绞吸挖泥船施工效率范文

《交通企业管理杂志》2015年第六期

一、施工特定参数的影响

1.泥浆排距在某一挖掘范围内，泥浆排距基本上为一定值。排距与绞吸挖泥船产量的关系十分密切，当挖泥船输送泥浆距离较长时，泥浆在管道内的摩擦阻力增大使得泥泵排出压力增加，泥浆动能转化为压力能，泥浆输送过程中的损失能量小于泥泵传递的能量，造成泥浆流速降低；当泥浆流速小于其临界流速（淤积流速）时，泥沙沉积在管路下部，使得产量降低，严重时会产生堵管现象甚至造成管路破裂。长管线施工时泥浆体积分数应控制在一定范围内，否则会出现堵管现象，如果管线再加长，泥泵管路就因没有相交工作区而不能正常工作。当挖泥船在短距离施工时，泥浆输送阻力减小，施工流量会增大，这样会引起泥泵及其驱动装置超负荷工作运行。主要可以采取的措施为：一是增加泥浆体积分数，提高输送阻力，降低泥浆流量；二是通过减少喷油量降低柴油机输出扭矩，降低转速，减少输送能力；三是加装挡板、缩口，增大管路阻力；四是选配合适的、较小的叶轮，使其输出水头降低。

2.泥管内径当泥浆流速和体积分数等情况一定时，随着泥管内径的增加，管道输送流量增大，施工产量明显增大，但泥管流量受到泥泵吸排性能的影响，在挖泥船建造之初就已确定好相应的泥泵和吸排泥管内径，实际施工时泥管内径常为一定值。实际施工中当排距较小时，可能会出现柴油机转速已调至最低转速，同时受绞刀挖掘能力的限制，泥浆体积分数已达到最大值，但排泥管路仍有剩余水头，使得泥浆流量过大，造成柴油机超负荷工作的现象。此时常常采用在排泥管出口添加一段缩口以增加泥浆输送阻力，以降低泥浆排量。

3.泥管布设泥管内径一定时，船上泥管的布置会使泥浆输送过程中的局部阻力损失。实际施工时，应对排泥管线布置进行优化，减小泥浆在输送过程中的阻力，进一步降低能耗，提高产量。排泥管线应有足够的自然弯曲长度，需要布设沉管时应选择在河床平整、冲淤不大的缓流区。按照泥浆在单位长度管道内的阻力损耗计，1米浮管约相当于1.2米岸管，1米沉管约相当于1.14米岸管。在可能的情况下，应尽量减少浮管和沉管长度，降低泥浆在排泥管内的阻力，提高输送流速和施工产量。

4.泥泵性能绞吸挖泥船泥泵流量越大，吸入性越好，船舶施工产量也就越大。在挖泥船设计之初，设计单位就根据船东所要求的额定产量对泥泵进行了选型论证。具体施工时，不考虑设备磨损等因素，泥泵的性能参数已确定。

5.绞刀特性绞吸挖泥船绞刀挖掘切削能力的大小直接影响到施工生产率，疏浚土质被绞刀头绞松越多，泥泵吸入的泥浆体积分数越高，施工产量越大。尤其是当疏浚土质为硬质土时，绞刀的切削性能对施工产量的影响更为明显。长江航道局所属绞吸挖泥船“吸扬1号”在大连长兴岛施工时，疏浚土质为硬质铁板砂（即第10类土质），由于绞刀切削功率不足，无法形成较高体积分数的泥浆，造成实际施工产量远低于松散砂土时的产量。

二、施工操作参数的影响

施工操作参数对施工效率的影响主要包括：排泥管布设、泥浆流速、泥浆体积分数、横移速度、绞刀转速、绞刀挖泥厚度、绞刀挖深、台车进关量以及泥泵转速等。

1.泥浆流速、泥浆体积分数泥浆体积分数和泥浆流速是绞吸挖泥船单位时间产量的主要影响因素，在实际施工生产过程中适当提高泥浆体积分数，单位时间的施工产量会提高。当泥泵功率一定时，如果排泥管线路较短，管路存在有剩余水头，可以适当增加泥浆体积分数来提高绞吸船的生产效率；反之，输泥管线较长且弯曲时，则应将泥浆体积分数控制在一定范围内，防止泥浆中含泥量过高而在排泥管中淤积，同时随时观察管路中的压力值，当压力表读数呈上升趋势时，应适度减小泥浆体积分数，增大泥浆流速。在施工操作中，如果疏浚土质厚度较薄，可以通过增加绞刀横移速度和台车进关量以获得较高的泥浆体积分数。泥浆体积分数的提高受到疏浚土质、绞刀性能、泥泵及其驱动装置的制约。（1）对于淤泥等易溶性土质，泥浆体积分数能够达到40%甚至更高，对于粘土和碎石等土质，由于其本身不易溶于水中，难以形成较高体积分数的泥浆。（2）不同类型的绞刀，其切削能力不同。对于功率较小的绞刀，当切削硬质粘土时，绞刀自身切削能力的不足也限制了泥浆体积分数的提高。（3）泥浆体积分数越高，泥浆流速也越高，对应的流量也越高，所需的泥泵及其驱动装置的功率也越大。

2.绞刀横移速度、转速、挖泥厚度、挖深、台车进关量挖泥操作人员主要根据以下步骤调整泥浆体积分数：分层开挖时，具体每一层的挖掘深度一般在某一固定范围内波动；根据疏浚土质特性以及工程实际确定绞刀挖泥厚度和绞刀转速。不同的疏浚土，最优挖泥厚度也不同，如若挖泥太薄，泥浆无法达到较高体积分数，挖泥过厚，绞车横移阻力大，也难以达到较高的泥浆体积分数。实际施工中应根据具体的土质情况确定绞刀挖泥厚度和绞刀转速，当疏浚土质为粘土等硬质土时，由于其塑形强，不易挖掘，应适当增加绞刀转速，减小绞刀挖泥厚度，进行薄片切削，为防止跑刀现象，应采用反刀施工，同时摆动速度也应适当减小；反之，当疏浚土为软质土时，可以适当增加绞刀挖泥厚度，降低绞刀转速。根据实际施工情况看，当疏浚土质为粘土与粉质粘土时，绞刀转速一般控制在30转/分钟左右，绞刀挖泥厚度约为（0.5～1）倍绞刀直径；对于淤泥等密实度较低的土质，挖泥厚度能达到2米，遇到较硬的土质时，绞吸挖泥船的挖泥厚度甚至小到0.65米。根据不同的绞刀挖泥厚度选择合适的台车进关量。实际施工中，挖掘较硬的土质时，台车进关量较小；遇到较软的疏浚土质时，可以适当增加台车的进关量。绞刀进关量的确定以不遗漏泥土为原则，一般选取绞刀长度的0.5～1倍，施工时台车进关量一般为1.5～2.5米左右。调整绞车的横移速度以改变泥浆体积分数，施工中应根据实际情况调整横移绞车速度。为避免绞刀电流过大，当遇到粘土、石灰岩等硬质土时应适度减小横移速度；当疏浚土质为淤泥、泥沙等软质土时，施工中可以适量增加横移速度。一般情况下，当土质为淤泥时，绞刀横移速度约为15米/分钟。同时，在实际操作过程中应防止走锚现象，在初次下锚后，应施加一定的拉力，根据土质的不同，施加的压力也不同，通常为液压绞车额定压力的30%～70%，初次横移速度稍慢，以固定横移锚。

3.泥泵转速在排泥管线长度和缩口确定的情况下，泥泵转速提升，泥浆流量增加，施工产量增加。在挖掘淤泥等易输送的土质时，由于淤泥本身对管道有润滑作用，为避免泥泵驱动装置超负荷工作，可以适当降低泥泵转速；而在挖掘硬质土等难输送的土质时，排泥管摩阻较大，流速会有所下降，应综合考虑泥泵驱动装置的制约等因素，提高泥泵转速，确保泥浆输送流速大于临界流速，防止管路堵管，保证施工的正常稳定运行。通过以上对绞吸挖泥船施工产量影响因素的分析可知，影响施工产量的因素较多且复杂，需要协调多个参数，提高施工效率的方法可归结为以下几方面：（1）适宜的泥浆体积分数和泥浆流速。综合考虑绞刀对疏浚土质的切削能力、泥泵性能、泥泵驱动机装置以及施工现场排泥管线的布置等情况，选择合适的泥浆体积分数和泥浆流速。（2）合适的绞刀横移速度、绞刀转速、挖泥厚度和台车进关量。实际施工中，应根据疏浚土质、挖深等参数确定绞刀挖泥厚度和转速，并选择合适的台车进关量，根据横移过程中疏浚土质厚度等的变化调整绞刀横移速度。（3）熟练的操作。在施工过程中，挖泥操作是提高生产效率的关键一环，操作员应综合考虑船上相关设备的实际性能，减少备故障。设备故障除少数属偶然出现外，多数问题均不单独出现，伴随着一些前兆，及时发现这些前兆并分析其中的原因而后采取措施进行处理，这样可避免设备故障的发生，提高绞吸船的有效施工时间，从而提高施工效率。

三、结论

绞吸挖泥船施工过程中可通过相关分析进行参数调整，提高施工产量，降低能耗。但由于其影响因素较多且相互关联，包括疏浚土质、船舶本身设备配置、挖泥操作以及施工项目的具体情况等，在实际施工过程中，应综合考虑绞刀、土质、泥泵、泥泵驱动装置、管路等具体情况，通过参数的综合调整使泥浆体积分数稳定在较高值，同时保证泥浆流速也与之相适宜，以提高绞吸挖泥船的施工效率。

作者：杨文 邓勇 刘建伟 罗承军 孙涛 王敏 单位：武汉理工大学能源与动力工程学院；长江宜昌航道工程局