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    科學技術論文

    淺析自航耙吸挖泥船在青島港前灣港區港池加深疏浚工程中的施工管理

    時間:2021年04月08日 所屬分類:科學技術論文 點擊次數:

    摘要:本文根據新;8輪大型萬方耙吸挖泥船在青島港前灣港區港池加深疏浚工程中出現施工情況,針對施工區自然工況條件,通過對現有的耙頭改進、工藝優化和相關管理提升,有效地提高了船舶的生產效率,為公司今后更好地管理大型耙吸船和對類似工程施工都具有

      摘要:本文根據新;8輪大型萬方耙吸挖泥船在青島港前灣港區港池加深疏浚工程中出現施工情況,針對施工區自然工況條件,通過對現有的耙頭改進、工藝優化和相關管理提升,有效地提高了船舶的生產效率,為公司今后更好地管理大型耙吸船和對類似工程施工都具有一定的借鑒意義。

      關鍵詞:耙頭改進;工藝優化;管理

    港航疏浚施工技術

      一、工程概況

      青島港前灣港區港池加深疏浚工程,位于青島市黃島區前灣港區,港池范圍疏浚面積142.2萬m2,炸礁面積約76.9萬m2,要求達到設計水深-16.5m,疏浚土工程量241.088萬m3,拋泥運距15km。

      港口論文范例:基于場強模型的遼寧沿海港口腹地劃分

      施工區域內土質復雜,自上而下主要分布有第四紀全新世濱海相沉積形成的淤泥質粉質粘土及粉土、粘土、粗礫砂及少量粉細砂等。施工質量滿足交通運輸部《疏浚及吹填工程質量檢驗標準》(JTJ324-2006)的規定進行四波束掃海驗收要求。

      二、施工中遇到的難點及解決措施

      本工程疏浚土采用公司新建造的大型耙吸船新;8輪裝艙溢流法施工。在該工程工況條件下,新;8輪的生產能力的發揮主要取決于二個條件,其一為施工裝艙效率的提高,其二為有效挖泥時間的增長。但在迄今1個月的工程實施中遇到的一些問題,在公司相關部室的指導下,采取了一些針對性措施,并根據實際情況加強現場管理,達到了有效提高生產效率的目的。

      1、尋找影響施工效率因素,提出改進措施

      施工區內土質主要以粉質粘土、粘土為主,內夾雜粗糲砂,粘聚力大,密實性好,滲透系數小,抗剪強度高,表層塊石多。“新;8”輪在8月30日~9月4日的前期試挖施工實踐中,主要存在以下幾點影響施工效率發揮因素。

      (1)耙頭耙齒入土深度小,對粉質粘土切削力作用小,破土效果差,塊狀泥土進艙比例少;

      (2)施工過程中,耙頭堵塞嚴重,時常出現悶耙現象,主要表現為真空度大、排出壓力低。

      在額定的泥泵功率和流量下,影響挖泥裝艙施工效果的主要因素是耙頭的真空度、耙齒的破土能力和是否使用耙頭高壓沖水及其有效性。因此,根據該工程的土質狀況,要提高船舶的裝艙濃度,應從以下幾方面重點考慮。

     、偬岣甙翌^真空度

      耙頭真空度和泥泵在一定轉速條件所產生的有效揚程、耙頭吸口對地狀態有關。泥泵所產生的實際有效揚程等于吸、排管的阻力損失和吸口所產生的靜壓力之和。泥泵最大允許真空與吸、排泥管損失系數、施工流速、吸泥高度、泥漿密度和泥泵與水面的位置高度有關。顯然,對于采用特定的施工船舶,在特定的工況條件下,改變泥泵的高度是不切實際的。

      因此,耙頭對地壓力大小是影響泥泵產生真空度的主要原因,而它又和波浪補償器充氣壓力相關。開工時,新;8輪耙頭波浪補償器充氣壓力設置為65bar,顯然在施工密實性土時,施工過程中耙頭極易上下較大幅度變動,影響了耙頭真空度,降低泥漿吸入濃度。根據現場施工實踐及效果,先期施工時,先將波浪補償器充氣壓力調整為45bar左右,并根據土質狀況和施工效果逐步將波浪指示器充氣壓力調整至25bar左右組織施工。

     、诟邏簺_水

      船舶裝配的DN1000液壓主動型耙頭適應性強,耙頭的三排高壓沖水,預想的效果是通過沖水對泥土進行液化,起到松土和預挖的作用,使耙齒更容易下挖,提高耙齒下挖深度,這種形式對砂性土有很好的效果,但在青島港前灣港區,由于土質主要是粉質粘土,粘聚力大,密實性好,滲透系數小,抗剪強度高,高壓沖水雖能幫助耙齒增加破土能力,但效果有限,從達到的效果與消耗的能耗之間相比是很不經濟的,因此對此種土質建議不使用。

     、鄹淖儼引X齒形,提高耙頭破土能力

      耙齒的有效破土能力和切削速度、切入深度和耙齒的幾何形狀有關。切削速度和船舶航速有關,前灣港區施工區域狹窄,橫向寬度0.9km,縱向寬度1.1km左右,航速改變的幅度極為有限,僅保持在1~3kn速度之間。因此通過依靠提高航速達到提高耙頭的破土能力也很有限。比較可行的方法是適當增加耙齒切入深度、選用合適的耙齒形狀,對提高此種工況條件下的耙頭破土能力具有明顯的效果,但需根據土質狀況,船舶對耙頭的拖曳能力,綜合考慮耙齒的寬度、厚度和傾角等。

      新;8輪現用的耙頭為挖沙型耙頭,耙頭中間橫檔裝有25只長40cm的半犁形齒,耙唇處裝有11只長25cm平板齒,排列密集,不適合挖掘粘性土。

      針對此種情況,為有效提高耙頭破土能力,在公司相關部門的指導下,在不影響現有耙頭強度和性能的情況下,在耙頭底部耐磨板處加樁5只長度50cm的半犁形齒(耙齒的入土深度、數量和耙頭阻力存在對應關系,數量過多或過深會導致耙頭阻力過大,影響航行速度);將耙唇處5只長度25cm平板齒加長至42cm左右,前端加工成楔形,間隔布置,同時將耙腔內橫檔處25只半犁形齒減少為17只,經一天試運行后發現,挖掘效果雖有好轉,但耐磨板處新裝耙齒長度略長,抗折能力差,齒根部極易在切削粘土過程中折斷。

      后根據實際使用情況,經進一步比較研究,在耙頭底部耐磨塊處耙齒的更換為長度45cm,刃身厚度5cm,齒根寬15cm的弧狀牛角形齒。

     、苓m當提高疏浚物在耙腔中的通過能力

      為保護泥泵疏浚系統設備,原耙腔內設有30×30cm尺寸格柵。前灣港池底質表層遺有建港或前期炸礁后大量大小不均的塊石,在挖掘和輸送過程中,耙腔中受極易粘聚的疏浚土極易堵塞耙腔,造成悶耙現象,不僅很大程度上影響了船舶有效施工效率的發揮,同時也一定程度上加劇了泥泵的氣蝕現象。為此,在充分考慮設備安全使用的情況下能有效提高船舶的施工效率,將原有的格柵尺寸,調整為30×60cm,并耙頭吸口尺寸垂直布置,既避免了大體積石塊,又有效提高了粘性質疏浚土通過能力,提高了船舶的疏浚產量。

      通過對施工工藝的優化和現有耙頭一系列改進措施,新;8輪在青島港前灣港區港池加深疏浚工程中,船舶的裝艙效率得到了明顯提高,據船載疏浚系統顯示,船舶的施工裝艙效率由8月底開工初的1100m3/h左右,至9月底提高至1710m3/h左右。

      2、加強協調,有效提高挖泥施工時間

     、贉p少施工干擾,提高施工時間利用率

      青島港前灣港區的碼頭已全部建成并投入使用,社會船舶進出港航次頻繁,出入港時間不確定,需要不定時避讓,給連續正常施工帶來極大影響。為最大程度上提高船舶施工時間利用率。在得到當地港航部門和業主的同意下,采取了分幅、分區施工措施(留出200m寬度為社會船舶通航),即沿著航道方向分上下兩幅,進出港池的大型船舶以不施工的航道水域為路線進行進出港。這樣既能港池社會船舶通航需求,又能確保新;8輪施工連續性,并有效確保了船舶航行安全。同時,通過實時調查進出港船舶的情況,包括進出港時間、航線類別等,對于產生影響的進出港船舶,提前做好避讓工作,在確保安全的前提下,最大程度上提高新;8輪有效施工作業時間。

      考慮到港池和航道內同時進行疏浚、炸礁和清礁作業,為最大程度上擴大新;8輪施工作業面,確保其施工連續性和有效縮短施工工期,整體提高船舶的生產效率,采取優先施工炸礁區與疏浚區相鄰無干擾部分,并盡量加大炸礁船與抓斗船的施工間距,減少相互之間的施工干擾。

     、诩訌娦蘩頃r間管理,有效保障施工作業時間

      在正常做好船舶設備的管、養、修的同時,項目部和船舶也對一些零星修理加強了管理。因工程土質主要是粉質粘土中夾有一定量的粗礫砂,耙頭中起破土作用的牛角齒具磨耗大,基本上使用三天就需更換焊裝,而燒焊一個齒具,雙人電焊作業約需2小時左右,焊裝耙齒工作量極大。

      通過采取了一系列有效措施,新;8輪在9月份施工時間利用率達到97.8%,為順利完成月度生產任務和后階段確保正常施工提供了保障。

      三、結束語

      新;8輪是我局公司自主創新,建造的一艘技術裝備先進的大型萬方自航耙吸船。在合適的施工工況條件下和正確的管理下,能有效發揮出其生產能力,創收能力強,但也是能源消耗大戶,日平均油耗達30多噸,月度成本達到900多萬元。任何在施工技術和管理上的疏忽、懈怠,造成所付出的成本也是巨大的,都有可能使它成為吞噬項目利潤的黑洞。

      作者:倪 軍 楊增海 方振

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