耙吸船艏吹作业工艺简介资料

1、耙吸船艏吹作业工艺简介前言自航耙吸船艏吹施工目前广泛地在港口建设中被采用， 通常表现为自航耙吸船开挖航道 或港池等通航水域， 泥舱内满载疏浚土运往吹填区， 然后通过自身的泥泵将泥舱内的疏浚土 吹填至造陆区。 耙吸船艏吹施工既有效地满足了造陆用土的需求， 同时也减少了疏浚弃土外 抛，更加环保。锦州港目前正在建设 25 万吨级一期工程，为满足日益增长的进出港船舶密 度及港口运量大幅增长的需要，锦州港主航道在原有基础上两边各拓宽50m，并综合考虑2-7km 段土质主要以中粗砂为主，为取得较好的经济效益，合同要求艏吹200 万方形成码头后方陆域。项目部根据合同要求，利用“万顷沙”进行艏吹施工，本文正是

2、从锦州工地实际 施工情况出发，结合我司自 2004 年以来对耙吸船艏吹施工工艺的研究成果，对耙吸船艏吹 作业工艺进行以下阐述。一、工艺介绍1、吹填接管。 接吹管线的设备包括浮管接头、 船艏接头及其他联接件等。 接吹管线的联接步骤为： 将 浮管管线和接头浮在水面，用一段耐磨钢丝将接头联接固定于小艇，等候施工船舶的到来； 现场检查确认施工船舶艏接头的液压锁定装置处于打开位置； 下降施工船舶艏绞车钢丝绳至 下部小艇处；将浮管接头与船艏接头联接后小艇离开；开动绞车，将浮管管系绞向船艏，水 上浮管慢慢上升； 将公头提升至其与母头紧密贴合为止， 然后停止绞车； 现场检查接头间隙 不超过 10mm，关闭液压

3、锁销；水上接头要与船上接口保持上下垂直位置，需要驾驶员把船 舶位置调整好；联接完毕报告驾驶员后，方可开始作业。2、艏吹施工。 （1）准备工作。首先要检查各种吹填设备是否良好、安全、可用；各类人员配备到位； 检查挖泥系统， 调整挖泥模式提前做好吹填准备工作； 当班驾驶员根据船舶离吹填区域的距 离提前通知船艏部接管线人员做好抛锚、接管线的准备工作。（2）吹填管线布设的检查。水上管线（自浮管）的长度要适宜，管位固定锚要牢固， 特别是自浮管要在两侧同时下固定位锚， 不能因风浪原因而造成浮管的偏移； 确保施工船处 在安全的水域， 解缆小艇在接水上接头前应将固定短细缆和耐磨钢丝放置在艇上， 施工船接 近时

4、，快速连接施工船送下的绞车钢丝（上下快速接头连接），解缆小艇和管线要设置闪光 灯以便在夜间显示其位置，保证施工船的安全操作。（ 3）浮管的对接。 驾驶员在吹填工程中的操作步骤及注意事项：用 DGPS定位系统将水上浮管的接头位置标示在 DGPS定位仪的显示器上；要根据木船的操作特性，在距离接头点 200m 时，船速控制在 1.0kn 内，并随时用车调整船速，在接近水上接头时，船速不要超过 0.1kn 。（4）锚位和锚长的选择。港池艏吹可以不计海流的影响，只考虑风向、风级对船舶的 影响， 以船艏吹填接口的位置考虑。 如右侧来风， 船舶锚位选择右锚， 左侧来风则选择左锚； 如从管线方向的扇形（ 12

5、0 度角）来风，根据风力的大小选择在管线的延长线左右下锚，风 力越大距延长线就越长，如 4-6 级风，可选择 40-80m 长度，同时船舶要用车来抵消风力的 影响，保证管线不被船带动后移。（ 5）吹填作业。船舶开始吹填时，驾驶员随时用车调整船舶方向，避免船舶超过45度角的转角，以保证管线不被扭曲损失。3、拆除管线。 接吹管线的拆除步骤为：吹填结束后拆除管线时，要确认泥泵停止、管线内无压力；稍 微绷紧一下绞车钢丝， 打开液压锁销； 向下绞绞车， 使绞车钢丝与耐磨钢丝的连接处松到水 面上并稍高于小艇处停止；小艇将绞车钢丝与耐磨钢丝快速接头拆开，润滑接头防止卡死， 将固定短细缆带到小艇上， 固定耐磨

6、钢丝在小艇上等待下次接线； 施工船上的绞车钢丝收到 合适的位置，艏部操作人员报告驾驶员。4、船舶离场。船舶离场遇到较大吹拢风时， 要用双车提前将船尾部控制在安全水域， 避免船尾部被风 吹向水上管线造成安全事故，保证船舶安全驶离吹填区。在有海流影响的水域， 船舶操纵起来比较困难， 因为海流的影响要比风力大得多， 在选 择锚位和锚链长度时，要综合考虑风、流对施工船舶的影响。二、工艺原理；耙吸式挖泥船是真正把所有挖泥设备集于一身的挖泥船，它的主要设备有泥耙、泥泵、闸阀、 管道系统和泥舱组成。 泥耙主要由耙头及吸泥管组成， 就其安装的位置不同可分为尾 耙、中耙、边耙和混合耙等四种。耙头是直接挖土的设备

7、，由挖泥船上的起落吊架和泥耙起 落机操纵。由于耙吸挖泥船船体大， 抗风浪能力强； 可单船作业， 辅助设备少， 又是在行进中挖泥， 对周围航行的船舶影响小；调动灵活，现代的耙吸挖泥船在船艏水线下安装有横向推进器， 掉头也方便， 所以非常适合在狭长的航道和一定面积的港池中挖泥， 泥耙的吊缆附设有波浪 补偿装置， 所以可在风浪大的外海施工。 有的耙吸挖泥船还可装吹泥上陆地的设备， 将泥沧 内的泥浆用高压水稀释后， 从舱底吸口吸入， 通过泥泵将泥浆排至甲板上的排泥管或快速接 头，以此与岸上管线接通后吹泥上陆，充当绞吸式挖泥船使用。自航耙吸挖泥船接管艏吹的工艺原理是当自航耙挖泥过程完成即泥舱满载后将泥土

8、运 至指定水域， 将水上准备好的管线对接在船艏， 再通过自身的泥泵将舱内的泥土吸出， 经过 自航耙本身的排泥管系、 水上浮管和陆上的输泥管线将泥土泵送至指定的吹填区域内， 形成 陆地。图 4-1 ：耙吸挖泥船进行艏吹作业三、操作要点；1、艏吹接管区域的确定（1）艏吹接管区域的范围确定 自航耙的艏吹以下艏、艉锚的方法来固定船位。接管区域范围通常约需要300米至 600米半径的回旋圈。 具体在满足船舶操纵需要和安全的前提下根据接管区水流流向、 流速大小 确定。（2）艏吹接管区域测量 使用测深仪测量，确认接管水域的水深满足艏吹自航耙的满载吃水，保证水深至少在 -9.5m 以下。2、施工准备 施工导航

9、的 GPS定位系统进行校验后，工程技术人员将拟施工区的背景文件、水深导入 计算机，驾驶台上的计算机屏幕将实时显示施工区平面位置、船舶位置及艏吹管线的图形， 驾驶操作人员应清楚无误。3、自航耙就位与接管、下锚 实际吹填作业过程中，船舶的就位与接管、下锚各个环节时相互交叉进行的。（1）慢速接近管头 , 距管头约七、 八十米时接管小船接上牵引钢丝并绞钢丝， 此时航速 控制在 1节左右。接钢丝点如下图。2）继续慢速前行到离管头约 45米左右下艉锚 , 接管区通常情况下水深较浅，艉锚在至 2 节下水，具体根据风、流和水深情况确定。下艉锚点如下图。3）继续慢速前行 ,一边前行一边绞牵引钢丝 ,航速控制在

10、0.3 至0.5 节左右,管头接好时刹住艉锚，并把船停住。此时通知管线值班人员并得到回复后起泵开始吹填。（ 4）起泵后用侧推结合轻微进车 , 操纵船舶向前和向左或向右侧迎向风流来向移动，迫整个水下管线弯曲，掌握在下锚后，船舶受风流作用锚链受力稳住后 , 管线有轻微弯曲为 宜，注意艉锚受力情况，力大时可适当多下几米。下艏锚1节甲板至 1节下水，横风大时多下几米。下艏锚点如下图。上述的船速控制并不是绝对值，对不同的驾驶员，对船舶的操控理解掌握各有不同。下艏锚时的管线状态下锚后船稳定的管线关态4、吹填1）准备（准备工作在接管之前就要完成）：确认、清除所有警报。检查液压泵、泥泵封水泵、闸阀冲沙泵是否适

11、用；启动液压泵、泥泵封水泵、闸阀冲沙泵，打开吹岸路径， 检查泥泵是否适用。 在吹岸模式打开高压冲水泵的第一组稀释碟阀，检查高压冲水泵是否适用； 输入泥土颗粒直径； 输入排泥管长度和直径； 待艏吹快速接头接好后，与管头沟通，通知管头准备起泵。（ 2）吹填施工方法 : 根据吹距和土质类型选择和设定泥泵工作模式：低低（L/L ）、低高（L/H ）、高低（H/L ）、高高（ H/H）四种串联模式。 设定左、右泥泵转速调器为 20%（低速启动），按照操作步骤启动泥泵，选择泥泵的 串联方式起动泥泵选择低低泥泵串联方式时，先按右泥泵离合器按扭 I （此时右泥泵还不起 动），接着按左泥泵离合器的按扭 I （选

12、择左泥泵的齿轮箱，并不起动泥泵），左泥泵齿轮 箱确认为“低”后，右泥泵启动，待右泥泵的转速稳定后将右泥泵转速旋至90%-98%，管线出水后，再一次按左泥泵离合器按扭 I ，启动左泥泵，待转速稳定后将转速旋至 90%-98%。观 察泥泵起动完的清水流速，以便为控制吹泥浓度作参考。 选择高压冲水泵并联起动模式。 高压冲水泵起泵成功后， 打开二组稀释碟阀， 在吹岸 操作过程中稀释阀的开放先于小泥门的开放， 并以同样的顺序进行。 稀释阀开放的数量根据 土质和舱内余水情况决定。 打开抽舱阀，打开第一组小泥门约 15%，慢慢关闭泥泵吸口阀（只能用百分比控制吸 口阀， 不可直接点击关闭， 防止泥泵突然超负荷

13、， 造成主机停机或是泥泵吸力突变损伤泥泵 构件），此时保持遂道给水阀关闭，防止泥沙从进水阀流出。在调节关闭吸口阀过程中应注 意右泥泵真空度， 泥泵真空会慢慢由正值减弱为 0或到负值， 负值不能超 -0.2bar（ 负值大时 , 说明遂道不畅顺 ）, 在泥泵扭矩不超过 77 kNm（ 或泥泵满负荷的扭矩 ） 状态下逐步关闭吸口阀， 直至隧道完全畅通。 当稀释系统有了正确的操作以后， 剩下的就是抽舱泥门的操作： 抽舱泥门的操作是直 接造成真空变化、扭矩变化、浓度变化、流速变化、排压变化的操作。抽舱泥门开放的幅度 和时机过大和过早会使浓度变大、流速变小、扭矩降低、排压降低，不能发挥泥泵的功率； 抽舱

14、泥门开放的幅度过小和过迟会使浓度降低、 流速增大； 这两种情况都会造成低效率。 那 么我们把泥泵在各种操作模式时的不同操作参数作为操作点来进行操作，情况会大不一样 数。比如低低工作模式的泥泵满负荷扭矩是77KNM，在这种扭矩情况下，把流速操作到流速5m/s 、真空0.1bar, 浓度 1.60t/m3 ，观察这些参数， 如是有降低的趋势就把抽舱泥门开一点； 如是有升高的趋势就把抽舱泥门关一点，并且是十分谨慎和准确的预先开 / 关。如果等到浓 度/ 流速明显上升或明显下降时再做开 / 关动作，就已经破坏了操作参数的稳定， 这种情况就 必须重新在操作中寻求稳定的流速和浓度。 抽舱泥门的开 / 关应

15、是从最前的一组开始，按照顺序到最后一组（这是在给水阀关闭 的情况下的操作顺序）。如果需要进行第二次抽舱，则应最后一组抽舱泥门不抽，直接从最 前面一组泥门重新开始抽舱， 按照顺序一直抽到最后一组抽舱泥门。 这样做的目的是保持泥 泵对前面各舱的抽吸力。 吹完后，打开进水阀，停止高压冲水泵，关闭所有小泥门，过遂道，待浓度低于 1.1 时打开吸口阀 , 通知管头过清水。 管线口出清水后，降低左、右泥泵转速至10%，待转速稳定后先停左泥泵，再停右泥泵。5、起锚及拆管1、开始吹清水时起艏锚并告知管线值班人员。2、管线值班人员回报管头出清水后停泵。3、开始拆管 , 管头下到水面后开始起艉锚 . 注意控制船舶

16、后退速度 , 密切注意艉锚方向 , 避免锚链进船底 . 同时注意船头钢丝受力情况 , 吹岸小钢丝快速钩下放到船头接管平台时必 须是松驰的 , 并把船停住 . 钢丝解脱 , 锚出水后倒车、调头离开吹填区。6、艏吹注意事项1、泥泵叶轮的选用对吹岸效率的影响也很大，总体原则是：吹距近，所需压力小，可 选用差些的叶轮。 就我们的经验来看， 在1500米以下， 使用清水流速在 8m/S的叶轮效率最佳， 修理过的旧叶轮比较适合；吹距远于 1500米，所需压力大，需选用效率更好的新叶轮。清水 流速达到 9m/S的叶轮更合适。2、吹岸注意事项： 当冲水管阀出现假定状态时，必须确认，否则一分钟后冲水泵将自动停止

17、； 应密切注意因土质状况， 装舱物含粘土， 容易在船舯部泥舱造成堆积， 或密实粉细沙 在装舱后板结。如果小泥门开启过快，会造成泥泵超负荷过大，主机转速下降至85%以下引起跳电，造成堵塞管线；当浓度过高，引起泥泵超负荷而造成主机降速，具体表现为排压增大，扭矩、流速下 降较快， 此时千万不可全开吸口阀用清水来过通管线（因为清水的吸入进一步降低了泥泵在管线内的“推力”，就是说排压大了以后泥泵的做功也在减弱），可适当调节吸口阀和冲水 碟阀，保持有一定的泥泵扭矩，慢慢降低浓度，慢慢吹通。泥泵在超负荷时，泥泵转速会下降，从而降低泥泵的扭矩，应避免在降速后开启小 泥门。 管线短时，选用合适的缩口，有效降低流

18、速，也能有效减少真空度过高的情况发生。7、劳动力组织1、艏吹船舶人员：驾驶员 2名，负责船舶航行、对外通讯和指挥艘吹接管。操耙手1名，负责吹填操控。船头接艏吹管线及下锚水手2人，船尾下锚水手 1人。2、辅助船舶、管线人员：辅助船每班3 人，管线人员每班 3 人。四、质量控制；1、工程质量控制标准 疏浚工程施工质量执行交通部水运工程质量检验标准（ JTS257-2008 ）。2、标高和平整度控制如挖泥速度快、 吹填频率高和吹填粘性土时， 可在陆地管线上架设三通， 分两三个支 线进行吹填。在吹填过程中，及时设置高程标示杆，按照工程要求，合理控制吹填标高，有 超高部分及时进行整平。在吹填砂性土时，因

19、砂土的流动性较好，吹填的标高较好控制。在吹填粘土时，较容易 在管头堆高， 出现标高超高现象， 需要采取更换吹填管头， 及时加长管线和进行场地整平等 措施，降低吹填区标高。五、典型案例锦州港航道拓宽工程是锦州港为了满足货物运量大幅增长和进出港船舶大型化的需要，在原有 15万吨级航道基础上两边各拓宽 50m。K2+9507+750 段主航道原有底宽为 216.8m， 底标高为 -17.9m ，对其拓宽至底宽为 316.8m，原有底标高不变。 7+750 段以外主航道原有底 宽为 215.2m，底标高为 -17.9m ，对其拓宽至底宽为 316.8m，底标高不变。 拓宽边坡为 1：4， 计算超宽为

20、3.0m，计算超深为 0.4m（不足 0.4m按实际计算）。合同工程量约 2295万 m3， 艏吹工程量为 200 万方。中交广州航道局有限公司采用自有的自航耙吸船“万顷沙”，完成 了艏吹量 200 万 m3，较好的解决吹填造陆的需求。在本工程中，艏吹施工陆地 800 总长度为 670m，输送泥浆浓度度大约在 1.5-1.6 之间。 首先把船上排出管线的流速和管径当成全部管线的流速和管径计算 （抽舱管线很短， 不会造 成太大误差），通过实际流量计、真空表等仪器的读数，可近似得出抽舱管、串联管、排泥 管（垂直）、排泥管（舱面）的总摩阻为 9.033 ，陆地管线总摩阻为 26.1595 。根据泥泵

21、清水特性流量、压头、效率以及功率之间的关系得出表1。在表 1 基础上可以求出表 2 中的输送泥浆泥泵的压头、输送泥浆泥泵的功率，以及泥浆输送流速。由于管阻与流速的平方成正比， 但与浓度的一次方成正比， 故在流速一定情况下， 可计 算出清水管阻以及输送泥浆管阻，即表3。表 1 泥泵清水特性流量压头（单泵）压头（LL）效率功率流量压头（单泵）压头（LL）效率功率M3/SKPAKPA%KWM3/SKPAKPA%KW0.75306.6613.252.74362.85266.4532.885.38890.80306.1612.254.34492.90265.1530.285.68980.85305.56

22、11.055.94622.95263.9527.885.89070.90305.0610.057.54753.00262.5525.086.09150.95304.4608.859.04893.05261.2522.486.29241.00303.9607.860.55023.10259.9519.886.39331.05303.2606.461.85143.15258.6517.286.59411.10302.5605.063.15263.20257.3514.686.79501.15301.8603.664.45383.25255.9511.886.89581.20301.2602.465

23、.75503.30254.6509.286.99661.25300.5601.066.85623.35253.3506.687.19741.30299.7599.467.85733.40251.9503.887.29821.35298.9597.868.85853.45250.6501.287.49891.40298.1596.269.85973.50249.2498.487.59971.45297.3594.670.86083.55247.9495.887.510051.50296.4592.871.76203.60246.5493.087.610121.55295.5591.072.563

24、03.65245.1490.287.710201.60294.6589.273.36413.70243.8487.687.810281.65293.6587.274.26523.75242.4484.887.810351.70292.7585.475.06633.80241.1482.287.910421.75291.7583.475.76743.85239.7479.487.910491.80290.7581.476.36853.90238.3476.687.910571.85289.7579.477.06953.95237.0474.088.010641.90288.7577.477.67

25、064.00235.6471.288.010711.95287.7575.478.37164.05234.2468.488.010772.00286.6573.278.97274.10232.9465.888.010842.05285.5571.079.47374.15231.5463.088.110912.10284.4568.879.97474.20230.1460.288.110972.15283.3566.680.47574.25228.8457.688.111042.20282.2564.480.97674.30227.4454.888.011102.25281.1562.281.3

26、7774.35226.0452.088.011172.30279.9559.881.77874.40224.7449.488.011232.35278.7557.482.17974.45223.3446.688.011302.40277.6555.282.68064.50222.0444.087.911362.45276.4552.883.08164.55220.6441.287.911422.50275.2550.483.38264.60219.3438.687.811482.55274.0548.083.68354.65217.9435.887.811542.60272.7545.484.

27、08444.70216.6433.287.811602.65271.5543.084.38534.75215.2430.487.711652.70270.3540.684.68624.80213.9427.887.711702.75269.0538.084.98714.85212.6425.287.611762.80267.7535.485.18804.90211.2422.487.61181表 2 泥泵输送泥浆特性 =1.5=1.6V=1.5 =1.6V压头功率压头功率压头功率压头功率KPAKWKPAKWm/sKPAKWKPAKWm/s919.8654.59816981.2799.21335

28、.185214244.5918.3676.59807221.3795.31347.284814374.6916.5696.89787431.3791.71361.084414524.6915.0716.19767641.4787.51373.584014654.7913.2735.29747841.5783.61386.383614794.8911.7753.59728041.6779.71400.483214944.9909.6772.79708241.7775.81412.682815075.0907.5791.09688441.7771.91424.582315195.0905.4808

29、.49668621.8767.71437.281915335.1903.6825.29648801.9763.81450.381515475.2901.5843.59629002.0759.91461.381115595.3899.1862.09599192.0755.71473.380615715.3896.7879.89569382.1751.81483.880215835.4894.3896.99549572.2747.61495.279715955.5891.9913.39519742.3743.71508.679316095.6889.2930.19489922.4739.51519

30、.578916215.7886.5947.694610112.4735.31530.178416325.7883.8964.694310292.5731.41541.178016445.8880.8979.394010452.6727.21553.077616565.9878.1995.293710622.7723.31563.477216686.0875.11011.593310792.8719.11574.876716806.1872.11028.793010972.8714.91586.076316926.1869.11044.092711142.9711.01595.775817026

31、.2866.11060.392411313.0706.81606.475417136.3863.11074.792111463.1702.61616.874917256.4859.81089.791711623.1698.71627.774517366.4856.51105.791411793.2694.51635.774117456.5853.21121.291011963.3690.31645.473617556.6849.91136.490712123.4686.41655.673217666.7846.61151.190312283.5682.21666.772817786.8843.

32、31166.990012453.5678.01675.772317876.8839.71182.089612613.6674.11685.371917986.9836.11196.689212763.7669.91693.871518077.0832.81209.988812913.8666.01704.871018187.1829.21223.888413053.9661.81712.870618277.2825.61238.988113213.9657.91723.470218387.2822.01253.687713374.0653.71731.069718467.3818.11266.

33、187313514.1649.81739.269318557.4814.51280.286913664.2645.61748.368918657.5810.91294.086513804.2641.71756.168418737.5807.01307.086113944.3637.81765.668018837.6803.11321.285714094.4633.61772.167618907.7表 3 管阻特性管阻特性（清水）艏吹 670/ 800输送泥浆管阻管阻特性（清水）艏吹 670/ 800输送泥浆管阻=1.5=1.6 =1.5=1.65711913238661365860125137

34、398632678641301434116516986813614942467071972142155437690740761481624517107628015516946473078385162177478751805901691854927728289517719350679385110018520152181587410619321053583789711220221955085992111821122956588294512422023958190597013023024959692899513724026061295210201442502716289761045151260282

35、644100010711582712946611025109816628330667710501124173294318694107511511813063317111101117919031834472911271206198331357746115312342073443717641180126321535738578212071291224371400800123413202343844148181261135024339943083712891380253413445856131814102634284618751346144027344347789413751471283459494

36、9131404150229447451093314341534304491528953146415653155075459731494159832752456399315241630338541581101415551663350558600103515861696362576619105616181730374594638107716491764由以上三个表格，可以得出相关曲线如下。Nanometric Head30002500200015001000500WQS泥泵功率曲线Pumping ashoremax. available power on the pumpshaft3000 kW at 4. 8 Hz (288 rpm)111iaiiaiiiiIiiiiitiIlli Illi (ill Illi lilt iiii iiiii a i i i i i a i i a i i i i i i i i i i111111111aiaiiii11111111111111I111IiaIIII IIII aiiiiiii iiii iiii iiii i i I i i a i i i i i i i I i i i a iiiii iiii iiii