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絞吸式石英砂開采船的施工工藝

[摘要]:疏浚工程船舶在港口、航道、造地等工程項(xiàng)目建設(shè)中起著

極其重要的作用，特別是絞吸式石英砂開采船以其眾多優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用到許多疏浚與沖

填工程，但其施工工藝還需要進(jìn)一步總結(jié)。本文介紹了絞吸式石英砂開采船基本

工作原理及施工工藝，并且說明了其施工控制要點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]:絞吸式石英砂開采船;施工工藝;探討

中圖分類號: TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A文章編號:

引言

絞吸式石英砂開采船的工作原理絞吸式挖泥船于1880年首一次在英國得到使

用，距今已有100多年的歷史，是當(dāng)今世界上數(shù)量多的一種挖泥船。絞

吸式挖泥船主要用于河道開挖、航道疏浚、溝塘洼地沖填等工程的施工，

其挖泥、輸泥、卸泥均由挖泥船自身連續(xù)完成，是一種工效較高的土方施

工機(jī)械，因而在疏浚與沖填工程中得到廣泛的使用。.

一、絞吸式石英砂開采船基本工作原理

絞吸式石英砂開采船是水力式挖泥船中較普遍的一種，其基本工作原理是通過

旋轉(zhuǎn)的絞刀將河底石英砂(沙、石等)挖掘絞松，并進(jìn)行泥水混合，同時(shí)，由

船上離心式泥泵產(chǎn)生的真空把挖掘所得的泥漿吸入、提升再通過排泥管線

排出輸送到泥土處理場地。

絞吸式石英砂開采船利用安裝在絞刀橋梁前端的絞刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)挖掘破

土。旋轉(zhuǎn)的絞刀將海底泥(沙、石等)連續(xù)不斷地絞松，并進(jìn)行泥水混合。

混合后的泥水在大氣壓的作用下，經(jīng)吸口吸入泥泵加壓后通過排泥管輸送

到吹填區(qū)。施工過程分為挖掘、吸入和泥漿輸送。挖掘能力與絞刀型式及

結(jié)構(gòu)、絞刀功率、絞刀轉(zhuǎn)速、橫移速度、切削厚度有關(guān);吸入能力與吸口

大小、吸口阻力、泥泵性能等因素有關(guān)。輸送能力與泵機(jī)轉(zhuǎn)速、泥泵效率、

泥泵性能、輸入功率、管路特性有關(guān)。

二、絞吸式石英砂開采船施工工藝

下文以“天虎”絞吸式挖泥船為例，經(jīng)多年研究分析總結(jié)出-套挖泥操作方

法。

1、進(jìn)點(diǎn)定位

一，根據(jù)圖紙和GPS定位系統(tǒng)確定的位置進(jìn)點(diǎn)下樁。第二，到位下

樁，樁尖離泥面超出3米時(shí)，要在淺水區(qū)域先下一次鋼樁，提升- -定高度,

掌握液壓柱塞下放到底時(shí)，樁尖離泥面3米以內(nèi)，若土質(zhì)硬則要在2米以

內(nèi)。第三，確保下鋼樁時(shí)的船速在0.3節(jié)以內(nèi)。

2、拋設(shè)橫移錨

根據(jù)風(fēng)流確定拋錨順序，先拋上風(fēng)、錨。 將絞刀移動(dòng)到挖條邊線

.上，下放絞刀定住船身。操控錨桿，與船體中心線前夾角成45° 左右時(shí)，

即行拋錨。拋錨后收緊橫移纜，確認(rèn)錨爪抓住泥后，將絞刀提出泥面。利

用風(fēng)流或錨艇將船移至挖條另--側(cè)邊線，拋另-邊錨。

3、接通水上管線及設(shè)備檢查

連接水上管線。根據(jù)風(fēng)流布設(shè)水上管線錨，使管線順暢。主要對外圍

設(shè)備檢查、鋼樁及臺車系統(tǒng)檢查及駕駛臺設(shè)備檢查，確保施工前各設(shè)備正

常運(yùn)作，同時(shí)可以排除潛在的隱患。

4、合排、脫排工序

一，合排工序。開始挖泥之前，各部設(shè)備已開啟并具備工作狀態(tài)，

下放橋架使水下泵浸入水中，合上泥泵離合器，開始吹水的操作。第二，

脫排工序。因工作需要，使泥泵離合器脫開的操作。

5、挖泥操作流程示意圖.

絞吸式船挖泥時(shí)，通過橫移挖泥、邊線換向、倒樁、移錨四個(gè)工序往復(fù)

循環(huán)，進(jìn)行挖泥作業(yè)。

圖一挖泥操作流程示意圖

6、施工方法比選

(1)絞吸式石英砂開采船采用橫挖法施工，順流、分段、逆流、分層挖泥。

利用一根鋼樁或主錨為擺動(dòng)中心，左右邊錨配合控制橫移和前移挖泥。按

其采用定位裝置不同，分為三纜定位橫挖法、對稱鋼樁橫挖法、定從位臺

車橫挖法、錨纜橫挖法等。

(2)絞吸式石英砂開采船分條、分段、分層施工方法

一，分條施工。挖槽寬度大于挖泥船一次較大挖寬時(shí)，一次較大挖

寬約如下:鋼樁定位船長(水平投影) 1. 1~1.2倍左右擺動(dòng)全幅80°。錨

纜定位，根據(jù)艏錨長而度;較大寬度可達(dá)100米左右。三纜定位，左右擺

動(dòng)全幅80^ 100°。

。當(dāng)挖槽橫斷面厚薄懸殊也可采用此方法。第二，分段施

工。當(dāng)遇到如下情況時(shí)可采用:

一、挖槽長度大于浮簡管線的有效伸展長

度。

二、挖槽轉(zhuǎn)向段需要分成若干直線施工

三、挖槽規(guī)格不一時(shí)。

四、在同一淺灘航道上，有兩處或兩處以上分隔淺段時(shí)。第三，分層施工。當(dāng)

遇到如下情況時(shí)可采用:一、開挖水線以上土方。二、挖槽邊坡質(zhì)量要求

高或復(fù)式邊坡。三、泥層厚度大于一次挖泥厚度或土質(zhì)較硬。四、在受潮

汐影響區(qū)域。高潮時(shí)挖槽水深超過挖泥船較大挖深，或低潮時(shí)施工部位水

深不夠挖泥船吃水需要，可根據(jù)潮位變化，分層開挖，高潮挖上層，低潮

挖下層。

(3)一，順流施工。適用條件:一、內(nèi)河施工一般多采用。二、

工程量大，挖槽長度長。三、挖淤泥或質(zhì)量要求高的工程。四、感潮河段

可選擇順流歷時(shí)長的潮流方向。此種施工方法有利于引導(dǎo)水流進(jìn)入挖槽，

促使挖槽受到自然沖刷，對施工進(jìn)度有利，而且施工超深較小，工程質(zhì)量

較好。第二，逆流施工。適用于平流或緩流區(qū)。該方法水上浮管拋設(shè)較易，

管線錨需要較少，管線彎曲均勻，不易整成死彎，并且船位易控制，擺動(dòng)

較靈活。

7、對不同土質(zhì)的操作方法

(1)開挖硬質(zhì)粘土操作方法。硬粘土含水量低，粘聚力大，絞刀轉(zhuǎn)

動(dòng)為順時(shí)針方向，在向右橫移時(shí)產(chǎn)生“滾刀”現(xiàn)象，除了適當(dāng)控制左錨機(jī)

制動(dòng)壓力外，同時(shí)要適當(dāng)降低絞刀轉(zhuǎn)速、橫移速度，減少前移距，必要時(shí)

要以加大絞刀架下放深度(以不擱絞刀架為原則)。

(2)開挖，沙土操作方法。沙土特點(diǎn)顆粒粗，為防止堵塞吸口或者排

泥管，開挖泥層厚度不宜過大，操作時(shí)應(yīng)注重壓力表及真空表等情況。如

果發(fā)現(xiàn)有堵管跡象時(shí)，應(yīng)立即停止橫移，提高絞刀架吹清水?；謴?fù)開車時(shí)，

必須打清水疏通管道。開挖松散沙土?xí)r，絞刀可采用低速，根據(jù)吸泥口吸

距和沙層厚度采用定點(diǎn)、定吸操作方法。

(3)開挖硬塑性或可塑性粘土的操作方法。土塊容易嵌入刀片間粘

住，使絞刀轉(zhuǎn)速降低，甚至失去絞切功能，應(yīng)每隔一段時(shí)間將絞刀抬出水

面清除堵塞物。也可在絞刀頭安裝高壓沖水設(shè)備沖洗。

三、施工控制要點(diǎn)

1、挖深的控制

(1)絞刀下放深度的校核。施工前需校核絞刀下放深度，當(dāng)船舶吃

水有變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整。

(2)絞刀下放深度參考值。一，掌握土質(zhì)與實(shí)際挖深的關(guān)系，土

質(zhì)松軟時(shí)(0^ 3級, 7 8級),可以比正常挖深淺0.22 0. 4m;土質(zhì)較硬時(shí)(4^ ^6

級)，可以比正常挖深深0.1 ~0. 2m。第二，挖底層時(shí)先做一段約 60m試驗(yàn)

段，根據(jù)試驗(yàn)段獲得數(shù)據(jù)確定下深參數(shù)。第三，絞刀下放深度在潮位變化

超過0.1m時(shí)要及時(shí)調(diào)整。

(3)底層平整度控制。對于基槽以及其他對平整度有較高要求的特

殊工程，反刀收底，可減少殘留。

2、挖寬控制。定位鋼樁必須保持在挖槽中線上，出現(xiàn)偏差，應(yīng)在倒

樁過程中及時(shí)調(diào)整。對容易塌方的土質(zhì)，挖寬可超出設(shè)計(jì)邊線1^ *3m。不易

塌方的土質(zhì)，按設(shè)計(jì)邊線挖掘到位。

3、邊坡控制。邊坡一般分臺階開挖，根據(jù)設(shè)計(jì)坡比、土質(zhì)及設(shè)備情.

況確定分層施工寬度。

4、其他重點(diǎn)注意事項(xiàng)。

(1)如排泥管線接有水下管，水下泵合排后，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在水流經(jīng)過

水下管后再合1#艙內(nèi)泵，水流到出口再合2#艙內(nèi)泵，以保證全部管線的

平穩(wěn)以及設(shè)備的負(fù)荷穩(wěn)定。

(2)當(dāng)水上管內(nèi)有空氣(水上管初次合泵使用或管線故障修理后)

時(shí)，采用分段合泵方式，先將水上管內(nèi)的空氣通過排氣閥排出，避免將空

氣壓入水下管造成起浮故障。

(3)當(dāng)短管線工況需增大主機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，要控制泥漿濃度，使主機(jī)負(fù)

荷平穩(wěn)，再慢慢加快橫移速度，提高濃度。

(4)艙內(nèi)泵柴油機(jī)合排后應(yīng)逐漸提速，先吸入少量泥漿，控制主機(jī)

負(fù)荷平穩(wěn)，然后再逐漸增加泥漿濃度，提高主機(jī)轉(zhuǎn)速。

(5)停止工作時(shí)間不長時(shí)，可以根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)使水_上管、水下管泥漿吹

凈，而陸地管內(nèi)不完全吹凈，可避免下次再合排時(shí)出現(xiàn)超負(fù)荷現(xiàn)象。

結(jié)語

總之，只有通過潛心研究更新傳統(tǒng)模式，大膽技術(shù)革新，不斷改進(jìn)施

工工藝，優(yōu)化船舶施工方法，不斷完善施工方案，不斷尋求開發(fā)疏浚工程

船舶施工中的技術(shù)奧秘，才能提高生產(chǎn)效率，終達(dá)到絞吸式石英砂開采船施工

工藝的進(jìn)- -步提高，使絞吸式石英砂開采船更好的服務(wù)與工程實(shí)際。

參考文獻(xiàn)

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