何建宇 何稳兴
广州打捞局
摘要：绞吸挖泥船因其对土壤适应范围广，并能够将挖掘输送吹填等工序次性完成，而成为疏浚工程中使用最广泛的挖泥船型之一，绞吸挖泥船应用的推广，但绞吸挖泥船施工操作水平偏低、效率不高。本文通过总结经验介绍了在绞吸船实践施工中提高生产效率进行分析和探讨，以求为同行提供一些工作借鉴。
关键词： 绞吸船；施工管理；效率；
引言
绞吸式挖泥船具有一次性完成挖泥、输送、排出等疏浚工序的特点，绞吸式挖泥船在疏浚挖泥及吹填造地过程环节多，每个环节都影响生产效率，如能合理做好各个环节，能大幅提高生产效率。本文通过对绞吸式挖泥船施工过程中相关资料的收集和对比分析，研究影响绞吸船施工效率的主要因素，为加强绞吸船管理水平，提高绞吸船施工效率。
一、绞吸式挖泥船基本原理
绞吸式挖泥船是水力式挖泥船中较普遍的一种，是目前世界上使用较广泛的挖泥船。绞吸式挖泥船是用装在绞刀桥梁前端的松土装置一绞刀，将水底泥沙不断绞松，同时利用泥泵工作产生的真空和离心力作用，从吸泥口及吸泥管吸进泥浆，通过排泥管输送到卸泥区。其特点是能够将挖掘、输送、排出和处理泥浆等疏浚工序一次完成，能够在施工中连续作业。绞吸式挖泥船在疏浚挖泥及吹填造地过程环节多，每个环节都影响生产效率，如能合理做好各个环节，能大幅提高生产效率。
绞吸式挖泥船的主要设备由船体、桥梁（桥架）、绞刀、绞刀马达、泥泵、定位装置（钢桩或三缆）、排泥管等构成。绞吸挖泥船简要构造如下图。
.png)
二、影响绞吸式挖泥船生产率的关键因素
绞吸挖泥船生产率分挖掘生产率和泥泵管路吸输生产率两种，两者之中，取其较小者代表其生产率。因为绞吸挖泥船施工的特点就是挖掘与吸输同时完成，两者是相互制约的。
（一）挖掘生产率
挖掘生产率主要与挖掘的土质、绞刀功率、横移绞车功率等因素有关，按下式计算： W=60KDTV
式 中 W一 绞刀挖掘生产率( m3/h);
D— 绞刀前移距( m ) ;
T——绞刀切泥厚度( m ) ;
V-— 绞刀横移速度( m/ min) ;
k一绞刀挖掘系数,与绞刀实际切泥断面积等因素有关，可取0. 8-0. 9。
（二）泥泵管路吸输生产率
泥泵管路吸输生产率主要与土质、泥泵特性和管路特性有关，按下式计算：
.png)
当挖泥船在新工地施工时，应通过试挖获得最佳生产率，并确定优化的泥泵转速、绞刀前移量、切泥厚度、绞刀转速和横移速度等操作参数。
三、提高绞吸挖泥船生产效率的分析
(一)提高挖掘生产率
1、疏浚土质勘察及施工方法；
目前国内疏浚企业普遍存在着对疏浚土质不重视的情况，实际上确定土的性能指标和进行土质分类是为了正确选择挖泥船船型、合理安排施工工艺，这是确定船舶生产效率与核算施工成本的主要依据。所以疏浚工程开始就要对土质进行深入的研究，土质基础资料的勘察、积累是长期而有意义的工作，且要有明确的针对性。挖泥船施工时，必须要有详细的工程地质说明书、钻孔平面布置图、工程地质剖面图、土壤实验报告等基础资料。土质可分为有机质土及泥炭、淤泥、黏性土、粉质土、砂土和碎石土等类别。土质的密实程度和可挖掘的性能影响疏浚施工效率和工程成本。土质类别不同，其切削难易程度有相当大的差别，即使是相同类别的土质在不同的区域其抗剪强度也不尽相同。土质决定船型、挖掘机具乃至整个开挖手段的选取。依据土质选择正确的施工方法是获得较好的经济效益的前提。
1） 土质较密实不易切削、绞刀挖掘量小于水力输送的土方量时，则需要调整横移速度，绞刀下放深度与进桩前移距等参数，以改善绞刀切削效果。
2） 当挖掘断面土层内土质过于密实时，绞刀难以切削土层，容易加剧挖泥机具磨损及使运转设备运行工况失常，也应及时调整施工方法和工艺。
3） 如果开挖土质颗粒大，会造成泥泵及吸排管线磨损严重、输送困难，除调整绞刀挖掘参数外，应及时更换适合挖掘该类土质的绞刀。
4） 开挖松软土质时，因土层支撑力不足，易造成漏桩现象。必须考虑定位桩下落方式和下落高度，对钢桩入泥深度要合理控制，以避免溜桩。
5） 锚横移拉力与挖槽外土质有关，土质较松软时可获得较大的抓力，反之易发生走锚现象，加大施工辅助作业占用时间。
6） 黏性土容易糊绞刀，且清理困难、利用率降低，对施工造成困难，因此应选择适宜挖掘黏性土的绞刀。
2、根据不同土质选用不同的绞刀提高施工效率；
.png)
3、通过试挖获得最佳生产率
在绞吸式挖泥船施工过程中，挖泥操作技能也是提高生产效率的关键一环，抓住这个环节，就等于把握住了生产效率关。在改进挖泥操作技能的过程中，必须不断改变落后的传统思维和传统操作方式。要求挖泥驾驶员消除堵管的恐惧心理，并对驾驶员不断改进操作方式的做法给予大胆尝试。同时在排泥口临时委派专人用肉眼观察泥浆浓度，并将信息通过对讲机及时反馈给驾驶员。驾驶员不断调整操作方式，不断校正各种仪表数据。通过反复实践，反复摸索，最终将挖泥浓度控制在30％左右，做到浓度高但又不至于发生堵管现象，从而真正使挖泥操作达到最佳施工效果。比如，施工人员可将2台舱内泥泵与1台水下泵组合起来来进行作业，对清水的流量、挖泥的效率和耗能情况进行分析后，确定出最佳的组合方式为：1台舱内泵+1台水下泵。采用组合方式来进行作业，不仅有效地降低了施工的成本，而且还有效地提供了生产效率。
(二)提高泥泵管路吸输生产率
我们从挖泥船的生产量表达式 M =QP (Q: 输送流量 , P:泥浆浓度 ) 可知 , 流量和泥浆浓度是影响挖泥船生产效率的两个重要参数。为提高生产效率 , 一是提高泥泵的输送流量 , 二是提高泥浆浓度 , 或同时提高流量和泥浆浓度。
1、 提高输送流量
输送流量是指单位时间内泥泵排出泥浆的体积。由泥泵特性曲线可知 , 流量与功率、扬程有关 , 由流量计算式 Q =WV(W:排泥管截面面积 ;V: 排泥管内泥浆流速 ) 可知 , 流量还与流速有关。因此 , 要提高泥泵的输送流量 , 一是要增加绞吸式挖泥船主机的输出功率 , 二是要降低挖泥的扬程 , 三是要提高排泥管道内的泥浆流速。绞吸式挖泥船自定型建造开始 , 就先确定清水流量 , 选择发动机 , 因此挖泥船主机的输出功率是固定的 , 我们只有从改进泥泵的内部结构、减少泥泵内部的水力损失、机械摩擦损失等方面入手 , 提高有效功率 , 即泥泵的效率。当承建的施工项目确定以后 , 相应的工况条件也就基本确定 , 如开挖的土质、所需的排距及相应的排高 , 因而所需的扬程也就基本确定。由上述分析可知 , 提高泥泵的输送流量 , 其关键就是要提高排泥管道内的泥浆流速 , 保证泥泵有较大的输送流量。下面就如何提高排泥管道内的泥浆流速进行分析。提高流速的方法有 : ①缩短排距。在工程开工前架设管线时 , 要对现场进行认真的踏勘 , 力求将排距控制在最短 ; ②管线的架设力求顺直 , 尽量减小爬坡、转弯的次数 , 减少泥浆在管内的阻力 ; ③降低排高。在条件允许的情况下 , 降低排高 , 可以降低水头损失 , 提高流速 ; ④减小挖深。在相同土质的情况下 , 挖深越大 , 流速越小。因此 , 在吹填工程中 , 可适当减小挖深 ; ⑤减小浮、潜管的使用。 1m 浮管相当于 1. 67m 岸管 , 1m 潜管相当于 1. 14m 岸管 , 因此减小浮、潜管的使用 , 可减小泥浆在排泥管内的阻力 , 提高流速 ; ⑥在泥泵柴油机允许的情况下 , 提高泥泵的转速 , 可有效增加泥浆的初始能 , 提高流速 ; ⑦定期检查 , 减少泵壳分泥咀的间隙 , 减小叶轮与衬板之间的间隙 , 提高泥泵的效率 ; ⑧及时清障。吸泥口、泥泵、管头有障碍物时 , 流速会受到很大的影响 , 严重时会导致堵管 ,因此需及时清障 , 保证排泥管的畅通 ; ⑨在泥泵柴油机允许的情况下 , 适当增大管头直径 ; ⑩不断研究新材料 , 采用摩擦阻力小的材料制作排泥管。
2、 提高泥浆浓度
土质是影响泥浆浓度的主要因素 , 在土质一定的情况下 ,可以采用如下方法提高泥浆浓度 : ①选择适当的绞刀入泥厚度。土质不同 , 绞刀最佳入泥厚度也不同 , 入泥太薄 , 浓度无法上去 , 入泥太厚 , 横移困难 , 浓度也无法上去。只有选取最适当的入泥厚度 , 才能达到最佳的横移速度、最好的浓度。②适当的绞刀前移距。一般来讲 , 较硬的土质 , 绞刀每次的前移距离较小 , 较软的土质 , 绞刀每次的前移距离较大。而对于相同的土质 , 如果绞刀每次前移距离过大 , 开挖起来相对困难 ,浓度难以提高 , 而如果过小 , 绞刀空转 , 难以挖到泥 , 浓度也难以提高 ; ③不同的土质采用不同的绞刀 , 淤泥、淤泥质土、泥炭、松散到中密的砂等松软土质 , 应选用前端直径较大的冠形平刃绞刀 , 对于粘土、亚粘土宜选用方形齿的绞刀 , 对于坚硬土质 , 宜选用直径较小的尖齿绞刀 , 对岩石宜采用可换齿的岩石绞刀 ; ④采用水下泵。水下泵距吸泥口越近 , 将泥砂从海底提升到水下泵所需的真空度越低 , 所能获得的浓度越大 ; ⑤在近海施工时 , 充分利用低潮位施工 , 这样绞刀桥架的倾角较小 , 将泥砂提升到泥泵所需的真空度较小 , 浓度也会更好。
(三)、对排泥管线的布设方案进行科学合理的优化
?在进行疏浚施工操作时，绞吸式挖泥船借助排泥管线将挖掘后的泥浆排出，并且运输到要求位置处。施工单位需对排泥管线的布设方案进行科学合理的优化，提高工作效率：在管线布设时，不宜过长，在确保正常作业的需求下，对实际的施工情况进行分析，科学合理地设计排泥线路，缩短接卡之间的距离，降低对能耗的使用；在管线布设时，需要确保管线保持笔直状态，对接卡的走向进行标记，控制好管线的方向。对于存在一定弯度的区域，不可出现弯曲过大导致憋管现象；在管线布设时，需要降低管线的高度。根据施工区域的设计高度为基础来进行管线的布设，不可高出施工高度。注意不同状况管线的使用，最好的排泥管使用在潜管上，稍差的管线使用在浮管上，状况最差的排泥管使用在岸管上。增加快速接头的使用，管线每隔 50~100m 左右装一个快速接头，三通管可以采用液压装置，减少因接管工作而影响船舶的施工时间。船上注意观察管线动态，当胶皮管在横流作用下折死后应及时用锚艇或拖轮顶开，同时调整管线锚，确保管线的顺畅。
三、结语
绞吸式挖泥船的生产效率与人的因素也有很大关系 , 只要强化施工管理、严守操作规程、提高操作技术 , 在施工过程中准确判断施工工况条件 , 以熟练的操作技术、先进的施工工艺 , 那么在同一设备、工况条件下提高生产效率获取理想的经济效益是完全可能的。因此我们应该不断的对绞吸式挖泥船的施工过程进行总结，对影响影响生产因素进行排除、改进，以求最大提高绞吸式挖泥船的生产效率，最终达到科学管理和生产的目的。
参考文献 :
[1] JTJ319—99，疏浚工程技术规范[S].
[2] JTJ/T320—96，疏浚岩土分类标准[S].
[3] 谢长宁 . 绞吸式挖泥船施工 [M ]. 机械疏浚专业委员会编 , 1997.
[4] 《港口与航道工程管理与实务》教材.
[5] 黎大江：《绞吸式挖泥船泥泵装置特性分析》，《船海工程》，2001年04期
[6] 孟友培：《海狸1600型和3800型绞吸式挖泥船在湖区生产率的探讨》，《湖南水利水电》，2002年01期