中文名 | 粘性土航道免掃淺施工工法 | 工法編號(hào) | GJEJGF299-2010 |
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完成單位 | 中交上海航道局有限公司、中國(guó)路橋工程有限責(zé)任公司 | 主要完成人 | 諸葛瑋、呂玉琪、戴自國(guó)、熊仕伶、黃錦彬 |
應(yīng)用實(shí)例 | 上海洋山深水港區(qū)一期工程外航道疏浚工程 | 主要榮譽(yù) | 國(guó)家二級(jí)工法(2009-2010年度) |
《粘性土航道免掃淺施工工法》的適用范圍為:土質(zhì)為黏性土質(zhì)的航道或港池基建性或維護(hù)性工程。
《粘性土航道免掃淺施工工法》的工藝原理敘述如下:
1.在分層施工中操耙手以分層深度控制下耙深度,嚴(yán)格按照各分層水深要求進(jìn)行開(kāi)挖,定深控制浚挖,并通過(guò)駕駛員的精確上線保證耙頭始終緊貼河床,泵吸始終處于飽和挖實(shí)狀態(tài),施工效率得到最大發(fā)揮。避免了常規(guī)浚挖過(guò)程中因河床深淺不一、高低起伏不平、耙頭跳躍而形成“放空”造成施工的泵吸效率低下的問(wèn)題。
2.在各分層施工過(guò)程中,改變傳統(tǒng)的三班駕駛員各分一帶的施工工藝,而以整個(gè)施工區(qū)的淺點(diǎn)、淺區(qū)為目標(biāo)進(jìn)行走線。駕駛員整體綜合考慮淺區(qū)位置、通航干擾和風(fēng)流影響等因素,利用疏浚監(jiān)測(cè)平臺(tái)提供的精確的耙頭深度與位置指示,以及直觀的橫縱斷面和三維地形功能,運(yùn)用高超的操船工藝,主動(dòng)控制兩個(gè)耙頭的走線,對(duì)局部范圍的淺區(qū)和孤立淺點(diǎn)采取主動(dòng)精確過(guò)耙。在其處于初始階段且易于浚挖時(shí),便即予以?huà)叱?,避免后期形成淺埋、壟溝,增加后期掃淺難度。這種對(duì)淺區(qū)的主動(dòng)式浚挖貫穿施工全過(guò)程。
3.船舶配置大屏幕顯示器,施工時(shí)駕駛員按需選擇疏浚監(jiān)測(cè)平臺(tái)提供的各種功能窗口,盡可能放大屏幕仔細(xì)觀察耙頭走線,并利用耙跡記錄和施工過(guò)程回放功能,控制對(duì)不同水深分布、不同土質(zhì)區(qū)域的過(guò)耙頻率,避免漏挖、超挖,實(shí)現(xiàn)均勻增深。
4.在耙吸挖泥船的耙頭上分別加裝不同形狀的耙齒,“刀形”耙齒具有切割作用,“倒T形”耙齒具有切割和提升松土的作用,“鏟形”耙齒或“平形,,耙齒具有提升松土的作用。施工時(shí)耙齒對(duì)地呈45°,通過(guò)耙頭對(duì)地運(yùn)動(dòng)使耙齒插入泥土中切割并提升黏土。通過(guò)調(diào)整耙頭格柵安裝位置,適當(dāng)?shù)募哟蟀翌^格柵通道,使黏土可以順利通過(guò)格柵,提高了挖泥效果。
5.將傳統(tǒng)工程后期的“掃淺”化整為零,分?jǐn)傊粮鞣謱娱_(kāi)挖階段中,改變了傳統(tǒng)“前期大量開(kāi)挖、后期低效掃淺”的施工方法,避免在工程后期因掃淺造成時(shí)間、設(shè)備等資源的浪費(fèi)。
工藝流程
《粘性土航道免掃淺施工工法》的施工工藝流程見(jiàn)圖1。
操作要點(diǎn)
《粘性土航道免掃淺施工工法》的操作要點(diǎn)如下:
1.浚前測(cè)量及工前準(zhǔn)備
1)運(yùn)用單波束或者多波束測(cè)深儀,獲得施工區(qū)域的水深情況,計(jì)算出比較精確的工程量,同時(shí)根據(jù)水深情況確定分層的計(jì)劃。收集并分析施工區(qū)域土質(zhì)資料、水文、氣象資料、船舶通航密度、通航條件、小船漁船等影響航行的因素。
2)耙頭加裝耙齒;截至2009年,耙齒多安裝在把頭的活動(dòng)罩上,新增的耙齒安裝在耙頭固定體的耐磨塊上,通過(guò)改進(jìn)耙頭耐磨塊的形狀并重新排列,使耙齒能夠快速拆裝。根據(jù)土質(zhì)資料選擇耙齒數(shù)量和形狀("刀形"或"倒T形"),見(jiàn)圖2。
3)改進(jìn)格柵;根據(jù)泥泵葉輪孔徑調(diào)整格柵,減少格柵材料的徑向面積,使耙頭格柵的通過(guò)面積盡量增大。以4500立方米自航耙吸挖泥船為例,將耙頭格柵由原來(lái)的300毫米×330毫米增大到450毫米×330毫米,材料由原來(lái)的直徑50毫米的圓鋼改為厚度25毫米的鋼板。
4)對(duì)船舶設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行率定或校正,主要包括耙臂垂直、水平傳感器、吸口吃水傳感器、潮位遙報(bào)儀、DGPS等。儀器儀表的精確程度,對(duì)施工質(zhì)量起著決定性的作用。
5)根據(jù)工況條件決定船舶的布線;根據(jù)土質(zhì)的密實(shí)情況,決定布線的間距。
6)根據(jù)浚前水深圖制作MTX文件(包含x、y,z三維變量,即平面位置和深度),用于浚前二維橫縱向斷面和三維地形顯示,并制作一個(gè)空的MTX文件用于保存耙頭過(guò)耙信息,并自動(dòng)生成已挖掘二維橫縱向斷面和三維地形顯示,見(jiàn)圖3。
7)對(duì)需要進(jìn)點(diǎn)的船舶進(jìn)行施工方案、施工要求、質(zhì)量、安全、環(huán)保等事項(xiàng)的技術(shù)交底。
2.分層施工計(jì)劃
綜合工程需增深的深度及工程節(jié)點(diǎn)、參建施工船舶的破土性能,特別是黏性土土質(zhì)制定分層方案,一般以0.3~1.0米為一層開(kāi)挖層,貫人擊數(shù)>15的土質(zhì)不超過(guò)0.3米,貫入擊數(shù)<4的土質(zhì)不超過(guò)1米。
邊坡區(qū)域則呈現(xiàn)由淺至深、均勻臺(tái)階型增深,確保邊坡坡比質(zhì)量,如圖4。
3.現(xiàn)場(chǎng)施工方法
現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)一般采用裝艙溢流法,這是耙吸挖泥船最主要、最常規(guī)的施工方法。當(dāng)挖泥船進(jìn)入指定的開(kāi)挖帶內(nèi),啟動(dòng)泥泵,根據(jù)屆時(shí)潮位將耙頭下放至泥面,將耙管內(nèi)的清水和低濃度泥漿直接排出舷外,待泥漿達(dá)到一定濃度后再打開(kāi)進(jìn)艙閘閥裝艙。待泥艙滿(mǎn)艙后繼續(xù)泵吸泥漿進(jìn)艙,使泥艙上層低濃度的渾水從泥艙溢流口溢岀,根據(jù)不同土質(zhì)控制溢流時(shí)間,盡可能使泥艙的裝載量最大、土方量最多。然后停泵起耙,把裝載的泥砂運(yùn)到指定的拋泥區(qū)拋卸。
4.實(shí)施與監(jiān)測(cè)分析
1)在保證安全工況條件許可的情況下,對(duì)于重點(diǎn)難挖淺區(qū),采用拖耙調(diào)頭施工方法,增加對(duì)淺區(qū)的斜向或橫向破土作用,可以避免壟溝的產(chǎn)生,提高挖掘效果。
2)為了讓耙齒切入泥土,通過(guò)調(diào)低波浪補(bǔ)償器壓力提高耙頭對(duì)地壓力,同時(shí)挖泥航速要求適當(dāng)?shù)脑黾?,一般控制?~4節(jié)速度。
3)施工過(guò)程中,經(jīng)常采集泥樣,隨時(shí)掌握土質(zhì)的變化情況。
4)嚴(yán)格按照分層施工計(jì)劃實(shí)行定深挖泥。
5)根據(jù)耙頭的有效寬度和黏性土土質(zhì)決定布線的間距,貫入擊數(shù)>15的土質(zhì)間距要小,貫入擊數(shù)<4的土質(zhì)間距要大,總體來(lái)說(shuō)布線間距越小越好,但是走完一遍布線所需時(shí)間也越多。
6)駕駛員結(jié)合水深圖進(jìn)行施工,盡量選擇每個(gè)分層中的淺點(diǎn)上線施工,同時(shí)操耙手要及時(shí)調(diào)整下耙深度。
5.輔助施工軟件的運(yùn)用
1)耙吸疏浚監(jiān)測(cè)平臺(tái)提供精確的耙頭下放深度指示,操耙手可以實(shí)時(shí)控制下耙深度,以此來(lái)進(jìn)行定深施工。
2)實(shí)現(xiàn)耙頭在浚挖區(qū)域浚前水深圖的橫、縱斷面和三維地形上的精確位置指示,駕駛員據(jù)此駕駛船舶,操耙手據(jù)此控制耙臂,對(duì)局部范圍的淺區(qū)和孤立淺點(diǎn)采取主動(dòng)精確過(guò)耙,實(shí)現(xiàn)對(duì)淺區(qū)的主動(dòng)式精確挖掘,見(jiàn)圖5。
3)結(jié)合施工船耙頭軌跡深度顯示功能和水深色塊顏色變化,以及系統(tǒng)根據(jù)過(guò)耙深度自動(dòng)生成的已挖掘斷面顯示功能,駕駛員可以直接對(duì)挖掘效果進(jìn)行了解,避免因重復(fù)上線造成效率損失,或者對(duì)沒(méi)有走到位的區(qū)域進(jìn)行拾遺補(bǔ)缺,施工軌跡見(jiàn)圖6。
4)通過(guò)歷史施工過(guò)程回放可以回溯駕駛員和操耙手的工作過(guò)程,不僅可以對(duì)其工作質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督,還能對(duì)存在的質(zhì)量隱患成因進(jìn)行直觀的分析和判斷,以便進(jìn)行及時(shí)的糾正和指導(dǎo)。
《粘性土航道免掃淺施工工法》所用的材料及設(shè)備明細(xì)如下:
1.材料
燃、潤(rùn)油:船用柴油、潤(rùn)滑油等各種油料,其主要參數(shù)如表2。
規(guī)格 |
重油 |
輕油 |
潤(rùn)油 |
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180號(hào) |
0號(hào) |
4號(hào) |
Agina X40 |
長(zhǎng)城4012 |
|
密度(噸/立方米) |
0.97-0.985 |
0.83-0.86 |
0.92-0.94 |
0.85-0.90 |
2.設(shè)備
耙吸挖泥船:各類(lèi)挖泥船主要性能參數(shù)如表3。
挖泥船的主要挖掘器具是耙頭,耙頭結(jié)構(gòu)主要分為兩類(lèi),即加利福尼亞型耙頭和IHC耙頭。兩類(lèi)型耙頭在前面部分的結(jié)構(gòu)基本相同,而耙唇處的結(jié)構(gòu)有較大差異,其他類(lèi)型的耙頭也都是在耙唇位置存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的不同,適用于不同的土質(zhì)。
耙頭構(gòu)件有:吸入口、格柵、顎板、耙軸、壓鐵、進(jìn)水口、耙齒、高壓沖水、橡皮靠墊、天窗等。通過(guò)改進(jìn)耙頭構(gòu)件能達(dá)到提高施工效率的目的。
船型 |
日本6500立方米 |
日本4500立方米 |
荷蘭4500立方米 |
中國(guó)4500立方米 |
|
泥艙容積(立方米)(最大) |
9000 |
4500 |
4500 |
4500 |
|
載泥重量(噸) |
10000 |
7650 |
7870 |
7200 |
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主尺船度 |
總長(zhǎng)(米) |
161.20 |
129.6 |
101.5 |
115.37 |
柱間長(zhǎng)(米) |
153.0 |
120.0 |
94.0 |
107.0 |
|
型寬(米) |
29.0 |
18.4 |
17.2 |
18.96 |
|
型深(米) |
12.0 |
9.2 |
8.9 |
9.90 |
|
滿(mǎn)載/輕載吃水(米) |
8.0/6.0 |
7.5/5.03 |
8.00/3.37 |
滿(mǎn)7.20 |
|
最大挖深(米) |
24 |
22 |
26 |
20 |
|
耙管數(shù)x管徑(毫米)位置 |
2中 4x900 2邊 |
左 2x900 右 |
左 2x900 右 |
左 2x900 右 |
|
泥門(mén) |
型式、數(shù)量、規(guī)格 |
錐型 20xф3.2米 |
矩型16x2.39x2.69 |
矩型22對(duì)16x2.39x 2.69 |
錐型,20Xф3.5米 |
邊拋舷外跨距(米) 管徑ф(毫米) |
100x100 |
— |
— |
— |
|
自卸排泥 |
排管ф(毫米)排距(米) 高程(米) |
ф900 |
ф900,1000米 |
ф900,850米 4米 |
ф900 |
推進(jìn)功率(千瓦)(柴油機(jī)) |
2x5737C.P.P |
2x3236 |
2x1985 |
2x1911C.P.P |
|
橫向推進(jìn)功率(千瓦)(電動(dòng)) |
710 |
— |
泥泵噴水 |
泥泵噴水 |
|
泥泵 |
功率(千瓦)(柴油機(jī))流量(立方米/小時(shí))x揚(yáng)程(米) |
4x2354,10500x40邊拋1200x22.5裝艙 |
2x1581,10000x18/28 |
2x882, 13000x17.5 |
2x992, 10000X18.5 |
沖水泵 |
功率(千瓦)(電動(dòng)機(jī))流量(立方米/小時(shí))x揚(yáng)程(米) |
4x375, 900x90 |
2x700 1000x150 |
— |
4x5.5 45x32.5 (封水) |
總裝機(jī)功率(千瓦) |
24900 |
12562 |
6730 |
7262 |
參考資料:
《粘性土航道免掃淺施工工法》的工法特點(diǎn)是:
1.該工法充分利用疏浚監(jiān)測(cè)平臺(tái)的新技術(shù),將傳統(tǒng)的施工工藝注入新的理念和元素,能使淺點(diǎn)與壟溝在施工過(guò)程中即消滅于萌芽狀態(tài),且免除了工程后期常規(guī)掃淺施工階段,真正實(shí)現(xiàn)了均勻增深,能更好地控制航道的平整度,減少超深、超寬造成的廢方。
2.通過(guò)在自航耙吸挖泥船耙頭上加裝“刀形”或“倒T形”等不同形狀的特殊耙齒,解決黏性土區(qū)域耙頭破土難的問(wèn)題;適當(dāng)?shù)卣{(diào)整耙頭格柵安裝位置,加大耙頭格柵通道,解決耙頭易被黏性土阻塞問(wèn)題,確保輸送管道通順。
3.不僅大大縮短了耙吸船常規(guī)施工需要的掃淺時(shí)間,而且施工質(zhì)量也有大幅提高,超挖控制明顯優(yōu)于常規(guī)施工方法,最終耙吸船的施工效率得到了提高。
4.該工法簡(jiǎn)單實(shí)用,但是需要疏浚監(jiān)測(cè)平臺(tái)新技術(shù)的支持,且對(duì)操作人員的業(yè)務(wù)能力、監(jiān)測(cè)設(shè)備精度要求較高。
殘積土分為粘性土、砂質(zhì)粘性土、礫質(zhì)粘性土的標(biāo)準(zhǔn)
花崗巖殘積土的定名標(biāo)準(zhǔn)。首先是《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》2011里8.6花崗巖殘積土有明確的分類(lèi)。按土中大于2mm的顆粒含量含量分。大于等于20%的定名為礫質(zhì)黏性土,小于20%的定名為砂質(zhì)黏性土,不含的...
粘性土【cohesive soil】指的是含粘土粒較多,透水性較小的土。壓實(shí)后水穩(wěn)性好,強(qiáng)度較高,毛細(xì)作用小。工程上應(yīng)根據(jù)塑性指數(shù)分為粉質(zhì)粘土和粘土,塑性指數(shù)大于10,且小于等于17的土,應(yīng)定名為粉質(zhì)...
粉質(zhì)粘土屬于粘性土。粉質(zhì)粘土是據(jù)GB50007--2002規(guī)范,塑性指數(shù)介于10~17之間的黏性土;或按水利電力部1962年規(guī)程,粘粒含量30%~50%,且粉粒組含量大于砂粒組含量的粘土。粘土是含沙粒...
耙吸挖泥船在疏浚施工過(guò)程中,由于耙頭著床寬度有限,且受到潮流、風(fēng)和土質(zhì)等自然影響以及航道中其他航行船舶的干擾,再加上原有施工工藝技術(shù)手段的落后,不可避免地存在超挖、漏挖現(xiàn)象,造成施工床面上出現(xiàn)高低不平的淺點(diǎn)和壟溝,耙吸船不得不在工程后期耗費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行低效的掃淺施工,這一問(wèn)題在黏性土航道疏浚工程施工中表現(xiàn)得尤為突出。根據(jù)《疏浚巖土分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》JTJT320-96,黏性土共分4類(lèi),其主要特性指標(biāo)如表1所示。
級(jí)別 |
狀態(tài) |
標(biāo)貫擊數(shù)N |
天然重度γ(千牛/立方米) |
液性指數(shù)IL |
抗剪強(qiáng)度т(千帕) |
3 |
軟 |
≤4 |
≤17.6 |
≤1.0 |
≤25 |
4 |
中等 |
≤8 |
≤18.7 |
≤0.75 |
≤50 |
5 |
硬 |
≤15 |
≤19.5 |
≤0.50 |
≤100 |
6 |
很硬 |
>15 |
>19.5 |
<0.25 |
>100 |
由于黏性土不易坍塌的土質(zhì)特性,施工過(guò)程中形成的淺點(diǎn)和壟溝一旦沒(méi)有被及時(shí)清除,隨著施工浚挖深度的增加,淺點(diǎn)和壟溝的高差往往將繼續(xù)加大,耙吸船耙頭接地施工時(shí)極易從高處滑落,增加了工程后期掃淺施工的難度;同時(shí)在開(kāi)挖黏性土?xí)r,由于大塊黏土極易堵塞耙頭,造成泥泵吸入面積的大幅減少,不僅施工效率低下,而且極易造成泥泵氣蝕。因此,有必要研究黏性土航道疏浚的針對(duì)性施工工法,大幅改善耙吸挖泥船對(duì)黏性土航道的施工效果。
公司在營(yíng)口、連云港、洋山等航道疏浚工程中,積極開(kāi)展了“黏性土航道免掃淺疏浚關(guān)鍵技術(shù)研究”,把疏浚監(jiān)測(cè)平臺(tái)的新技術(shù)運(yùn)用到傳統(tǒng)施工過(guò)程中,使耙吸挖泥船具備了主動(dòng)控制精確上線、精確下耙施工的能力,使淺點(diǎn)與壟溝在施工過(guò)程中即消滅于萌芽狀態(tài);并通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)備改裝,解決黏性土區(qū)域耙頭破土難和易阻塞的問(wèn)題。公司在該關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上形成了《粘性土航道免掃淺施工工法》。
《粘性土航道免掃淺施工工法》的質(zhì)量控制要求如下:
執(zhí)行相關(guān)國(guó)家及行業(yè)的現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
1.《疏浚工程技術(shù)規(guī)范》JTJ 319-99。
2.《疏浚與吹填質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》JTJ 324-2006。
質(zhì)量控制措施
1.制定分層、定深施工方案。
2.施工過(guò)程中正確掌握通航干擾、風(fēng)流影響,按照計(jì)算機(jī)電子海圖屏幕的計(jì)劃航線及疏浚監(jiān)測(cè)平臺(tái)顯示的軌跡線,進(jìn)行準(zhǔn)確上線與布線。
3.分層施工過(guò)程中,采取定深浚挖,操耙手要注意真空、濃度的變化,及時(shí)調(diào)整耙頭姿態(tài)。
4.基建工程分層施工中,挖足邊坡,滿(mǎn)足坡比要求,使航道、邊坡同步增深。
5.通過(guò)各道工序(分層)的施工質(zhì)量,確保整體的施工質(zhì)量。
6.施工全過(guò)程采取定深浚挖,舵工高精度操舵,操耙手全神貫注操耙。
7.定期校驗(yàn)、校核儀器和儀表,保證儀器、儀表的精度。
8.加強(qiáng)分析監(jiān)測(cè)力度,保證監(jiān)測(cè)及時(shí)準(zhǔn)確。
《粘性土航道免掃淺施工工法》的效益分析是:
根據(jù)由淺到深開(kāi)挖、分層均勻增深原則,充分利用疏浚監(jiān)測(cè)平臺(tái)的平面和斷面顯示功能,縱向精確定深,平面精確定位,做到船舶到位、耙頭到位,避免耙頭空放,實(shí)施精細(xì)化施工,不僅免除了常規(guī)施工后期的掃淺施工,加快了施工進(jìn)度,而且有利于提高施工質(zhì)量,減少費(fèi)方。同時(shí)解決了黏土質(zhì)區(qū)域破土難、易堵塞耙頭等難題,提高了施工效率。
在連云港2006年廟嶺二期港池調(diào)頭區(qū)拓寬增深工程、長(zhǎng)江口深水航道治理三期工程、上海洋山深水港區(qū)一期工程外航道疏浚工程中應(yīng)用該工法,通過(guò)減少超挖土方,給公司創(chuàng)造了1300余萬(wàn)元的效益。
注:施工費(fèi)用以2009-2010年施工材料價(jià)格計(jì)算
采用《粘性土航道免掃淺施工工法》施工時(shí),除應(yīng)執(zhí)行國(guó)家、地方的各項(xiàng)安全施工的規(guī)定外,尚應(yīng)遵守注意下列事項(xiàng):
1.認(rèn)真貫徹“安全第一、預(yù)防為主”的方針,根據(jù)有關(guān)規(guī)定,設(shè)立專(zhuān)職安全員,執(zhí)行安全生產(chǎn)責(zé)任制,明確各級(jí)人員職責(zé),抓好工程的安全實(shí)施。
2.建立完善施工安全保證體系,加強(qiáng)施工作業(yè)過(guò)程中的安全檢查,確保作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。
3.確保投入設(shè)備完好、有效,船舶要適航、員工要適任。
4.船舶駕駛員在注意上線的同時(shí),也要注意附近的船舶動(dòng)態(tài),時(shí)刻注意安全。
《粘性土航道免掃淺施工工法》的應(yīng)用實(shí)例如下:
實(shí)例1:上海洋山深水港區(qū)一期工程外航道疏浚工程
上海洋山深水港區(qū)一期工程外航道疏浚工程,位于小覆山l北側(cè)黃澤洋海域的進(jìn)港外航道部分區(qū)段水深條件相對(duì)較差,需采用疏浚的方式達(dá)到其設(shè)計(jì)水深的要求,稱(chēng)為人工疏浚段;人工疏浚航槽長(zhǎng)度為10.34千米,縱向斷面水深呈隆起的饅頭狀,施工土質(zhì)為黏性土,工程難度較大、工期較緊、施工任務(wù)較重。
為了保證工期和施工質(zhì)量,公司采用了黏性土航道免掃淺疏浚施工工法,通過(guò)疏浚監(jiān)測(cè)平臺(tái)提供的過(guò)耙航槽斷面和直觀的三維地形的不斷實(shí)時(shí)更新顯示,以及斷面瀏覽、水深色塊等功能,實(shí)現(xiàn)了較高的施工效率和良好的平整度控制。根據(jù)上海海測(cè)大隊(duì)洋山航道人工疏浚段竣工測(cè)量數(shù)據(jù)分析∶航道中部水域(航道中心、組線兩側(cè)95米范用內(nèi))平均水深為16.92米。且無(wú)小于16.5米的淺點(diǎn);航道邊續(xù)水域(航道底邊線向內(nèi)各47.5米范圍內(nèi))平均水深為16.89米,也不存在小于16.5米的淺點(diǎn);兩側(cè)邊坡平均坡比分別為1:18和1:17.9,都緩于設(shè)計(jì)邊坡1:15的坡比。規(guī)范允許超寬9米、超深0.7米。該工程最終竣工超寬7米,超深0.4米。
實(shí)例2:連云港2006年廟嶺二期港池調(diào)頭區(qū)拓寬增深工程
連云港港地處江蘇省北部黃海海州灣西南岸,是隴海、蘭新鐵路沿線廣大地區(qū)最經(jīng)濟(jì)便捷的出???,是中國(guó)沿海主樞紐港之一,是中國(guó)沿海中部能源外運(yùn)和對(duì)外貿(mào)運(yùn)輸?shù)闹匾诎丁_B云港廟嶺港區(qū)港池調(diào)頭區(qū)擴(kuò)建疏浚工程,是連云港15萬(wàn)噸級(jí)航道擴(kuò)建工程的配套項(xiàng)目,包括廟一調(diào)頭區(qū)、34號(hào)泊位區(qū)及29號(hào)、30號(hào)泊位港池及調(diào)頭區(qū)3個(gè)部分,工程分別浚挖至-16.0米、-18.2米、-15.0米。
其中連云港廟嶺二期港池調(diào)頭區(qū)拓寬增深項(xiàng)目的后期掃淺階段,于2006年6月底開(kāi)工,工期僅有25天,總工程量達(dá)38萬(wàn)立方米,且施工土質(zhì)主要為黏性土。根據(jù)公司在連云港的施工經(jīng)驗(yàn),由于黏性土不易坍塌,施工過(guò)程中形成的淺點(diǎn)和壟溝一旦沒(méi)有被及時(shí)清除,隨著施工浚挖深度的增加,淺點(diǎn)和壟溝的高差往往將繼續(xù)加大,耙吸船耙頭接地施工時(shí)極易從高處滑落,增加了工程后期掃淺施工的難度;同時(shí)在開(kāi)挖黏性土?xí)r,由于大塊黏土極易堵塞耙頭,造成泥泵吸入面積的大幅減少,不僅施工效率低下,而且極易造成泥泵氣蝕。
為了優(yōu)質(zhì)、高效完成該工程,公司安排已安裝"耙吸疏浚監(jiān)測(cè)平臺(tái)"的4008輪進(jìn)駐現(xiàn)場(chǎng)。"耙吸疏浚監(jiān)測(cè)平臺(tái)"作為公司當(dāng)時(shí)的最新研發(fā)成果,它提供了精確的耙頭下放深度和位置指示功能,并實(shí)現(xiàn)耙頭在浚挖區(qū)域浚前水深圖的橫、縱斷面和三維地形上的精確位置指示,使耙吸挖泥船具備了主動(dòng)控制、精確上線、精確下耙施工的能力;同時(shí)結(jié)合耙吸船耙頭軌跡深度顯示和水深色塊顏色變化。以及系統(tǒng)根據(jù)過(guò)耙深度自動(dòng)生成的已挖掘斷面顯示功能,駕駛員可以直接對(duì)挖掘效果進(jìn)行了解,避免因重復(fù)上線造成效率損失,或者對(duì)沒(méi)有走到位的區(qū)域進(jìn)行拾遺補(bǔ)缺;此外,還可以通過(guò)歷史施工過(guò)程回放回溯駕駛員和操耙手的工作過(guò)程,不僅可以對(duì)其工作質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督,還能對(duì)存在的質(zhì)量隱患成因進(jìn)行直觀的分析和判斷,以便進(jìn)行及時(shí)的糾正和指導(dǎo),避免了工程后期的掃淺施工,提高了施工效率。
連云港廟嶺二期港池調(diào)頭區(qū)拓寬增深工程后期掃淺階段的施工分成南、北兩個(gè)半槽實(shí)施,其中南半槽由安裝了"耙吸疏浚監(jiān)測(cè)平臺(tái)"的航浚4008輪施工,該輪充分利用新技術(shù),做到了縱向精確定深、平面精確定位,實(shí)現(xiàn)立體化、精細(xì)化施工,僅15天整個(gè)南半槽就基本成型,比預(yù)計(jì)工提前了10天;而掃淺工程量與南半槽相近的北半槽由尚未安裝"耙吸疏浚監(jiān)測(cè)平臺(tái)"的其他船舶采用常規(guī)施工方法施工,相同掃淺時(shí)間則形成大片壟溝與淺點(diǎn)。南槽完工后,航浚4008輪支援北半槽施工,應(yīng)用該工法僅用10天就完成了全部任務(wù),滿(mǎn)足了工期要求,工程質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。
實(shí)例3:長(zhǎng)江口深水航道治理三期疏浚工程
長(zhǎng)江口深水航道治理三期工程航槽全長(zhǎng)92.27千米,航道設(shè)計(jì)底寬從350~400米,計(jì)算允許超寬3.0米,水深由-10米增深至-12.5米,計(jì)算允許超深0.3~0.5米,邊坡1:20。其中施工區(qū)段上游內(nèi)航道大約12千米的區(qū)域黏性土分布較集中,土質(zhì)較硬。
公司采用《黏性土航道免掃淺疏浚施工工法》,根據(jù)施工條件和船舶性能制定了可行的施工方案。在施工過(guò)程中,參建船舶應(yīng)用疏浚監(jiān)測(cè)平臺(tái)的橫縱斷面和三維地形顯示功能,做到了對(duì)局部范圍的淺區(qū)和孤立淺點(diǎn)采取主動(dòng)精確過(guò)耙,在其處于初始階段易于浚挖時(shí)即予以?huà)叱?,避免后期形成淺埂、壟溝;并利用幫跡記錄和施工過(guò)程回放功能,控制對(duì)不同水深分布、不同土質(zhì)區(qū)域的過(guò)耙頻率,實(shí)現(xiàn)均勻增深,有效的控制超深、超寬,提高了施工區(qū)段的平整度。
《粘性土航道免掃淺施工工法》的環(huán)保措施如下:
1.環(huán)境因素識(shí)別、評(píng)價(jià)和控制的策劃和危險(xiǎn)源辨識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和控制的策劃。
2.識(shí)別和辨識(shí)施工范圍內(nèi)的環(huán)境因素和危險(xiǎn)源,并負(fù)責(zé)具體實(shí)施管理方案。
3.嚴(yán)格遵守《海洋保護(hù)法》,嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家關(guān)于海洋環(huán)境保護(hù)的各項(xiàng)規(guī)定,在海洋局指定拋泥區(qū)進(jìn)行泥土處理。
4.集中油污、污水并且妥善處理,嚴(yán)防油污、污水泄漏,做好溢油事故的應(yīng)急處理預(yù)案。
5.按規(guī)定處理在施工、生活過(guò)程中產(chǎn)生的各類(lèi)垃圾。
6.積極配合海洋環(huán)保部門(mén),做好海洋環(huán)保部門(mén)要求的其他工作。
2011年9月,中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于公布2009-2010年度國(guó)家級(jí)工法的通知》建質(zhì)[2011]154號(hào),《粘性土航道免掃淺施工工法》被評(píng)定為2009-2010年度國(guó)家二級(jí)工法。 2100433B
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在航道疏浚工程中,自航式耙吸船水下開(kāi)挖后海床不平整,易形成淺區(qū)、淺點(diǎn)是普遍存在的質(zhì)量通病,其中耙吸船特定的施工作業(yè)方式是造成質(zhì)量通病的主要原因之一。在耙吸船加裝底床耙平器后,改變了耙吸船傳統(tǒng)掃淺作業(yè)方式,大大提高了掃淺施工效率并取得良好效果。本文以惠州港荃灣港區(qū)主航道擴(kuò)建工程為例,闡述了底床耙平器在航道掃淺施工階段的實(shí)踐應(yīng)用,對(duì)施工方法及優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析總結(jié),可為類(lèi)似工程提供參考。
《抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法》的效益分析是:
1.在港口與航道疏浚工程中,由于抓斗式挖泥船自身設(shè)備的局限性,施工后期難免存在大量的淺點(diǎn)需重復(fù)施工,抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺法與傳統(tǒng)的逐點(diǎn)清挖法比較,不僅具有效果好、精度高的特點(diǎn),而且彌補(bǔ)了抓斗船設(shè)備自身的缺點(diǎn),提高了掃淺施工效率。
2.與傳統(tǒng)的抓斗挖泥船逐點(diǎn)清挖法比較,清淺施工時(shí)間可縮短60%以上,清淺施工成本可降低40%以上。
3.抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺法的掃淺平板制作簡(jiǎn)單、方便,易于推廣。
4.抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺法在施工過(guò)程中充分利用了"去高填低"的原理,無(wú)需泥駁對(duì)疏浚土進(jìn)行外運(yùn),節(jié)約了能源,降低了施工成本,同時(shí)減少了對(duì)拋泥區(qū)水環(huán)境的污染。
5.抓斗挖泥船在疏浚施工中是一種不可或缺的施工設(shè)備,疏浚后期的掃淺又是不得不面臨的技術(shù)難題,該工法在疏浚施工中的應(yīng)用為港口與航道疏浚后期掃淺提供了技術(shù)支持,具有良好的社會(huì)效益。
6.采用該工法清淺,抓斗挖泥船在開(kāi)挖時(shí)可按照梅花形挖泥法(如圖4所示),將淺點(diǎn)與超深控制一定在一定范圍內(nèi)(如0.5米以?xún)?nèi)),施工后期再使用平板法進(jìn)行掃淺,效果明顯,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
《抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法》的應(yīng)用實(shí)例如下:
實(shí)例1:大連大窯灣港區(qū)航道建設(shè)工程北航段疏浚工程(標(biāo)段一)
該工程位于大連市開(kāi)發(fā)區(qū)大窯灣港內(nèi),受風(fēng)浪影響小,平均潮差2.36米,最大漲潮流速0.57米/秒,最大落潮流速0.29米/秒。施工內(nèi)容主要為航道淤泥、黏十的開(kāi)挖,總工程量359.4萬(wàn)立方米,航道全長(zhǎng)約2千米,設(shè)計(jì)航道底寬230米,轉(zhuǎn)彎段最寬達(dá)326米,浚后設(shè)計(jì)標(biāo)高為-15.0米,施工總面積約50萬(wàn)平方米(不含超寬及邊坡)。該工程建設(shè)單位為大連市港口公用基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理中心,施工單位為長(zhǎng)江重慶航道工程局。該工程于2006年11月20日開(kāi)工,2008年5月30日完工,其中施工后期掃淺時(shí)間20天。
施工前期主要采用絞吸式挖泥船開(kāi)挖覆蓋層淤泥及少量黏土,后期由于土質(zhì)較硬,主要采用抓斗挖泥船開(kāi)挖。由于工程量大,工期緊,下層施工主要采用的是2009年前中國(guó)最大的抓斗挖泥船"長(zhǎng)鷹50",其抓斗重達(dá)120噸。在施工過(guò)程中按平均0.5米超深作為目標(biāo)進(jìn)行控制,達(dá)到設(shè)計(jì)水深的部分平均超深得到了較為有效的控制,但是仍出現(xiàn)了大量淺點(diǎn)。在該工程后期清淺階段,用"長(zhǎng)鷹50"抓斗挖泥船按照該工法的施工工藝進(jìn)行掃淺施工,取得了良好的效果。
根據(jù)"長(zhǎng)鷹50"的抓斗特點(diǎn)制作安裝掃淺平板,施工準(zhǔn)備工作中調(diào)試好GPS電子導(dǎo)航水深圖、深度指示儀、船機(jī)設(shè)備等。"長(zhǎng)鷹50"采用鋼樁定位方式,掃淺分條寬度根據(jù)船寬27米確定為25米;進(jìn)關(guān)距離根據(jù)掃淺平板的長(zhǎng)度12米確定為10米,每關(guān)掃淺面積約為250平方米。為保證掃淺平板下放深度的準(zhǔn)確性,在安裝完掃淺平板后重新對(duì)平板下邊緣零點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn),與抓斗操作室上的深度指示儀保持一致。一次掃淺分層厚度按20厘米控制,同時(shí)施工過(guò)程根據(jù)掃淺區(qū)域周邊水深及土質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整,以避免泥層堆積越過(guò)掃淺平板。形成新的淺區(qū)。掃淺方向根據(jù)測(cè)圖淺占和深坑分布確定同一深度往返一次掃淺。掃淺時(shí),控制橫移側(cè)推掃淺平板的速度在0.5米/秒內(nèi),并保持掃淺平板橫移側(cè)推速度均勻。
通過(guò)采用平板側(cè)推掃淺方法,僅用20天的時(shí)間完成了約50萬(wàn)平方米的掃淺面積,工期大為提前。多波束測(cè)圖顯示掃淺區(qū)域無(wú)任何淺點(diǎn),統(tǒng)計(jì)平均超深僅0.23米,完全符合規(guī)范要求。
如果按"長(zhǎng)鷹50"傳統(tǒng)的逐點(diǎn)清淺方法施工,每正常進(jìn)一關(guān)加上挖泥的平均用時(shí)約48分鐘,而采用平板側(cè)推掃淺法,每進(jìn)一關(guān)和掃淺的平均時(shí)間只有16分鐘,節(jié)約了2/3的施工時(shí)間。采用清挖方式,通過(guò)測(cè)算,挖泥船每小時(shí)油耗比采用平板側(cè)推掃淺法多消耗100千克左右。采取清挖方式,還將產(chǎn)生大量的廢方,需要泥駁外運(yùn),平板側(cè)推掃淺法利用"去高填低"的原理,不需要外運(yùn)泥土。
實(shí)例2:大連大窯灣航道改擴(kuò)建二期工程(中心航段與北航段連接段)疏浚工程
該工程位于大連市開(kāi)發(fā)區(qū)大窯灣港內(nèi),施工區(qū)受風(fēng)浪影響很小,平均潮差2.36米,最大漲潮流速0.57米/秒,最大落潮流速0.29米/秒。施工內(nèi)容主要為航道淤泥、黏土的開(kāi)挖,總工程量216萬(wàn)立方米,浚后設(shè)計(jì)標(biāo)高為-15.0米。
該工程由長(zhǎng)江重慶航道工程局施工,在2008年5月進(jìn)入后期清淺階段,采用抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工藝進(jìn)行施工。在抓斗挖泥船"長(zhǎng)鷹50"的抓斗上安裝掃淺平板裝置,依靠抓斗及掃淺裝置自身足夠的重量、橫移抓斗產(chǎn)生的慣性以及吊臂旋轉(zhuǎn)拖帶掃淺平板產(chǎn)生的側(cè)推力,利用"去高填低"的原理,將淺區(qū)泥土側(cè)推至深坑,使施工區(qū)域有較高的平整度,達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高,符合驗(yàn)收要求。整個(gè)掃淺施工過(guò)程按施工工藝流程及操作要點(diǎn)有序進(jìn)行,確保了掃淺施工質(zhì)量,工程質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。掃淺施工中,施工單位克服了掃淺面積大,淺點(diǎn)多的困難,改傳統(tǒng)的抓斗挖泥船逐點(diǎn)清挖方法為平板掃淺方法施工,降低了船機(jī)設(shè)備的使用成本,提高了清淺施工工效,全部掃淺共用時(shí)14天,比常規(guī)的清挖施工方法節(jié)約22余天。
實(shí)例3:三峽庫(kù)區(qū)胡家灘航道維護(hù)疏浚工程
胡家灘位于長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)內(nèi),該河段為寬淺型河段,在三峽水庫(kù)175米蓄水后,受水庫(kù)回水影響,流水減緩,發(fā)生泥砂大量落淤。該河段航道狹窄,若在低水位時(shí)施工,必須禁航,對(duì)航運(yùn)影響大,且施工與通航的矛盾非常突出,為保證水庫(kù)消落期航道暢通,需在高水位時(shí)期提前進(jìn)行航道維護(hù)疏浚施工。在三峽水庫(kù)壩前水位170米以上時(shí),胡家灘受回水頂托,施工區(qū)流速平緩,疏浚物以淤砂夾少量卵石為主,在抓斗挖泥船施工后期清淺,適合采用平板掃淺法清淺。
2009年度胡家灘維護(hù)疏浚于12月11日開(kāi)工,2010年元月16日完成,疏浚區(qū)面積3.3萬(wàn)平方米,疏浚工程量26270立方米,屬淺薄層開(kāi)挖。施工時(shí),采用"長(zhǎng)鷹2號(hào)"抓斗挖泥船,先根據(jù)河道地形圖,對(duì)航槽內(nèi)淺區(qū)通挖遍,然后進(jìn)行測(cè)圖,對(duì)仍尚存的大面積淺區(qū)再次用抓斗開(kāi)挖。由于抓斗開(kāi)挖的不連續(xù)性,最后的測(cè)圖顯示,在航槽內(nèi)仍有深淺不的雜亂淺點(diǎn)。清淺施工采用平板掃淺,在抓斗完全張開(kāi)狀態(tài)下.在斗齒間安裝掃淺平板,將平板下放至設(shè)計(jì)開(kāi)挖河底高程處,旋轉(zhuǎn)吊臂,帶動(dòng)掃淺平板。將淺點(diǎn)掃入深坑。由于開(kāi)挖層本身較薄,未分層掃淺。通過(guò)一遍掃淺施工后,測(cè)圖顯示,疏浚區(qū)全部達(dá)到了設(shè)計(jì)底高程。采用側(cè)推掃淺方法清淺,較逐點(diǎn)清淺法提高了施工效率,施工成本降低。
《抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法》適用于疏浚工程中,淤泥、黏土、砂等土質(zhì)掃淺,尤其適用于采用抓斗挖泥船開(kāi)挖后,地面不平整的大范圍水域掃淺施工。
適用的工況條件:水流流速不宜大于1米/秒,水深不宜大于25米。
《抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法》的工藝原理敘述如下:
1.在抓斗完全張開(kāi)的情況下,在抓斗兩斗瓣之間安裝一塊具有足夠強(qiáng)度的掃淺平板,形成一個(gè)掃淺裝置。依靠掃淺裝置自身足夠的重量、橫移抓斗產(chǎn)生的慣性以及吊臂旋轉(zhuǎn)拖帶掃淺平板產(chǎn)生的側(cè)推力,將淺點(diǎn)掃入深區(qū)。
2.抓斗挖泥船按設(shè)計(jì)標(biāo)高開(kāi)挖后,水下地形不平整,在設(shè)計(jì)標(biāo)高上下較小范圍內(nèi)出現(xiàn)淺點(diǎn)和深坑,而達(dá)不到設(shè)計(jì)驗(yàn)收要求。利用“去高填低”的原理,將淺區(qū)泥土側(cè)推至深坑,使施工區(qū)域有較高的平整度,達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高,符合驗(yàn)收要求。
3.抓斗挖泥船上安裝GPS測(cè)量控制系統(tǒng),控制挖泥船的平面位置和移動(dòng)軌跡,確保掃淺平板準(zhǔn)確地在預(yù)設(shè)的掃淺區(qū)域進(jìn)行掃淺。抓斗操作室內(nèi)深度指示儀能夠準(zhǔn)確地控制掃淺平板下放深度,能使掃淺平板下邊緣始終保持在一個(gè)合適預(yù)設(shè)深度,左右往復(fù)緩慢地移動(dòng)掃淺裝置,直至完成整個(gè)區(qū)域掃淺施工。
《抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法》的施工工藝流程及操作要點(diǎn)敘述如下:
工藝流程
施工工藝流程如圖1所示。
操作要點(diǎn)
一、制作、安裝掃淺平板
1.掃淺平板的制作
1)選用兩塊相同尺寸的高強(qiáng)度鋼板焊接成“鋼箱”形式,并在平板上焊接多組加強(qiáng)肋板,以增強(qiáng)其剛度。鋼板厚度宜采用δ25~δ30毫米。
2)掃淺平板總長(zhǎng)度L按抓斗完全張開(kāi)狀態(tài)下的寬度加上兩側(cè)富裕長(zhǎng)度確定。每側(cè)富裕長(zhǎng)度以抓斗最大開(kāi)斗寬度的10%為宜,以保證操作過(guò)程中,平板能始終卡在斗齒之間,且能增大一次性?huà)邷\幅寬。
3)掃淺平板要有合適的高度H,在側(cè)推過(guò)程中,H過(guò)小土體容易翻過(guò)平板形成新的淺點(diǎn),過(guò)寬則增加材料成本。H—般以60~80厘米左右為宜。
2.掃淺平板的安裝
1)用吊機(jī)將掃淺平板直立放置在挖泥船甲板上,抓斗完全張開(kāi)后,將掃淺平板置于抓斗的中間兩斗齒之間。
2)在抓斗和掃淺平板上牢固焊接吊環(huán)后,用鋼纜繩將掃淺平板與抓斗連接穩(wěn)妥,并保持松緊適當(dāng)。
3)兩斗齒間距較掃淺平板厚度大,為保證掃淺過(guò)程中平板處于豎直狀態(tài),需在斗齒與平板之間安裝限位塊。
掃淺平板結(jié)構(gòu)及安裝示意如圖2所示。
二、技術(shù)工作準(zhǔn)備
1.根據(jù)施工區(qū)域水下地形圖,標(biāo)示出需要掃淺的區(qū)域,分析淺點(diǎn)及深坑分布特征,按照“挖泥船在掃淺過(guò)程中調(diào)頭及橫向移船次數(shù)最少”的原則,合理分區(qū)、分段,規(guī)劃掃淺順序。
2.將電子導(dǎo)航圖、規(guī)劃掃淺順序的各控制點(diǎn)坐標(biāo)、抓斗幾何參數(shù)裝入定位操作控制室電腦供定位使用。對(duì)掃淺平板下邊緣進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn),與抓斗操作室的深度指示儀零點(diǎn)保持一致,以便施工時(shí)控制平板下放深度。
3.確定掃淺分層厚度及分層底標(biāo)高
掃淺分層厚度根據(jù)土質(zhì)軟硬特點(diǎn)、淺點(diǎn)與深坑分布情況確定。土質(zhì)較軟或深坑較多時(shí),分層厚度可大一些;土質(zhì)較硬或淺點(diǎn)較多時(shí),分層厚度宜小一些。經(jīng)工程實(shí)踐,掃淺分層厚度一般按0.2米左右控制比較合理。根據(jù)分層厚度,確定各分層底標(biāo)高。
4.確定掃淺實(shí)施方向
根據(jù)施工區(qū)地形圖和淺點(diǎn)及深坑分布情況,按照由淺至深的原則確定掃淺實(shí)施方向。
三、挖泥船定位
抓斗挖泥船的定位和移船主要采用錨纜定位和鋼樁定位方式。截至2009年,大多數(shù)中、小型抓斗挖泥船采用錨纜定位,鋼樁定位則多應(yīng)用于大、中型抓斗挖泥船。平板掃淺依靠抓斗吊臂旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)掃淺裝置在一定范圍內(nèi)橫向移動(dòng)“去髙填低”,采用鋼樁定位,掃淺平板在側(cè)推過(guò)程中不受鋼纜的阻擋,能夠增加一次性?huà)邷\面積;若采用錨纜定位則因受錨纜布置的影響,可能會(huì)影響掃淺幅面寬度,掃淺效率有所降低。
截至2009年,挖泥船定位已為常規(guī)技術(shù),一般在操作室配置有控制顯示器,通過(guò)GPS儀器、電子導(dǎo)航軟件,直觀準(zhǔn)確,能實(shí)時(shí)掌握挖泥船平面位置。
四、掃淺平板控制
1.平面位置控制
在抓斗挖泥船上,抓斗操作室一般均隨船配置有抓斗旋轉(zhuǎn)位置監(jiān)控軟件,事先已將抓斗幾何參數(shù)在軟件中設(shè)置后,通過(guò)顯示器,能夠直觀地顯示抓斗帶動(dòng)掃淺平板的實(shí)時(shí)橫移位置,若出現(xiàn)位置偏差,可通過(guò)調(diào)整吊臂進(jìn)行糾正。
2.掃淺深度控制
1)掃淺實(shí)時(shí)水位的提供
抓斗挖泥船平板掃淺施工時(shí),要嚴(yán)格掌握水位變化,以便及時(shí)調(diào)整掃淺平板下放深度。實(shí)時(shí)水位的提供可以在施工區(qū)附近岸邊設(shè)置水尺,也可采用自動(dòng)潮位遙報(bào)儀。兩種方法均需對(duì)水位零點(diǎn)進(jìn)行定期檢測(cè)校核,以確保水位觀測(cè)的準(zhǔn)確性。
2)按照分層底標(biāo)高和實(shí)時(shí)水位(均換算為絕對(duì)高程),計(jì)算掃淺平板下緣入水深度=實(shí)時(shí)水位一分層底標(biāo)高。
3)實(shí)際掃淺過(guò)程中,掃淺分層厚度還應(yīng)根據(jù)掃淺平板裝置自重、掃淺區(qū)域淺點(diǎn)分布情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,以避免泥層堆積越過(guò)掃淺平板,形成新的淺點(diǎn);或者是側(cè)推阻力過(guò)大,損壞掃淺平板。
4)最底層掃淺底標(biāo)高不能按設(shè)計(jì)標(biāo)髙確定。疏浚工程中一般設(shè)計(jì)超深值為0.4米,如果按設(shè)計(jì)超深標(biāo)高控制則增加了掃淺工作量,加大了掃淺成本;如果按設(shè)計(jì)標(biāo)高控制,掃淺質(zhì)量不能得到有效保證。經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐,最底層掃淺標(biāo)高一般以低于設(shè)計(jì)標(biāo)高0.2米為宜,既可滿(mǎn)足質(zhì)量要求,同時(shí)又加快了掃淺進(jìn)度、降低施工成本。
5)掃淺平板下放深度監(jiān)控
調(diào)整抓斗操作室的深度指示儀零點(diǎn)與平板下邊緣零點(diǎn)保持一致,掃淺過(guò)程中還應(yīng)對(duì)深度指示儀零點(diǎn)進(jìn)行定期檢査。根據(jù)實(shí)時(shí)水位和分層底標(biāo)高計(jì)算的掃淺平板的入水深度,通過(guò)抓斗操作室深度指示儀進(jìn)行監(jiān)控。
五、掃淺清點(diǎn)(圖3)
1.根據(jù)挖泥船寬度確定每次掃淺分條寬度,為保證條與條之間的搭接,分條寬度一般要小于船寬度2米。根據(jù)掃淺平板長(zhǎng)度確定每關(guān)進(jìn)尺距離,為保證關(guān)與關(guān)的搭接,進(jìn)關(guān)距離一般要小于掃淺平板長(zhǎng)度2米。合理的分條寬度及進(jìn)關(guān)距離,既不會(huì)漏掃淺點(diǎn),又增大了每定位一次的掃淺面積,提高掃淺效率。
2.根據(jù)淺點(diǎn)和深坑分布情況,按由淺至深原則確定掃淺平板橫移側(cè)推的初始方向,到達(dá)分條邊線再回掃一遍,然后再進(jìn)關(guān),即同一深度往返一次掃淺。
3.在掃淺過(guò)程中如果掃淺平板單端受阻力較大,而導(dǎo)致掃淺平板旋轉(zhuǎn)幅度較大時(shí),應(yīng)適當(dāng)減小進(jìn)關(guān)距離。
4.掃淺時(shí)應(yīng)控制好掃淺平板的橫移速度,宜控制在0.5米/秒左右,并保持橫移速度均勻。掃淺平板的橫移速度不宜過(guò)快,以防止掃淺平板旋轉(zhuǎn)和側(cè)滑。
六、自檢測(cè)量
在完成全部淺點(diǎn)區(qū)域掃淺后,需通過(guò)測(cè)圖對(duì)掃淺效果進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)儀器為GPS和測(cè)深儀,平面定位采用GPS進(jìn)行測(cè)量,水下地形宜采用多波束測(cè)深儀進(jìn)行掃測(cè)。
外業(yè)作業(yè)時(shí)水位觀測(cè)與水深測(cè)量同步進(jìn)行,完成全部外業(yè)工作后進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理并成圖,通過(guò)測(cè)圖可以直觀地反映出掃淺效果。若還存在淺點(diǎn),再按前述方法有針對(duì)性地進(jìn)行掃淺施工。
七、關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制
1.掃淺平板的安裝。掃淺平板安裝時(shí)應(yīng)采用“軟連接”方式,即掃淺平板不能直接焊接在抓斗斗唇上,需通過(guò)鋼纜懸掛于斗齒間橫向焊接的兩限位塊之間。這種安裝方式,一是掃淺平板可以在兩限位塊之間滑動(dòng),以減小掃淺過(guò)程中抓斗小幅度張、閉時(shí)對(duì)掃淺平板產(chǎn)生的軸向壓力;二是在淺點(diǎn)較多或土質(zhì)較硬的區(qū)域能有一個(gè)小幅度的緩沖高度,減少對(duì)掃淺平板的損壞。
2.確定合理的分條寬度、進(jìn)關(guān)距離及掃淺平板的下放深度。實(shí)際掃淺過(guò)程中,結(jié)合挖泥船的性能特點(diǎn)、抓斗及掃淺平板自重、掃淺區(qū)域淺點(diǎn)分布情況及土質(zhì)軟硬特點(diǎn)等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,以確保不漏掃,并一次性?huà)邷\到分層標(biāo)高。
3.掃淺方向和速度。掃淺方向應(yīng)按由淺至深方向進(jìn)行,同一分層標(biāo)高往返一次掃淺。掃淺橫移速度均勻,不宜過(guò)快。