張羿威

(江蘇省交通工程集團(tuán)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212100)

港口工程較為系統(tǒng)性在項目建設(shè)環(huán)節(jié)需要考慮到港口的吞吐能力，從而提升船舶的通行質(zhì)量。就當(dāng)前現(xiàn)狀分析可知，淺窄航道由于自生環(huán)境問題，在進(jìn)行清理淤泥的過程中通常存在設(shè)備調(diào)遣困難等特點。因此在淺窄航道淤泥處理的過程中，怎樣有效利用自航耙吸式挖泥船是值得重視的一個問題。但是由于該類型設(shè)備本身的體積較大，且吃水非常深，不能全面的應(yīng)用到淺窄航道區(qū)域，以至于工作難以有效開展。

1 工程施工因素分析

因為淺窄航道當(dāng)前的水深比較淺，并不能滿足當(dāng)前的耙吸式挖泥船的運行標(biāo)準(zhǔn)要求，需要結(jié)合具體的潮位變化進(jìn)行動態(tài)化分節(jié)段改善水深，根據(jù)水深變化來調(diào)整上線位置以及裝艙量。 施工中，必須滿足工程的安全性，了解潮位變化的概率，明確施工標(biāo)準(zhǔn)，確定吃水增減的關(guān)系，做好船底富余水深的控制。在施工環(huán)節(jié)，水域變化不斷擴大背景下，要及時的做好施工方案的優(yōu)化，即安排上線位置的延伸要求。調(diào)整挖槽的深度，促進(jìn)產(chǎn)量的提升。并且保持全天候的正常施工，確保航道可以正常的運行，提升港口通航能力[1]。

1.1 航道斷面底高程里程關(guān)系

淺窄航道的主要特點就是浚前部分的水深比較淺，從內(nèi)到外的水深呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢，航道斷面底部高程還會隨著高程增加而增加，其斷面底高層與航道高程關(guān)系可見圖1。

圖1航道斷面水深里程曲線

由于是區(qū)域深度不足，在施工時會受到環(huán)境因素影響，因此需要重點觀察潮汐變化，帶大潮時及時施工。

1.2 潮位歷時對航道水深的影響

一般來說，掌握施工區(qū)域的潮汐規(guī)律，結(jié)合水位變化特征合理組好施工部署是淺窄航道疏浚項目開展的重要前提。以某工程項目為例，該工程日潮的周期主要是按照一個太陽日為周期，也就是在半個月之內(nèi)，會出現(xiàn)一個高潮期與低潮期。潮位信息在一定的范圍內(nèi)與時間有密切的聯(lián)系，兩者的關(guān)系圖見圖2。

圖2 潮位歷時曲線

從這個方面出發(fā)，綜合分析潮汐變化對施工的影響，根據(jù)潮高尺寸，了解施工節(jié)奏與潮位變化的趨勢。在實踐環(huán)節(jié)需要對溢流口的高度控制，并且按照需求船下富水深度一定要大于1m，同時合理的做好工藝部署，組好施工組織安排，這樣才能切實的將工程效果提升。

1.3 吃水量與排水量分析

一般來說，耙吸挖泥船主要有兩種形式，即是自動航行與自載航行，此類設(shè)備在包含傳統(tǒng)船舶功能以外，還具備一定的自動化功能。并且還有底部的排泥漿的裝備，從而滿足巷道疏通的標(biāo)準(zhǔn)要求。自航耙吸式挖泥船在運行中，通過運拋、挖運吹等方法，即空載時進(jìn)入到挖泥區(qū)，在定位之后開啟穿上的離心式泥泵，將耙頭撓松的泥土直接吸入到泥艙內(nèi)，在吸滿之后即可開始起耙，行駛到規(guī)定部位上之后卸載，或者吹填駐船位置上，開啟泥艙底部泥門拋泥或者開啟抽泥艙可以實現(xiàn)疏浚吹填處理，再次空載運行到挖泥區(qū)域，開始下一階段的施工。耙吸式挖泥船在內(nèi)部將原有的溢流部分轉(zhuǎn)化為泥艙結(jié)構(gòu)，提高容量，確保吃水尺寸符合要求，將內(nèi)部的泥漿循環(huán)處理，確保內(nèi)部沉積物能夠疏浚處理。根據(jù)需要調(diào)節(jié)溢流裝置的高度，在持續(xù)性裝載到即將達(dá)到滿載吃水時，需要降低溢流筒高度，將內(nèi)部泥漿排出，符合裝載要求的情況下，提升艙容物的密度，實現(xiàn)裝載量的增加[2]。船舶吃水排水量關(guān)系可見圖3。挖泥時間和吃水關(guān)系圖見圖4表示。

圖4 關(guān)系圖

2 推演分析

耙吸船淺窄航道施工中，確保船舶運行安全性合格，但是也要盡量的增大產(chǎn)量，施工范圍有效的擴大，實現(xiàn)工作面的拓展。該方式的核心就是保證船舶富余水深控制，明確具體的船舶上線部位要符合船舶航行挖泥水深的要求，以實現(xiàn)船舶富余水深的標(biāo)準(zhǔn)。在這種情況下，主要是得到如下信息：選擇上線時刻規(guī)定的邊界條件，在某個時刻之下，船舶富余水深根據(jù)下式計算確定:

Hy=Hc(t)+Hc(xt)-Hs(t)

(1)

式中:Hy表示某時富水深度(m)；Hc(t)表示實際斷面水深度(m)；Hs(t)代表吃水深度(m)。

而在時刻的船位按照下式表示:

x1=x0+v(t-t0)

(2)

式中:xt為當(dāng)前船位；x0代表的是上線位置；v為速度；t為時間；x0為則表示時刻(上線)。

總之，通過使用上述的信息曲線圖，可以快速的掌握船舶在某個時刻、某個位置上線后船舶富余水深的預(yù)測值，見圖5，根據(jù)該參數(shù)可以完成現(xiàn)場指導(dǎo)和管控。

圖5 信息曲線圖

在項目開展的過程中，考慮到是現(xiàn)場條件，在作業(yè)面拓寬施工時，可以通過倒吹的方式或是采用旁排的方式進(jìn)行施工。此外，倘若裝艙條件符合的情況下，則可配合施工組織，做好施工部署，了解施工重點以保證作業(yè)效果滿足工程需要。

3 施工應(yīng)用

3.1 工程概況

某碼頭工程項目，整體疏浚工程量約為290萬m3，該工程線路長度為4.00km，底部寬度為155。邊坡比為1∶5。其中航倉中的總?cè)莘e為1.7萬m3，滿載排水量與吃水深度分別為4.0萬t與10m。因為整個施工現(xiàn)場的自然水深比較淺，并不能達(dá)到連續(xù)性施工的要求，因此，在施工中，需要采用空船進(jìn)入、單趟向外挖的作業(yè)方式，結(jié)合潮位變化的情況組織開展施工，滿足水深條件的要求。根據(jù)具體的潮高增減變化以實現(xiàn)起始段的控制，做好船下富余水深超過1m的部位為安全性合格，達(dá)到工程正常的疏浚標(biāo)準(zhǔn)要求。在前期選取水深符合要求的區(qū)域進(jìn)行施工，且要應(yīng)用最低為9000m3的艙容做好吃水量的控制。

3.2 施工操作要點

其一，檢測航道測圖。在疏浚開始前，對現(xiàn)場進(jìn)行全面調(diào)查和分析，了解當(dāng)前水深參數(shù)，并且結(jié)合不同的要求繪制航道里程與斷面高程關(guān)系曲線。其二，隨時預(yù)測潮位變化情況。查詢歷史資料，對于潮位變化情況有充分的了解。其三，繪制吃水或載重量變化曲線。通過了解相關(guān)變化曲線，結(jié)合土質(zhì)、地質(zhì)條件變化，隨時進(jìn)行調(diào)整處理。其四，模擬演算船底富余水深尺寸。通過上述曲線圖可以快速的獲得船舶某個部位的富余水深測圖，做好現(xiàn)場施工管理和控制。其五，明確航道上線里程。根據(jù)具體的水深模擬計算分析，考慮到現(xiàn)場的情況，綜合分析船底富余水深在1m以上，所以能夠明確目前的船舶上線里程。其六，上線。在進(jìn)行上線位置確定時，除了要綜合分析潮位變化外，同時還應(yīng)該考慮到船舶操控性能，分析現(xiàn)場條件變化，加強潮流控制，防止橫流過大而產(chǎn)生影響。在完成邊坡邊線疏浚工作后，進(jìn)行控制，消除風(fēng)流、耙頭橫向力影響，確保其按照規(guī)定要求行駛[3]。

4 施工技術(shù)

4.1 施工準(zhǔn)備

在準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，重點進(jìn)行航道具體的水深尺寸測定，并且由技術(shù)人員繪制航道測圖，結(jié)合水深以判斷里程和高程，繪制變化曲線關(guān)系；結(jié)合現(xiàn)場掌握的歷史潮位數(shù)據(jù)信息，預(yù)測潮位變化的趨勢。在綜合分析了解耙吸式挖泥船吃水、載重等情況下，必須結(jié)合現(xiàn)場地形、淤泥質(zhì)等要素修正曲線，符合現(xiàn)場的情況。獲取足夠的信息后，即可快速的掌握耙吸式挖泥船在某個時刻、施工階段的富余水深預(yù)測土，從而模擬分析真實施工情況，以做好現(xiàn)場施工指導(dǎo)和管理。根據(jù)具體的耙吸式挖泥船富余水深尺寸，分析預(yù)測施工的時間，保證船底富余水深超過1.0m，從而達(dá)到正常的航行和疏浚施工的要求。

4.2 選擇上線位置

上線位置在確定時，必須綜合分析潮位變化的情況，還要和耙吸式挖泥船功能、施工現(xiàn)場情況、水深條件、潮流影響等展開分析，從而消除不利影響，提高運行的要求。在操控耙吸式挖泥船進(jìn)行邊線邊坡疏浚環(huán)節(jié)，必須做好相互配合與控制，需要抵消耙頭橫向力，才能使得疏浚航線行駛更加順利的進(jìn)行，確保施工可以有效的落實。

4.3 航行挖泥

針對于一些狹窄航道的區(qū)域來說，耙吸式挖泥船在行駛時掉頭難度較高，需要根據(jù)退定深度與分層施工方法進(jìn)行，同時還要考慮到淤泥質(zhì)的要求分層開挖，單層深度為0.3～0.5m之間，逐一開挖不斷的加深施工尺寸。潮位升高變化時，在淺段部位進(jìn)行施工；潮位下降時，則在深段進(jìn)行施工，且開挖后的淤泥應(yīng)該排放到指定位置，不會影響總體施工效果。在具體施工環(huán)節(jié)考慮到作業(yè)區(qū)域的施工要求，可以合理做好閘門與裝艙口調(diào)節(jié)，保證施工水平處于平衡狀態(tài)。

5 質(zhì)量控制

5.1 前期控制

1)選取符合疏浚作業(yè)要求的船只；2)船舶運行功能良好，各項儀器數(shù)據(jù)精度合格；3)全面落實施工階段管控;4)平面控制。平面位置控制：在規(guī)定范圍內(nèi)施工。挖泥船挖泥作業(yè)中，根據(jù)要求使用船載GPS測量，水深參數(shù)應(yīng)用全站儀準(zhǔn)確掌握。為了避免出現(xiàn)漏挖的問題，相鄰條之間重疊 1～2m。準(zhǔn)備符合要求的測量系統(tǒng)與儀器設(shè)備，因為船舶上安裝有GPS導(dǎo)航系統(tǒng)與成圖軟件，通過便攜式計算機詳細(xì)記錄和確定，了解各項測量數(shù)據(jù)信息，并且通過軟件自動成圖，快速獲得測量結(jié)論，為挖泥船施工提供幫助;5)挖深控制：清挖環(huán)節(jié)，嚴(yán)格落實下耙深度控制，同時還要做好下述工作;6)在現(xiàn)場設(shè)置水尺進(jìn)行水位測量；7)挖泥作業(yè)時，根據(jù)耙頭深度控制，輔助水深測量控制；8)施工環(huán)節(jié)根據(jù)潮位做出調(diào)整，保證挖深符合要求；9)全面落實檢測工作，避免發(fā)生漏挖的問題。

5.2 中期控制

1)對邊坡的開挖進(jìn)行有效控制。在應(yīng)用耙松挖泥船施工中，管理和控制極為重要，如果疏浚區(qū)泥層厚度較大，工作人員結(jié)合要求開展項目施工。在分層挖泥施工中，組織工作人員對現(xiàn)場的土質(zhì)條件、挖泥船鉸刀性能分析，確定合理的參數(shù)，如果在該環(huán)節(jié)中，遇到硬度較高的泥層，工作人員將分層挖泥厚度設(shè)定為鉸刀直徑的0.5倍左右；如果施工位置土質(zhì)比較松軟，工作人員可以將挖泥單層厚度設(shè)定為鉸刀直徑的2.5倍左右。

2)對挖深進(jìn)行有效控制。在疏浚作業(yè)施工階段，每個施工船舶都要結(jié)合現(xiàn)場的情況，考慮到施工圖設(shè)計零點，保證固定水尺的設(shè)定滿足要求，從而滿足現(xiàn)場施工的要求。同時，工作人員需要在船舶前方不會發(fā)生碰撞、讀數(shù)方便，保證臨時水尺符合要求。

3)對挖寬進(jìn)行有效控制。全面落實開挖寬度的控制，通過視線標(biāo)定的方式達(dá)到準(zhǔn)確性要求，這是極為重要的步驟。在具體的施工環(huán)節(jié)，如果鉸刀開挖到規(guī)定邊線部位上，工作人員還要考慮到具體情況，在船舶駕駛臺中部位置通過觀看視線標(biāo)志以確定挖槽寬度，達(dá)到施工精度的要求。

6 結(jié)語

1)在本次工程施工中，通過使用耙吸式挖泥船淺窄航道疏浚作業(yè)，通過非滿艙作業(yè)方式，每次開挖的過程中，必須做好吃水深度控制。而這種情況下，必須加強潮位變化規(guī)律的控制，了解影響因素，才可以選擇使用漸進(jìn)式施工的方式；2)分析常規(guī)的往返挖掘作業(yè)的方法，根據(jù)現(xiàn)場施工要求采用進(jìn)退挖泥作業(yè)方式，保證水深條件滿足要求；3)根據(jù)需要將常規(guī)的最大艙量施工，結(jié)合水深做出改進(jìn)，提高船舶作業(yè)安全性，還要做好裝艙量控制；4)按照船底富水深度，在延伸上線處做好管理，保證工作能夠有效開展，從而提升疏浚工程質(zhì)量。