钢桩式抓斗挖泥船施工流程分析

《装备制造技术））２０１４年第３期　钢桩式抓斗挖泥船施工流程分析　李竹森’，罗君文　（１．营口港集团股份有限公司固机分公司，辽宁营口１１５００７；　２．武汉理工大学，湖北武汉４３００６３）　摘要：本文阐述了钢桩式抓斗挖泥船的基本施工流程，从考察与测量、指定施工方案、定位、挖泥抛泥到质量检验等过　程进行了简要的介绍，以指导抓斗挖泥船疏浚工程施工作业。　关键词：钢桩；抓斗挖泥船；排斗；挖泥船定位　中图分类号：Ｕ４６３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１　６７２—５４５Ｘ（２０１　４）０３—０２３７—０３　抓斗式挖泥船施工特点是开挖深度较大，最大　１施工流程　挖深可达３０　ｍ以上；抓斗可拆下，又可兼作起重船，　清除水下障碍物；自航抓斗挖泥船，毋需辅助船舶协　抓斗式挖泥船施工要有装、运泥的泥驳组合施　助移位施工，机动灵活性能高。抓斗式挖泥船采用泥　工，基本的施工流程见图１，抓斗式挖泥船施工时一　驳运土，受运距影响较小，与通航矛盾也小，适用范　般根据工程特点，如施土区地质情况、抛泥区与施工　围较广，但也因泥土采用驳船输送，挖运卸设备间相　区的距离、施工船舶的特性等，编制施工组织设计。　互影响大，生产效率低，但与其他类型的挖泥船相　比，其设备简单，维护费用相对较少；抓斗式挖泥船　主要适宜土质类别为Ｉ卜ＶＩ，除流态淤泥外，各种土　质均适用，挖粗沙和中沙，抓斗效率甚佳。抓斗式挖　泥船主要用于小型工程疏浚，不适合大工程施工【ｌ】。　抓斗式挖泥船的定位方式可分为钢桩定位和锚　图１抓斗挖泥船施工流程　缆定位。钢桩式抓斗挖泥船是在抓斗挖泥船的尾部　根据提供的水深图，参考设计标高、泥层厚度，　或中部二侧安装两根定位桩而成的，施工时依靠两　确定分层还是采用一次性开挖至设计标高的方法进　根定位桩的起降，实施挖泥船定位和移动，或者在尾　行施工；根据挖泥船主尺度大小和施工图要求开挖　部中心额外添加一根主定位桩，与两根副定位桩配　的宽度，来确定分区横向宽度、分条纵向长度及分段　合工作。钢桩式抓斗挖泥船一方面具有锚缆式抓斗　纵向条数；施工过程中，严格按照设计尺寸要求施　挖泥船施工适应面广，既可在航道、码头施工，又可　工，及时对ＤＧＰＳ、水位进行校核，勘测水深，做好施　在电缆基槽、管道基槽等特殊工程场所施工的优点，　工记录和自检记录，确保施工平面尺寸及开挖标高　另一方面又具有绞吸式挖泥船定位准确、简单方便　符合设计要求【２］。　的优势，省略了锚缆式抓斗挖泥船施工前必须抛锚　工程施工结束后，挖泥船暂时撤离一边，按照监　这一复杂环节，省工省时，因此在施工中很受欢迎；　理单位、业主、设计和规范要求进行验收，验收合格　钢桩式抓斗挖泥船移动迅速、灵活，定位快捷、省时，　后抓斗式挖泥船撤离施工现场。　施工效率也非一般锚缆式抓斗挖泥船可比，同时，由　２施工前准备工作　于船舶定位稳定，摆动小，抗风浪能力较强，施工质　量要明显优于一般锚缆式抓斗挖泥船，在有障碍物　２．１考察测量　和垃圾的河段施工，优越性更加明显。　严格按照技术规格书要求，施工开始前应进行　收稿日期：２０１４～０１－０７　作者简介：李竹森（１９７Ｏ～），男，辽宁营口人，营口港集团工程师；通讯作者：罗君文（１９９０一），男，江西赣州人，武汉理工大学硕　士研究生。　２３７　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．３，２０１４　泥面测量，制定泥床平面图，并取得现场工程师认　常施工时，不用泥驳卸泥，挖泥船把挖起的泥土掼到　可，作为边坡放样和挖泥范围的依据，在勘察现场，　挖泥船边的河滩上。　对照《工程地质勘察报告》，分析各区土层的分布情　２．３常见工地的施工方法　常见工地的施工方法主要有以下四种【４】：　况，为制定施工方案提供指导。　２．２制定施工方案　（１）一般内河航道维护施工。当水深允许时，根　（２）基建性河段。可根据情况先挖中段、下段，并　分挖槽左右前后依次挖掘。　抓斗式挖泥船在有一定　速情况下施工时，多采　据计划好的条段，用纵向分条、垂向分层、横向分区、顺流挖泥的方式，　而在每一条中采用横向弧形摊斗的方法。纵向分条　从挖槽中间开挖，可以破坏上段和两边的土结构，又　宽度一般取抓斗张开宽度的０．７～０．８倍左右，横向分　可导通水流，有利松动和冲刷未挖部分。　（３）码头施挖。码头泊位浅区，泥层厚度大多里　条宽度一般约等于船宽加上抓斗船舷外工作最大跨　度，网格划分如图２所示。　厚外薄，在施挖中须谨慎操作，防止因超深过多和操　作不慎而影响码头结构安全。开挖时先沿码头边泥　层厚的一条粗挖一次（不一定要达到设计要求），然　后从挖槽最外面一条开始，逐步向里分条进行。　（４）沿江口门施工。沿江口门水域开阔，水流流　向交错，横流较大，挖泥船定位和施工都较困难。在　口门区施工当水流过大时，挖泥船如果横着水流施　工，不仅定位困难，而且极不安全。挖泥船必须顺着　水流，沿前进方向由里至外依次分条施－ＦＩ　。　３施工过程控制　图２钢桩式抓斗挖泥船施工图　３．１施工周期　＿｛　以钢桩式大斗容抓斗挖泥船为例，在挖泥船上　当抓斗斗容比较小时，可以在两次移船之间，通　过臂架变幅依次前移挖泥；抓斗斗容比较大时，可以　让臂架保持一定幅度，通过移船依次进行单条挖掘。　安装两套ＧＰＳ移动接收站（分别定向和定位），以施　工图上主定位桩的坐标值及水流方向为参照，将挖　泥船进行准确定位和定向。抓斗挖掘作业的一个施　工周期包括挖泥船定位、抓斗挖泥、抓斗卸泥，如图３　所示。　前移一次的排斗数可用下式粗略估算：　／／，＝Ｂ・ＡＨ・Ｓ／　式中，　Ｂ为分条宽度，ｍ；　△　为开挖层厚度，ｍ；　Ｓ为挖泥船前移距，ｍ；　为抓斗斗容，ｍ　。　善　在分条分层分区的顺流施工前提下，抓斗式挖　泥船施工操作的排斗方法主要有以下四种【３】：　（１）顺序排斗法。施工时采用由里向外，由左向　右依次挖掘；　一图３挖泥船施工周期　挖泥船首次定位以及之后的移船定位都是为下　个挖泥周期作准备，由于水流及船倾的影响，抓斗　（２）留埂排斗法。挖泥船先挖第一条，再挖第三　实际将到达的平面位置并不与施工图上的网格所在　条，然后再退回挖第二条，以及挖单条时，先挖第一　位置完全重合，所以需要通过传感器测量水流速和　斗，再挖第三斗，然后旋转退回挖第二斗，采用此法　船倾角，计算相应的补偿量，对主定位桩的坐标值进　能提高挖硬质土的效率；　行修正；同时水流、船倾及波浪同样会影响抓斗的预　（３）梅花式排斗法。当平均泥层厚度很薄时，为　期下放深度，同理可以经过计算调整钢丝绳下放量。　避免整个挖槽超深，采用此法；　抓斗挖泥时可以根据施工要求采用平挖、定深　（４）掼滩挖泥。当挖槽水深过小、挖泥船无法正　挖或沉挖的方式。挖泥操作过程主要分下斗、挖泥、　２３８　《装备制造技术）２０１４年第３期　关斗、提升和卸斗５个步骤，必须防止漏挖和超挖，　以及在每一分区施工完成后，对挖槽深度、宽度、边　避免抓斗碰损泥驳，卸斗时力求把泥土全部卸入泥　坡进行扫描检测，记录边坡形态和漏挖、欠挖区域，　舱中，吊机旋转应平稳，减少泥土溢出或斗口夹住的　以便完成多个区域施工后再补偿挖掘。水下断面水　泥土滑出，遇有超过泥门宽度的石块、木头等不应放　深可以采用测深仪配置ＧＰＳ定位测量；疏浚宽度较　人泥舱中，特大石块提出水面有困难时则不宜硬性　窄、深度较浅，航行车辆较少的情况下，可采用全站　提出水面，应通知甲板部移船至深槽或岸边抛卸。　仪配备测砣测量。　３．２挖槽宽度控制　水运工程行业规范明确限定了超深和超宽的标　５　结束语　准分别为０．５　ｉｎ和１．５　ＩＴｌ，过度的超深、超宽不仅影响　基槽的质量，而且还可能进一步影响到工程基础的　钢桩式抓斗挖泥船的施工流程与绞吸式、耙吸　质量。在当前竞争激烈的水工市场上，业主对超深超　式及液压抓斗式挖泥船施工流程有很多相似之处，　宽的要求愈发严格，超深超宽引起的多余工作严重　如定位方式，分层、分区、分条的方法、质量检测的方　影响疏浚效益和质量。　法等。面对不同的施工环境，如航道疏浚、海样工程，　若采用上述钢桩式抓斗挖泥船施工方案，难以　一个侧重疏浚疏导，一个侧重海床质量，如果是钢桩　避免会造成挖槽形成锯齿形边坡，可以通过适当扩　定位式抓斗挖泥船的施工方法制定，针对上述不同　大相邻挖泥分区的方法消除之。此外，作业时必须严　的情况应在本文阐述的施工方法流程的基础上加以　格依照标志进行定位。　改进，以达到质量与效率的统一。　３．３挖泥深度控制　深度控制应注意以下几点内容：首先每次施工　参考文献：　下放抓斗必须对准水位标尺，注意涨潮和落潮的误　【１］王常金．定位桩液压抓斗挖泥船的施工方法【Ｊ】．中国水运，　差；其次，移船时需探测堑口，防止挖槽衔接段的漏　２０１０（９）：３４－３５　挖；再次，如果是分层开挖，需要依据不同的层次土　【２］高大伟．抓斗式挖泥船施工技术叨．中国港湾建设，２ｏ０８（５）：　质调整开挖深度。　７４０－－４２．　【３余３］明．浅析液压抓斗式挖泥船施工方法【Ｊ】．考试周刊，２０１３　４施工质量检验　（３０）：１９６—１９７．　【４］施勇富．液压抓斗式挖泥船的施工方法【Ｊ］．水利工程建设，　２００５（９）：３２—３３．　施工完一定长度的分区，如５０Ｉｎ或１００ｍ时，　Ｔｈｅ　Ｗｏｒｋｉｎｇ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｇｒａｂ　Ｄｒｅｄｇｅｒ　ｗｉｔｈ　Ｓｔｅｅｌ　Ｐｉｌｅｓ　ＬＩ　Ｚｈｕ—ｓｅｎ　．ＬＵＯ　Ｊｕｎ—ｗｅｎ　（１．Ｙｉｎｇｋｏｕ　Ｐｏｒｔ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙｉｎｇｋｏｕ　Ｌｉａｏｎｉｎｇ　１　１５００７，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ　Ｈｕｂｅｉ　４３００６３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｈａｓ　ｄｏｎｅ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｇｒａｂ　ｄｒｅｄｇｅｒ　ｗｉｔｈ　ｓｔｅｅｌ　ｐｉｌｅｓ　ｔｏ　ｇｕｉｄｅ　ｔｈｅ　ｄｒｅｄｇｉｎｇ，　ｉｎｃｌｕｄｅ　ｉｆｖｅ　ｓｔｅｐｓ：ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｓｐｅｃｉｆｙｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｌｎａ，ｌｏｃａｔｉｏｎ，ｄｒｅｄｇｉｎｇ　ｍｕｄ　ａｎｄ　ｔｈｒｏｗｉｎｇ　ｍｕｄ，ｑｕＭｉｙｔ　ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌ　ｐｉｌｅｓ；ｇｒａｂ　ｄｒｅｄｇｅｒ；ｂｕｒｋｅｔ　ｒｏｗｉｎｇ；ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｒｅｄｇｅｒ　２３９