18長(zhǎng)江南京以下125米深水航道一期工程疏浚工程中自航式耙吸挖泥船艏吹施工情況淺析

長(zhǎng)江南京以下12.5米深水航道一期工程疏浚工程中自航式耙吸挖泥船艏吹施工情況淺析朱時(shí)茂.（中港疏浚有限公司，上海200120)摘要：艏吹施工作為疏浚工程中處理疏浚土的一種方式，在各類航道疏浚、吹填造陸等工程中受到越來越多的應(yīng)用。長(zhǎng)江南京以下12.5米深水航道一期工程疏浚工程作為國家浚通長(zhǎng)江黃金水道，打造長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的重點(diǎn)工程。整個(gè)工程由自航耙吸式挖泥船新海馬輪通過疏浚挖泥、艏吹施工完成，滿足工程需要的同時(shí)，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。關(guān)鍵詞：自航耙吸式挖泥船；艏吹；工藝；效益1工程概況圖1常熟工程施工區(qū)段平面圖長(zhǎng)江南京以下12.5米深水航道一期工程疏浚工程（以下簡(jiǎn)稱“本工程”）位于長(zhǎng)江太倉至南通段的通州沙和白茆沙水道，航道全長(zhǎng)57.2km，其中工程疏浚施工區(qū)長(zhǎng)度約6km，共包括A、B、C三個(gè)施工區(qū)段，見圖1-1。其中，通州沙河段航道北側(cè)兩處疏浚區(qū)域，一處在航道軸線H點(diǎn)下游附近水域，即A段施工區(qū)，長(zhǎng)約2.0km；另一處在航道邊線（G點(diǎn)至F點(diǎn)）附近，即B段施工區(qū)，長(zhǎng)度為2.5km，；C區(qū)包括白茆沙南水道進(jìn)口段航道北側(cè)（B點(diǎn)下游1.5km范圍內(nèi)）和上段航道南側(cè)（C點(diǎn)下游約3.1km處）兩處局部疏浚區(qū)域，長(zhǎng)度分別為0.8km和0.3km。整體上，航道挖槽底寬為500m，最小轉(zhuǎn)彎半徑為1500m，設(shè)計(jì)深度為12.5m（理論最低潮面下），航道邊坡為1:1航道邊坡為1:10，計(jì)算超寬取3m，計(jì)算超深取0.4m，基建期總工程量約為208.4萬m圖1常熟工程施工區(qū)段平面圖2船舶情況本工程施工中投入1艘艙容10000m3自航耙吸式挖泥船“新海馬”輪，本船帶球鼻艏，主機(jī)功率大，操縱性能優(yōu)良，通過車（CPP）、舵（襟翼）、船首側(cè)推配合可以原地回旋掉頭，適應(yīng)受限水域施工作業(yè)。作業(yè)時(shí)適應(yīng)條件為最大風(fēng)速13.8m/s、有義波高2.0m。其主要性能參數(shù)表見表1。表1耙吸挖泥船主要性能參數(shù)表船舶總長(zhǎng)（m）型寬（m）型深（m）滿載吃水（m）自由航速（kn）泥艙容量（m3）新海馬134.425.32108.51510000船舶最大挖深（m）主機(jī)功率（kW）全船總功率（kW）泥泵機(jī)功率（kW）制造年份制造廠新海馬328700×2191611532×22010年廣州文沖船廠3艏吹站情況介紹根據(jù)常熟市港區(qū)開發(fā)建設(shè)有限公司2013年12月18日《關(guān)于結(jié)合鐵黃沙整治工程處理長(zhǎng)江南京以下12.5米深水航道一期工程疏浚土實(shí)施方案的函》，本工程疏浚土可全部處理至鐵黃沙整治工程吹填區(qū)IV圍區(qū)（即2#艏吹站）和VI圍區(qū)（即1#艏吹站）。吹填標(biāo)高為+3.0m（85高程），IV圍區(qū)面積約1.8km2、VI圍區(qū)面積約1.5km2。兩個(gè)艏吹站均布置在狼山沙西水道內(nèi)。其中1#艏吹站布置在鐵黃沙吹填區(qū)VI圍區(qū)樁號(hào)7+800北側(cè)約250m處，滿足安全距離要求，距東側(cè)常熟港過駁錨地約150m，滿足規(guī)范1倍船長(zhǎng)安全距離要求；2#艏吹站布置在IV圍區(qū)樁號(hào)5+714北側(cè)約500m處，滿足安全距離要求。根據(jù)相關(guān)規(guī)范及施工經(jīng)驗(yàn)，1#艏吹站長(zhǎng)度取600m，寬度取350m，設(shè)計(jì)深度按萬噸級(jí)耙吸船施工所需水深考慮，取9.5m，艏吹站尺度滿足“新海馬”輪的進(jìn)出、調(diào)頭以及展布要求。2#艏吹站長(zhǎng)度取600m，寬度取260m，大于1.5倍船長(zhǎng)，水深取9.5m。具體如圖2所示。圖2艏吹站及管線平面布置示意圖3、艏吹施工方法和技術(shù)圖2艏吹站及管線平面布置示意圖3.1管線布設(shè)針對(duì)本工程吹填區(qū)距離較近的特點(diǎn)，吹泥管線由水上自浮管、沉江管、陸上管線三部分組成，兩個(gè)艏吹站各鋪設(shè)一條吹填管線，1#艏吹管線布設(shè)管線長(zhǎng)度約570m，2#艏吹管線布設(shè)管線長(zhǎng)度約1040m。3.1.11#臨時(shí)艏吹站吹填管線布設(shè)（1）水上管線布設(shè)1#艏吹站布置在鐵黃沙吹填區(qū)VI圍區(qū)樁號(hào)7+800北側(cè)約250m，距東側(cè)常熟港過駁錨地約150m處。艏吹水上管線布設(shè)Φ900mm直徑規(guī)格的自浮橡膠管80m，聯(lián)接直徑規(guī)格的Φ850mm沉江管250m，然后聯(lián)接過堤及圍區(qū)內(nèi)Φ850mm鋼管60m，最后聯(lián)接Φ900mm自浮橡膠管180m。水上自浮橡膠管外側(cè)聯(lián)接自由段70m，滿足“新海馬”輪船位的小幅調(diào)整，自浮管端點(diǎn)站位置采用2個(gè)5噸海軍錨固定，自浮管與自由段聯(lián)接處也采用2個(gè)5噸海軍錨固定。沉江管從吹填區(qū)VI圍區(qū)樁號(hào)7+800上岸與陸上管線連接，連接處采用柔性橡膠管以降低張落水對(duì)管線的影響。在水上管線布設(shè)過程中，在端點(diǎn)站處安裝一段1.5m帶自動(dòng)排氣閥短管，以保證在艏吹作業(yè)開始階段管線內(nèi)的空氣排盡，防止自浮管大幅度擺動(dòng)。水上浮管布設(shè)如圖3所示。圖3水上浮管布設(shè)情況（2）跨堤管線布設(shè)跨堤吹泥管線采用Φ850mm直徑規(guī)格的鋼管，使用約25m鋼管在VI圍區(qū)樁號(hào)7+800處直接進(jìn)入吹泥區(qū)。（3）圍區(qū)內(nèi)管線布設(shè)1#管線跨越大堤后直接進(jìn)入吹泥區(qū)，連接布設(shè)Φ850mm直徑規(guī)格的鋼管約40m，聯(lián)接Φ900mm自浮橡膠管180m，滿足艏吹管線出口與鐵黃沙整治工程大堤、隔堤的距離不小于200m的施工要求。吹填區(qū)內(nèi)自浮管出口端加裝5m過渡短管與Φ850mm規(guī)格的噴頭，短管固定在5m×5m的浮箱上，浮箱采用2個(gè)3噸海軍錨固定，其余位置每隔100m采用1個(gè)2噸海軍錨固定，防止浮管在吹沙過程中大幅度移位。圍區(qū)內(nèi)管線布設(shè)情況如圖4所示。圖4圍區(qū)內(nèi)管線布設(shè)情況3.1.22#臨時(shí)艏吹站吹填管線布設(shè)2#艏吹站吹填管線布設(shè)與1#艏吹站吹填管線布設(shè)相類似，在此不再贅述。3.2艏吹船位控制方式艏吹施工時(shí)，船位控制方式主要有兩種：一是采用DT/DP自動(dòng)定位自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，二是采用拋錨方式。其中，采用DT/DP自動(dòng)定位自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)指的是耙吸船自航至指定區(qū)域后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的流向和風(fēng)向，確定船位（宜采用頂流），駕駛?cè)藛T按下控制按扭，船位由電腦控制系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行控制，駕駛?cè)藛T加強(qiáng)對(duì)風(fēng)、流的觀測(cè)，若風(fēng)力變大或潮流轉(zhuǎn)向及時(shí)采取相應(yīng)措施，拋錨或結(jié)束艏吹作業(yè)。而拋錨方式指的是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)流向及風(fēng)向情況，在艏吹站附近預(yù)先選好錨位拋錨。拋錨定位采用拋“倒背錨”的方式，拋錨過程中用雙車配艏側(cè)推配合調(diào)整船位，將船位調(diào)整至最佳接管位置。根據(jù)相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)，艏吹船位在5級(jí)風(fēng)及以下基本可使用DT/DP自動(dòng)定位自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)定位，5級(jí)風(fēng)以上采用拋錨定位施工方式。但是由于艏吹點(diǎn)所在航道船只來往頻繁，為了保證船舶和艏吹管線的安全，本工程艏吹施工一律采用拋錨定位方式。3.3艏吹施工工藝本工程中，自航耙吸挖泥船采用“挖運(yùn)吹”的施工流程，主要圍繞取砂、運(yùn)砂、拆接管和吹砂進(jìn)行，其中艏吹施工流程如圖5所示。圖5艏吹施工流程示意圖3.3.1艏吹接管艏吹接管的設(shè)備包括浮管接頭、船艏接頭及其他聯(lián)接部件等。艏吹管線的聯(lián)接步驟為：耙吸船由取土區(qū)頂流駛?cè)肱R時(shí)艏吹站后，駕駛員控制好船位后，通知錨艇做好接管準(zhǔn)備。錨艇通過海面上的浮球，找到艏吹鋼絲繩上的連接鋼絲，做好準(zhǔn)備工作。首先，船舶在船艏放下卷筒上牽引鋼絲繩交于錨艇，錨艇將其與連接鋼絲繩相連后，放開；隨后耙吸船上操作人員在艏吹平臺(tái)上通過遙控手柄操縱艏吹絞車絞動(dòng)鋼絲繩，將艏吹雄頭、浮體及浮管逐步吊起直至雌雄頭相聯(lián)，待雄頭與雌頭緊密貼合為止，然后停止絞車；按抱箍“鎖緊”按鈕直至完全固緊，再按安全鎖銷“進(jìn)”按鈕直至兩根銷子完全插入。至此，艏吹管線聯(lián)接完成，然后報(bào)告駕駛臺(tái)，方可開始作業(yè)。3.3.2艏吹施工耙吸船在錨艇的輔助下完成接管后，進(jìn)入艏吹作業(yè)。首先，通過高頻通知岸上管線出口處人員即將進(jìn)行艏吹作業(yè)，做好相應(yīng)巡查準(zhǔn)備。同時(shí)，船上艏吹操作人員調(diào)整主機(jī)、泥泵、高壓沖水等設(shè)備參數(shù)，進(jìn)行清水試吹。最后，確認(rèn)船上各項(xiàng)設(shè)備及整條吹填管線正常后逐步提高泥漿濃度達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，正式進(jìn)入艏吹作業(yè)。在整個(gè)吹填過程中，船上和現(xiàn)場(chǎng)巡查人員保持密切聯(lián)系，一旦發(fā)現(xiàn)有異常情況發(fā)生，立即通知對(duì)方處理或停止艏吹作業(yè)。3.3.3艏吹拆管艏吹拆管的步驟為：吹填結(jié)束后拆除管線時(shí)，一定要確認(rèn)泥泵停止、管系內(nèi)無壓力；稍微繃緊絞車鋼絲，打開液壓鎖銷；向下絞絞車，將雄頭放入水中，錨艇趕來撈起浮球固定在船上。拆管人員報(bào)告駕駛員。4結(jié)束語長(zhǎng)江南京以下12.5米深水航道一期工程疏浚工程基建工程部分自2014年3月15日開工至2014年6月18日順利圓滿竣工。本文結(jié)合該工程實(shí)際情況，從管線布設(shè)、艏吹船位控制、艏吹施工主要流程等角度簡(jiǎn)單介紹和總結(jié)了自航耙吸式挖泥船的艏吹施工工藝，對(duì)于艏吹作業(yè)過程的工藝優(yōu)化還有待進(jìn)一步探討和研究。參考文獻(xiàn)：[1]長(zhǎng)江南京以下12.