楊 輝，鄔德宇，郭揚(yáng)揚(yáng)，金 鳳

(1.江蘇省船舶設(shè)計(jì)研究所有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003；2.中交天津航道局有限公司，天津 300042；3.江蘇科技大學(xué) 船舶與海洋工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212000)

0 引言

疏浚工程的安全、效率受到施工船型的影響，選取合適的施工船型，可有效減少成本、壓縮工期、提高工程質(zhì)量。疏浚船舶及工藝原則上屬于非標(biāo)設(shè)備，不同的工況條件要使用不同的挖泥機(jī)具。因此，疏浚船舶的選擇要根據(jù)工程施工條件和要求，結(jié)合技術(shù)、工效、經(jīng)濟(jì)等多方面因素綜合比較確定。

彭建軍等針對(duì)嘉興市穆湖溪、蘇州塘河道疏浚工程進(jìn)行了挖泥船的選型，根據(jù)被挖掘土壤的種類和性質(zhì)、挖槽尺度和排泥方法、疏浚工程量和工作時(shí)間、挖泥船的性能這4個(gè)主要因素，分析了各類挖泥船對(duì)該疏浚工程逐項(xiàng)因素的適應(yīng)性。黃進(jìn)華等結(jié)合湖南省內(nèi)湖區(qū)和溝渠清淤施工條件和要求，對(duì)機(jī)械清淤和水力清淤這2種方式進(jìn)行了比較，給出了各類挖泥船對(duì)疏浚巖土的可挖性參考范圍。呂擁軍等分析了各種挖泥船的優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)黃孝河明渠特點(diǎn)，分段選擇了適宜的挖泥船。劉玲等結(jié)合小清河主城區(qū)段河道情況，將清淤工作的整個(gè)過程分成清挖、輸送、脫水3個(gè)主要環(huán)節(jié)，分環(huán)節(jié)列表比較后再進(jìn)行了優(yōu)化組合?？梢?，各疏浚地區(qū)的施工條件有其特殊性，具有不同的施工條件和要求?，F(xiàn)有挖泥船及疏浚方式多種多樣，需要對(duì)傳統(tǒng)的疏浚技術(shù)進(jìn)行因地制宜的研究，并通過綜合比選才能選取合適的施工設(shè)備。另外，目前關(guān)于適用船型選擇的方法多采用定性分析，而定量分析較少。由于通過具體的數(shù)值計(jì)算方法更為直觀和可靠，因此應(yīng)提高該方面的分析論證。

本文針對(duì)施橋船閘至長(zhǎng)江口門段航道疏浚工程開展適宜船型研究，分析該段航道疏浚工程特點(diǎn)、疏浚要求及內(nèi)河常見船型的優(yōu)缺點(diǎn)，形成該航段疏浚船型選擇的主要影響因素，采用數(shù)值評(píng)分法綜合評(píng)價(jià)各船型的適用性，最終得出該航段適宜的挖泥船船型方案。

1 航道疏浚工程概況

京杭運(yùn)河施橋船閘至長(zhǎng)江口門段航道整治工程是京杭運(yùn)河蘇北段唯一一段未實(shí)施整治的航段，該工程的實(shí)施將有助于揚(yáng)州市建設(shè)綠色現(xiàn)代航運(yùn)示范區(qū)和推進(jìn)大運(yùn)河文化帶建設(shè)。該工程位于長(zhǎng)江和運(yùn)河2條黃金水道的交匯點(diǎn)，總長(zhǎng)5.37 km，按Ⅱ級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)最大船舶等級(jí)為2 000噸級(jí)，航道底寬不小于70 m，航道水深不小于4.0 m，最大泥層厚度約4.0 m，疏浚土方共計(jì)1 095 209 m。

工程設(shè)計(jì)特征水位為常水位2.70 m，設(shè)計(jì)最高通航水位6.83 m，設(shè)計(jì)最低通航水位0.23 m。

該航段屬?zèng)_積地段，河床地質(zhì)土層由上而下為：①素填土；②淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土；③粉質(zhì)黏土；④粉砂夾粉土；⑤粉質(zhì)黏土；⑥粉砂夾粉土；⑦粉砂。

2 航道疏浚特點(diǎn)與需求分析

2.1 邊通航邊施工

施橋船閘至長(zhǎng)江口門段航道通航船舶較多，交通繁忙，還有大型船隊(duì)通過，施工期須保證正常通航。特別是在枯水期進(jìn)行水下土方開挖期間，水位較低，通航水域變小，施工船舶與通航船舶間的相互干擾較大，要在施工有序進(jìn)行的同時(shí)保障通航安全。

2.2 環(huán)保要求較高

疏浚工程產(chǎn)生的污染主要來自施工對(duì)原土層的干擾和棄土區(qū)的回流污水。首先，該段航道沿岸人口密布，景觀較多，不能進(jìn)行破壞性的養(yǎng)護(hù)作業(yè)；其次，環(huán)保性要求較高，要求環(huán)保達(dá)標(biāo)率100%，污染投訴率0，避免疏浚作業(yè)時(shí)水體受到二次污染。

2.3 施工質(zhì)量和安全性要求高

疏浚既要去除水底的污染底泥，還要避免超挖、漏挖，減少廢方，不能破壞原生土壤，不影響水生生物及水體的自凈能力。另外，該航段沿線多為老舊的漿砌塊石護(hù)岸，且存在破損；兩岸房屋較多，甚至有一些房屋臨河而建；沿線有12個(gè)碼頭，其中10個(gè)碼頭前沿線距離航道中心線較近。如果在護(hù)岸、碼頭等建筑物附近的邊坡開挖，稍有不慎，會(huì)危及到建筑物的安全。因此在施工中應(yīng)選取適宜的疏浚設(shè)備，保障施工質(zhì)量，降低老舊邊坡?lián)p毀風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 施工效率要求較高

施工航道船運(yùn)繁忙，如夜間施工勢(shì)必會(huì)造成施工及船舶航行的安全風(fēng)險(xiǎn)大幅度上升，因此水下疏浚不考慮夜間施工。在有限的工期范圍內(nèi)施工，并考慮施橋船閘至長(zhǎng)江口門段航道疏浚工程的示范性，都要求疏浚設(shè)備較為先進(jìn)，即：具有較高的自動(dòng)化程度，能夠連續(xù)施工，疏浚速度快、效率高，以滿足工程需求。

2.5 施工期水位高且受潮水影響

由于工程位于京杭運(yùn)河長(zhǎng)江口門段，施工期間區(qū)段水位較高且受長(zhǎng)江潮水的影響較大，水位日間起伏變化大，給疏浚施工帶來很大挑戰(zhàn)。

2.6 棄泥區(qū)較遠(yuǎn)

經(jīng)調(diào)查，項(xiàng)目選定2處指定棄泥區(qū)：一處位于六圩口門上游2 km處，可拋泥55萬m；另一處位于六圩口門下游20 km處，可拋泥60萬m，基本滿足土方拋泥要求。

3 現(xiàn)有內(nèi)河疏浚船型優(yōu)缺點(diǎn)分析

目前常見的內(nèi)河疏浚船舶主要有絞吸式、斗輪式、抓斗式、鏈斗式、鏟斗式和噴射式挖泥船等，這幾種挖泥船的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性見表1。輸送泥漿的方式主要有管道輸送和泥駁輸送2種方式：管道輸送一般不會(huì)使泥土散落造成污染，而泥駁輸送存在一定的污染性。

表1 內(nèi)河疏浚挖泥船的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性

4 船型選擇

4.1 主要影響因素

根據(jù)施橋船閘至長(zhǎng)江口門段航道疏浚工程的基本情況及疏浚需求、各類挖泥船的適用范圍，得到影響挖泥船選擇的主要因素包括：工程特征(土質(zhì)、挖槽尺度、疏浚工程量)、工程需求(經(jīng)濟(jì)、通航、環(huán)保、施工質(zhì)量、工作時(shí)間)等方面。

4.2 船型方案評(píng)分

分析不同挖泥船的生產(chǎn)性能對(duì)各項(xiàng)影響因素的適應(yīng)性，若挖泥船性能完全適合該項(xiàng)工作條件，則得3分；基本可以使用的，得2分；勉強(qiáng)使用的，則得1分；不能使用的，則得0分。如此逐項(xiàng)因素進(jìn)行比較評(píng)分，則可得出挖泥船的最優(yōu)選擇方案。各類挖泥船對(duì)疏浚工程逐項(xiàng)因素的適應(yīng)性評(píng)分見表2。

表2 施橋船閘至長(zhǎng)江口門段航道疏浚工程不同挖泥船適應(yīng)性評(píng)分表

由表2可知：噴射式挖泥船分值最高。斗輪式挖泥船不適合松軟淤泥、厚度較薄底泥的開挖；抓斗式挖泥船、鏈斗式挖泥船等斗式挖泥船施工質(zhì)量一般且存在二次污染問題。相對(duì)絞級(jí)式挖泥船，噴射式挖泥船的開挖斷面更易控制。由于噴射式挖泥船采用水力破土造漿代替絞刀破土造漿，取消了較為復(fù)雜和重量較大的絞刀機(jī)構(gòu)，因此船的重量有所減輕，船的外形尺寸有所縮小，造價(jià)和環(huán)保性能更優(yōu)，由此認(rèn)為噴射式挖泥船對(duì)施橋船閘至長(zhǎng)江口門段航道疏浚較為適宜。

由表1可知，噴射式挖泥船多適用于吸取水下松散淤泥，對(duì)其他土質(zhì)淤泥效果一般，而實(shí)際工程中土質(zhì)具有多樣性。為此，建議實(shí)施時(shí)在船體橋架頂端安裝噴射泵的同時(shí)，安裝水刀裝置，增加破土能力,使挖泥船既可吸取水下松散淤泥，又可吸取水下普通淤泥，以提高挖泥船對(duì)多種土質(zhì)的適用性。

5 結(jié)語

施橋船閘至長(zhǎng)江口門段航道疏浚工程按Ⅱ級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。由于航道交通繁忙，沿岸人口密布，水上景觀廣泛分布等，工程施工需要解決施工與通航的干擾、滑坡危險(xiǎn)、環(huán)境保護(hù)等多個(gè)問題。本文從工程實(shí)際出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)行各類內(nèi)河挖泥船的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了挖泥機(jī)具選擇的主要影響因素，并采用評(píng)分法對(duì)各船型方案進(jìn)行定量分析比較，得出噴射式挖泥船對(duì)該工程施工較為適宜的結(jié)論，最后針對(duì)噴射式挖泥船適用土質(zhì)的局限性給出了改進(jìn)意見。