万方耙吸挖泥船超浅水施工工艺

　　大型耙吸式挖泥船在超浅水深港池疏浚施工，由于自身吃水较大，怎样利用当地潮水突破施工极限，提高生产效益，同时规避好浅水施工的风险等几方面都值得探讨，论文以肯尼亚蒙巴萨港KO丁油码头项目为例，分析了大型耙吸式挖泥船在超浅水港池疏浚施工过程中采取的多种施工方法，试论万方耙吸挖泥船超浅水施工的相关工艺。

　　关键词:大型耙吸式挖泥船;超浅水;港池;施工工法

　　耙吸式挖泥船集自航、自挖、自载及自卸等功能于一体，随着科技发展，船舶逐渐走向大型化、自动化，大型耙吸式挖泥船的吃水自然也大很多。蒙巴萨港(MombasaPort)，是肯尼亚最大的港口，也是东非最大的港口。新建KOT石油码头建成后将作为肯尼亚石油供应主动脉，大大缓解肯尼亚石油困境，使原港口的石油处理能力大大提高，对拉动肯尼亚发展具有很强的战略意义。2019年2月中交广州航道局有限公司浚海6轮参建了肯尼亚蒙巴萨港新建KOT项目港池疏浚工程，此项目疏浚区域的浚前水深较浅，水深小于6.5米的区域占疏浚总面积的82%，而浚海6的空船最大吃水是6.5米，就是正常情况下这种区域并不适合大型耙吸船浚海6施工，而应采用吃水满足施工条件的绞吸式挖泥船、抓斗船或小型耙吸船等进行施工，但使用这些船舶施工将面临受限于疏浚料处理方式，施工效率低、施工成本较高等缺点，无法实现项目整体效益。公司经过综合考虑，决定让浚海6先行进场施工，摸索施工工艺，如果无法单独完成施工任务再安排其他船舶进场。

　　1.浚海6的基本参数

　　总长：131.3M;型宽：25.4M;舱容：10288m³;主机功率：5780KW×2;设计挖泥吃水：8.45M;设计挖深：28/39/45m;设计吹距：吹岸管径为800mm时，吹距为3000m;高压冲水压力：可达17bar;适应土质：淤泥、粘地、细粉沙中细砂、粗砂。

　　2.工程概况

　　蒙巴萨港(Mombasa)位于肯尼亚东南沿海的蒙巴萨岛上，濒临印度洋的西侧，是肯尼亚的最大港口，也是东非的最大港口之一。蒙巴萨港现有KOT码头的东南侧为拟建的新建KOT项目，新建KOT码头为个离岸式码头，长约778m，宽约43m;包含四个油轮泊位，其中两个11万吨油轮泊位、两个8万吨油轮泊位;输油管道穿过海底与现有岸上管道相连，海底管线长约1100m，平面布置图见图1-2。其中，港池疏浚区域呈梯形，疏浚面积(含边坡)约175万㎡，水深为-1.5m至-21.7m不等，但原始水深主要集中在2m-6.5m，其中水深小于4m的区域占比疏浚总面积的48%，水深在4m-6.5m之间的区域占疏浚总面积的34%，大于6.5m的区域仅占疏浚总面积的18%。港池疏浚设计底标高为-15.10m，设计边坡坡度为1:10，总设计疏浚工程量约1,473万m³，由耙吸船负责施工部分的工程量(总工程量的90%以上)约1,326万m³。疏浚土质以淤泥及淤泥质粘土为主，疏浚土全部外抛至业主指定的抛泥区。本工程的港池疏浚具有原始水深浅、工期短、施工强度高、施工干扰大等特点。

　　3.土质资料

　　勘钻孔土质情况，如表1。

　　4.施工前的准备

　　4.1校准施工的关键设备

　　安装最新的施工文件，校对潮位仪数据。校核差分GPS数据、施工参数;校正耙具深度显示，核对补偿船舶吃水，让驾驶员、挖泥长、值班人员尽快熟悉施工区域和通航环境，全体船员应熟悉当前施工环境下的安全注意事项。

　　4.2组织学习施工环境特点和危险源辨析

　　组织驾驶员、挖泥长和值班人员对施工方案及安全技术交底资料进行学习、讨论。包括施工区整体情况，航道及通航环境，港章要求，抛泥区水深等重要内容，根据本船的操纵性能、驾驶员整体水平等特点，进行整个施工过程和航行过程所有风险源和危险点的进行辨析与分解，有针对性的制定相应安全措施，保障施工安全。

　　4.3进行典型施工，探索最佳施工方案

　　船舶进场施工后，为适应施工区环境，熟悉航道通航情况，并且寻找最佳施工方法。针对这种淤泥的浅水作业，设定合理的波浪补偿器压力，装舱时间，溢流门高度的控制，高压冲水的运用对比，首尾吃水差的调整度等施工参数，通过典型施工，根据装舱曲线再结合整个运转周期时间，找到阶段性的最高效施工工艺。但土质会随着疏浚深度不同而变化的，所以施工过程需要密切关注各参数的变化，对施工方法及时进行调整，优化施工方案，只有这样才能提高营运效率，为公司做出更大的贡献。

　　5.本项目浚海6采取以下几种施工工艺

　　(1)排外不装舱拓进最浅区域。对于原始水深在2米-4米这个范围的区域，浚海6采取抽舱的办法减少空船舶吃水，在船存油量是总存油量的一半的时候浚海6在抽舱的情况下，船尾最大吃水为5.8米，在潮位达到3.5米以上的涨潮时段，浚海6就可以进行这个浅水区域进行拓展工作面施工，这个时段有3个小时左右，退潮后潮水到3.5米时退出到不受水深限制区域施工，满舱后外出抛泥。此办法优点是船舶的吃水减少，但船舶吃水的减少会使泥泵泵效降低，在疏浚土相对松散的区域，该办法是可以实现浅水施工的。使用该方法每月可利用的浅水拓工作面的施工时间约2天，可完成浅水区域工作面拓宽约100m，满足船舶在潮水2.5米以上的连续施工要求，也就是第二阶段区域的第二种施工工序进行。但需要注意的是这种施工办法先决条件是：疏浚土质为单一性的软性粘土或淤泥，浅水区域不含有坚硬的夹层(珊瑚礁、未完全风化的泥岩等)，确保船体安全，同时海底垃圾(如渔网、钢丝绳等)要少，不然极可能会损坏螺旋桨和尾轴的密性。(2)打开前泥门装舱施工。船舶尾吃水大于艏吃水的情况下，小幅度(约10%)打开最前组泥门，选择后进舱单元装舱施工，减缓船舶吃水的增加速度，疏浚土进入尾部泥舱后，液态的淤泥将从最前组泥门排出，塑态和固态的疏浚土沉淀在泥舱中。该方法主要适用于疏浚区域加潮水还不能满足正常施工船舶吃水要求，同时需要继续推进施工面积的情况下采用的。改方法对拓展施工工作面很有用，对施工效率影响不大。采用该方法施工的要点是时间不可过长，以装舱曲线图做参考，结合潮水涨退情况，达到最佳点时关闭泥门。移到可满足船舶吃水的施工区域正常施工。(3)控制溢流筒高度装舱施工。通过调整溢流筒高度来控制船舶吃水，空载时选择在浅水区下耙，随着船舶吃水的增加渐渐移向深水区。该方法主要在项目前期疏浚区水深对大型耙吸挖泥船疏浚施工影响较小的情况下采用，本阶段疏浚施工作业区域水深相对较深(原始水深+潮位大于耙吸船满载最大吃水)，且作业区靠近深水区，满足随时正常施工要求。该施工方法可调节最佳装舱时间，根据土质情况、运距、装舱曲线和船舶吃水情况综合确定溢流桶的高度，足够水深的区域正常施工时一般都是把溢流桶放到最高处，然后随着船舶吃水的增加后慢慢往下调，保证施工的整个过程船舶的吃水不超过设计吃水。

　　6.施工质量控制

　　因疏浚区域浚前水深较浅，船舶在施工过程中需持续趁潮开拓工作面和结合潮水有针对性地进行相应区域的疏浚施工，挖泥布线受到极大影响，加上耙吸船本身施工时存在的缺陷，疏浚区域将存在较多浅点和垄沟，应采用以下提高施工平整度：(1)施工前，项目人员把各施工段断面、施工图形输入挖泥船电子图形控制系统;船长、驾驶员和挖长要熟悉和掌握施工图纸的开挖技术要求。(2)项目部在施工区附近合适位置设置验潮站，并安装潮位自动遥报系统为耙吸船提供实时潮位;在耙吸船船上配备“潮位自动遥报接收机”实时接收并显示潮位;耙吸船在施工过程中，结合船舶吃水和实时潮位，合理安排施工区域和控制耙头下放深度。(3)当班驾驶员应利用先进的DTPS挖泥轨迹显示系统覆盖开挖区域布线，并控制好航线精确开挖;挖长应根据施工文件显示的断面线控制好开挖深度和挖宽，并根据实时潮位变化适时调整下耙的深度。采取分层挖掘，船长根据土质，决定分层深度。(4)定期对挖泥船深度显示器、下耙深度等进行校准。(5)根据船舶施工情况，项目部定期或不定期对施工区域进行测量，并及时反馈数据至船舶。船长组织驾驶员、挖长等对数据进行系统分析比对，生成开挖横断面，制作浅点文件，对于漏挖、超挖问题，应多方面分析以找出其中原因，及时采取相关措施调整。(6)拓宽工作面与整平结合。结合潮位和船舶吃水情况，有意识的布线挖掘，消除3m以上垄的形成，船长每日检查布线情况，及时作出调整指示。有条件时尽可能走“S”线，针对浅点、垄沟合理规划船舶走线，提高施工质量。

　　作者：黎汉庭 简多荣 单位：中交广州航道局有限公司