自航耙吸式挖泥船外海、深海取砂吹填项目技术准备措施的优化设计

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  摘要:自航耙吸式挖泥船外海、深海取砂吹填项目日益增加,但由于目前国内舱内泵形式自航耙吸式挖泥船取砂极限深度约为40m左右,为保障该类项目的正常实施,船舶进点前准备工作尤为关键。
  Abstract: The open seas and deep seas sand reclamation hydraulic reclamation project of self-propulsion drag suction dredger is increasing. But the extreme digging depth of the sand reclamation of current domestic cabin pump self-propulsion drag suction dredger is about 40m. In order to ensure the normal implementation of this type of project, the preparation of the ship before the operation is particularly critical.
  关键词:耙吸式挖泥船;极限挖深;吹填;项目准备
  Key words: drag suction dredger;extreme digging depth;hydraulic reclamation;preject preparation
  中图分类号:U674.31 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)15-0206-03
  0 引言
  自航耙吸式挖泥船外海、深海取砂吹填工程是我们通常所说的远海取砂工程。技术准备是取砂前必做的工作。目前许多工程单位在取砂工程的技术准备环节,普遍存在“重机构建设,轻细节管理”、“重形式、轻质量”的问题,技术准备工作实际就是走流程,应付上级。准备工作不足,直接导致后续各个环节因缺乏指导而盲目进行,最终造成取砂效果达不到预期要求。
  本文以港珠澳大桥香港口岸填砂工程为例,从细节上提出一套完整的技术准备措施,改变流程化、形式化的工作方式,为整个取砂工程提供可靠的技术指导,从而确保工程施工达到预期的效果。
  1 工程概况
  港珠澳大桥香港口岸填砂工程,为典型的远海取砂工程,且该工程由于受两地海关,以及香港方面强制引水、以及船舶吃水等影响,船次周期性强,一旦出现船舶故障(即使是一个小时)就可能使船舶施工效率产生巨大影响。在整个工程实施过程中,工前准备的不足的部分问题明显暴露,导致工程效率受到影响;准备充足的部分运行良好,是工程顺利实施的重要保障。
  2 技术准备工作现状
  随着围海造地项目的持续深入,尤其在已经有一定发展基础的成熟地区,近海砂源已趋枯竭,伴随着环保要求日益提高的大环境,远海、深海取砂吹填基本成为围海造地的主要手段。港珠澳大桥工程人工岛、香港机场跑道扩建、厦门新机场等国内在建或即将开工的超特大型填筑工程均已采取远海、深海取砂方式进行供砂。
  由于远海、深海海域的风、浪、流条件、运砂及取砂深度的要求,传统的吸砂船取砂,砂驳运砂或者绞吸船取砂等的施工方式难以实施,自航耙吸式挖泥船以其挖、运、吹的特点成为该类项目采用最多的施工机具。
  但由于目前国内舱内泵形式自航耙吸式挖泥船取砂极限深度约为40m左右,该类工程多采取挖、运、吹(喷)的施工工艺,需要自航耙吸式挖泥船在“极限”状态下进行“全身运动”,船舶的各项施工机具及其指示仪表正常与否都将关系到船舶的正常运转,并直接关系到船舶的施工效率,为保障该类项目的正常实施,船舶进点前准备工作尤为关键。
  3 技术准备工作流程
  自航耙吸船深海取砂较之航道疏浚项目的最大区别在于施工海域的风、浪条件及施工深度要求更为苛刻及泥土处理方式的不同,在原有的常规管理基础上,增加取砂外海、深海取砂管理及吹填管线管理(水域、陆域),吹填区推进进度的管理,吹填区排水管理等。因此相关准备需要围绕该类项目的特点进行针对部署。工前的技术准备工作主要按照图1所示流程逐步开展。
  4 技术准备具体措施
  为确保船舶进点后的施工能有序的进行,船舶进点前需要对进行如下准备工作:
  4.1 施工方案及船舶施工周期的确定
  施工方案中包括船舶吹填驻船区定位方案、管线布置方案、排水方案、安全施工方案等。
  ①艏吹吹填驻船区定位方案。应根据驻船区水流、风向、水深等进行船位的选择以及锚位方式的选择,在船舶施工过程中确保船位的基本稳定。艏喷的定位方案根据施工要求及驻船区水深情况,判断吹填过程中是否调整船艏向及船位。若需要调整船位,若需要调整船舶,在水深条件满足、主机功率有富余的情况下根据陆域情况下进行调整。②管线布置方案。为减少流失量,在布置管线总线、支线时,尽量延长排水流程,并充分考虑吹填区的地形、地貌、几何形状的影响;为减少整平工作量,达到设计标高(或分程标高)及预留沉降后及时延伸管线或改线。③排水方案。该类工程吹填区基本位于海岸线附近,排水口的位置选择性较大。排水口的位置根据吹填区地形、几何形状、管线布置、吹填量、以及排水量综合考虑排水口的位置。若没有排水条件的工程通过计算吹填流量投入合理数量的强排水设备。④安全施工方案。安全施工方案主要有航行安全、外海取砂安全、设备安全、消防安全、防油污、防台防大风、航修安全等方面。
  4.2 施工参数的模拟计算准备
  ①临界流速。根据土质颗粒大小、级配、管径等参照合理的经验公式计算吹填施工时临界流速以有效指导施工防止堵管的情况发生。②波浪补偿器压力及行程。根据施工土质、平整度、风浪情况计算波浪补偿器压力大小,以及波浪补偿器行程抬起高度,为施工测试提供范围参考。③航速。根据土质、平整度、挖区长度确定合理的航速,合理综合调头时间与取砂时间平衡提高取砂效率。④吹填模式。根据土质确定各种吹填模式的管线长度适用范围。⑤取砂效率。根据土质情况、水深等数据参照泥泵曲线计算出理论取砂浓度及流速,为施工效率计算提供依据。