抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法

抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法適用范圍

《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)推掃淺施工工法工藝原理

《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)推掃淺施工工法施工工藝

《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(xiàn)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。

《抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法》所用的材料及設(shè)備明細(xì)如下：

一、所需材料主要為掃淺平板的制作安裝所需材料，主材選用δ25-δ30毫米的高強(qiáng)度鋼板，配套需用ф18毫米的U形扣、ф18毫米的鋼纜繩安裝。其他材料無(wú)需特別說(shuō)明。

二、平板掃淺施工所需設(shè)備主要是抓斗挖泥船、測(cè)量?jī)x器等，詳見(jiàn)表1。

三、平板掃淺法是依靠抓斗挖泥船的抓斗及掃淺平板自身重量，通過(guò)橫向移動(dòng)側(cè)推淺點(diǎn)至深坑，達(dá)到清淺目的。對(duì)抓斗挖泥船的要求主要有以下幾點(diǎn)：

1.挖泥船定位系統(tǒng)和抓斗深度控制系統(tǒng)工作狀態(tài)良好。

2.抓斗為重型抓斗，重容比一般大于3.0，以增加抓斗及平板掃淺裝置自身重量，增大側(cè)推力。

3.抓斗開(kāi)、閉斗方向?yàn)榭v向，即與船軸線(xiàn)平行，才能通過(guò)旋轉(zhuǎn)吊臂帶動(dòng)抓斗及掃淺平板橫移側(cè)推進(jìn)行掃淺。

4.盡可能采用鋼樁定位，掃淺平板在側(cè)推過(guò)程中不受錨纜的影響，能夠增加一次性?huà)邷\面積。若采用錨纜定位則因受錨纜的影響，制約一次性?huà)邷\面積，掃淺效率有所降低。

《抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法》的工法特點(diǎn)是：

1.掃淺平板組裝簡(jiǎn)單，利用2009年前已有的抓斗設(shè)備，用鋼板焊接成具有較強(qiáng)剛度的平板狀鋼結(jié)構(gòu)，安裝在張開(kāi)的抓斗斗齒之間即可。

2.抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺時(shí)，掃淺底標(biāo)高能始終保持在一個(gè)預(yù)設(shè)的平面上，一次性?huà)邷\面積大，施工效率高，比傳統(tǒng)的抓斗逐點(diǎn)清淺節(jié)約近三分之二的施工時(shí)間。

3.掃淺時(shí)嚴(yán)格控制掃淺平板下放到合適深度，利用挖泥船吊機(jī)的旋轉(zhuǎn)，側(cè)推掃淺平板，掃淺后水下地形平整度好。施工全過(guò)程由GPS監(jiān)控平面位置，保證掃淺合理搭接，不漏掃，掃淺效果顯著。

4.掃淺工藝?yán)谩叭ジ咛畹汀钡脑?，泥土不需要泥駁外運(yùn)，節(jié)約了泥駁的使用費(fèi)用。相對(duì)于用抓斗直接清挖，挖泥船油耗較低，清淺成本大幅度下降。

在疏浚工程中，對(duì)于土質(zhì)較硬的黏土、砂等常采用抓斗挖泥船施工。由于抓斗挖泥船抓斗閉合時(shí)的運(yùn)行軌跡為曲線(xiàn)，挖掘后的地面平整度差，容易形成淺點(diǎn)，需在疏浚施工后期進(jìn)行清淺，以確保河底（海底）高程達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在清淺階段，因淺點(diǎn)分散，開(kāi)挖泥層薄等原因，采用抓斗逐點(diǎn)清挖，很難保證一次性清挖到位，需反復(fù)測(cè)量、反復(fù)定位和清挖，同時(shí)也易造成超深過(guò)多，增加額外土方外運(yùn)量，從而使得清淺施工效率低，施工成本大幅度增加。這種情況是截至2009年抓斗挖泥船在清淺作業(yè)中難以克服的技術(shù)難題。

長(zhǎng)江航道局根據(jù)疏浚工程中傳統(tǒng)的清淺方法在施工過(guò)程中反映出的問(wèn)題，針對(duì)抓斗逐點(diǎn)清淺施工難、效率低的這些特點(diǎn)，對(duì)清淺施工工藝進(jìn)行了改進(jìn)，采用在抓斗挖泥船現(xiàn)成的抓斗上安裝掃淺裝置，將逐點(diǎn)清淺工藝改為側(cè)推掃淺，較好地解決了疏浚工程中清淺施工時(shí)間長(zhǎng)、質(zhì)量難以控制和清淺成本高的問(wèn)題，形成了抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工的新工藝。

《抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法》的質(zhì)量控制要求如下：

• 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

掃淺質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按《水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》JTS 257-2008第3篇“疏浚與吹填工程質(zhì)量檢驗(yàn)”的規(guī)定執(zhí)行，通航水域疏浚工程質(zhì)量應(yīng)符合下列規(guī)定：

1.設(shè)計(jì)通航水域內(nèi)的中部水域，無(wú)論屬于何種底質(zhì)，均嚴(yán)禁出現(xiàn)淺點(diǎn)。

2.設(shè)計(jì)通航水域內(nèi)的邊緣水域，對(duì)硬底質(zhì)，嚴(yán)禁出現(xiàn)淺點(diǎn)；對(duì)中等底質(zhì)、軟底質(zhì)，遺留淺點(diǎn)的允許欠挖值應(yīng)控制在表2規(guī)定之內(nèi)；淺點(diǎn)不得在同一斷面或相鄰斷面連續(xù)出現(xiàn)。

• 質(zhì)量控制措施

1.材料、焊接質(zhì)量控制

1）主材選用高強(qiáng)度鋼板，保證鋼板具有足夠的強(qiáng)度，防止在施工過(guò)程中掃淺平板彎曲變形。

2）掃淺平板制作時(shí)焊接牢固可靠，確保焊接質(zhì)量，防止施工過(guò)程中掃淺平板焊口斷裂。

2.挖泥船采用GPS進(jìn)行定位，控制好精度，保證掃淺位置與測(cè)圖反映淺點(diǎn)位置一致；保證相鄰掃淺平面之間的搭接寬度。

3.控制掃淺平板下放深度，避免掃淺厚度過(guò)大，泥層堆積越過(guò)掃淺平板，形成新的淺區(qū)。施工過(guò)程中隨時(shí)觀察水位變化，防止因水位不準(zhǔn)造成掃淺平板下放深度不準(zhǔn)確。

4.根據(jù)測(cè)圖淺點(diǎn)和深坑分布情況，嚴(yán)格按由淺至深控制掃淺方向，并控制好掃淺平板橫移側(cè)推的速度。

《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。

采用《抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法》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.該工藝系水上作業(yè)，應(yīng)嚴(yán)格遵守水上作業(yè)的相關(guān)規(guī)定。

2.在施工區(qū)域設(shè)置專(zhuān)用標(biāo)志，警示過(guò)往船舶不得進(jìn)入施工區(qū)域。

3.施工船舶如遇大風(fēng)、霧天，超過(guò)船舶抗風(fēng)等級(jí)或能見(jiàn)度不良時(shí)，應(yīng)停止作業(yè)。

4.當(dāng)班人員應(yīng)加強(qiáng)責(zé)任心，對(duì)船機(jī)設(shè)備勤檢查，確保船機(jī)設(shè)備處于安全狀態(tài)。

5.經(jīng)工程實(shí)踐中的觀測(cè)，掃淺時(shí)吊機(jī)負(fù)荷遠(yuǎn)小于抓斗挖泥時(shí)滿(mǎn)斗狀態(tài)下吊機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的負(fù)荷，因此設(shè)備的負(fù)荷安全可以得到保證。但掃淺過(guò)程中，橫移速度仍不宜過(guò)快，以保持設(shè)備受力均勻。

《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》的環(huán)保措施如下：

1.嚴(yán)格執(zhí)行《中華人民共和國(guó)水污染防治法》、《中華人民共和國(guó)海洋環(huán)境保護(hù)法》、《船舶污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)法律法規(guī)，自覺(jué)接受海事、環(huán)保等部門(mén)的監(jiān)督和管理。

2.嚴(yán)禁向水中傾倒廢油、污水、生活垃圾、酸堿液及其他有毒廢液。施工船舶產(chǎn)生的廢油、垃圾等污染物，應(yīng)當(dāng)由專(zhuān)門(mén)的部門(mén)回收處理，減少施工對(duì)水體的污染。

3.施工船舶應(yīng)當(dāng)按照規(guī)范要求設(shè)置與生活污水產(chǎn)生量相適應(yīng)的處理裝置或儲(chǔ)存容器。處理裝置和儲(chǔ)存容器做到標(biāo)識(shí)清楚、醒目。

4.積極加強(qiáng)施工管理，盡量減少污染，力爭(zhēng)做到經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益的有機(jī)統(tǒng)一。

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)，《抓斗挖泥船平板側(cè)推掃淺施工工法》被評(píng)定為2009-2010年度國(guó)家二級(jí)工法。

《大型鋼樁式抓斗挖泥船施工工法》的應(yīng)用實(shí)例如下：

• 實(shí)例1

2009年6月中旬到8月上旬，黃浦江關(guān)港航道淺段應(yīng)急維護(hù)疏浚工程，應(yīng)用《大型鋼樁式抓斗挖泥船施工工法》，施工中只占用不到1/3航道寬度，消除了對(duì)航道通航的影響，保障了施工工期。由于應(yīng)用施工工法得當(dāng)，施工中對(duì)通航干擾降低到最小程度，保障了航道上游港口的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

• 實(shí)例2

2009年9月，新海蚌在嵐橋一期泊位、滑道疏浚工程施工，施工區(qū)域?yàn)橛痛a頭前沿泊位，施工業(yè)主不允許船舶系帶鋼纜，"新海蚌輪"應(yīng)用《大型鋼樁式抓斗挖泥船施工工法》，無(wú)須帶纜，在不影響施工的情況下，消除了安全隱患。

• 實(shí)例3

2009年9月上旬到11月下旬，新海蚌輪承擔(dān)了山東日照嵐橋15萬(wàn)噸級(jí)散貨泊位工程施工任務(wù)，施工區(qū)域近鄰防波堤，無(wú)法拋錨施工，傳統(tǒng)拋錨定位施工困難，需在防波提上開(kāi)挖地壟，用來(lái)拋錨。新海蛙輪應(yīng)用《大型鋼樁式抓斗挖泥船施工工法》施工，解決了施工水域限制問(wèn)題，減少了其他的施工準(zhǔn)備事項(xiàng)，節(jié)省了人力物力，節(jié)約了施工成本，優(yōu)質(zhì)快速的完成了施工任務(wù)。

大型鋼樁式抓斗挖泥船施工工法適用范圍

《大型鋼樁式抓斗挖泥船施工工法》適用于鋼樁式抓斗挖泥船在水深條件滿(mǎn)足鋼樁定位深度的內(nèi)河、沿海地區(qū)的軟質(zhì)土、中粗砂、砂質(zhì)黏土、卵石、礫石和抗壓強(qiáng)度不大于50兆帕的強(qiáng)風(fēng)化巖等疏浚土質(zhì)的航道港池、碼頭泊位、基槽、深坑或管溝等疏浚工程。

大型鋼樁式抓斗挖泥船施工工法工藝原理

《大型鋼樁式抓斗挖泥船施工工法》的工藝原理敘述如下：

1.鋼樁定位。利用船舶配備的3根鋼樁（船觸左右舷各一根，船腥中部一根）插入海底，構(gòu)成平面三角形固定船位，利用三角形的穩(wěn)定性，克服自然風(fēng)、流和施工中荷載等外力影響，使船在水面上固定、安全施工作業(yè)。

2.鋼樁步進(jìn)。通過(guò)擺動(dòng)船膈可傾斜式定位樁實(shí)現(xiàn)步進(jìn)。當(dāng)鋼樁處于垂直位置時(shí)，液壓頂桿、鋼樁、基座系統(tǒng)形成一個(gè)直角三角形（圖2），液壓頂桿為斜邊，鋼樁為垂直直角邊，基座為水平直角邊，通過(guò)斜邊長(zhǎng)短的變化，使垂直直角邊即鋼樁前后傾斜，鋼樁角度的變化使船舶發(fā)生前后位移，完成步進(jìn)。具體步進(jìn)步驟可參見(jiàn)圖5抓斗挖泥船鋼樁步進(jìn)船體前移流程示意圖。

大型鋼樁式抓斗挖泥船施工工法施工工藝

《大型鋼樁式抓斗挖泥船施工工法》的施工工藝流程及操作要點(diǎn)敘述如下：

• 工藝流程

大型鋼樁式抓斗挖泥船施工工藝流程圖如圖3所示。

• 操作要點(diǎn)

一、工前準(zhǔn)備

1.工前施工、安全技術(shù)交底。工前組織挖泥船船長(zhǎng)、自航泥駁船長(zhǎng)、駕駛員及相關(guān)施工操作人員，根據(jù)作業(yè)任務(wù)書(shū)和施工圖，查看相關(guān)資料，研究風(fēng)、流對(duì)施工的影響，收集港內(nèi)其他作業(yè)船舶進(jìn)出港、靠離泊、施工區(qū)障礙物、施工區(qū)域內(nèi)水深狀況、底質(zhì)等信息資料。

2.制定科學(xué)合理的施工方案和安全應(yīng)急預(yù)案。包括分條施工邊線(xiàn)、船位中線(xiàn)、起挖點(diǎn)位置等確定，并在船舶計(jì)算機(jī)疏浚管理系統(tǒng)中標(biāo)注明確。

3.開(kāi)工前必須對(duì)挖泥船疏浚、鋼樁定位等設(shè)備、自航泥駁航行、泥門(mén)開(kāi)閉等設(shè)備進(jìn)行檢查和必要的保養(yǎng)維修，確保處于良好可靠的適挖適航狀態(tài)。

二、進(jìn)點(diǎn)駐位

1.挖泥船上線(xiàn)定位。由于大型鋼樁式抓斗挖泥船一般為非自航船舶，開(kāi)工展布需拖輪配合。進(jìn)點(diǎn)一般宜選擇在風(fēng)力較小、流速較慢、通航密度較小的時(shí)段進(jìn)行。由拖輪綁拖，根據(jù)計(jì)算機(jī)疏浚管理系統(tǒng)GPS平面監(jiān)控顯示的實(shí)時(shí)船位駕駛至設(shè)定的 ，起挖點(diǎn)，慢速或停車(chē)，做好下放抓斗或定位樁的準(zhǔn)備工作。

2.調(diào)整船位，實(shí)現(xiàn)精確定位。待鋼樁下放到位，船位穩(wěn)定后，校對(duì)船位與起挖點(diǎn)實(shí)際偏差。如果偏差較大，利用拖輪或者錨艇配合移船至起挖點(diǎn)；如果偏差較小，利用風(fēng)、流、鋼樁定位移船系統(tǒng)自行移船至起挖點(diǎn)。

三、挖泥施工方法

利用鋼樁定位和步進(jìn)，采用縱挖法（分段、分層、分條）進(jìn)行挖泥施工。施工中，依據(jù)每條的泥層厚度分層依次排斗開(kāi)挖，挖完成一個(gè)斷面（關(guān)）時(shí)，用水駝和水下地形探知聲納系統(tǒng)進(jìn)行水深自檢，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，前移挖下一斷面（關(guān)），依此類(lèi)推，見(jiàn)圖4所示。

四、步進(jìn)

當(dāng)一個(gè)開(kāi)挖斷面完成后需利用鋼樁系統(tǒng)前移步進(jìn)。船醍可傾斜式定位樁樁后傾插入泥土一定深度后，起兩側(cè)固定式定位樁，放下抓斗臨時(shí)固定船位，用液壓動(dòng)力推動(dòng)可傾斜式定位樁傾斜來(lái)?yè)軇?dòng)挖泥船向前移動(dòng)，再放下定位樁固定船位，提起抓斗，完成步進(jìn)。具體可見(jiàn)圖5所示進(jìn)行前移步進(jìn)，后退步進(jìn)流程類(lèi)似，將鋼樁的后傾操作變?yōu)榍皟A操作即可。

五、移船

當(dāng)一個(gè)施工區(qū)段完成后，如果下一施工區(qū)段相距較遠(yuǎn)，可利用拖輪或錨艇轉(zhuǎn)移至下一施工區(qū)段。當(dāng)下一施工區(qū)段相鄰，挖泥船可根據(jù)風(fēng)、流及通航情況，利用自身抓斗及鋼樁允許轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行橫移。橫移的原理是利用一根定位樁插入海底做轉(zhuǎn)動(dòng)軸，其他兩根樁提起至海底泥面以上，將抓斗拋入海底，旋轉(zhuǎn)吊機(jī)，使船體繞定位樁轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)多次旋轉(zhuǎn)以及旋轉(zhuǎn)軸的變化實(shí)現(xiàn)船體橫移。如圖6所示，當(dāng)船舶根據(jù)施工需要向右移至下一條施工區(qū)域施工時(shí)，可根據(jù)該示意流程圖進(jìn)行移船。

1.將右、后定位樁提出泥面，左定位樁仍插入海底，將斗張開(kāi)拋向挖槽左邊。

2.吊機(jī)向右旋轉(zhuǎn)，待后定位樁到達(dá)下一條挖槽中心線(xiàn)時(shí)，吊機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，將后定位樁插入海底。

3.提起抓斗，拋向挖槽的右側(cè)，然后提起左定位樁，吊機(jī)向左旋轉(zhuǎn)，將船位調(diào)整至挖槽中心線(xiàn)上，將左右兩根定位樁插入海底，完成橫移過(guò)程。如果船舶橫移的距離較大，可通過(guò)多次上述操作，實(shí)現(xiàn)船舶橫移。

4.船舶在施工步進(jìn)中，船可能受橫向風(fēng)、流或其他因素影響，船頭偏離挖槽中心線(xiàn)，也可以通過(guò)上述中移船的操作方法，實(shí)現(xiàn)精確校準(zhǔn)船位。

六、掃淺

由于受水深、土質(zhì)、風(fēng)流、通航避讓以及操作人員操作水平等等各種因素影響，鋼樁式大型抓斗挖泥船在完成一個(gè)工程的開(kāi)挖施工后，往往會(huì)不可避免的出現(xiàn)淺點(diǎn)，利用鋼樁定位較傳統(tǒng)拋設(shè)錨纜定位靈活、精準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)配合疏浚管理系統(tǒng)和水下地形探知聲納系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高效便捷的掃淺施工，這也是該工法的一大優(yōu)勢(shì)。

七、收工集合

《大型鋼樁式抓斗挖泥船施工工法》的效益分析是：

與常規(guī)錨纜定位的抓斗施工方法相比，《大型鋼樁式抓斗挖泥船施工工法》具有如下優(yōu)點(diǎn)；一是通過(guò)鋼樁定位步進(jìn)前移，極大地減少了施工占用水域，使原來(lái)許多工況不能施工變成了可能，提高了船舶的適應(yīng)性和設(shè)備利用率；二是有效地降低了風(fēng)、流以及靠離泊等荷載對(duì)船舶定位的影響，能實(shí)現(xiàn)高精度定位。有效減少了后期掃淺施工時(shí)間。隆低施工成本；三是定程度上隆低了對(duì)拖輪、錨艇的需求；四是定位靈活、迅速，省去了傳統(tǒng)繁瑣的拋錨作業(yè)時(shí)間，簡(jiǎn)約了工作程序和生產(chǎn)成本，提高了船舶的施工效率和時(shí)間利用率。由此，產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2009年6月至8月，上海港黃浦江關(guān)港航道淺段應(yīng)急維護(hù)疏浚工程，由于疏浚土中存在大量建筑垃圾自航耙吸式挖泥船不適應(yīng)該工程，傳統(tǒng)拋錨定位施工的抓斗挖泥船影響航道通航也不適應(yīng)該工程，后經(jīng)多方論證，選擇了"新海蚌輪"，通過(guò)應(yīng)用《大型鋼樁式抓斗挖泥船施工工法》，成功解決了以上兩大施工難題。在該工程施工中，通過(guò)采用該工法，施工時(shí)間利用率提高了10%，每月增加工程量2.64萬(wàn)立方米，月新增產(chǎn)值115.98萬(wàn)元。

2009年9月，新海蚌在嵐橋一期泊位、滑道疏浚工程施工，施工區(qū)域?yàn)橛痛a頭前沿泊位，不允許船舶系帶鋼纜，新海蚌輪應(yīng)用《大型鋼樁式抓斗挖泥船施工工法》，無(wú)須帶纜，在不影響施工的情況下，消除了安全隱患，"新海蚌輪"施工效率提高了10%，利用率提高了12%，每月增加工程量1.32萬(wàn)立方米，月新增產(chǎn)值46.2萬(wàn)元。

2009年9月上旬到11月下旬，"新海蚌輪"承擔(dān)了山東日照嵐橋15萬(wàn)噸級(jí)散貨泊位工程施工任務(wù)，施區(qū)域近令防方波提。無(wú)法拋錨施工。傳統(tǒng)拋錨定位施工困難，需在防波提上開(kāi)挖地壟實(shí)現(xiàn)拋錨。"新海蛙輪"應(yīng)用《大型鋼樁式抓斗挖泥船施工工法》施工，解決了施工水域限制問(wèn)題，減少了其他的施工準(zhǔn)備事項(xiàng)，節(jié)省了人力物力，節(jié)約了施工成本，優(yōu)質(zhì)快速的完成了施工任務(wù)，取得了良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在該工程施工中，通過(guò)采用該工法，"新海蚌輪"施工效率提高了15%，時(shí)間利用率提高了12%，每月增加工程量1.87萬(wàn)立方米，月新增產(chǎn)值65.45萬(wàn)元。

注：施工費(fèi)用以2009-2010年施工材料價(jià)格計(jì)算