中交上航局航道建设有限公司 浙江宁波 315200
摘要：在疏浚施工过程中，扫浅是其中必不可少的环节，若采用抓斗式挖泥船施工，存在施工效率低，耗时长的问题，而平整器运用不仅能有效提高平整度，而结合前期施工工艺优化，能有效提高施工效率，可以缩短施工工期，降低成本，具有提质增效的作用。
关键词：整平器；抓斗式挖泥船，优化，施工工艺；效率
在大衢渔港防波堤工程港内疏浚作业工程中，疏浚总方量为259.9万m³，其中航道疏浚标高为-5.8m（85高程，下同），锚地疏浚标高为-4.5m，超宽≤2m，超深≤0.3m，工期4个月。施工区域位于防波堤内侧，受风浪影响较小，但施工区域水深条件及通航条件复杂（停泊渔船较多），不适宜耙吸船及绞吸船作业，只能采用小型抓斗式挖泥船施工。由于水域范围有限，为确保施工安全，施工区域只能布置5组作业船舶。因此，如何确保在合同工期内完成施工任务成为最大难题，通过比选、论证、分析，最后采用了优化施工工艺+整平器的施工方案，下面就优化工艺、整平器选择、整平器安装、整平器使用、整平器效果评价、整平器扫浅注意事项六方面进行介绍分析。
一、优化工艺
抓斗式挖泥船主要运用钢缆上的抓斗，依靠其重力作用，放入水中一定的深度，通过插入泥层和闭合抓斗来挖掘和抓取泥沙，然后通过操纵船上的起重机机械提升抓斗出水面，回旋到预定位置将泥沙卸入泥舱或泥驳中，如此反复进行。[1]首先需要做好开工展布，艏艉抛好锚就位，就好位后开始施工。主要施工方法有梅花式排斗挖泥方法、留梗式排斗法、顶滩挖泥法等。
针对本工程土质松软、泥层厚度不大的情况，采用梅花式排斗挖泥方法（见图一），即斗与斗之间留有一定的间隔，使所挖的泥面呈梅花形的土坑。而整平器作用就是销坡填坑，提高平整度，在实际施工过程中，可以根据水流的大小及土质松软情况，合理确定斗与斗之间的间距，并控制好开挖深度。前期最好对整平器效果进行试验，并根据优化施工工艺，将抓斗式挖泥船初定排斗方案为排三斗空一斗，梅花状错位排斗，按此方法排斗，可减少排斗数1/4。
图一、梅花式排斗挖泥示意图
二、平整器选择
整平器一般选用特殊钢质桁架结构，耙底安装钢制铲板及刮板或铲齿，通过钢缆悬挂在自航船船尾，具有结构简单、使用方便、成本低廉的特点。整平器有刮板式、齿式和混合式等多种形式，根据土质情况和泥驳功率等因素综合分析，针对以粉土、粘土和中粗砂为主的疏浚土质，选择平刃型刮（铲）板式桁架整平器。整平器焊接前后两端焊接安装铲板和刮板，前铲板起切削作用，后刮板起整平作用；前后刮板通过平行设置的加强板连接，增强整平器的整体受力；侧板之间的枢轴上套设有调整件，配合前刮板调整整平器在海底泥面上作业时的姿态。刮板式整平器的投影长度宽大，在接触障碍物时不易发生形变，产生较大的切削力，施工后的泥面比较平整。在自航泥驳动力储备充足时，可适当增加整平器重量，保证扫浅施工效果。
三、整平器安装
根据整平器构造特点，其工作原理为通过船舶给予一定的航速带动拖拽，使整平器对浅点产生切削作用，而现场设备中抓斗式挖泥船多数是非自航船舶，因此整平器一般安装在泥驳或者锚艇上，安装在锚艇上一般不需要太多改造，安装比较方便，但对锚艇要求比较高，需要锚艇马力足够大；若安装在驳船上，一般需要对自航驳船进行简单的改造；由于本工程配备锚艇马力偏小，因此将采用改造自航泥驳方式，在泥驳尾端悬挂整平器，通过泥驳液压系统提供整平器提升、下降和前进的动力。整平器和自航泥驳的连接由升降缆和拖缆完成，升降缆穿过安装在泥驳尾部的A字架顶端滑轮后连接在绞缆车上，整平器两端各有一条拖缆连接在泥驳船舷两侧的系缆桩上。为防止拖缆在自由状态下沉入泥面，在泥驳舷边设置起吊拖缆的边索。整平器施工时，升降缆提供起升力，控制垂直下放深度；两侧拖缆提供拖曳力，稳定偏移幅度。
四、平整器使用
1、深度控制
1）垂直控制
根据自动遥报议的潮位、航速和浅点水深等因素，确定扫浅作业时整平器下放深度，按设定好的刻度下放整平器。整平器下放深度由航道设计水深、潮位差和补偿深度三部分组成，可以按下式计算：
其中，补偿深度包括削土高度、钢丝缆倾偏长度、拖轮动吃水差及波浪补偿，一般取0.2～0.3m。在平潮期间，保证15min更换水位；在涨落潮时间，以10分钟为基准，更换水位。
2）水平控制
在施工过程中，整平器提升缆向后倾斜一定角度，为使整平器与海底接触时处于水平状态，将拖缆收紧至船尾约3.0m左右。根据此时的施工状态，升降缆基本处于竖直角度。
2.整平器走线
根据每次测图情况，绘制船舶背景文件导入导航软件，整平器按照导航文件走线，便于准确上线清除浅点，确保施工效率。浅点较多且呈直线分布的区域，采取走直线的方案，顺着浅埂方向前行扫浅；浅点较少较分散区域主要采取串线施工；浅点较为集中，分布范围较小的区域，采取循环往返方式，尽可能的扩大每次扫过浅区的面积，保证上线率。
3.转向时提升整平器
拖轮转向时，必须起吊整平器，以免提升缆、拖缆在水底与船体产生摩擦干扰，发生危险；控制船舶旋回圈，避免使用满舵或大舵角转向，防止拖缆缠绕螺旋桨；当提升缆入水角度较大时，应立即起吊整平器或减小旋回角度，防止吊缆缠绕螺旋桨。禁止在边坡附近掉头，防止整平器铲嵌入泥中，导致起吊困难且拖拽拖轮。转弯时，应使整平器脱离泥面，不可转急弯，避免造成整平器进入拖轮船体下方，导致拖轮无法转向和提耙。
4.航速控制
整平器航速一般控制在3.0kn左右，经过浅区时航速降到2.0kn左右，若浅埂较大，控制航速降到1.0kn左右；经过较宽浅埂时会发生零航速现象，可以采取瞬间加车的方法，尽可能在不起耙的情况下通过此区域；若仍无法通过此区域，则将整平器提高，薄切泥面经过此区域后再重新下放施工，反复多次进行直至达到设计深度。
五、整平器效果评价
通过都现场施工数据分析，整平器在本工程应用过程中取得了很好的效果，由于采用优化施工工艺+整平器的施工方案，最后使整体工期较预计工期压缩15％左右，确保在合同工期内完成施工任务，同时有效降低了施工成本；通过都测图分析，经过整平器扫浅区域平整都明显提高，可以说整平器达到提质增效的作用。通过本次摸索，为器平整用于抓斗式挖泥船施工后期扫浅积累了一定的经验。同时探索实践了，将整平器与本工程特点结合，优化施工工艺，改变排斗数量，降低抓斗式挖泥船施工阶段的超深工程量，提高施工效率。
六、整平器扫浅注意事项
由于整平器是依靠自重产生对地作用力的，因此整平器一种自重较大，根据对应土质情况由几吨到几十吨不等，而整平器从船上降至水面以下时，拖船吃水会略微减小，导致整平器实际下放深度比显示深度小，在实际施工过程中需要结合选用船舶、整平器重量等情况进行测试，并根据测算结果调整相关参数。整平器施工时，钢丝缆在航行中受水流影响呈弧形，拖轮的吃水会随着航速、燃油、淡水和波浪等因素发生变化，所以，校核尺度时要考虑波浪起伏和拖轮载重的影响。在首次校核之后，应定期校核尺度，或者根据经验适当调整下放深度。由于整平器与拖船直接采用钢丝绳连接，在整平器使用过程中，禁止拖船倒车或小角度快速转弯，若实在需要倒车必须先将整平器吊起。在流速较大水域使用时，需要充分考虑水流对整平器产生的流压，并结合水流情况合理安排航行路线，可以充分利用流压提高施工效率。注意控制航速，避免航速过快造成整平器突遇浅点或硬土时的损坏。一旦发生整平器断缆、整平器失落海中现象，立即标注整平器当时准确位置，以便打捞。
七、结语
整平器在抓斗式挖泥船施工工程中不但可以提高质工程质量，提高扫浅效率，如果工艺优化合理还可以缩短整体工期，降低施工成本。然而由于受条件限制，对于土质为粘土这种较硬土质时销坡效果如何，以及水深对于整平器使用效果影响等方面还有待更进一步的实践研究。
参考文献：
[1]钱卫星.挖泥船的分类及其发展趋势[J].江苏船舶，2008，25（06）：7-9+47.
作者简介：
1、楼剑峰（1984—），男，工程师，从事港航工程施工；2、孔海荣（1984—），男，工程师，从事港航工程施工
论文作者:楼剑峰1,孔海荣2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/18
标签：抓斗论文; 挖泥船论文; 航速论文; 拖轮论文; 深度论文; 土质论文; 区域论文; 《基层建设》2018年第14期论文;