林杰 尹龍飛 劉國(guó)晉 中交廣州航道局有限公司

1.淺灘挖泥難點(diǎn)

常規(guī)疏浚工程，施工區(qū)水深充足，疏浚施工船舶有效作業(yè)時(shí)間不受水深限制，船舶效率可得到較充分發(fā)揮。淺灘清淤疏浚工程不同于常規(guī)疏浚工程，施工船舶需要乘潮施工[1]，其疏浚施工特點(diǎn)為有效作業(yè)時(shí)間短、產(chǎn)量低、船舶停置率高、泥駁存在較大擱淺風(fēng)險(xiǎn)。

為有效解決淺灘施工區(qū)水深不足對(duì)泥駁有效施工時(shí)間限制，僅采用乘潮施工往往達(dá)不到理想效果，根據(jù)工程實(shí)例采用抓斗船在低潮等駁期間開(kāi)挖泥駁船位的方法可使泥駁有效作業(yè)時(shí)間顯著增加，是應(yīng)對(duì)淺灘挖泥難點(diǎn)的新思路。

2.提前開(kāi)挖泥駁船位工藝介紹

2.1 工藝介紹

2.2 開(kāi)挖泥駁船位要點(diǎn)

（1）開(kāi)挖后泥駁船位的縱深需大于泥駁船一次裝駁的推進(jìn)距離。

圖1 抓斗船開(kāi)挖泥駁船位流程圖

圖2 抓斗船開(kāi)挖泥駁船位示意圖

（2）泥駁船位的寬度需大于最大泥駁型寬且預(yù)留3m，以避免開(kāi)挖后兩側(cè)滑坡導(dǎo)致泥駁擱淺。

（3）抓斗船開(kāi)挖船位時(shí)的疏浚物暫時(shí)堆放至泥駁船位兩側(cè)，待泥駁正式裝駁時(shí)予以挖除。

2.3 開(kāi)挖泥駁船舶解決的問(wèn)題

提前開(kāi)挖泥駁船位，主要解決三個(gè)方面的問(wèn)題：

第一方面：泥駁船頭擱淺的問(wèn)題。為泥駁船創(chuàng)造了一個(gè)更為安全的裝駁條件，減小了施工過(guò)程中或滿載離駁時(shí)泥駁船頭擱淺在淺灘上的概率。

第二方面：施工效率低的問(wèn)題。對(duì)于出現(xiàn)地質(zhì)較硬，開(kāi)挖難度大的土質(zhì)情況，充分利用非挖泥裝艙時(shí)間，可以提前抓松擬開(kāi)挖區(qū)域，先放至泥駁船位兩側(cè)。待抓斗船正式裝駁時(shí)，由于土質(zhì)已開(kāi)挖過(guò)一遍，抓斗船的施工效率將大幅度提升。

該方案的優(yōu)點(diǎn)：①系統(tǒng)獨(dú)立，降低外界干擾；②縮短自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造工期；③自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)組態(tài)編程（復(fù)雜的燃燒計(jì)算及控制邏輯） 和調(diào)試（相關(guān)程序根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況需不斷進(jìn)行修正）由焚燒爐獨(dú)立完成，成套集成度高，可有效縮短現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整作業(yè)時(shí)間。ACC就地控制柜和DCS可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，常規(guī)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控也可以由DCS系統(tǒng)完成；④作業(yè)培訓(xùn)后，上位機(jī)操作及現(xiàn)場(chǎng)控制柜維護(hù)比較簡(jiǎn)單（ACC柜不需經(jīng)常維護(hù)，核心PLC免維護(hù)）。

第三方面：有效裝駁時(shí)間不足的問(wèn)題。最大化的減小潮位對(duì)本工程的影響，可以提前安排吃水較淺的泥駁進(jìn)入事先開(kāi)挖好的泥駁船位中進(jìn)行裝泥，以提高裝泥時(shí)長(zhǎng)。

3.工程應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概況

本項(xiàng)目施工區(qū)總面積約354.2萬(wàn)m2，疏?？偣こ塘?100.6萬(wàn)m3（不含超挖、超寬、回淤），施工區(qū)清淤底標(biāo)高為1.243m（理論基準(zhǔn)面）。本項(xiàng)目地貌屬濱海地貌，低潮時(shí)多為灘涂，工程區(qū)域地勢(shì)開(kāi)闊，地形起伏較大，施工區(qū)西側(cè)靠近航道水深較深，平均標(biāo)高約達(dá)-9m（理論基準(zhǔn)面），往岸側(cè)水深逐漸變淺，最淺區(qū)域標(biāo)高達(dá)-3m（理論基準(zhǔn)面）。

圖3 施工區(qū)平面圖

本項(xiàng)目所處區(qū)域原始泥面較高，而開(kāi)挖后的水深較淺（理論基準(zhǔn)面以下1.2m左右），泥駁需乘潮才能滿足作業(yè)條件。施工區(qū)為正規(guī)半日潮流，每天兩次高潮兩次低潮。為此，正常情況下泥駁一個(gè)潮位只能完成一次裝駁作業(yè)。

3.2 抓斗船開(kāi)挖泥駁船位的應(yīng)用

3.2.1 抓斗開(kāi)挖泥駁船位時(shí)段選擇

本項(xiàng)目在場(chǎng)抓斗船的正常吃水在2.1m-2.3m之間，吃水較淺。利用抓斗船吃水較淺的先天優(yōu)勢(shì)，抓斗船可利用的非挖泥裝艙時(shí)間有兩個(gè)時(shí)段：

第一個(gè)時(shí)段：潮水在漲潮時(shí)段。潮位未能滿足泥駁靠駁裝泥條件（為了避免裝艙速度過(guò)快導(dǎo)致泥駁滿載后擱淺，泥駁靠駁裝泥的潮位需滿足2.7m及以上）。抓斗船可以利用潮位從1.5m（外側(cè)已開(kāi)挖區(qū)域水深已達(dá)1.2m以下）漲至2.7m的這個(gè)時(shí)段來(lái)開(kāi)挖泥駁船位。

第二個(gè)時(shí)段：潮水下降時(shí)段。為確保泥駁滿載后能夠順利離開(kāi)施工區(qū)，要求潮位在3.7m左右泥駁離駁。抓斗船可以利用潮位從3.7m下降至2.1m的這個(gè)時(shí)段，進(jìn)行泥駁船位的開(kāi)挖。

3.2.2 泥駁船靠離駁時(shí)點(diǎn)控制

為便于了解本工程通過(guò)開(kāi)挖泥駁船位后，在各種潮位的環(huán)境條件下，在場(chǎng)泥駁的施工規(guī)律，特從6月份小潮、正常潮位和大潮三種潮位中各取一天為例，施工過(guò)程數(shù)據(jù)如表1所示。

3.2.3 抓斗船裝駁施工過(guò)程

為確保抓斗船組（以抓斗船組為1抓配3駁為例）施工后的開(kāi)挖質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，且不因超挖造成過(guò)多的廢方，泥駁船靠駁時(shí)將結(jié)合泥駁空載吃水、潮位情況、泥駁艙容等多方面因素進(jìn)行綜合考慮。

圖5 第2艘泥駁裝駁示意圖

第1艘泥駁正式進(jìn)入預(yù)先開(kāi)挖好的泥駁船位中，抓斗船將在泥駁船位開(kāi)挖過(guò)程中堆放區(qū)域施工（泥駁船位右側(cè)區(qū)域開(kāi)挖），該位置開(kāi)挖厚度大、施工效率高，如圖4所示。

第2艘為三艘泥駁中艙容最大的泥駁，目的是使第二艘泥駁滿載后抓斗船開(kāi)挖出的船位可滿足最后一條泥駁的裝駁前進(jìn)距離，抓斗船將在泥駁船位左側(cè)區(qū)域開(kāi)挖，該位置開(kāi)挖厚度大、施工效率高。

第3艘泥駁緊挨第二艘泥駁船位進(jìn)行裝駁，如圖6所示。

圖6 第3艘泥駁裝駁示意圖

經(jīng)過(guò)抓斗船組提前開(kāi)挖泥駁船位后，淺灘區(qū)域工作面逐漸打開(kāi)，為后續(xù)泥駁裝駁提供足夠的船位空間。施工過(guò)程中，可以根據(jù)需要開(kāi)挖泥駁船位，加強(qiáng)對(duì)施工水位的監(jiān)測(cè)[2]，確保施工的連續(xù)性。以此類推，抓斗船組可逐步向岸側(cè)淺灘持續(xù)推進(jìn)。

表2 有效裝泥時(shí)長(zhǎng)對(duì)比分析表

3.3 應(yīng)用效果分析

3.3.1 有效裝泥時(shí)長(zhǎng)提高

本工程通過(guò)開(kāi)挖泥駁船位后，潮位在240時(shí)泥駁即可滿足靠駁裝泥條件（泥駁船位水深已開(kāi)挖至0.7m以下，泥駁空載吃水2.7<3.1m=潮位2.4m+泥駁船位水深0.7m），而最后一條泥駁離駁潮位退至370（泥駁滿載吃水3.6m＜4.4m=潮位3.7m+泥駁船位水深0.7m）還可安全離駁。即使在小潮時(shí)段，也可滿足一個(gè)潮位裝駁3船，可有效保障施工時(shí)長(zhǎng)和產(chǎn)量的穩(wěn)定性。同時(shí)，施工時(shí)安排靠駁與離駁緊密錯(cuò)開(kāi)以提高船機(jī)利用率[3]。

通過(guò)改善抓斗船施工方法，本項(xiàng)目月有效裝泥時(shí)長(zhǎng)，從原來(lái)的每月254小時(shí)，提升至每月360小時(shí)，提升106小時(shí)，提升占比達(dá)42%，有效的保障了抓斗船的施工時(shí)間。

3.3.2 產(chǎn)量提升

項(xiàng)目產(chǎn)量從原來(lái)每月13.4萬(wàn)m3，提升至17.6萬(wàn)m3，月產(chǎn)值提升了4.2萬(wàn)m3，提升比例32%。

3.3.3 減少泥駁擱淺風(fēng)險(xiǎn)

抓斗船為泥駁裝駁時(shí)，為提高泥駁船滿載航行時(shí)的穩(wěn)定性和安全性，所開(kāi)挖疏浚物一般卸放靠泥駁船的中后艙。為實(shí)現(xiàn)泥駁裝駁時(shí)中后艙的目的，泥駁船船頭需較抓斗船船身向前多探出10-15m（泥駁船頭探出長(zhǎng)度，視不同型號(hào)泥駁船的船長(zhǎng)以及抓斗船吊臂旋轉(zhuǎn)半徑等因素而異）。淺灘環(huán)境下，在未開(kāi)挖泥駁船位時(shí)，船頭因還未開(kāi)挖，有效施工時(shí)間不足，泥駁容易發(fā)生擱淺事件。通過(guò)抓斗船開(kāi)挖泥駁船位后，泥駁滿載時(shí)仍有足夠的富余水深，確保泥駁可以順利離駁，大大減小了泥駁擱淺的風(fēng)險(xiǎn)。

表3 產(chǎn)量分析表

4.結(jié)論及推廣意義

抓斗船組“提前開(kāi)挖泥駁船位法”在淺灘環(huán)境下的疏浚項(xiàng)目，不僅有效的保障了抓斗船組的作業(yè)時(shí)長(zhǎng)、提高了產(chǎn)量，同時(shí)也大大減小了泥駁船在滿載后擱淺的風(fēng)險(xiǎn)。抓斗船組“提前開(kāi)挖泥駁船位法”在本項(xiàng)目的應(yīng)用實(shí)例，得到了有效的驗(yàn)證。該施工工藝富有推廣意義，對(duì)于類似淺灘疏浚項(xiàng)目，有較強(qiáng)的參考借鑒意義。