摘要：海底环境条件、海底管线参数、挖沟设计要求都将影响挖沟机的选择，尤其土壤介质与强度、管径与重量、挖沟方式、挖沟深度等对挖沟机选择影响较大。本文阐述的悬浮式T型挖沟机，根据浅水挖沟及深挖沟的特点，进行优化，解决了目前使用的挖沟机海底管线埋设效率低，安全性差，无法对海管进行保护的问题。
关键词：新型；T型挖沟机；轴流泵；液压马达；海管
0 引言
在海底管线施工过程中，由于挖沟机较重，使用船舶吃水比较深，在浅水处挖沟埋管施工无法使用，所以迫切需要一种重量轻、喷冲力大，能在小型船舶上进行挖沟埋管施工的挖沟机，提高海底管线埋设效率和安全性、可靠性，保护海管不受损坏。悬浮式T型挖沟机便是针对浅水挖沟及深挖沟研发出来的新型挖沟机。
1 海管挖沟简介
海管挖沟是通过将挖沟机骑跨在海管上方，利用中压射流系统，切割硬土层后。由轴流泵产生的大流量喷冲水流，对管下部海床进行冲刷、液化，部分液化土壤随水流冲走，部分由气举系统吸走排至沟外，从而形成管沟。管线在自重的作用下落入沟底，从而达到埋设管线的目的。
2悬浮式T型挖沟机
在浅海水域，尤其是在水陆相衔接处，沙滩淤积区域水浅且漫长，海床复杂，这样的海域，大船进不来，陆地上的设备又不能在水上施工，施工设备难以解决[1]。而当水深加大时，通过软管的压缩水会有较大损失，土质较硬时，单纯增加喷射功率也不能提高挖沟效果[2]。同时喷射式挖沟机在遇到砂质土壤时，也存在工作效率低下的缺点[3]。由于深水域管线很难准确地铺设在预先挖好的沟内，所以多采用管线铺设一段时间之后，再沿管线进行挖沟作业的方法[4]。挖沟机需要对至于土壤上的海底管道进行保护，避免由于挖沟作业对海底管道进行破坏。
悬浮式 T 型挖沟机（图1-1），包括轴流泵喷冲装置，轴流泵喷冲装置的左右两侧对称分布有 4 个吊耳，且轴流泵喷冲装置的前后两端分别设置有前导向脚支架和后导向脚支架，并且前导向脚支架和后导向脚支架关于轴流泵喷冲装置的中心对称设置，保证了挖沟机的作业过程中的稳定性。
轴流泵喷冲装置的顶部设置有液压马达油管接头，且液压马达油管接头通过轴流泵喷冲装置与动力液压站相连接，将海管底部的泥沙清除，能够实现挖沟达到海管深埋的要求。
轴流泵喷冲装置的两端上部分别设置有 2 个单波束声纳探头，且单波束声纳探头与单波束声纳监视器相连接，通过单波束声纳监视器的作用，当挖沟机就位时，通过单波束声纳探头和单波束声纳监视器的作业显示出海底管线的位置，从而方便了调整前导向脚支架和后导向脚支架就位挖沟机。
高压水喷嘴在前导向脚支架下端等间距设置，且前导向脚支架 上端的高压进水法兰通过螺栓与外界高压水泵机组的输水管相连接，通过多个高压水喷嘴的作用对海管附近的海床泥沙进行切割，前导向脚支架和后导向脚支架的中间均设置有尼龙滚轮，且尼龙滚轮为倾斜设置，对该装置起到导向的作用，同时还起到保护海管的作用。
3工作原理
在使用该悬浮式 T 型挖沟机时，首先对挖沟机进行就位，通过单波束声纳探头和单波束声纳监视器显示海底管线的位置，来调整前导向脚支架和后导向脚支架使挖沟机就位，作业过程中通过声纳监视器来显示了解所挖沟的深度和宽度，以此调整挖沟机行进的速度，前导向脚支架和后导向脚支架中间均设置有竖直倾斜尼龙滚轮，不仅起到了挖沟机的导向作用，而且起到保护海管的作用。
前导向脚支架下端设置有多个高压水喷嘴，前导向脚支架上端设置有高压进水法兰用螺栓与外设的高压水泵机组的输水管相连接，通过下端设置的多个高压水喷嘴，切割海管附近的海床泥砂，在轴流泵喷冲装置的顶部设置有驱动马达的液压马达油管接头，再通过轴流泵喷冲装置下部的喷头喷冲，将海管底部泥砂将其清除，可实现挖沟达到海管埋深的要求。
轴流泵喷冲装置是采用大功率液压马达进行驱动，在轴流泵喷冲装置顶部设置有驱动马达的液压马达油管接头，与动力液压站的液压胶管接头相连接，即采用两个大功率液压马达驱动叶轮进行运转，利用动力液压站产生高压油流为驱动马达提供液压动力，动力液压站的油流带动液压马达旋转，液压马达带动叶轮旋转产生吸水流，再通过轴流泵导流叶片使旋转水流改变成直线水流方向，高速大流量水流通过喷头喷冲海管底部海床面，使挖沟速度和沟型得到了充分保证。总之，悬浮式 T 型挖沟机，具备了射流切割和喷冲的综合功能，在海管挖沟施工中起到了领先作用。
4 悬浮式 T 型挖沟机的优点
1、轴流泵喷冲装置是采用大功率液压马达进行驱动，在轴流泵喷冲装置顶部设置有驱动马达的液压马达油管接头，与动力液压站的液压胶管接头相连接，利用动力液压站产生高压油流为驱动马达提供液压动力，液压马达带动叶轮旋转产生吸水流，高速大流量水流通过喷头喷冲海管底部海床面，使挖沟速度和沟型得到了充分保证。
2、在轴流泵喷冲装置两端上部分别设置有2个单波束声纳探头；通过单波束声纳监视器，挖沟机就位时，通过声纳探头和声纳监视器显示海底管线的位置，来调整导向脚支架就位挖沟机，作业过程中通过声纳监视器来显示了解所挖沟的深度和宽度，以此方便调整挖沟机作业的速度。
3、前导向脚支架和后导向脚支架不仅起到了挖沟机的导向作用，而且在导向脚支架装置上安装有倾斜的尼龙滚轮起到保护海管的作用，并且体积小、重量轻、使用灵活，提高了设备的使用效率。
4、通过延长声呐支架高度，提高声呐可探测范围；延长排泥管高度，提高沟内淤泥排泥效果。
5、结合本套挖沟机独有特点，导向腿可进行升降调节，可提高挖沟机在深沟中作业的适应性。
5 结论
该悬浮式T型挖沟机，解决了目前使用的挖沟机海底管线埋设效率低，安全性差，无法对海管进行保护的问题，同时，在浅水区域挖沟、管线原土回填和深挖沟中也有极为广泛的应用。
参考文献：
[1] 卢瑾奉.滩海海底挖沟沉管技术.江苏船舶，2004（5）：12-14.
[2] 邵伟才，夏贤行.海底管道埋设机及其应用[J].浙江水利科技，2005,(03)：41-43.
[3] 李树嵬，滩海水域漂浮拖管技术研究[D].硕士，天津大学，2007.
[4] 张国光.世界著名水下开沟机械设计施工公司与机型介绍[J].海洋技术，1996,（02）:55-64.
作者简介：高钒铭,1988年生，男。主要从事船舶与海洋工程等方面的工作。
论文作者:高钒铭
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第12期
论文发表时间:2019/8/27
标签：轴流泵论文; 支架论文; 导向论文; 声纳论文; 马达论文; 波束论文; 管线论文; 《工程管理前沿》2019年第12期论文;