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绞吸船疏浚施工工艺

【摘要】主要对某河道拓宽土方疏浚施工工艺进行阐述,介绍绞吸式挖泥船的基本工作原理及施工工艺,并且探讨不同土质的施工操作方法,希望能为今后河道疏浚土方工程提供参考。

【关键词】绞吸船疏浚;施工工艺;管道铺设;操作方法

1引言

绞吸船是现代疏浚工程中最常用的疏浚工具之一。绞吸船主要采用安装在桥架端部的绞刀头进行底泥挖掘,通过大型泥泵进行吸泥和泥浆排送。施工时以钢桩、三缆定位装置、定位桩等为圆心进行定位,利用船体两侧横移锚进行摆动挖泥作业,其特点是单船独立施工,管道泥浆输送,挖泥、运泥一次同时完成,可疏浚可吹填,对土质适应性较好,定位控制较高,具有较高的工作效率和广泛的适应性,因而在河道拓疏工程中广泛的使用[1]。

2工程概况

台州市椒江区洪家场浦排涝调蓄工程,整治河道总长18.2km,河宽100~182m,河底高程-1.0~-2.0m,工程等级Ⅲ等,防洪排涝标准为20年一遇。土质主要为黏土及淤泥夹粉土,土质为1~4类土,土方开挖总量约1.47×106m3,疏浚至约10km距离的弃料场。受工程地理位置的限制,结合本工程施工现场实际情况,河道土方主要采取3508型斗轮式绞吸船(排距3000m、流量600m3/h、功率420kW)进行土方疏浚开挖,配备2台增压泵船(泥泵流量600m3/h、功率315kW)接力输送。

3绞吸船基本工作原理

斗轮式绞吸船是水力式挖泥船中较普遍的一种,其基本工作原理是通过用安装于架桥端部的可旋转的圆形斗轮组刀头进行挖掘破泥土作业,旋转的斗轮将泥(沙、石等)连续不断地绞松,并进行泥水混合,由离心式泥泵产生的真空压力把挖掘所得的泥浆吸入、提升,通过排泥管线、接力泵接力输送到弃料场[2]。

4管网布置

4.1管线设计

由于本工程输泥管线连接距离较长,为了保证输送效率,输泥管道的布置尽可能缩短管道的长度。根据船体操作摆动的需要,采用浮管与船体尾管连接,且管道布置河道需保持河道通航要求,故需在浮管后全线河道内均布置以潜管为主,潜管后需上岸跨堤至堆土场段,安装岸管连接。整个疏浚排泥管道按泥浆泵的功率与输送距离,在中间加设了2台接力泵。

4.2管道敷设方法

4.2.1浮管敷设

在绞吸船输送泵尾管后敷设一定长度的浮管。浮管采用塑料浮筒套设钢管的形式,钢管间用1.5m长的橡胶管柔性连接。使得挖泥船泥浆泵体输出管和潜管有良好的活动余地,浮管与潜管间的连接应保证管线整体弯曲平顺。因浮管受水流、风浪及吹填施工时的冲击力等影响,浮管应有固定装置,控制好浮管摆幅和线路顺畅。

4.2.2潜管敷设

施工前将预先选择在较宽敞的岸边连接输泥管线,水下潜管的组装采用“3+1”的结构,采用钢管和软管交叉连接的方式。目的是使管道在排泥的过程中,即保证了管道的刚性,也增加了柔韧性,且保证了河道通航的需求。钢管连接处采用橡胶垫圈封闭,必须保持管道的封闭性。连接成型后的潜管采用拖船,拖带进入水域,牵引前行至计划沉放位置,采用专用接管船进行连接密封,对潜管进行加压检测,无漏气、漏水情况后,敷设沉入水底。潜管沉放完毕后,在潜管沿线设置明显的防护桩及标志,避免过往船舶在潜管作业区内抛锚、撞击管道等。

4.2.3岸管敷设

岸管由钢管和弯管、橡胶管组成,并采用橡胶垫圈、螺栓连接,铺设时采用人工挑抬,铺设尽量平坦顺直,避免死弯。

4.3管道施工要求

排泥管道在整个输泥施工中,应时常进行管道的检查,尽量避免输泥管爆裂、接头和渗漏等情况。施工过程中如发现磨损严重管道,立即更换。在绞吸船开始疏浚作业前,必须进行管道的试运行,吸入清水加压,整条排泥管道经清水输送,保证全线密封无渗漏情况后,方才正式开始施工排泥作业。

5施工工艺方法

绞吸船的基本施工方法是横挖法。本工程采用钢桩定位横挖法,即利用2根钢桩轮流交替插入河底,作为摆动中心,并利用绞刀桥前部的左、右摆动缆的交替收放,使船体来回摆动进行挖泥。当绞刀摆至挖槽右(左)边缘时,放下左(右)钢桩升起右(左)钢桩,同时放松右(左)边缆收紧左(右)边缆,使绞刀往左(右)摆回,这时船体向前移动一定距离。采用这种定位方法,由于绞刀挖泥时船体有2个摆动中心,使绞刀的挖泥轨迹重叠和遗漏。故应采用主副桩法,即以一根钢桩为主桩,始终对准挖槽中心线,作为横挖的摆动中心,而以另一根钢桩作为副桩为前移换桩之用。因为只有1个挖泥摆动中心,所以绞刀挖泥轨迹互相平行,只要钢桩的前移距保持适当,就可避免超挖和漏挖。为了准确地控制换桩位置,须在挖槽中心线左右两侧各增设1对视线标。对于整个河道工程的土方疏浚,按分区段、分条、分层方式实施开挖。1)分区段:河道疏浚长度较长,根据船尾水上活动管线的长度、河道设计结构情况、工程现场实际情况等因素确定分区、分段进行施工。2)分条:横挖法的挖宽按船长来确定,挖槽的最大宽度一般控制在船长的1.2~1.4倍。故疏浚河道较宽时,则需分条疏浚。本工程河道较宽,宽100~182m,故挖泥船应采用多条开挖施工方式。3)分层:当挖泥层厚度较厚时,需分层作业。分层的厚度应根据土质和泥层厚度确定,对坚硬土分层厚度应减小,对松软土应大挖深小进尺分层。分层采用“上层取平,中层取量,下层保质”的方法。

6对不同土质的操作方法

对不同土质采取不同的操作方法:1)开挖硬质黏土:硬黏土含水量低,黏度和硬度都很大,不容易塌方和挖掘破碎,斗轮头绞刀掘进困难,需加大动力,降低斗轮头转速、摆动速度、缩短前移距、薄层施工。必需时可冲水,增加黏土含水量,减少掘进难度。2)开挖松散沙质土:松散沙土粒径较小,均匀,呈松散状态,易塌落。开挖厚度可较大,以提高疏浚效率。但砂土对斗轮头绞刀、管道及机械的磨损较严重,为减少机械的损耗,可时常加大吸水量来减少磨损度,斗轮绞刀可采用低速,根据吸泥口吸距和沙层厚度采用定点、定吸操作方法。3)开挖硬塑性或可塑性黏土:该土质容易坍塌和回淤,施工分层厚度可取较大值,挖掘土易黏住斗轮口,减少口轮纳入量,使斗轮绞刀转速下降,逐步丧失斗轮绞切功能,故需时常清理堵塞物,也可在斗轮绞刀头安装高压冲水设备冲洗。

7结语

通过本文的探讨,绞吸船疏浚施工工艺、方法得到了进一步的巩固与加深,为今后在类似疏浚工程施工中提供借鉴作用。在绞吸船的疏浚施工中,不仅操作方法、施工工艺等对工程的效率、进度、质量起着关键性作用,而且管道的铺设布置、维护与管理,对工程施工的各类效益也起着至关重要的作用。

【参考文献】

【1】王春成.大型绞吸船大排距施工工艺[J].中国水运,2013(3):11-12.

【2】高伟,韦东.绞吸船施工要点及措施[J].中国港湾建设,2011(2):90-91.

作者:金钟铭 单位:浙江省水电建筑安装有限公司

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