摘要：本文根據(jù)新海虎8輪大型萬(wàn)方耙吸挖泥船在青島港前灣港區(qū)港池加深疏浚工程中出現(xiàn)施工情況，針對(duì)施工區(qū)自然工況條件，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的耙頭改進(jìn)、工藝優(yōu)化和相關(guān)管理提升，有效地提高了船舶的生產(chǎn)效率，為公司今后更好地管理大型耙吸船和對(duì)類似工程施工都具有一定的借鑒意義。

　　關(guān)鍵詞：耙頭改進(jìn);工藝優(yōu)化;管理

　　一、工程概況

　　青島港前灣港區(qū)港池加深疏浚工程，位于青島市黃島區(qū)前灣港區(qū)，港池范圍疏浚面積142.2萬(wàn)m2，炸礁面積約76.9萬(wàn)m2，要求達(dá)到設(shè)計(jì)水深-16.5m，疏浚土工程量241.088萬(wàn)m3，拋泥運(yùn)距15km。

　　港口論文范例：基于場(chǎng)強(qiáng)模型的遼寧沿海港口腹地劃分

　　施工區(qū)域內(nèi)土質(zhì)復(fù)雜，自上而下主要分布有第四紀(jì)全新世濱海相沉積形成的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土及粉土、粘土、粗礫砂及少量粉細(xì)砂等。施工質(zhì)量滿足交通運(yùn)輸部《疏浚及吹填工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ324-2006)的規(guī)定進(jìn)行四波束掃海驗(yàn)收要求。

　　二、施工中遇到的難點(diǎn)及解決措施

　　本工程疏浚土采用公司新建造的大型耙吸船新海虎8輪裝艙溢流法施工。在該工程工況條件下，新海虎8輪的生產(chǎn)能力的發(fā)揮主要取決于二個(gè)條件，其一為施工裝艙效率的提高，其二為有效挖泥時(shí)間的增長(zhǎng)。但在迄今1個(gè)月的工程實(shí)施中遇到的一些問(wèn)題，在公司相關(guān)部室的指導(dǎo)下，采取了一些針對(duì)性措施，并根據(jù)實(shí)際情況加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，達(dá)到了有效提高生產(chǎn)效率的目的。

　　1、尋找影響施工效率因素，提出改進(jìn)措施

　　施工區(qū)內(nèi)土質(zhì)主要以粉質(zhì)粘土、粘土為主，內(nèi)夾雜粗糲砂，粘聚力大，密實(shí)性好，滲透系數(shù)小，抗剪強(qiáng)度高，表層塊石多。“新海虎8”輪在8月30日~9月4日的前期試挖施工實(shí)踐中，主要存在以下幾點(diǎn)影響施工效率發(fā)揮因素。

　　(1)耙頭耙齒入土深度小，對(duì)粉質(zhì)粘土切削力作用小，破土效果差，塊狀泥土進(jìn)艙比例少;

　　(2)施工過(guò)程中，耙頭堵塞嚴(yán)重，時(shí)常出現(xiàn)悶耙現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為真空度大、排出壓力低。

　　在額定的泥泵功率和流量下，影響挖泥裝艙施工效果的主要因素是耙頭的真空度、耙齒的破土能力和是否使用耙頭高壓沖水及其有效性。因此，根據(jù)該工程的土質(zhì)狀況，要提高船舶的裝艙濃度，應(yīng)從以下幾方面重點(diǎn)考慮。

　　①提高耙頭真空度

　　耙頭真空度和泥泵在一定轉(zhuǎn)速條件所產(chǎn)生的有效揚(yáng)程、耙頭吸口對(duì)地狀態(tài)有關(guān)。泥泵所產(chǎn)生的實(shí)際有效揚(yáng)程等于吸、排管的阻力損失和吸口所產(chǎn)生的靜壓力之和。泥泵最大允許真空與吸、排泥管損失系數(shù)、施工流速、吸泥高度、泥漿密度和泥泵與水面的位置高度有關(guān)。顯然，對(duì)于采用特定的施工船舶，在特定的工況條件下，改變泥泵的高度是不切實(shí)際的。

　　因此，耙頭對(duì)地壓力大小是影響泥泵產(chǎn)生真空度的主要原因，而它又和波浪補(bǔ)償器充氣壓力相關(guān)。開工時(shí)，新海虎8輪耙頭波浪補(bǔ)償器充氣壓力設(shè)置為65bar，顯然在施工密實(shí)性土?xí)r，施工過(guò)程中耙頭極易上下較大幅度變動(dòng)，影響了耙頭真空度，降低泥漿吸入濃度。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐及效果，先期施工時(shí)，先將波浪補(bǔ)償器充氣壓力調(diào)整為45bar左右，并根據(jù)土質(zhì)狀況和施工效果逐步將波浪指示器充氣壓力調(diào)整至25bar左右組織施工。

　　②高壓沖水

　　船舶裝配的DN1000液壓主動(dòng)型耙頭適應(yīng)性強(qiáng)，耙頭的三排高壓沖水，預(yù)想的效果是通過(guò)沖水對(duì)泥土進(jìn)行液化，起到松土和預(yù)挖的作用，使耙齒更容易下挖，提高耙齒下挖深度，這種形式對(duì)砂性土有很好的效果，但在青島港前灣港區(qū)，由于土質(zhì)主要是粉質(zhì)粘土，粘聚力大，密實(shí)性好，滲透系數(shù)小，抗剪強(qiáng)度高，高壓沖水雖能幫助耙齒增加破土能力，但效果有限，從達(dá)到的效果與消耗的能耗之間相比是很不經(jīng)濟(jì)的，因此對(duì)此種土質(zhì)建議不使用。

　　③改變耙齒齒形，提高耙頭破土能力

　　耙齒的有效破土能力和切削速度、切入深度和耙齒的幾何形狀有關(guān)。切削速度和船舶航速有關(guān)，前灣港區(qū)施工區(qū)域狹窄，橫向?qū)挾?.9km，縱向?qū)挾?.1km左右，航速改變的幅度極為有限，僅保持在1~3kn速度之間。因此通過(guò)依靠提高航速達(dá)到提高耙頭的破土能力也很有限。比較可行的方法是適當(dāng)增加耙齒切入深度、選用合適的耙齒形狀，對(duì)提高此種工況條件下的耙頭破土能力具有明顯的效果，但需根據(jù)土質(zhì)狀況，船舶對(duì)耙頭的拖曳能力，綜合考慮耙齒的寬度、厚度和傾角等。

　　新海虎8輪現(xiàn)用的耙頭為挖沙型耙頭，耙頭中間橫檔裝有25只長(zhǎng)40cm的半犁形齒，耙唇處裝有11只長(zhǎng)25cm平板齒，排列密集，不適合挖掘粘性土。

　　針對(duì)此種情況，為有效提高耙頭破土能力，在公司相關(guān)部門的指導(dǎo)下，在不影響現(xiàn)有耙頭強(qiáng)度和性能的情況下，在耙頭底部耐磨板處加樁5只長(zhǎng)度50cm的半犁形齒(耙齒的入土深度、數(shù)量和耙頭阻力存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，數(shù)量過(guò)多或過(guò)深會(huì)導(dǎo)致耙頭阻力過(guò)大，影響航行速度);將耙唇處5只長(zhǎng)度25cm平板齒加長(zhǎng)至42cm左右，前端加工成楔形，間隔布置，同時(shí)將耙腔內(nèi)橫檔處25只半犁形齒減少為17只，經(jīng)一天試運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，挖掘效果雖有好轉(zhuǎn)，但耐磨板處新裝耙齒長(zhǎng)度略長(zhǎng)，抗折能力差，齒根部極易在切削粘土過(guò)程中折斷。

　　后根據(jù)實(shí)際使用情況，經(jīng)進(jìn)一步比較研究，在耙頭底部耐磨塊處耙齒的更換為長(zhǎng)度45cm，刃身厚度5cm，齒根寬15cm的弧狀牛角形齒。

　　④適當(dāng)提高疏浚物在耙腔中的通過(guò)能力

　　為保護(hù)泥泵疏浚系統(tǒng)設(shè)備，原耙腔內(nèi)設(shè)有30×30cm尺寸格柵。前灣港池底質(zhì)表層遺有建港或前期炸礁后大量大小不均的塊石，在挖掘和輸送過(guò)程中，耙腔中受極易粘聚的疏浚土極易堵塞耙腔，造成悶耙現(xiàn)象，不僅很大程度上影響了船舶有效施工效率的發(fā)揮，同時(shí)也一定程度上加劇了泥泵的氣蝕現(xiàn)象。為此，在充分考慮設(shè)備安全使用的情況下能有效提高船舶的施工效率，將原有的格柵尺寸，調(diào)整為30×60cm，并耙頭吸口尺寸垂直布置，既避免了大體積石塊，又有效提高了粘性質(zhì)疏浚土通過(guò)能力，提高了船舶的疏浚產(chǎn)量。

　　通過(guò)對(duì)施工工藝的優(yōu)化和現(xiàn)有耙頭一系列改進(jìn)措施，新海虎8輪在青島港前灣港區(qū)港池加深疏浚工程中，船舶的裝艙效率得到了明顯提高，據(jù)船載疏浚系統(tǒng)顯示，船舶的施工裝艙效率由8月底開工初的1100m3/h左右，至9月底提高至1710m3/h左右。

　　2、加強(qiáng)協(xié)調(diào)，有效提高挖泥施工時(shí)間

　　①減少施工干擾，提高施工時(shí)間利用率

　　青島港前灣港區(qū)的碼頭已全部建成并投入使用，社會(huì)船舶進(jìn)出港航次頻繁，出入港時(shí)間不確定，需要不定時(shí)避讓，給連續(xù)正常施工帶來(lái)極大影響。為最大程度上提高船舶施工時(shí)間利用率。在得到當(dāng)?shù)馗酆讲块T和業(yè)主的同意下，采取了分幅、分區(qū)施工措施(留出200m寬度為社會(huì)船舶通航)，即沿著航道方向分上下兩幅，進(jìn)出港池的大型船舶以不施工的航道水域?yàn)槁肪�進(jìn)行進(jìn)出港。這樣既能港池社會(huì)船舶通航需求，又能確保新海虎8輪施工連續(xù)性，并有效確保了船舶航行安全。同時(shí)，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)查進(jìn)出港船舶的情況，包括進(jìn)出港時(shí)間、航線類別等，對(duì)于產(chǎn)生影響的進(jìn)出港船舶，提前做好避讓工作，在確保安全的前提下，最大程度上提高新海虎8輪有效施工作業(yè)時(shí)間。

　　考慮到港池和航道內(nèi)同時(shí)進(jìn)行疏浚、炸礁和清礁作業(yè)，為最大程度上擴(kuò)大新海虎8輪施工作業(yè)面，確保其施工連續(xù)性和有效縮短施工工期，整體提高船舶的生產(chǎn)效率，采取優(yōu)先施工炸礁區(qū)與疏浚區(qū)相鄰無(wú)干擾部分，并盡量加大炸礁船與抓斗船的施工間距，減少相互之間的施工干擾。

　　②加強(qiáng)修理時(shí)間管理，有效保障施工作業(yè)時(shí)間

　　在正常做好船舶設(shè)備的管、養(yǎng)、修的同時(shí)，項(xiàng)目部和船舶也對(duì)一些零星修理加強(qiáng)了管理。因工程土質(zhì)主要是粉質(zhì)粘土中夾有一定量的粗礫砂，耙頭中起破土作用的牛角齒具磨耗大，基本上使用三天就需更換焊裝，而燒焊一個(gè)齒具，雙人電焊作業(yè)約需2小時(shí)左右，焊裝耙齒工作量極大。

　　通過(guò)采取了一系列有效措施，新海虎8輪在9月份施工時(shí)間利用率達(dá)到97.8%，為順利完成月度生產(chǎn)任務(wù)和后階段確保正常施工提供了保障。

　　三、結(jié)束語(yǔ)

　　新海虎8輪是我局公司自主創(chuàng)新，建造的一艘技術(shù)裝備先進(jìn)的大型萬(wàn)方自航耙吸船。在合適的施工工況條件下和正確的管理下，能有效發(fā)揮出其生產(chǎn)能力，創(chuàng)收能力強(qiáng)，但也是能源消耗大戶，日平均油耗達(dá)30多噸，月度成本達(dá)到900多萬(wàn)元。任何在施工技術(shù)和管理上的疏忽、懈怠，造成所付出的成本也是巨大的，都有可能使它成為吞噬項(xiàng)目利潤(rùn)的黑洞。

　　作者：倪 軍 楊增海 方振