耙吸船艏吹造地的施工工艺及影响因素

张裕山 中交广州航道局有限公司

1.项目概况

斯里兰卡科伦坡南港集装箱码头工程是在现运营的科伦坡港西南面扩建一个新的10万吨级集装箱码头，项目主要包括港池疏浚、码头后方吹填和临时围堰。

（1）港池要求：港池设计底标高-18m，设计边坡坡比1：6，允许超深0.3m，超宽4.0m。按合同要求将港池疏浚土全部吹填至码头后方的回填区。

（2）回填区总体情况：长为1400m，宽为400m的区域，设计回填标高为+3.3m，要求含泥量低于10%。水深情况：南侧海岸线-8m，往北水深递增，东边区域水深向西递增，-10～-16m。

2.周围环境及水文地质概况

（1）周围环境：在建港池防波堤基本成型，已形成了封闭式港池，港池施工和回填区吹填受浪影响小；后期主要受集中在回填区域作业其它施工船影响。

（2）潮汐情况：大潮平均高潮面为+0.7m，大潮平均低潮面为+0.1m。

（3）风的影响：12月至2月份主要受NE风影响，5月份至9月份受印度洋SW季风影响，斯里兰卡属于热带雨林气候，经常会出现狂风暴雨，风力可达8级，但持续时间不长。

图1 回填区抛填分区

（4）地质条件：根据业主提供的钻孔柱状图分析，港池疏浚区域主要为淤泥混砂占18%、中粗砾砂占77%和砂质粘土占5%；但施工后发现与实际土质资料相差甚大，存在淤泥和粉细沙占比非常高。

3.“浚海2”轮主要参数及施工方案

3.1 主要参数

“浚海2”总长125 m，型宽25.4m，型深9.8m。其他参数为：挖泥吃水8.35m；舱容10000m3；配备2台50r pm×5760kW推进柴油机，2×2500kW主轴带发电机组，2×1150kW电驱动高压冲水泵；2×441kW电驱动艏侧推，2台功率1300KW的IHC高效泥泵，配2个单排耙齿龙氏耙头。

3.2 施工方案

项目对回填区整体成型规划，采用耙吸船抛填+艏喷成陆的施工方案：整体先抛填，艏吹弧形推进，抛吹结合；吹填区网格化，强化现场控制；跨围堰吹填造陆；设置挡水坝和挡板进行吹填区堆高和导流。

4.回填区填抛及艏吹工艺

（1）根据水深情况对回填区进行整体抛填，考虑本船的最大吃水和富余水深，将回填区的1～4区回抛后的水深控制在9.5m，5区不抛，见图1；

（2）确保回抛精度，回填区采用30m×100m网格图，南北向，按60m宽度将线往港池延长500m，为进入回填区抛填的导航线；

（3）按标绘的网格抛填，顺序由东往西，由南往北；抛过一遍后，根据测量水深数据再规划下一步的抛法。每抛一船沙，在导航定位图上做好标记（即划一条线），用此线表示从开泥门到舱内的沙抛完结束为止，泥舱所移动的距离；采用不同颜色划线来区分测量前后所抛的位置；针对回填区不同深度的水深采用不同的抛法，如定点填抛、走抛或浅水填抛。

（4）吹抛结合工艺，通过艏吹方式将舱内的沙吹到指定区域，再将舱内剩余的土方抛掉。采用两种方式：（1）船艏直接顶着浅滩艏吹，取沙结束后航行至吹填区，启动泥泵艏吹，进车微速顶住，用舵和艏侧推把定航向或改变艏吹方向，随着吃水减小，船会缓慢地往前移动，最后顶到沙滩边艏吹；（2）跨临时围堰艏吹，船艏与围堰保持约2m距离艏吹，避免船艏触碰围堰沙袋，造成围堰塌掉。

（5）艏吹时间控制：①采用顶着浅滩艏吹时，减少艏吹时间，保持高浓度艏吹，每一泥门只须过一遍，舱内余土选择就地或附近区域抛掉；②跨围堰艏吹，受围堰影响，在原位不能抛，通过扫舱，将舱内余土扫干净，艏吹时间会增长。

（6）回填区陆域形成采用弧形推进工艺。主要考虑强风对艏吹的影响，通过改变艏吹方向避免船舶横风或正顶风作业，确保艏吹的安全。

（7）泥泵功率模式的四种选择：高高、高低、低高和低低模式，通过不同模式得出的数据对比，结合设备状态、综合效率、艏吹要求等，平衡利弊，结合实际情况，选取最佳艏吹方式，也可采用多种模式交替艏吹。

（8）喷嘴口径尺寸。通过测试不同的泥泵模式下对不同规格口径的喷嘴进行艏吹数据比较，得出每艏吹一船沙所需要的时间及吹距，结合施工的实际情况，选用最佳喷嘴尺寸，但要注意选择喷嘴口径的大小不能超过最大的泥泵功率和扭矩。

（9）喷嘴材质的影响。对三种材料使用分析：①耐磨材料为NIHARD IV（δ25mm），不能电焊修复，容易受石头等硬物体撞击导致损坏或爆裂；②材料为Q235（δ25mm）钢板压拼焊接而成的，易被冲刷，磨损厉害，可电焊修复，另喷嘴口及周围可用707耐磨焊条填焊抗磨；③由二种材料组成，外壳是铸钢，内部用UP材料，厚度分别为15mm和10mm，喷嘴口处易被冲刷出一道道很深的凹槽，能电焊修复，效果不理想，易脱落。

（10）喷嘴改进设想：目前使用的喷嘴都是一体的，根据使用分析，磨损或损坏主要在喷嘴口处，腔体部分磨损小，如整体换掉，浪费大；如改用分体式，由腔体和喷嘴两部分组成，法兰连接，而只更换喷嘴部分，方便省时省力；材料方面，腔体用高耐磨材料，喷嘴用铸钢或高耐磨材料，船上根据土质选择使用，同时配上不同口径的喷嘴，以满足工程的需要。

（11）回填区水深变浅，不能满足满载吃水就位艏吹及成陆标高的施工工艺。由于艏吹上去的细沙、粉细砂，很难堆积，部分回流到回填区域，造成水深变浅。解决方法：①在电子施工图上画出一条绿色的粗线作为本船进入艏吹区的临时通道，要求沙不能抛到或艏吹到这通道上，避免通道深水变浅；②在通道侧边用红线划个区域，为艏吹就位前的过渡区域，也可用作舱内余土的填抛区，先对着该区域艏吹，随着吃水变小，满足就位要求后，再将船位摆正就位，把握艏吹落点要夸过人造沙坝；通过将沙坝筑高及围堤筑长，合理布置泄水口，控制艏吹落点在沙坝围堤内，让细沙沉积下来。

5.影响艏吹效率因素及改进

（1）小泥门间隙较大或关不到位。在艏吹过程中，造成前面泥门的泥沙先被吸走，导致后面泥门的泥沙抽不动或剩余较多，解决办法只能修复；由石头、木材、型材等物体卡在小泥门上关不到位，可采用开大泥门，起泥泵冲舱或要抽干泥舱内的水，派人下舱底去清理。

（2）泥舱冲稀喷嘴堵塞，影响舱内泥沙的稀释，造成艏吹效率低及舱内泥沙残留量大。原因是高压冲水吸水口的位置在船底，距离泥舱溢流口约12m，泥舱溢流出去的各种物体，被高压冲水泵吸进来，造成堵塞耙头喷嘴及泥舱冲稀喷嘴。解决办法：一是每月对堵塞的稀释喷嘴进行疏通或更换喷嘴；二是在原冲水泵吸入的短接位置改为带滤网的短接，但滤网要经常清理。

（3）土质工况，石头、型材等物体，对泥泵叶轮损伤大，通常卡在叶轮的流道上或喷嘴口及堆积在抽舱隧道内，影响艏吹效率。解决方法：根据土质工况，选用适合材料的泥泵叶轮；适当减小耙头格栅尺寸；勤检查勤清理；艏吹结束，吹通抽舱隧道及管路内的石头或异物。

6.结束语

科伦坡CSCT项目，集港池疏浚和回填区填抛及艏吹造地为一体的施工项目，对于浚海2轮来说是一项全新的课题，在整个施工过程中不断地探索，克服层层困难，特别是遇到工况发生了质的变化后，通过施工工艺的创新，确保了项目顺利实施，提前圆满完成施工任务。