抓斗式挖泥船的施工技术.docx

2008年10月由国港湾建设 Oct，2008第5期总第157期 China Harbour EngineeringTotal 157，No5抓斗式挖泥船的施工技术高大伟(中交第一航务工程局第-1-_程有限公司，山东青岛266022)摘要：抓斗式挖泥船进行超深超宽施工时，精度控制始终是难题之一。文章结合基槽开挖工程，多角度介绍了超 深超宽施工工艺方法，技术措施，质量精度控制等，最终施工结果表明：质量精度超过规范标准，经济效益显著。 关键词：抓斗；挖泥船；基槽开挖；精度控制；超深；超宽中图分类号：U67431。文献标识码：A 文章编号：10033688(2008)05004003Technology of Construction by a Clamshell DredgerGAO Dawei(No2 EngCo，Ltdof CCCCFim Harbour EngCo，Ltd，Qingdao Shandong 266022，China)Abstract：When a elamshel dredger is used to carry out over-depth and over-width dredging。accuracy control is always oneof tIIe ditncultiesThe paper。on the basis of dredging of foundation trenches，describes from many angles the technologicalprocessestechnical measill-es and accuracy control measul络for over-depth and over-width dredging operationsThe tlnal肾suits of dredging showed that the accuracy of dredging Was superior to the specified standards and the economic benefits weresignificantKeywords：clamshell；dredger；foundation trench cutting；accuracy control；over-depth dredging；over-width dredging近几年，随着水工建筑物大型化和深水化的发展，超 深度的港池挖泥和大型、超大型重力式码头的基槽开挖工 程逐渐增加，各施工单位为了适应工程需要，近几年增置 了许多820 m，抓斗式挖泥船。本文以820 m3抓斗式挖 泥船为施工技术装备，以基槽开挖工程为施工背景，结合 本人施工和管理经验，总结抓斗式挖泥船施工中控制超深 和超宽的施工技术。1抓斗式挖泥船施工的基本流程和方法11抓斗式挖泥船施工的基本流程 抓斗式挖泥船施工要有装、运泥的泥驳组合施工，其图1抓斗式挖泥船施工流程 基本的施工流程见图1。12抓斗式挖泥船施工的基本方法和施工图要求开挖的宽度，来确定分段长度，分条宽度的 抓斗式挖泥船施工时一般根据工程特点，如施工区地施工定位方法；施工过程中，严格按照设计尺寸要求施 质情况、抛泥区与施工区的距离、施工船舶的特性等，编 工及时对DGPS、水位进行校核，勘测水深，做好施工 制施工组织设计。 记录和自检记录，确保施工平面尺寸及开挖标高符合设计施工采用分区、分段、分条进行，根据提供的水深要求。 图，参考设计标高、泥层厚度，确定分层还是采用一次性工程施工结束后，挖泥船暂时撤离一边，按照监理单 开挖至设计标高的方法进行施工；根据挖泥船主尺度大小 位、业主、设计和规范要求进行验收，验收合格后抓斗式。挖泥船撤离施工现场。收稿日期：2008-0820作者简介：高大伟(1963一)，男，剐总经理，高级工程师，船机专业，从事港2抓斗式挖泥船施工中的主要问题l it程施工管理。抓斗式挖泥船在基槽开挖施工中的主要问题是超深和万方数据2008年第5期 高大伟：抓斗式挖泥船的施工技术4l超宽的控制问题。提升索长度基本测量21超深和超宽的控制首先是个施工质量问题在提升卷筒侧壁外缘安装计数光孔钢带，其上等距冲 水运工程行业规范明确限定了超深和超宽的标准分别孔，在其对应位置将2组、每组2只光电开关固定安装于 为05 nl和15 m，过度的超深、超宽不仅影响基槽的质挖泥机底座上。长度计量系统根据单位时间的计数，进而 量，而且还可能进一步影响到工程基础的质量。 累积计算卷筒外缘旋转位移以及计算卷筒的回转速度，完22超深和超宽的控制也是个经济效益问题 成卷筒收放绳索长度的基本测量。速度计算仅需要1只光 在当前竞争激烈的水工市场上，业主对超深超宽的要电开关，之所以选用2只是为了判断卷筒转向。在挖泥船 求愈发严格，对超深超宽引起的工程量增加根本不予签 施工过程中，对抓斗进行升降调整是经常的事情，抓斗升 认，确认的施工方量几乎全是净挖泥量。因此，对超深超 降调整就是卷筒运转方向的变化。为了准确计量绳索收放 宽的控制已经是施工单位必须认真解决的重要问题。同净值，我们安装了卷筒运转方向判断装置。在挖泥机升降 时，超深和超宽的控制还将影响到工程施工的进度。换向变速箱的外部执行装置上加装了升降光电开关。系统3控制抓斗式挖泥船在基槽开挖施工中超挖的技术措施根据这两只开关的状态识别，自动选择累加(下降时)或31 以提升索长度测量和GPs高程测控相结合方式累减(提升时)，完成卷筒上绳索收放长度的自动计量。 以提升索(及开闭索)长度测量和GPs高程测控相结光电开关、光电传感器以及光孔钢带安装相对位置如图3。合的方法对挖深进行实时测量控制。 (1)挖深测量和控制的基本模式 在挖泥船作业时，由于水下抓斗处水质混浊而且悬浮颗粒浓度变化无常。加之测深仪无法安装在抓斗上，因 此，通常采取的单波束、多波束测深仪进行泥面标高测量 不能提供精确、实时控制数据。我们是用计量提升索(及开闭索)长度和GlX3高程测 控相结合的方法，对挖深进行实时测控。该系统基本构成 如图2所示。图3系统元件安装示意图卷筒缠绕镀绳层数计量、补偿装置卷筒是分层缠绕镀绳的，每层镀绳长度自然是不一样 的。每层镀绳的每圈长度变化符合圆周计算公式。为了正 确计算卷筒上镀绳的收放长度，我们在提升、开闭卷筒的 排绳压辊机构上安装了电位计。每当放完一圈镀绳，排绳压辊会在预紧弹簧的作用下自动调整至下一层的排绳位置， ji提升卷筒开闭卷筒电位计阻值相应变化，系统根据该变化就会计算出本圈镀绳的直径，给系统提供切换卷筒直径、计算镀绳长度的命图2系统基本构成图令，系统自动按照对应的直径计算卷筒收放镀绳长度。系统基本构成图中的GPS天线T安装于挖泥机吊杆顶提升索基准点测量 部、抓斗提升索导向滑轮组上方。当挖泥机吊杆变幅角度为了系统简单并提高测量精度，我们引入了提升索基 为600时，天线T与抓斗提升索导向滑轮组轴的中心线、 准点概念。该基准点采用两点一线目测方法在甲板完成后 抓斗提升索在同一垂线上。主机箱、计算机及其显示器安 将提升索计量长度设为0，完成系统的初始化。该基准点 装于挖泥机操纵室内，以便操作人员控制、观察。两组电的引入。使得基准点前面以及提升卷筒上的镀绳不参加长 位计、光电开关安装于挖泥机机舱内。 度计算，使得系统在更换镀绳时初始化操作简单、可靠，说明：提升索即抓斗升降绳索，开闭索即抓斗开闭绳同时也提高了系统测量精度。该基准点仅在更换提升索时索，二者具有同步性。为叙述简便，下文以提升索代表。 用于对系统进行初始化。基准点测量是通过设在前甲板的标 (2)提升索长度的测量 杆l和标杆2完成的。基准点和系统测量参数如图4所示。 由于CPs高程测量已经广泛应用于施工领域，这里不 32控制超宽、超深的其他技术措施再赘述。以下，重点介绍提升索长度测量技术。本系统所 (1)控制超宽的技术掐施 用的绳索由于温度变化和拉延引起的长度误差只有毫米为了保证施工效率，超深的控制主要是在最末层开挖 级，因此本系统不考虑温度变化和拉延引起长度误差的补 时进行严格测量和控制，而超宽的控制要在作业全过程由 偿措施。系统进行实时测量和控制。万方数据42 中国港湾建设 2008年第5期 求，第2层标高要求高一些，要求基本按设计尺寸施工，TCPS一确保第3层厚度均匀，利于第3层施工质量，清底层厚度力m3抓斗挖泥船清底厚度一一般根据抓斗大小确定，8-11J】般在l m左右，厚度太大容易出现浅点，清浅更容易加大高程0点II 标杆2 I标杆ll萝。超深量，厚度太薄，稍微控制不好就出现较大的超深。在分层挖泥施工过程中，要及时加强检测。(-(4)加强清标高层的施丁操作L-h清标高层是基槽开挖的最后一个工序，对施工质量与超深控制有直接关系，因此清标高层时要做好如下工作：k1 一清标高时水位改正要确保精度，改正要及时，一般 _， H10 min一报水位；清标高时要求对准船位，船体方向和注：H-GPS高程读数；曲一泥面高程；h1基准点高程；码头前沿线尽量平行，减少漏挖和超挖现象；操车人员 hL抓斗高度；抓斗距基准点高度操作要求平稳，尽量控制抓斗和上方GPS天线位置上下垂 图4基准点和测量系统示意图直，确保抓斗准确定位，抓斗接近设计标高时要放慢下斗 由于GPS相位天线安装在挖泥机吊杆顶部，而抓斗与速度，控制标高，严格按标高下斗，并且保证抓斗在施工 吊杆是镀绳柔性连接，虽然理论上抓斗中心在重力作用下区排列均匀；清标高时加密测量，及时根据测量结果做是与GPS相位天线在一条垂线上。抓斗的平面坐标即是吊 调整，以保证施工质量和减少超深。 杆顶部GPS显示的平面坐标。但是，在实际施工中，受海 33提高施工人员特别是操作人员的技术水平 况以及水流的作用，抓斗的实际平面坐标会有一定的偏在施工中，严格要求施工船员在船长的指挥下做到以 移。因此，单单依靠GPS解决超宽的控制就不够了。这需 下几点：甲板部人员要对施工区的施工条件、特别是对海 要挖泥机操车手进行人为调整，以保证超宽的控制(该平 况和水流有一个很清楚的掌握，对锚链长度要有很好的估 面偏移对超深控制影响可以不计)。施工开始前，测量人 测，真正做到下锚快、准，移锚迅速；抓斗操作人员在施 员采集控制点坐标并进行坐标转换参数的确定，施工技术 工前认真研究挖泥土质，根据土质情况，做到下斗快、 负责人将施工区的坐标转换参数和施工坐标输入DGPS， 准，起斗稳，转斗平，开斗准、快。 挖泥机操车手通过电脑实时观测抓斗所在位置，根据海况 4施工的质量和效益和水流情况，实施具体操作。 41质量分析 要保证挖泥船定位的准确性。通常情况下是根据纵挖规范的规定标准：超深50 cm；超宽150cm。分条、分段施工的安排，布设45个锚缆，主锚缆长度一本系统设计精度：平面误差5 em；高程误差10 ClII。般适合为200300 rtl，尾锚缆长度一般也为200300 m，基槽实测平均值：超深30 cm；超宽80 cm。 同时可以根据水流速度、土质情况对锚链进行调整。由于42效益分析 GPS天线在抓斗垂直上方的扒杆上，施工时要根据电脑显 以前湾港四期一个泊位工程为例，其基槽长度、宽度 示器显示的施工分区位置确保GPS天线在施工区的中心， 以及挖深土层厚度平均数分别为300 m、40 m以及5 m。 并保证抓斗左右旋转能正好达到分区边线，保证施工船位 按照投入的挖泥船规格，水工规范允许超深、超宽工程量 能准确的和施工分区重合，确保边坡施工的准确性，避免 约15万m，。按照各地区工程挖泥综合平均单价15元，m3 船舶定位影响边坡质量，以减少超宽量。 计算，空耗产值22万元。加上超深超宽必须进行的抛石(2)施工水位的监测整平夯实需要的工程量约为90万元，合计效益流失112施工水位监测是疏浚施工中一个非常关键的环节，为 万元。挖泥船在采取以上技术措施后，实际控制超深超宽 此在施工位置周围专门设立水位站，水位站的位置要选在 平均值为30 cin、80 cm。仅仅造成空耗工程量054万in3， 受水流和涌浪影响小的地方，用水准仪精确测量水尺高 效益流失48万元。控制前后减少效益流失64万余元。按 程，确保水尺选用精度在厘米级，派专人24 h报潮，确保 照每艘挖泥船每年进行900延m基槽施工进行测算，可创 水位的误差在5 cm范围内，操车手每20 min调整一下水 造200余万元的经济效益，减少了因超深、超宽量增大而 位以减少超深量。 流失的效益。见表l。(3)根据土