大型耙吸式挖泥船在浅水区疏浚工艺的应用与探索

◎ 王燕丹 广州打捞局

1.引言

在展开浅水区疏浚施工过程中，多使用绞吸船快速清理疏浚物，并与抓斗船混合使用，按照工程要求完成疏浚作业。但由于船舶调遣费用较高，且相关资源处于匮乏状态，不仅增加工程成本，还会提高作业难度。为解决这一问题，本文将大型耙吸式挖泥船运用于浅水区疏浚工艺，创新施工工艺，改善船舶的吃水情况，实现大型耙吸式挖泥船灵活作业。

2.大型耙吸式挖泥船特点

大型耙吸式挖泥船被划分成吸扬式类目中，主要利用船体尾部和两侧的耙头吸入大量的泥浆，做到一边航行、一边吸泥，并通过泥耙疏松土壤，将吸入的泥土放入船底泥舱。大型耙吸式挖泥船分成对耙式、单耙式，主要分布于船体两侧和中间位置。相对于其他挖泥船，大型耙吸式挖泥船综合作业效率较高，具有良好的抗风浪性能，船体较为灵活，比较适用于沿海港口、江面等区域作业，或者无掩护且风浪较大的河口、滨海地区[1]。

具体作业过程中，此种类型挖泥船实现从海底挖泥，作业原理与真空吸尘器相似。船体可安装一台或多台离心泵，在离心泵的作用下吸入泥浆，再转移至泥舱，整个作业过程能够在行驶状态下完成，当泥舱装满后移动至抛泥区，从舱底区域排出泥浆。正常情况下，大型耙吸式挖泥船多用泥舱容量表示规格，挖深在3-35米左右，可作业于风浪较大的区域。挖泥船还设有横向推进器，作业期间不需要利用锚索固定，对船体行驶状态影响较小，但也具有一些缺点，如若作业地区地质较硬将出现挖不动的情况、不适用于狭窄水域。

3.疏浚施工难点和应对措施

疏浚施工过程中，若疏浚线路较长，且航道弯曲，仅仅通过一次定位挖泥船，难以满足工程作业需求，并且随着施工的不断推进，需要针对性调整横缆和主缆的位置。当前，岸线在人为因素、水流的干扰下，被严重破坏，缩小了布设系缆设置的空间，间接提升了船舶定位难度。为解决以上问题，处于疏浚工程准备阶段时，需要作业人员做好前期勘探工作，利用新型设备测量数据，精准确定航道内作业位置，并根据岸线的基本情况，选择最恰当的系缆设施布置方案，还应做好原始资料的汇集和整理工作。完善和优化定位作业方案时，需参考疏浚区域的形状和地理环境，确定最佳的疏浚顺序。同时，保障横缆、主缆布置的合理性，尽可能地做到一次定位满足所有区域的作业要求，避免反复展开定位作业。施工人员应提前进入疏浚区域检查，借助现有设备观察和记录水位变化情况，当水位符合施工要求，立刻设置系缆设施[2]。

另外，疏浚施工过程中，还存在流速过高、流态混乱、航道弯曲的情况，导致定位时存在较多的不确定因素，增加了作业难度。为解决这一施工难点，施工人员应根据作业经验，结合施工现场勘探结果，制定可行性较高的定位作业方案，并考虑到施工期间各种不确定因素，更改和优化指导作业方案。此外，完善施工交底制度，对施工人员展开系统化安全教育，明确各个岗位的职责，并遵守相关注意事项。选择挖泥船时，需考虑航道狭窄、流速大等因素带来的影响，促进工程施工有序进行。不仅如此，疏浚工程阶段极易与正常航行产生矛盾，对此施工部门应提前与海事部门沟通交流，结合通航情况合理调整施工方案，并增设施工标志，防止出现重大安全事故，产生不良的社会影响。

4.工程基本情况

为更好地分析大型耙吸式挖泥船的运用情况，本文以新建离岸式码头疏浚工程为例，疏浚工程的基本情况：项目设计底高程为-15.1米，最大疏浚深度为13米，整个工程施工时间较为紧张，工程量大，其中疏浚东侧、南侧为陆地，西侧不通航，北侧属于通行航道。根据调查结果显示，整个疏浚区域长度约为2千米，平均宽度为620米，作业面积约为120万平方米。施工地点的水质条件为：疏浚区域多为粉质黏土，南侧存在粉质黏土混砂，表层淤泥中多为粉质泥土。水文和风浪条件为：本次工程疏浚区域处于浅水区，水深在2.5-6.5米左右，水深不超过4.5米的区域约占49%，水深超过6.5米的区域约占总面积的19%。另外，水流速度和风浪具体条件为：工程作业位置距离开阔海域8千米，掩护条件良好，施工期间不会受到海风带来的影响。通过调查相关资料和实地勘察可知，码头入口处出最大潮汐流的速度0.79m/s，码头正面最大潮汐流的速度为0.85m/s。经过对疏浚区域水文条件、风浪条件等综合分析，当选择传统作业方式清理泥浆，需使用3个中型耙吸式挖泥船、1个抓斗船组，才可在规定时间内完成目标作业内容。工程成本投入较大，且施工期间机械设备常常相互影响、干扰，造成作业效率较低。为有效减少工程资金的投入，本工程选择利用一个大型耙吸式挖泥船进行浅水区疏浚作业。

5.浅水区疏浚工艺中大型耙吸式挖泥船的运用

5.1 前期准备工作

处于浅水区疏浚工艺前期准备阶段时，相关负责人应仔细检查施工关键设备，了解其运行状态和基本性能，并根据工程施工文件，逐一核对潮位仪数据、施工参数以及其他工程数据等，最大程度上减小施工误差。同时，系统化校正耙具深度显示，根据工作经验判断作业期间大型耙吸式挖泥船吃水情况。组织挖泥长、驾驶员、值班工作人员熟悉工作区域，掌握疏浚作业区域的具体情况，了解通航环境、土质情况。而施工人员应明确工程作业注意事项，具备较高的安全意识，每次施工前佩戴完善的安全装备，并仔细分析工程施工方案和疏浚区的地理环境、自然条件。

另外，负责人加带领挖泥长、驾驶员等人员分析、探讨施工方案和安全技术交底工作，综合考虑各方面带来的影响，明确相关规定和主要事项。并要求驾驶员具有丰富的驾驶经验，了解大型耙式挖泥船的运行原理和操作要点，一旦发生问题能够合理化解决。此外，根据工程作业的影响因素，确定危险点和风险源，提前制定应对措施，构建安全的作业环境。不仅如此，利用现有资料、设备、人力等，探寻最佳施工方案。大型耙吸式挖泥船进入施工区域时，驾驶员应先驾驶船舶熟悉作业区域，了解挖泥船吃水情况，针对性调整工程作业方案。由于浅水区不同位置的土质大相径庭，对此要求作业阶段委派施工人员准确记录相关参数的变化情况。

5.2 主要施工方法

为确保在工期内高质量完成作业内容，本工程选择容量大于1万立方米的大型耙吸式挖泥船，此种规格的挖泥船在存油约为50%并装载货物的情况下，船尾吃水6.36米，在存油量低且未装载货物的情况下，船尾吃水6米。针对这一情况，结合本工程的具体情况，初步制定几种浅水区疏浚施工方案，以此合理化解大型耙吸式挖泥船吃水问题。

1）抽舱旁通施工。作业阶段，将泥舱内部的残留混合物全部清除干净，减轻船舶不载物情况下的吃水，并且通过泥泵吸入疏浚土后，不经过舱底直接向船体两侧排出，之后将浅水区域的泥沙转移至较深区域。整个施工作业期间，大型耙吸式挖泥船的吃水高度不发生变化，涨潮期间挖泥船应在更浅水域施工[3]。通过前期试验可知，经过抽舱作业后挖泥船吃水减小0.5米，但采用此种方法时考虑泥泵作业效率，比较适用于疏浚土松散的浅水区域。

2）打开前泥门装舱作业。本工程所选用挖泥船的泥门结构呈现锥形，当船头吃水小于船尾吃水时，可缓慢打开与船首距离最近的泥门，再进行装舱作业，以此减小船尾吃水的提升速度。当泥泵将疏浚土吸入泥舱后，液体状态下的淤泥混合物从前部泥泥门向外排出，固态、塑态的疏浚土沉淀至泥舱底部。此种方法比较适用于水深超过4.5米的疏浚区域。工程施工过程中，作业人员应在合理运用以上方法的基础上，灵活调整压载水储量，仔细清理船尾位置的油舱，以此降低船舶的重量，促进浅水区疏浚施工有序进行。

3）控制溢流筒高度装舱施工。具体施工过程中，不断改变溢流筒的高度，缓解挖泥船吃水情况，未载物时在浅水区下耙，伴随着吃水愈加严重，船舶逐渐向深水区航行。运用此种施工方法时，依据疏浚区域土质特点、运输距离等，科学确定溢流筒的高度。

5.3 疏浚船舶走线控制

浅水区疏浚施工期间，不仅需要通过以上方式缓解船舶吃水情况，还应借助疏浚集成系统、动力定位等，制定符合疏浚区域的船舶走线规则，明确具体施工要点和难点。同时，施工人员应仔细疏浚区域作业图、涨潮期间水位变动情况，之后针对性制定浅水区挖泥施工方案、船舶疏浚路线图，创造良好的施工条件。

作业阶段，发挥大型耙吸式挖泥船的特点，形成挖槽形的高度差，使得疏浚土自然脱落，并利用疏浚集成控制系统、DPDT系统，按照最小安全施工水深展开作业。之后依据船舶航行方向和潮水高度，将挖泥船的耙壁伸至船体两侧的3～4米，再将耙头放置于浅水区域作业。挖泥船航行时，应仔细观察和记录流压、风速变化情况，了解航向与运动矢线之间夹角的变化规律，防止发生搁浅、压耙等安全事故。通过合理化运用浅水区疏浚工艺，大型耙吸式挖泥船能运用于水深超过7米的浅水区域，并进行全天不间断的疏浚作业。参考潮位变化规律，打开前泥门装舱作业时，挖泥船可作用于水深超过4.5米的区域[4]。

5.4 运用效果分析

分析本工程中大型耙吸式挖泥船运用效果时，需从浅水区域水深、潮流潮汐变化特点、挖泥船吃水情况、疏浚土质等。分析结果为：当潮位超过3米时，可以在水深2.5-4.5米的区域选用旁通施工方法；潮位在2-3米时，应在水深4.5-6.5米的区域选用打开前泥门施工方法；潮位在1-2米时，在水深6.5-8.8的区域选用装舱溢流施工方法；潮位小于1米时，主要作业区域为8.5米水深以上。疏浚工程作业方向为由北向南，水深逐渐减少，导致浅水区工作面难以满足挖泥船持续化作业的条件。鉴于此，为有效增加工作面的面积，应借助抽舱旁通的作业方法，每月按时展开为期两天的工作面拓展作业，集中向南拓展100米。

6.浅水区疏浚工艺中大型耙吸式挖泥船的运用质量管控

由于本工程在浅水区域进行疏浚作业，大型耙吸式挖泥船作业期间，应根据潮水上涨、下落时间等，灵活调整作业时间。但施工阶段挖泥布线受到外部因素的影响，加之大型耙吸式挖泥船也存在一些弊端。鉴于此，管理者应立足于工程实际情况，考虑到疏浚区域具体情况，采取多元化的质量管控措施，减少各种质量问题出现次数，达到预期施工效果。具体而言：

（1）处于工程准备阶段，管理者应按照要求在挖泥船电子图形控制系统内准确输入工程作业图形、断面等工程信息，并组织驾驶员、挖泥长、船长分析作业图纸，了解开挖技术要求。

（2）提前进入施工区域勘察，并在最恰当的区域增设验潮站，安装现代化的自动潮位报警器，并与挖泥船控制系统相连接，以便于实时更新潮位数据，一旦发生异常情况，可第一时间通知作业人员，避免产生重大安全事故。挖泥船作业时，应参考当前吃水深度和潮位，确定耙头下放深度[5]。

（3）当运用DTPS挖泥轨迹显示系统时，应重点观察开挖区域布线，严格管控挖泥船的运行路线，保障开挖作业准确性。并参考工程施工文件，设定具体开挖深度和宽度，再结合每天潮位变化规律，改变挖泥船的下耙深度。整个作业期间，需选择分层挖掘作业方法，施工人员依据不同区域的土质，设定分层深度。

（4）为提高作业的精准度，技术人员应定期校对下耙深度、显示器，避免出现无效作业情况，而延长工程作业时间，致使工程施工成本增加。

（5）项目部门应结合挖泥船实际运用情况，以及具体施工进度不定期检查作业质量，编制成完整的作业报告，并对存在的问题向施工人员反馈，分析问题出现的根本原因，制定最佳解决方案。其中超挖、漏挖属于常见施工问题，可提前制定预防措施和拯救方案，降低对工程作业时间的影响。

（6）拓宽工作面。实际施工中，分析船舶吃水情况和潮位变化幅度，有目的地挖掘布线，避免形成3米以上的垄。船长应清楚自身主要职责，具有较高的责任心和职业素养，每天仔细检查布线，及时整改不合理之处。布线尽可能地摆成“S”型，有助于合理规划挖泥船的路线。

7.结语

在时代快速发展背景下，大型耙吸式挖泥船的优势逐渐显现出来，且运用效果进一步提升，为疏浚工程提供较多帮助。当在浅水区疏浚工程中运用大型耙吸式挖泥船，应根据疏浚工程的重难点内容，考虑到此种类型挖泥船的特征，着重解决吃水较大的问题。具体作业期间，需做好前期准备工作，分析疏浚区域土质分布、潮位变化等，制定并采用最佳的施工作业方案，并立足于工程实际情况，采取多元化的质量管控措施，促进疏浚施工质量更上一层楼。