显。[2]长江河口存在明显的落潮流偏南、涨潮流偏北的流路分异现象，在涨落潮流路之间的缓流区，泥沙容易淤积形成水下沙洲、沙岛，促使水道分汊。在径流与潮流两股强劲动力作用下，河口段河床冲淤多变，主槽摆动频繁。四条入海汊道均存在航道拦门沙，其滩顶水深除北支外，一般在6米左右，比较稳定。南槽浅滩是长江河口最大的航道拦门沙，水深不足7米的滩长25千米左右，不足10米的滩长达60余千米，成为入海航道的天然障碍。[3]

图3 改进后施工流程图

（二）施工船舶

承担本次疏浚任务的自航耙吸挖泥船为“通力轮”，表1所示为“通力轮”基本参数表。

（三）施工区域及安排

“通力轮”安排在W02+000 ～ W08+000水域进行施工，施工段长度为6千米。由于深水航道施工船舶与航行船舶较为密集，如图4所示，施工与航行中必须密切保持与其他船舶的联系，及时避让以确保安全，工程具有水域条件复杂、单船土方量计算精度要求高等特点。

表1 “通力轮”船舶性能参数表

（四）改进方法前后施工对比分析

1. 装舱量和装舱时间对比

针对改进的施工方法，可以根据装舱量和装舱时间的对比分析来说明该方法的有效性，图5和图6分别为原方法施工曲线图和改进后施工曲线图，图7和图8分别为原方法施工测图和改进后施工测图。

图4 “通力轮”施工区域与抛泥区平面示意图（局部）

图5 原方法施工曲线图

图6 改进后施工曲线图

对比图5和图6可得出，采用顺流施工方法单船施工周期节约将近20分钟，且生产率提高了近23.9%。另一方面，改进的施工方法有效地缩短了泥泵机在施工航行中的非生产运转时间，从而有效地节约了生产成本。

图7 原方法施工测图

图8 改进后施工测图

2. 挖泥船生产率计算对比

挖泥船生产率=单船土方量/（重载距离/重载航速+轻载 距离/轻载航速+施工距离/施工航速+掉头时间+上线时间）[4]，依据图1、图2和图5计算的原方法施工生产率结果约为595立方米/小时，依据图3和图6计算的改进后的顺流挖泥生产率结果约为737立方米/小时。从图7和图8可见，采用改进后的顺流挖泥施工方法时，槽内测量平整度效果得到了好转，大块浅梗明显减少，施工质量得到了保障。

五、结束语

采用改进后的顺流挖泥施工方法并结合顺流排线施工和顶流折线施工，将水流对施工的影响降到了最低，施工质量明显改善，同时增加了船舶的挖泥时间，缩短了泥泵非生产运转时间，降低了油耗，随着装舱率的提升，船舶在大幅度提高日产量的同时，大大降低了成本，施工进度得到保障，同时减少了船舶进出航道上下线的往复运动次数及对周围船舶的影响，在通航密度较大的航槽内有效地保障了船舶和施工的安全。

[1]大连海运学院船艺教研室.船艺[M].北京:人民交通出版社，1985.

[2]朱文武，李九发，等.近年来长江口南港河道泥沙特性变化研究[J].海洋通报，2015(4):377-384.

[3]陈志昌，罗小峰.长江口南港及南北槽分汊口河床形态特征研究[J].水利水运工程学报，2005(4):1-5.

[4]全国一级建造师执业资格考试用书编写委员会.港口与航道工程管理与实务[M].2版.北京:中国建筑工业出版社，2007.