浅析重型绞吸船开挖深水航道岩石的首次实施.doc

浅析重型绞吸船开挖深水航道岩石的首次实施 刘斌1 肖典雅2 戴稳3 中交天航南方交通建设有限公司 摘要：深水航道岩石采用重型绞吸船开挖无需炸礁，避免疏浚区环境破坏，提升工程实施进度，本文重点阐述了重型绞吸船开挖深水航道岩石的前期策化，实施过程泥驳船改造、施工工艺优化、船舶构造优化，以及总结了由此实践得出的生产率，开挖不同硬度岩石齿耗、油耗及管线百万方磨耗数据，并从中提炼出绞吸船开挖深水航道岩石的三点规律性结论，相关施工结论值得在类似工程中推广。 关键词：绞吸船 深水航道 岩石 实施的工程概况 防城港20万吨级进港航道工程是在现有防城港15万吨级进港航道的基础上加深并向东单侧拓宽35m，航道的设计底标高由原来的-16m，加深至-17.9m；设计底宽由160m拓宽至195m，航道全长约17.3km，航道设计疏浚总工程量1262.77万m3，其中，风化岩373.5万m3，占总工程量的29.6%，设计岩石最大抗压强度值27Mpa。 工程现有15万吨航道处于运营阶段，日进出港船舶大于225m船舶4艘，绞吸船施工平均避让时间50min～2h；小于225m船舶8艘次，绞吸船施工平均避让时间10min～30min。 影响施工的自然条件有雾、风、潮汐及波浪。年平均雾日22.2天，多发在当年11月份至次年4月，发生时每日延续2～3小时，日出雾散；防城港属季风区，冬季多偏北风，夏季多偏南风，≥6级的大风日数全年平均为31.7天，平均每年约受1次最多3次台风或热带低压影响，台风袭击时，风力可达12级以上，常伴有暴雨或大暴雨；防城港属规则全日潮，平均潮位：2.27m，平均高潮位：3.67m，平均低潮位：1.12m；厦季多南风易形成涌浪。 策化如何实施 工程由抓斗船、耙吸船等进行前期覆盖层清挖，部分风化岩由炸清礁施工，预留约63万方风化岩由重型绞吸船挖岩，航道6km以内无适合吹填的区域。 重型绞吸船自身具备直接在航道内装驳挖岩工艺，可在左右舷各靠驳一艘泥驳船装取岩石，通过泥驳自航将疏浚土抛运至抛泥区。 根据重型绞吸船装驳管的尺寸要求，选配舱口尺寸适合装驳的泥驳，配备泥驳如下表： 表1 配套泥驳情况表 序号 泥驳名称 舱容(方) 满载吃水(m) 类型 备注 1 岭南28 2000 4.8 自航开体 2 顺宏10 2000 4.46 自航开底 3 广州货0489 1500 4.0 自航开底 实施的过程优化 泥驳船改造 为满足绞吸船直接装驳要求，针对配备的泥驳船进行了如下改造，改造一：在泥驳船甲板边上安装围栏，用于保护上下船人员安全；改造二：是改进泥驳缆桩的形式，减少系缆时间，加强缆的牢固性；改造三：是在泥门处加装橡胶垫，减少疏浚物溢流。 图1 甲板加装围栏 图2 泥驳缆桩形式改造 直接装驳工艺改艉吹装驳工艺 3.2.1 直接装驳工艺的缺陷 经开挖实践，直接装驳工艺存在少量缺点仍需进一步优化，缺点一：采取直接装驳工艺开挖（如图3），由于绞吸船施工时流量大(14000m3/h及以上)，而泥驳舱容相对较小，平均8-10min可装满舱开始溢流，且风化岩上层含少量残留层（淤泥、粘土和砂），装入泥驳后由于流速大、不易沉淀，存在航道回淤风险。 缺点二：现有15万吨航道处于运营状态，泥驳靠驳后，安全避让时间长，风险大。 缺点三：泥驳船靠离绞吸船不熟练，靠离驳时间长，且绞吸船操作人员受限，靠离驳与船舶换齿未能同时进行，时间利用率损失多。 3.2.2 艉吹装驳工艺的实施 由于直接装驳存在三大缺陷，工艺研讨组对三种替代方案(接管艉吹、先破碎后清挖、利用装驳管侧排)进行了充分的论证、测算及分析，最终确定采用艉吹装驳方案。 根据编制的艉吹装驳方案，项目部有序实施。步骤一：338m(∮900mm×12m)水上浮筒管线调运，组装；步骤二：租用艉吹装驳抓斗船，并进行平台改造（图4）；步骤三：338m水上管线下水，托运至装驳区，装驳抓斗船托运至装驳区，管线管口对接；步骤四：艉吹装驳管口改造。因管口泥浆中岩石被反弹回装驳抓斗船，通过在两端管口处加设档板，三通管前方焊两缺口解决。 图4 装驳平台管路设计图 图5 艉吹装驳成功开挖 图6 改造后的管口三通管 艉吹装驳经实践，整体施工成效较直接装驳好，也存在一些优缺点，如下表： 表2 艉吹装驳优缺点对比表 方案名称 主要优点 主要缺点 备注 艉吹装驳 a、在航道内无溢流、减少航道内回淤风险； b、缩减靠驳时间。 装驳区选择受泥面高程及潮位限制。 泥驳靠定位抓斗船时间一般约10min，较靠绞吸船短5min及以上。 船舶施工工艺的优化 施工工艺优化 优化一：改开挖方向。绞吸船采取单次半侧航道开挖方式，进点时钢桩立于现15万吨航道东边