CN111636502A - 一种基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺。包括以下步骤，(1)施工准备的步骤；(2)绞吸挖泥船就位的步骤；(3)装驳平台就位并采用自浮管线与绞吸挖泥船连接的步骤；(4)砂驳船靠泊装驳平台的步骤；(5)绞吸挖泥船开始采砂与装驳平台向砂驳船转吹泥浆的步骤；(6)重复步骤(4)和(5)进行连续式循环采砂作业。本发明提供了一种基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺，与现有的吸砂船采砂施工工艺相比，本工艺中充分发挥了项目现场的绞吸挖泥船设施的工作特性，解决了现有吸砂船采砂施工工艺的诸多弊端。

Description

一种基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺

技术领域

本发明属于疏浚技术领域，尤其涉及一种基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺。

背景技术

海上采砂施工用于获取陆域吹填的砂源。现有的采砂施工通常采用吸砂船进行，具体地：传统采砂工艺由吸砂船将吸管端部垂直下放并插入至砂土表层，利用离心泵吸水，加压后经喷嘴喷射冲刷(称为射流)原状土，然后利用吸入泵将砂浆吸入至砂舱，进行筛洗作业。该工艺采用的是水力冲刷加吸入的原理，破土能力较弱，所以吸砂船必须找到一个土质松散的、砂层较厚的区域，将吸管深埋至砂层底部，利用松散砂的坍塌效果来保证吸管能够定点持续吸砂，施工后会形成一片砂坑。如果砂密实度较高、砂层较薄或者分布不均匀将极大影响吸砂船的施工效率。

现有的吸砂船采砂工艺的特点为：(1)定点采砂，要求砂层较厚，如果砂层不连续，需频繁停船找砂；(2)采用高压冲水的方式施工，仅可开采密实度较低的土质，土质中杂物较多时容易堵口；(3)受驳船吃水及吸砂船挖掘能力限制，只可挖掘-5m至-20m深度的砂土；(4)自身抗风浪能力较低；(5)就地采砂装船，无远程输送能力；(6)通过水力冲刷的方式定点吸砂，无法精准施工。

上述特点也是也对应着该采砂施工工艺的缺点：首先，由于吸砂船自身特性较差，抗风浪的能力较弱、吃水水深较小，导致采砂施工难以持续进行且浪费砂源；其次，采用吸砂船进行采砂施工时，其采砂施工的土质受到了限制，只适用于密实度较低的土质施工，因此限制了应用的场景，导致需要频繁停船找砂源，影响了采砂施工的效率；再者，吸砂船不具备对砂源进行输送的能力，只能采用定点吸砂的方式就地装船并在满船后向装驳平台或者指定位置输送，无法实现连续式采砂。

与此同时，在项目施工现场一般配备有绞吸挖泥船设备。绞吸挖泥船是一种在疏浚施工中常用的挖泥设备，自身抗风浪能力强，具备定位钢桩系统因而能够驻停施工，此外绞吸挖泥船具备智能挖掘系统，可实现定点挖掘且挖掘深度大，再者绞吸挖泥船通常配有强力的泥泵及管路设施，能够对挖掘得到的泥浆进行远程管线输送。

因此，将绞吸挖泥船设备应用于海上采砂施工工艺将是一种可行的方案，当前还不存在基于绞吸挖泥船的采砂工艺，需要针对海上采砂的具体情况进行开发设计。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺，充分发挥绞吸挖泥船自身的工作特性，解决现有吸泥船采砂工艺的诸多问题。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺包括以下步骤，(1)施工准备的步骤；(2)绞吸挖泥船就位的步骤；(3)装驳平台就位并采用自浮管线与绞吸挖泥船连接的步骤；(4)砂驳船靠泊装驳平台的步骤；(5)绞吸挖泥船开始采砂与装驳平台向砂驳船转吹泥浆的步骤；(6)重复步骤(4)和(5)进行连续式循环采砂作业。

本发明的优点和积极效果是：本发明提供了一种本发明提供了一种基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺，与现有的吸砂船采砂施工工艺相比，本工艺中充分发挥了项目现场的绞吸挖泥船设施的工作特性，解决了现有吸砂船采砂施工工艺的诸多弊端。首先，由于绞吸挖泥船设备自身的稳定性强、抗风浪能力强，因而本采砂施工工艺的过程更稳定可控。绞吸挖泥船能够在采砂点范围内大范围移动采砂，且移动过程中生产率不受影响，对砂层厚度及连续性要求较低，也就是对采砂点的砂层情况不挑剔，因此适应性更强，且能够充分采收采砂点的砂源，不浪费。由于绞吸挖泥船设备具有智能集成绞刀系统，因此可挖掘包括风化岩以内的任何土质，杂物进入高速绞刀系统时已被切碎，不易堵口，令采砂过程更加顺畅，砂源的采收率提升。绞吸挖泥船的施工深度远大于现有的洗砂船，因此能够获取更深位置的砂源，进一步提升了采砂率，因而在单位时间内获取的砂源总量远大于现有的吸泥船设备，提升了采砂施工的经济性。由于绞吸挖泥船采用钢桩进行精准定位，通过智能挖掘系统控制绞刀姿态，可对水下断面进行精准挖掘，砂源利用率高，可同步满足采砂及港池、基槽开挖等施工任务，节约投资成本。再者，由于绞吸挖泥船自身具备对泥浆的较强泵送能力，因此能够将采集的含砂源的泥浆远距离输送至指定位置，减少了中间环节，降低砂的损耗量。

优选地：步骤(1)中对施工水域进行测量及地质勘察，确定具体采砂点；在海上设置自浮管线。

优选地：步骤(2)中绞吸挖泥船航行至采砂点，下锚固定在施工水域范围内，绞吸挖泥船与其它船舶应预留足够的安全距离。

优选地：步骤(3)中的装驳平台包括船舶设施以及安装在船舶设施上的装驳管系，装驳管系由主管、多个带有闸阀的分管以及多个橡胶软管构成，还包括对各橡胶软管进行角度调节的调节装置；装驳平台航行至采砂点附近，下锚固定在施工水域范围内，装驳平台与其它船舶应预留足够的安全距离。

优选地：步骤(4)中砂驳船在接收调度下达的指令后方可靠泊装驳平台，砂驳船按照既定进出场路线行驶，由锚艇辅助靠泊，砂驳船的船头朝向与装驳平台相反，方便驶离。

优选地：步骤(5)中装驳平台开启装驳管系的闸阀，通知绞吸挖泥船合泵吹水开始采砂；绞吸挖泥船采用绞吸挖泥施工工艺对采砂点的土层进行开挖施工，得到含有砂源的泥浆。

优选地：步骤(5)中根据现场获取的装舱情况对装舱位置进行调整，通过开启装驳管系上不同位置的闸阀调整砂驳船装舱位置，从砂驳船的船尾向船头方向依次装驳；砂驳船在装舱的过程中，通过绞缆方式与装驳平台平行位置前后移船，调整装舱位置。

优选地：步骤(5)中调节装驳管系的各闸阀流量或通过调节橡胶软管的扬程调节管头方向进行装舱落砂点位置的调整，确保均匀装舱，避免出现偏载。

优选地：步骤(5)中通过调整闸阀流量或实行单边装驳的方式令绞吸挖泥船处于连续作业状态，采用单边装驳方式时上一艘次砂驳船在装舱即将完成时，提前通知下一艘次的砂驳船靠泊，始终保持在装驳平台侧有砂驳船等候装舱。

优选地：步骤(5)中装舱过程中注意查看砂驳船内砂源的含泥量，含泥量较大时，联系绞吸挖泥船吹水加快淤泥溢流，令砂源中的含泥量下降，同时在砂驳船上配置溢流板，根据装舱液面及淤泥溢流情况调整溢流位置及溢流板的高度，溢流位置应布置在下流向，确保淤泥等杂质一同溢流排出。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明。

本发明的基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺包括以下步骤：

(1)施工准备的步骤；

本步骤中，对施工水域进行测量及地质勘察，确定具体采砂点；在海上设置自浮管线。

自浮管线(又称排泥管线)的布置根据工程特性及施工船舶(绞吸挖泥船)的性能情况进行布置，由于本工艺中采用的是绞吸挖泥船作为基础的采砂施工工艺，因此对管线的需求量不大。

根据拟投入的船舶类型与船舶数量，布置两组约180m长、直径

的自浮管线作为泥浆的输送管线(又称排泥管线)。自浮管线为单根11.8m长的自浮管，全部采用法兰连接。自浮管线总长度117m，由15节自浮管构成。具体地，自浮管线采用两台挖掘机配合人工进行陆地组装，组装完成后，由陆地机械与锚艇配合拖至水中，锚艇拖带至指定水域。

(2)绞吸挖泥船就位的步骤；

本步骤中，绞吸挖泥船航行至采砂点，下锚固定在施工水域范围内，绞吸挖泥船与其它船舶应预留足够的安全距离。

绞吸挖泥船具备自航行的能力，船舶行驶到指定地点后下施工锚将船舶锚定在采砂点的水域范围内。之后，绞吸挖泥船的定位钢桩下降并插入水下的泥土土层中，进行船舶的进一步定位。

(3)装驳平台就位并采用自浮管线与绞吸挖泥船连接的步骤；

本步骤中，装驳平台包括船舶设施以及安装在船舶设施上的装驳管系，装驳管系由主管、多个带有闸阀的分管以及多个橡胶软管构成，还包括对各橡胶软管进行角度调节的调节装置；装驳平台航行至采砂点附近，下锚固定在施工水域范围内，装驳平台与其它船舶应预留足够的安全距离。

装驳平台由自航货船与装驳管系结合改造而成，以货船货仓为基础平台，其上部安装装驳管系，同时两侧可供砂驳船靠泊。

具体地，装驳管系由主管、多个分管及闸阀、橡胶软管构成，调节装置由电动绞车、支架等附属设施构成，其中闸阀用于控制分管的通断以及调节流量，由电动绞车及支架等构成的调节装置对橡胶软管的角度也就是喷射方向(扬程)进行调节。

固定在装驳平台上的装驳管主管采用三节

的钢管件拼接而成，贯穿装驳平台的船头至船舱尾部，共计36m。主管两侧间隔4.8m设置

钢管件支管，每侧6根，共计12根。支管部分由

钢管、闸阀和

钢管、

的橡胶软管组成。

装驳平台通过四锚(船首两个、船尾两个)定位固定在指定作业海域，装驳作业时与绞吸挖泥船保持100-150m的安全距离，作为砂驳船回旋调头的安全水域使用。

采用管线进行装驳平台与绞吸挖泥船之间的连接后，可以先令绞吸挖泥船通过管路吹清水，此操作能够对自浮管线的内部进行清理，同时检验自浮管线是否存在问题。

(4)砂驳船靠泊装驳平台的步骤；

本步骤中，砂驳船在接收调度下达的指令后方可靠泊装驳平台，砂驳船按照既定进出场路线行驶，由锚艇辅助靠泊，砂驳船的船头朝向与装驳平台相反，方便驶离。

砂驳船选型：

装驳平台改造后最高卸泥高度为6.1m(装驳平台吃水线至橡胶软管可供卸泥最大仰角高度)，因此砂驳船空载时货仓顶高应不大于此高度，方满足装驳平台正常卸泥的使用要求，选定5000吨皮带运输砂船作为主要的砂驳船船型。

(5)绞吸挖泥船开始采砂与装驳平台向砂驳船转吹泥浆的步骤；

绞吸挖泥船的采砂施工与现有绞吸挖泥船的绞吸挖泥施工方式相同，具体地：绞吸挖泥船下放前端桥梁及绞刀系统至指定深度，左右摆动、分层分条进行采砂作业，绞刀系统可将砂土及杂质进行快速破碎，水下泵在吸砂管内形成负压真空，将混合砂浆吸入管线系统内并沿着自浮管线进行输送。

本步骤中，根据现场获取的装舱情况对装舱位置进行调整，通过开启装驳管系上不同位置的闸阀调整砂驳船装舱位置，从砂驳船的船尾向船头方向依次装驳；砂驳船在装舱的过程中，通过绞缆方式与装驳平台平行位置前后移船，调整装舱位置。

本步骤中，调节装驳管系的各闸阀流量或通过调节橡胶软管的扬程调节管头方向进行装舱落砂点位置的调整，确保均匀装舱，避免出现偏载。闸阀阀门关闭前，应通知绞吸挖泥船吹清水，避免泥沙堵塞阀门及管线造成损坏。

砂驳船满载后绞吸挖泥船可以进行停泵，之后砂驳船驶离装驳平台，进行砂源的输送。

考虑到砂驳船频繁停泵直接导致采砂施工效率降低(采砂间断了)，而且绞吸挖泥船停泵容易导致管路被泥浆堵塞、绞吸挖泥船的泥泵起停时也会对管路产生冲击作用，因此避免绞吸挖泥船频繁停泵是一个值得关注的问题点。

本步骤中，可以通过调整闸阀流量或实行单边装驳的方式令绞吸挖泥船处于连续作业状态，具体地：采用单边装驳方式时上一艘次砂驳船在装舱即将完成时，提前通知下一艘次的砂驳船靠泊在另一侧，始终保持在装驳平台侧有砂驳船等候装舱，本侧的装舱快要结束时启动另一侧的装舱操作，之后关闭本侧的各闸阀，如此两侧装舱交替进行。采用调整闸阀流量的方式避免停泵的原理是：为一侧砂驳船进行装舱时，快要满舱时就调节本侧各闸阀至较低流量但不关闭，将另一侧的各闸阀调节至较高流量，本侧砂驳船驶离后靠泊下一艘次砂驳船，当另一侧的砂驳船即将满舱时，调低该侧各闸阀的流量并调高本侧各闸阀的流量。无论上述那种方式，都令绞吸挖泥船一直处于稳定的作业状态，因而无需频繁停泵开泵，令整个采砂施工工艺进展更顺畅。

本步骤中，装舱过程中注意查看砂驳船内砂源的含泥量，含泥量较大时，联系绞吸挖泥船吹水加快淤泥溢流，令砂源中的含泥量下降，同时在砂驳船上配置溢流板，根据装舱液面及淤泥溢流情况调整溢流位置及溢流板的高度，溢流位置应布置在下流向，确保淤泥等杂质一同溢流排出。

(6)重复步骤(4)和(5)进行连续式循环采砂作业。

Claims (10)

1.一种基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺，其特征是：包括以下步骤，

(1)施工准备的步骤；

(2)绞吸挖泥船就位的步骤；

(3)装驳平台就位并采用自浮管线与绞吸挖泥船连接的步骤；

(4)砂驳船靠泊装驳平台的步骤；

(5)绞吸挖泥船开始采砂与装驳平台向砂驳船转吹泥浆的步骤；

(6)重复步骤(4)和(5)进行连续式循环采砂作业。

2.如权利要求1所述的基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺，其特征是：步骤(1)中对施工水域进行测量及地质勘察，确定具体采砂点；在海上设置自浮管线。

3.如权利要求2所述的基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺，其特征是：步骤(2)中绞吸挖泥船航行至采砂点，下锚固定在施工水域范围内，绞吸挖泥船与其它船舶应预留足够的安全距离。

4.如权利要求3所述的基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺，其特征是：步骤(3)中的装驳平台包括船舶设施以及安装在船舶设施上的装驳管系，装驳管系由主管、多个带有闸阀的分管以及多个橡胶软管构成，还包括对各橡胶软管进行角度调节的调节装置；装驳平台航行至采砂点附近，下锚固定在施工水域范围内，装驳平台与其它船舶应预留足够的安全距离。

5.如权利要求4所述的基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺，其特征是：步骤(4)中砂驳船在接收调度下达的指令后方可靠泊装驳平台，砂驳船按照既定进出场路线行驶，由锚艇辅助靠泊，砂驳船的船头朝向与装驳平台相反，方便驶离。

6.如权利要求5所述的基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺，其特征是：步骤(5)中装驳平台开启装驳管系的闸阀，通知绞吸挖泥船合泵吹水开始采砂；绞吸挖泥船采用绞吸挖泥施工工艺对采砂点的土层进行开挖施工，得到含有砂源的泥浆。

7.如权利要求6所述的基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺，其特征是：步骤(5)中根据现场获取的装舱情况对装舱位置进行调整，通过开启装驳管系上不同位置的闸阀调整砂驳船装舱位置，从砂驳船的船尾向船头方向依次装驳；砂驳船在装舱的过程中，通过绞缆方式与装驳平台平行位置前后移船，调整装舱位置。

8.如权利要求7所述的基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺，其特征是：步骤(5)中调节装驳管系的各闸阀流量或通过调节橡胶软管的扬程调节管头方向进行装舱落砂点位置的调整，确保均匀装舱，避免出现偏载。

9.如权利要求8所述的基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺，其特征是：步骤(5)中通过调整闸阀流量或实行单边装驳的方式令绞吸挖泥船处于连续作业状态，采用单边装驳方式时上一艘次砂驳船在装舱即将完成时，提前通知下一艘次的砂驳船靠泊，始终保持在装驳平台侧有砂驳船等候装舱。

10.如权利要求9所述的基于绞吸挖泥船的采砂施工工艺，其特征是：步骤(5)中装舱过程中注意查看砂驳船内砂源的含泥量，含泥量较大时，联系绞吸挖泥船吹水加快淤泥溢流，令砂源中的含泥量下降，同时在砂驳船上配置溢流板，根据装舱液面及淤泥溢流情况调整溢流位置及溢流板的高度，溢流位置应布置在下流向，确保淤泥等杂质一同溢流排出。