浅析液压抓斗式挖泥船施工方法

浅析液压抓斗式挖泥船施工方法

摘要:本文对液压抓斗式挖泥船在水利工程中的应用进行了详细的分析，主要阐述了液压抓斗式挖泥船生产技术指标、施工方法，从实用的角度介绍了在水利工程施工中，河道疏浚工程特殊工况条件下施工的优越性和先进性。

关键词:液压抓斗式、挖泥船、施工方法

一、概述

随着社会的进步和航运事业发展要求，航道通航改善要求越来越高，疏浚工程量不断增加(单个枯水期20000-30000立方米)，对大型、高效率的疏浚设备需求也越来越大，机械及机械—液压式挖泥船明显跟不上疏浚工程的要求，挖泥船要完成了一些大的疏浚工程，就必须从船体和设备的配置上进行相应的改造、改进，改进原设备工作效率低，设备故障及能耗大，配备传统的泥驳完成一个工作周期长，设备、人员配合要求多且工种涉及面大，原来工程船工作中要求八爪鱼般抛左右前后几把锚，纵横交错的锚缆对交通通航不利，经过改造，阻碍航运发展的情况得到改善，同时也减少造成事故的发生；九十年代发展起来的液压反铲式挖泥船在长时间的实践中经过不断总结改进，目前已经发展成为应用最多、范围广泛的施工挖泥船；液压挖泥船从最初的液压抓斗到利用反铲进行直接工作，其性能也发生了较大的变化：首先，第一代液压抓斗挖泥船是利用锚缆定位的，泥驳也沿用非自航泥驳配合施工，其疏浚中抓斗摆动范围大；工作辅助时间长；其次，定位、移位人为因素大，开工、转移费时费力；第三是适应水位变化性能差等。

挖泥船在现代疏浚工程中是用来清挖水道、港口、湖泊等水域淤泥的工具，在港口、航道炸礁工程中负责配合炸礁船清碴、泥的任务，在现代疏浚工程中，挖泥船除了进行航道、港口和水利疏浚以外还广泛应用在电站建设、桥梁基础、水利堤防建设、市政、过江管道建设、沙石生产等建设领域方而，并在各领域建设中发挥了重要的广泛积极的作用，因此挖泥船的选型和工作装置的配备及造型建造发展显得非常重要。[1]

二、生产技术指标

液压抓斗式挖泥船的生产技术指标主要指是抓斗斗容和施工生产效率、其中，斗容是指抓斗的除水容量，具体根据施工机械型号而定，目前正常内河施工液压抓斗式挖泥船斗容为1.0m3，施工生产效率是衡量挖泥船施工生产能力的一项重要指标，具体可通过下式计算:

W=K1·K2.V.N/K3；

W：挖泥船生产效率，单位：m3/h ；

K1：充泥系数，即斗内实际装上体积与抓斗容积之比，根据上质类别确定，一般取1.0~1.5；

K2：折损系数，即受水流、操作方法的影响，水下开挖至装上上船过程中散落损失，根据上质类别，一般取0.8~1.0；

V：抓斗容积，单位m3；

N：每小时挖泥斗数；

K3：搅松系数，即土壤经搅松后体积与原状上之比，一般取1.25。

三、施工方法

1、船舶定位

为保证定位桩定位牢靠，可采用抓斗下压桩顶，并将抓斗放入水中，利用液压系统上下移动施工机械，带动船体晃动，以使定位桩继续下沉，插入越深越牢靠。船舶移位时，利用卷扬机或与施工机械相连的液压齿轮提起定位桩，船首液压抓斗向前抓上产生牵引力或左右划水，使得船体向前移动。长距离移位或调遣，可利用船舶自带动力设施移动。

2、施工布置

2.1分条宽度

分条的宽度，应符合下列要求：分条最大宽度不得超过液压抓斗式挖泥船左右开挖的有效工作半径，一般为5~8m，实际挖宽根据水下开挖深度和机械设备型号而定。

2.2分段长度

分段长度根据具体施工工况条件而定、一般分段长度按施工断面划分，不宜过长，宜取50~100m，水下施工随着水面的流动，具体位置无法准确定位，分段过长，易造成条与条之间漏挖、欠挖，形成隔埂。

2.3分层开挖

当疏浚区泥层厚度大于抓斗一次下斗所能开挖的最大厚度时，应分层施工，分层的厚度由抓斗一次开挖的厚度、斗重、张斗的宽度及上质确定。

2.4排斗布置

液压抓斗式挖泥船前移距离一般为抓斗张开长度的0.7~0.8倍左右，水下挖深越大，其职越小。1.0m3定位桩液压抓斗式挖泥船前移距离每次可取2.0m。

3、施工操作方法

3.1 顺序排斗法

施工时采用由外向里依次排斗，利用后置堑口的特点，以减少上方向后散落。3.2留梗排斗法

挖泥船先挖第一关，再挖第三关，然后退回挖第二关，采用此法能提高挖硬质上的效率。

3.3梅花式排斗法、当平均泥层厚度小于抓斗最大挖泥深度时，为避免整个挖槽超深，采用梅花式开挖方法，每斗超深，最后利用抓斗水下整平和水流影响，使得挖槽底部达到要求，此法适用于淤泥质图、砂性上施工。

3.4惯滩挖泥

当挖槽较窄、水深过浅、挖泥船无法正常施工时，可直接把开挖的泥上惯到挖泥船边的河滩上。

4、特殊工程施工方法

4.1清障工程

内河施工过程中，老河道沿河废旧码头、护坡、驳岸、垃圾，以及沉船等情况较多、遇到块石、预制块、垃圾等障碍物，可根据现场情况，通过测量，摸清具体范围、厚度及结构形式，标置开挖边线样杆，每边向外延伸不小于5Ocm。施工中，应从一侧向另一侧逐条依次开挖，严禁从中间向两侧施工。若遇到较大石块无法挖除，则可就地开挖深塘填埋，但填埋后需满足设计河底标高要求。

4.2码头、驳岸工程

码头港池区域泥层厚度大，一般情况下，多为里侧厚外侧薄，施工中为控制开挖深度，防止因超深过多和操作不慎而影响码头结构安全，开挖时需分层开挖。

4.3口门清淤工程

实际施工中，先施工口门区内河侧，顺着河道，由里向外依次分条施工。接近口门处，横向水流较大，继续顺内河河道施工，船舶受水影响，安全性极差，

为此，需顺着水流方向，由外至里依次分条施工。

四、质量控制

1、挖槽宽度控制

挖泥船作业严格按照开挖标志进行定位和施工，并经常校核和调整船位，操作人员必须熟悉施工图纸，了解开挖部位的精度和质量标准，掌握船舶的移动和摆动惯性，选择合理的对标位置和挖宽，对开挖标志如有疑问或发现有错误时，及时向技术人员反映，由技术人员复核或校正。[2]

2、挖槽深度控制

2.1施工前操作工必须正确记录测量人员所设置的水位标尺读数，并严格按照水位标尺进行挖槽深度控制。

2.2分段、分条作业中，由于移船容易产生船位误差，需施工人员经常在挖泥船前方探测堑口，防止开挖边线不能正常衔接而引起漏挖，造成浅点或浅埂。同时，移船时必须定准船位，并反复校核，坚持测水深、摸堑口。

2.3分层开挖施工中，针对不同上质特点，合理调整每层开挖深度，特别注意最后一层挖到设计深度时，绞刀下放深度的控制，并经常对挖槽内水深进行测量，发现欠挖超过允许值时及时退船补挖，超挖时提醒操作人员注意。

3、边坡控制

为确保施工质量，挖泥船进行水卜边坡开挖时，采用阶梯形开挖，每级台阶高度最大不超过1.5m，严禁超挖；宽度符合设计坡度比例要求，具体由挖泥船舱面人员掌握，具体做法是测量挖泥船前一关边线外的水深，计算开挖泥层厚度，根据泥层厚度计算边线外的超宽值。

4、施工测量控制

每段施工结束后，及时检测挖槽质量，一般为每5Om一个断面，局部边坡、挖宽测量，每25m一个断面，水下断面水深测量时，采用的测深仪配备GPS定位测量，河道拓浚宽度较窄、深度较浅，且航行船只较少的情况下，可采用全站仪配备测舵测量，并及时画图分析，通过分析确定最佳的施工方法，对施工中发现的问题及时纠正和处理。

总之，液压抓斗式挖泥船以其独特优越性、适应性，在航道整治、码头、驳岸等工程建设领域，已经应用较为广泛。由于造价低廉，而且挖深也较大，抓斗船在我国比较普遍。它们不单从事航道疏浚，也有从事采砂、挖砂等经济活动。挖深多达20-30米，疏浚效率150立方/小时，然而对20-30米深的航道抓斗定位性较差，而且江苏境内很少有如此深的航道疏浚，真正意义上的抓斗船大多在我

国从事采砂、挖砂作业。但抓斗挖泥船在我国也有坎坷的发展历史，从六十到七十年代的小机动船配合人工扒砂，到七十年代末的小吨位非机动船加装机械抓斗式、机械—液压式抓斗机，直到九十年代末的液压抓斗及反铲挖泥船，其船体及工作装置都发生了巨大变化，过去的小动力船加人工进行疏浚，效率低，劳动强度大，有效施工时间短，年班组施工能力一般在1000立方米以下，人为因素影响多，疏浚任务难完成，对航道的通航保障率没有保证。

参考文献：

[1] 高桥芳.抓斗的种类、构造和选用[J].制冷空调与电力机械.2010.

[2] 周银龙.电动液压斗纵论.[J].港口装卸.2012.