◎ 馮書科 交通運輸部廣州打撈局

1.引言

耙吸式挖泥船通常具備自航中同步施工能力，同時船舶航向機動靈活，方便避讓，不會對整個航道通航產(chǎn)生太大影響，適用于復(fù)雜流態(tài)航道以及營運航道的疏浚施工。航道在長期運行中，因為泥沙回淤影響持續(xù)積淤變淺，為此需要采取有效疏浚措施，掌握耙吸式挖泥船操作技術(shù)要點，提高航道整治水平。

2.航道疏浚工程分析

航道疏浚工程即利用挖泥船或其他設(shè)備工具清除航道水下泥沙作業(yè)。航道疏浚整治則是航道尺度擴展、開發(fā)、維護的重要措施。按照工程性質(zhì)可以將航道疏浚分成基建性以及維護性疏浚兩種形式。成型航道因為運行中的泥沙持續(xù)淤積最終變淺，對航道一段時間內(nèi)淤積泥沙進行有效清除，維護航道原有尺度的疏浚工程便屬于維護性疏浚；基于原有航道或新建航道進一步增深擴寬便是基礎(chǔ)性疏浚項目。維護性疏浚項目中的處理土質(zhì)主要是回淤土，相對而言施工更為簡便?；ㄐ允杩ｍ椖縿t是以原狀土為主，結(jié)合地質(zhì)環(huán)境以及工程區(qū)域條件存在不同施工難度，但和維護性疏浚項目比起來，整體施工難度較大。

3.耙吸式挖泥船特征分析

3.1 應(yīng)用優(yōu)勢

耙吸式挖泥船主要包括以下優(yōu)勢，第一是航行性能好，在疏浚設(shè)備持續(xù)創(chuàng)新升級中，進一步提升了耙吸式挖泥船基礎(chǔ)硬件配置水平，借助船艏橫向推進器能夠提高船舶機動性，便于操縱。第二是施工效率高，耙吸式挖泥船實際操作中省去了拋錨、纜索固定等環(huán)節(jié)，單純憑借設(shè)備自身便能夠?qū)崿F(xiàn)自航、挖掘、裝卸等操作，在順利開展疏浚工作基礎(chǔ)上提升整體施工效率。第三是經(jīng)濟效益好，因為耙吸式挖泥船整體運行性能優(yōu)良，可以加速作業(yè)進程，減少投入成本。

3.2 不足之處

耙吸式挖泥船在實際應(yīng)用中依然存在某些不足之處，比如工程現(xiàn)場存在較大粒徑的砂石黏土，會降低耙吸式挖泥船工作效率。挖掘泥沙操作中，因為配套泥泵擁有較高真空吸力，容易把水誤吸入泥艙，從而降低單次挖泥量。

4.耙吸式挖泥船RTK無驗潮技術(shù)和自動潮位遙報裝置

4.1 工程概況

某個航道工程標(biāo)段內(nèi)的疏浚工程總量達到620萬立方米，主要實施淤泥疏浚工作，整體泥層挖掘厚度在1米到2米之間，平均厚度達到1.5米。此次工程中的疏浚裝置主要以耙吸船為主。工程疏浚航道寬為500米，長度達到101千米，超寬3米，超深0.4米，超寬超深疏浚工程方量達到145萬立方米。疏浚開挖是此次項目工程重點環(huán)節(jié)。工程斷面如圖1所示。

圖1 設(shè)計開挖斷面（米）

4.2 RTK無驗潮原理

RTK動態(tài)控制系統(tǒng)在實時監(jiān)測中擁有較高測量精度，利用載波相位動態(tài)差分技術(shù)，能夠使野外定位達到厘米級精度。無驗潮水深測量相關(guān)技術(shù)應(yīng)用中，率先于船舶內(nèi)設(shè)置移動站，岸上設(shè)基站，經(jīng)實際測量，匯集整合船舶參數(shù)以及RTK高程信息，進行綜合計算，實時檢測船舶高程，經(jīng)綜合對比分析設(shè)計高程、核算結(jié)果，分析兩者差值，對船舶下耙深度實施靈活調(diào)整。初步確定船舶參數(shù)后，進行數(shù)據(jù)計算，確定海水面到GPS接收機間高程，結(jié)合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對高程數(shù)據(jù)開展實時計算。

4.3 無驗潮技術(shù)施工布置

基于控制點對控制網(wǎng)實施綜合布設(shè)，針對施工區(qū)臨近部位創(chuàng)建基站，基于該種條件下能夠優(yōu)化設(shè)備兼容性，便于實施檢測工作。在駕駛臺外部中間區(qū)域規(guī)劃移動站臺，該種布置模式下能夠進一步降低傳播擺動對測量數(shù)據(jù)影響，保障測定數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

4.4 潮位遙報儀

潮位遙報儀包括接收端、發(fā)送端兩部分，發(fā)射機涵蓋電源、功放器、編碼系統(tǒng)以及調(diào)制設(shè)備等部分組成，經(jīng)水位檢測后編碼器能夠?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成特定編碼，隨后利用調(diào)制器實施整形處理，通過RS485或CDMA將內(nèi)含水位編碼信息的調(diào)頻信號傳輸出去。接收機包括電源模塊、顯示模塊、特殊編碼甄別裝置、調(diào)諧設(shè)備、消噪設(shè)備、譯碼器、中放設(shè)備以及解調(diào)器等部分，潮位信號被接收后進行高頻放大以及混頻放大處理，并傳輸至相位鑒頻器內(nèi)，結(jié)束調(diào)制信號解調(diào)后，分離水位編碼進行降噪處理，經(jīng)譯碼器還原為水位參數(shù)通過顯示器呈現(xiàn)出來。

在潮位自動搖報下，制定潮位自動補償平挖定深方案，支持精挖處理。在潮位補償原理下，基于平挖定深功能開展精挖操作，對潮位搖報器內(nèi)基礎(chǔ)信息實施全面采集，自動獲取潮位差值融入耙吸船中控器，對潮位在挖掘深度方面影響進行有效補償，使施工作業(yè)實時保持在設(shè)定挖掘標(biāo)高，有效改善人工校正補償模式，實現(xiàn)精挖操作，提升平挖精度，潮位補償原理如圖2所示。

圖2 潮位補償原理

潮位儀利用壓力傳感器探測水位值，獲取水位數(shù)據(jù)，傳輸至主機系統(tǒng)和標(biāo)高值實施綜合計算后將計算潮位值輸出，數(shù)據(jù)經(jīng)主機端口發(fā)射裝置朝外部發(fā)送。潮位搖報裝置主要分布于耙吸船中控器端口當(dāng)中。經(jīng)數(shù)據(jù)解析后轉(zhuǎn)化為潮位值并傳送到挖掘控制平臺處理器，構(gòu)件數(shù)據(jù)傳輸鏈路，支持精挖功能落實全過程控制。

5.耙吸式挖泥船施工方法分析

5.1 裝艙溢流施工法

裝艙溢流施工法屬于我國到目前為止應(yīng)用頻次較高的施工方法，同時也是常規(guī)施工技術(shù)之一。裝艙法下需要河床有充足空間、深度滿足船舶航向、吃水、轉(zhuǎn)向等運行要求，同時還應(yīng)該設(shè)置恰當(dāng)拋泥區(qū)，在初步滿足上述條件后便可以利用該種技術(shù)方法開展施工作業(yè)。耙吸式挖泥船率先定位上線，將耙頭順利下放至設(shè)計深度和規(guī)定位置，利用船舶中推進裝置，帶動耙吸船航行對水下耙頭進行拖曳開展擾松作業(yè)。借助離心泵進行抽吸處理，并吸入低濃度泥漿到耙吸式挖泥船內(nèi)部泥艙當(dāng)中，開啟溢流口同步實施挖泥船裝艙、溢流，在船體整體吃水深度以及船舶艙儲量達到標(biāo)準(zhǔn)要求后，即刻暫停挖泥施工，抬升耙頭、耙臂回收，隨后航行至指定區(qū)域進行拋泥作業(yè)，卸載高濃度泥漿，隨后通過空載形式重新返回挖泥作業(yè)區(qū)繼續(xù)循環(huán)上述步驟，定位上線挖泥作業(yè)，形成一體化施工流程。一般耙吸式挖泥船內(nèi)都會設(shè)置艙內(nèi)泵設(shè)備，這種類型泥泵在挖掘能力方面相對較弱。某些耙吸式挖泥船除了艙內(nèi)泵裝置同時還設(shè)置水下泵設(shè)備，比起單一艙內(nèi)泵耙吸船，整體施工效率能夠提升30%。結(jié)合工程地質(zhì)復(fù)雜性，可以選擇配置水下泵的耙吸船。

5.2 旁通施工法

旁通施工法也是邊拋施工法，該施工技術(shù)進一步縮減泥艙環(huán)節(jié)，直接把泥漿傳輸至另外一側(cè)水中即可，或利用輸泥管傳輸至遠處水域。因為減去了泥艙中轉(zhuǎn)這一步驟，對比裝艙溢流技術(shù)能夠減少收耙、停泵、拋泥等一系列繁瑣流程，提高整體施工效率。但該處理技術(shù)存在某種局限性，特別是在當(dāng)下環(huán)保要求逐漸加強背景下，這種技術(shù)在我國應(yīng)用中存在一定限制，通常單純適用于緊急河口、通航航道淺灘疏通等，部分條件下也會在水深較淺且無法滿足挖泥船吃水裝艙要求的環(huán)境下應(yīng)用，進行開槽處理[1]。

5.3 耙吸船吹填法

吹填施工法和前面兩種施工方法完全不同，主要借助耙吸式挖泥船和配套輔助設(shè)備對挖掘泥漿實施吹填處理。但對于大部分耙吸式挖泥船而言，基礎(chǔ)泥泵功率無法滿足遠距離吹填要求，為此需要通過設(shè)置助力泵等措施擴大吹距。從淤泥粉土層面分析，其可以形成相應(yīng)長度吹填距離。但如果是沙質(zhì)土，則會進一步降低極限吹距。吹填施工方法主要包括以下幾種，第一是直接接岸管吹填技術(shù)，使耙吸式挖泥船率先靠岸、固定拋錨，隨后將耙吸式挖泥船中設(shè)置輸泥管和碼頭岸管進行連接，針對指定區(qū)域?qū)嵤┐堤钐幚?。該種施工技術(shù)需要盡量縮短吹填時間、預(yù)防風(fēng)浪、潮汐以及水流影響工程安全和施工質(zhì)量，此外還需要保障碼頭前沿水域擁有充足水深，多種條件限制下進一步削弱該種技術(shù)實用性。第二是接岸浮管吹填，該種技術(shù)方法類似于直接接岸吹填技術(shù)，但也存在一定差異，耙吸式挖泥船無需靠岸、拋錨，結(jié)合接浮管部位水域風(fēng)況、水流等條件決定，直接連接耙吸式挖泥船中輸泥管和碼頭岸管，利用水上浮管進行銜接，促進耙吸式挖泥船能夠遠離靠岸淺水區(qū)，提升該種技術(shù)方案實用性，優(yōu)化技術(shù)可靠性。結(jié)合相關(guān)統(tǒng)計分析，該種吹填施工技術(shù)也是我國當(dāng)前應(yīng)用頻次較高的技術(shù)方法。

第三是噴射吹填，該種施工技術(shù)處理下，無需和水上浮管以及岸管進行銜接，只需針對傳輸管中接入一部分漸縮管即可，順著耙吸式挖泥船斜前側(cè)噴出泥漿，整體吹距在30米到50米之間，主要由水底水流方向以及各種類型吹填材料所決定。該種技術(shù)措施適用于吹填區(qū)前方較深，且存在洋流能夠把吹填物質(zhì)推入目標(biāo)吹填區(qū)域中[2]。

6.耙吸式挖泥船精挖技術(shù)和管理措施

6.1 設(shè)備配套和施工思路

工程現(xiàn)場施工中，相關(guān)土質(zhì)疏浚項目主要以淤泥為清除對象，局部設(shè)置細(xì)砂混貝殼，結(jié)合工程現(xiàn)場土質(zhì)特征，主要借助自帶高壓沖水功能的耙頭進行沖刷作業(yè)，利用該種設(shè)施進行淤泥挖掘作業(yè)。耙齒分為尖齒以及平齒兩種類型，具體需要結(jié)合工程實際施工進展實施靈活選擇配置，比如挖掘作業(yè)進入收尾環(huán)節(jié)后，可以采取平齒，使整個耙齒密度擴大一倍，按照前后交錯形式對耙齒進行合理排列，該種配置模式下能夠預(yù)防出現(xiàn)溝、壟問題，在初步進行施工作業(yè)后所形成疏?；郾砻婢S持良好平整度。疏浚區(qū)域內(nèi)挖掘泥層厚度在1米到2米之間，整個泥層相對較薄，為進一步優(yōu)化挖掘施工效果，可以適當(dāng)擴大下耙精度，并對具體疏浚施工方法進行科學(xué)規(guī)劃，在航道工程項目順利開展疏浚施工中，進一步縮減廢方量，能夠更好保障工程質(zhì)量，提升施工效率，有助于擴大項目經(jīng)濟效益[3]。

6.2 多波速測量控制

多波速測深系統(tǒng)擁有覆蓋范圍廣、精度高等優(yōu)勢特征，也是新時期水下地形勘測中的關(guān)鍵設(shè)備，通過合理應(yīng)用相關(guān)設(shè)備能夠?qū)λ碌匦芜M行準(zhǔn)確探測，在施工實踐中能夠改善單波速水深單一測量模式下的問題。多波速測深裝置擁有較大的測量覆蓋面積，普遍能夠滿足水深的4到10倍，擁有較高提升幅度。針對航槽中尚未滿足設(shè)計深度淺點以及小面積淺區(qū)應(yīng)該進行及時清除，順利落實淺點清除作業(yè)。掃淺施工中按照耙吸船定深方法進行下耙施工，做好施工測量工作，按照2到3天標(biāo)準(zhǔn)進行一次測量，準(zhǔn)確劃分淺區(qū)為主，針對性設(shè)計掃淺挖泥航線[4]。

6.3 基于多波速測量控制準(zhǔn)確把握施工進展

結(jié)合水深測量設(shè)計圖紙，按照分條、分層方法進行合理施工，同時需要對施工區(qū)寬度以及泥層厚度進行嚴(yán)格控制，針對泥層厚度存在異常起伏以及均勻性不足的問題，需要對整體施工技術(shù)參數(shù)進行靈活調(diào)整，保障施工質(zhì)量和施工效果。在開展疏浚施工中，需要重點關(guān)注下耙深度，保障耙深合理性，避免影響挖掘深度，優(yōu)化挖掘施工效果。綜合考慮設(shè)計斷面以及船舶操作性能，有序?qū)嵤┲饘油诰蚴┕?，強化工程檢測控制，保障結(jié)束河道疏浚施工后達到標(biāo)準(zhǔn)平整度要求。航道整治項目的整個疏浚過程中需要落實精細(xì)化施工作業(yè)理念，保障在經(jīng)過細(xì)致處理后滿足工程質(zhì)量要求，促進工程成功通過驗收，為航道工程中其他項目順利實施奠定良好基礎(chǔ)[5]。

7.結(jié)語

航道整治中想要提高耙吸式挖泥船的操作性能，需要準(zhǔn)確把握耙吸式挖泥船施工工藝，了解相關(guān)技術(shù)要點、作業(yè)流程，同時在施工實踐中聯(lián)系工程現(xiàn)場環(huán)境特征合理選擇，選擇最佳施工工藝，進一步提升工程效率，增強耙吸式挖泥船在整個航道疏浚領(lǐng)域競爭力。