一建港航教材耙吸船绞吸船链斗船抓斗船知识点总结页Word文件下载.docx
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5、其自航自载性能特别适合水域开阔的海港和河口港较长距离的航道施工。
●耙吸船适用土质
1、最早多用于疏浚中挖掘淤泥和流沙等。
2、也能够挖掘水下的黏土,密实的细沙,以及一定程度的硬质土和含有相当数量卵石、小石块的土层等。
●耙吸船不足
由于船舶是在航行和漂浮状态下作业,所以挖掘后的土层平整度要差一些,超挖土方往往比其他类型的挖泥船要多一些。
●耙吸船大小
泥舱的容量来衡量。
三、生产率计算
●耙吸挖泥船挖、运、抛施工运转时间小时生产率可按下列公式计算
——耙吸挖泥船挖、运、抛施工运转时间小时生产率(m3/h)
——泥舱装载土方量(m3)
∑t——施工循环运转小时(h)
——重载航行段长度(km),
——重载航速(km/h);
——空载航行段长度(km),v2——空载航速(km/h);
——挖泥长度(km),v3——挖泥航速(km/h),根据疏浚土土质确定;
t1——抛泥及抛泥时的转头时间(h),t2——施工中转头及上线时间(h);
G——泥舱中装载的泥浆总质量(t),可按装舱前后的船舶吃水求得;
——现场水的密度(t/m3);
q——泥舱装载的泥浆体积(m3);
——疏浚土体的天然密度,即原状土密度(t/m3)。
●耙吸挖泥船挖、运、吹施工运转时间小时生产率可按下式计算
t3——耙吸挖泥船吹泥总时间(h),由挖泥船吹泥所需时间以及挖泥船与吹泥管线连接装置的接卡、解离所需时间两部分组成。
●耙吸挖泥船边抛或旁通施工运转时间小时生产率可按下列公式计算
——耙吸挖泥船边抛或旁通施工运转时间小时生产率(m3/h);
Q——抛出舷外的泥浆流量(m3/h);
——抛出舷外的泥浆密度(%)
——有效出槽系数,为泥浆入水后所含泥沙
实际输出槽外的比率
——考虑转头等因素的时间系数
——泥浆密度(t/m3);
——原状土密度(t/m3);
——现场水的密度(t/m3)。
四、时间利用率计算(耙吸船、绞吸船、链斗船、抓斗船)
●影响挖泥时间利用率的客观因素
条件许可时应尽量增加挖泥船施工运转时间,减少停歇时间,特别是减少非生产性停歇时间。
强风及其风向情况;
当波高超过挖泥船安全作业的波高时,应停止施工作业;
浓雾,当能见度低,看不清施工导标或对航行安全不利时,应停止施工;
水流,特别是横流流速较大时,对挖泥船施工会造成影响;
冰凌,当冰层达到一定厚度时,挖泥船就不宜施工;
潮汐,在高潮位时,挖泥船可能因其挖深不够需要候潮。
而当低潮位时有可能使疏浚设备搁浅也需要候潮。
施工干扰,如避让航行船舶等。
●时间利用率计算
S=T1/(T1+T2+T3)X100%
S——挖泥船时间利用率
T1——挖泥船运转时间
耙吸挖泥船指挖泥、溢流、运泥、卸泥以及返回挖泥点的转头和上线时间;
绞吸式挖泥船指挖泥及其前后的吹水时间,也即泥泵运转时间;
链斗、抓斗式挖泥船指主机运转时间;
T2——挖泥船的生产性停歇时间;
T3——挖泥船非生产性停歇时间。
五、主要疏浚仪器配置
压力表(含真空表)、浓度计、流量计、产量计、吃水装载监视仪,纵横倾指示仪、耙头深度位置指示仪、疏浚过程监视系统,无线电定位仪,电子图系统,差分全球卫星定位系统(DGPS)等。
六、耙吸式挖泥船施工工艺
●耙吸船导标
边界标、中线标、起点标、终点标
●耙吸式挖泥船主要施工方法
装舱(装舱溢流)施工法、旁通(边抛)施工法、吹填施工法
●各施工方法适用情况
1、装舱(装舱溢流)施工法:
疏浚区、调头区和通往抛泥区的航道必须有足够的水深和水域,能满足挖泥船装载时航行和转头的需要,并有适宜的抛泥区可供抛泥。
2、旁通(边抛)施工法:
A.当地水流有足够的流速,可将旁通的泥沙携带至挖槽外,且疏浚增深的效果明显大于旁通泥沙对挖槽的回淤时。
B.施工区水深较浅,不能满足挖泥船装舱的吃水要求时,可先用旁通法施工,待挖到满足挖泥船装载吃水的水深后,再进行装舱施工。
C.在紧急情况下,需要突击疏浚航道浅段,迅速增加水深时。
D.环保部门许可,对附近水域的回淤没有明显不利影响时。
●最佳装舱量
1、当挖泥船的泥舱设有几档舱容或舱容可连续调节时,应根据疏浚土质选择合理的舱容,以达到最佳的装舱量。
2、当计算的舱容在挖泥船两档舱容之间时,应取高一档的舱容。
3、当泥舱装满未达到挖泥船的载重量时,应继续挖泥装舱溢流,增加装舱土方量。
●合理的舱容计算方法
V——选用的舱容(m3);
W——泥舱的设计净装载量(t);
——泥舱内沉淀泥砂的平均密度(t/m3)。
可通过试挖或取土样做沉降试验确定或参考表取值。
●最佳装舱时间(装舱量与每舱泥循环时间之比达到最大值)
1、泥沙在泥舱内的沉淀情况
2、挖槽长短
3、航行到抛泥区的距离
4、航速
●装舱溢流法施工时的注意点
1、装舱溢流施工时,应监视对已挖地区、附近航道、港池和其他水域回淤的影响;
2、应符合环境保护的要求,注意溢流混浊度对附近养殖、取水口等的影响;
3、疏浚污染物时,不得溢流。
●提高舱内泥浆浓度,增加装舱量方法(疏浚粉土、粉砂、流动性淤泥等不易在泥舱内沉淀的细颗粒土质)
1、在挖泥装舱之前,应将泥舱中的水抽干。
2、将开始挖泥下耙时和终止挖泥起耙时所挖吸的清水和稀泥浆排出舷外。
●耙吸船吹填施工要求(艏吹和艏喷两种施工方法)
1、
●施工工艺流程图
●分段施工(宜采用GPS定位系统进行分段,便于挖泥船确定开挖起始位置,也可利用助航设施如浮标、岸标进行分段)
1、当挖槽长度大于挖泥船挖满一舱泥所需的长度时,应分段施工。
分段长度:
挖满一舱泥的时间、挖泥船的航速。
2、当挖泥船挖泥、航行、调头受水深限制时,可根据潮位情况进行分段施工,如高潮挖浅段,利用高潮航道边坡水深作为调头区进行分段等。
3、当施工存在与航行的干扰时,应根据商定的避让办法,分段进行施工。
4、挖槽尺度不一或工期要求不同时,可按平面形状及合同要求分段。
●挖满一舱泥的时间取决因素
1、挖泥船的性能
2、开挖土质的难易
3、在泥舱中的沉淀情况
4、泥层厚度。
●分层施工
1、施工区泥层厚度较厚时应分层施工。
2、当挖泥船最大挖深在高潮挖不到设计深度,或当地水深在低潮不足挖泥船装载吃水时,应利用潮水涨落进行分层施工,高潮挖上层,低潮挖下层。
3、当工程需要分期达到设计深度时,应按分期的深度要求进行分层。
●分条施工(2017新增)
1、挖槽宽度较大的航道、港池宜按挖泥船性能进行分条;
2、同一地段多艘挖泥船同时进行施工时,宜根据挖泥船航行需要和性能,按安全合理的原则进行分条;
3、同一挖槽横断面上泥层厚度或开挖难易程度差距较大时,宜按泥层厚度或土质进行分条;
4、部分挖槽需要先行增深时,宜按工期要求进行分条。
●施工顺序
1、当施工区浚前水深不足,挖泥船施工受限制时,应利用高水位选挖浅段,由浅及深,逐步拓宽加深。
2、当施工区泥层厚度较厚、工程量较大、工期较长并有一定自然回淤时应先挖浅段,逐次加深,待挖槽各段水深基本相近后再逐步加深,以使深段的回淤在施工后期一并挖除。
3、当水流为单向水流时,应从上游开始挖泥,逐渐向下游延伸,利用水流的作用冲刷挖泥扰动的泥沙,增加疏浚的效果。
在落潮流占优势的潮汐河口和感潮河段也可利用落潮流的作用由里向外开挖。
4、当浚前断面的深度两侧较浅、中间较深时,应先开挖两侧;
当一侧泥层较厚时,应先挖泥层较厚的一侧,在各侧深度基本相近后,再逐步加深,避免形成陡坡造成塌方。
5、当浚前水下地形平坦,土质为硬黏性土时,应全槽逐层往下均匀挖泥,避免形成垄沟,使施工后期扫浅困难。
●横流或斜流施工
1、当工程需要采用横流或斜流施工时,应注意挖泥耙管和航行的安全。
●往返挖泥法和进退挖泥法
1、当挖槽长度较短,不能满足挖泥船挖满一舱泥所需长度时,或只需要开挖局部浅段时,挖泥船应采用往返挖泥法施工。
2、当挖槽终端水域受限制,挖泥船挖到终点后不能调头时,应采用进退挖泥法施工。
●不同土质对应的不同挖泥对地航速(1kn=1.852km/h)
开挖土质
对地航速值(Kn)
淤泥
2.0~25
淤泥类土
2.0~2.5
松散沙
2.0~2.5
黏性土类
3.0~4.0
中密沙
2.5~3.0
密实沙
●调节波浪补偿器的压力
1、应根据土质和挖深,调节波浪补偿器的压力,以保持耙头对地有合适的压力;
2、对软土,应适当调高波浪补偿器的压力,使耙头对地压力减小;
3、对密实的土应适当调低波浪补偿器的压力,使耙头对地压力加大。
●耙吸船施工注意事项
1、在有横流和边坡较陡的地区施工时,应注意观察耙头位置,防止耙头钻人船底而造成耙头或船体损坏。
2、耙头下在水底时,挖泥船不得急转弯。
●耙头的选用对挖泥船的生产率有很大影响。
●耙吸挖泥船耙头根据:
疏浚土类、密实度
●耙头的具体选用
冲刷型耙头
流动性淤泥、松散砂
冲刷型耙头+高压冲水
中等密实砂
挖掘型耙头
淤泥土类、软黏土
挖掘型耙头+高压冲水
密实砂
主动挖掘型耙头
主动挖掘型耙头+高压冲水
硬黏性土、土砂混合
挖黏性土
扁齿
挖砂性土
尖齿
挖硬质土
耙齿短
挖软质土
耙齿长
第二节、绞吸式挖泥船
●绞吸船
水力式挖泥船中较普遍的一种,是目前世界上使用较广泛的挖泥船。
●绞吸船施工过程
用装在绞刀梁前端的松土装置——绞刀,将水底泥沙不断绞松,同时利用泥泵工作产生的真空和离心力作用,从吸泥口及泥管吸进泥浆,通过排泥管输送到卸泥区。
●绞吸船特点
能够将挖掘、输送、排出和处理泥浆等疏浚工序一次完成,能够在施工中连续作业。
●绞吸船的主要设备
由船体、桥梁(桥架)、绞刀、绞刀马达、泥泵、定位装置(钢桩或三缆)、排泥管等构成。
●绞吸船主要技术参数
标称生产功率、总装机功率、泥泵功率、绞刀功率、吸排泥直径、挖深、排距等
●绞吸船适用情形
1、适用于港口、河道、湖泊的疏浚工程(在风浪允许的条件下,新建港口航道的开挖可使用绞吸船施工)
2、特别适合于吹填造地工程(在输送吹填距离满足的条件下,宜选用绞吸挖泥船直接开挖吹填作业)
●绞吸船适用土质
1、适用于挖掘砂、砂质黏土、砂砾、黏性土等不同的挖泥工况。
2、一些装有较大功率带齿绞刀装置的绞吸挖泥船,可以挖掘硬质黏土、胶结沙、砾石。
3、使用可换齿锥型绞刀的大型绞吸挖泥船甚至可挖碎石、岩石、珊瑚礁等。
●挖掘生产率计算(挖掘的土质、绞刀功率、横移绞车功率等因素有关)
W=60KDTv
W——绞刀生产功率(m3/h)
K——绞刀挖掘系数,与绞刀实际切泥断面积等因素有关,可取0.8~0.9
D——绞刀前移距
T——绞刀切泥厚度
v——绞刀横移速度(m/min)
●泥泵管路吸输生产率计算(主要与土质、泥泵特性和管路特性有关)
W——泥泵管路吸输生产率(m3/h);
——泥浆浓度,按原状土的体积浓度公式计算;
Q——泥泵管路工作流量(m3/h)。
●对于安装了流量计和密度计的挖泥船,其泥浆浓度ρ可根据以下公式换算
——土体的天然密度(t/m3);
——当地水的密度(t/m3)。
●绞吸船最佳生产率
当挖泥船在新工地施工时,应通过试挖获得最佳生产率,并确定优化的泥泵转速、绞刀前移量、切泥厚度、绞刀转速和横移速度等操作参数。
四、主要疏浚仪器配置
压力表(真空表)、浓度计、电磁流量计、产量计、绞刀位置指示仪等
五、绞吸式挖泥船施工工艺
●绞吸船施工工艺流程图
绞吸船挖泥→管线输送→吹填区
●开工展布包括
定船位、抛锚、架接水上水下及岸上排泥管线。
●绞吸船进点定位方法(非自航进点由拖轮拖挖泥船)(链斗船、抓斗船进点定位方法相同)
1、DGPS定位法。
2、导标进点定位法设置纵向导标、横向起、终点标、转向标。
3、经纬仪、平板仪前方交会法,六分仪后方交会定位法。
4、无线电定位仪定位法。
5、激光测距仪定位法。
●绞吸船主要施工方法(利用一根钢桩或主(艉)锚为摆动中心,左右边锚配合控制横移和前移挖泥)
1、钢桩横挖法
2、定位台车横挖法
3、三缆定位横挖法
4、锚缆横挖法
●绞吸船选用具体施工方法情形
具体施工方法
相应情形
对称钢桩横挖法或钢桩台车横挖法
装有钢桩的绞吸挖泥船在一般施工地区
三缆定位横挖法
在风浪较大的地区,装有三缆定位设各的挖泥船
锚缆横挖法
在水流流速较大或风浪较大的地区,对装有锚缆横挖设备的绞吸挖泥船
●分条施工(3种情况)
●一、采用锚杆抛锚的钢桩横挖法和三缆横挖法分条施工方法
1、正常情况下分条的宽度等于钢桩或三缆柱中心到绞刀前端水平投影的长度;
2、坚硬土质或在高流速地区施工,分条的宽度适当缩小;
3、土质松软或顺流施工时,分条的宽度适当放宽。
●二、采用锚艇抛锚的钢桩横挖法和三缆横挖法分条施工方法
1、正常情况下分条的宽度以钢桩或三缆柱中心到绞刀前端水平投影长度的1.1倍为宜;
2、坚硬土质或在高流速地区施工,分条的宽度适当缩小;
3、土质松软和顺流施工时,分条宽度适当放宽。
●三、采用锚缆定位横挖法分条施工方法
分条宽度不宜大于主锚缆长度的50%;
水流较急的山区河流应适当减小。
●分段施工
1、挖槽长度大于挖泥船水上管线的有效伸展长度时,应根据挖泥船和水上管线所能开挖的长度分段;
2、挖槽边线是折线时,应按边线拐点进行分段;
3、挖槽规格或工期要求不同时,应按挖槽规格变化和工期要求进行分段;
4、选择的施工方法和工艺参数因施工区土质变化相差较大时,应按土质进行分段;
(2017新增)
5、分段施工能避免或降低航行或其他因素干扰,应按商定的避让办法进行分段。
1、当疏浚区泥层厚度很厚时,应根据土质和挖泥船绞刀分层施工。
1淤泥类土和松散沙宜取绞刀直径的1.5~2.5倍
2软黏土和密实沙宜取绞刀直径的1.0~2.0倍
3硬黏土宜取绞力直径的0.75~1.0倍
4软岩石宜取绞刀直径的0.3~0.75倍
5分层的上层宜较厚,以保证挖泥船的效能;
最后一层应较薄,以保证工程质量。
6当浚前泥面在水面以上,或水深小于挖泥船的吃水时,最上层开挖深度应满足挖泥船吃水和最小挖深的要求。
7当泥层过厚时应在高潮挖上层,低潮挖下层,以减少塌方。
2、当工程对边坡的质量要求较高,需要分层分阶梯开挖边坡时,应根据工程对边坡的要求、土质情况和挖掘设备尺度确定分层的厚度。
3、当合同要求分期达到设计深度时,应进行分层施工。
4、当挖泥船的最大挖深在高潮时达不到设计深度,或在低潮时疏浚区的水深小于挖泥船的吃水或最小挖深时,可利用潮水的涨落分层施工,高潮挖上层,低潮挖下层。
●顺流、逆流施工
1、在内河施工,采用钢桩定位时,宜采用顺流施工;
2、采用锚缆横挖法施工时,宜采用逆流施工;
3、当流速较大情况下,可采用顺流施工,并下尾锚以策安全。
4、在海上施工时,宜根据涨落潮流冲刷的作用大小,选择挖泥的方向。
●如何定位与抛锚
1、采用定位钢桩施工时,挖泥船被拖至挖槽起点后,拖轮应减速、停车,待船速消除后再下定位钢桩,抛设横移锚。
移船时严禁在挖泥船行进中下放钢桩。
2、采用锚缆横挖法施工时,应根据风流情况先抛设尾锚,或将绞刀桥架下放至水底定位,再抛设其他锚缆。
3、抛锚后,应重新定位、校正船位,确认绞刀处于挖槽起点位置。
●绞吸船绞刀选用根据:
●不同土质的绞刀具体选用
适用土质
绞刀型式
刀刃及刀齿型式
淤泥土类、软塑黏土、松散砂
直径较大的冠形绞刀
平刃
软塑黏土、可塑黏土、泥炭
固定方齿
硬塑黏土、中密与密实砂、碎石、卵石
直径较小的冠形绞刀
可换齿(活齿)+凿齿
软岩石
锥形绞刀
可换齿(活齿)+长尖齿
中等强度岩石
可换齿(活齿)+短尖齿
硬塑粘土
斗轮
第三节、链斗式挖泥船
链斗式挖泥船:
至今已有200多年的历史,是机械式挖泥最早的一种。
链斗式挖泥船,一般在船体的首部或尾部中央开槽部位安装由斗链(无斗链式泥斗直接相连)和泥斗所组成的挖泥机具。
在疏浚作业中,将斗桥的下端放入水下一定深度,使之与疏浚土层相接触。
然后在斗桥上端的上导轮驱动下,使斗链连续运转,通过斗链上安装的各个泥斗,随斗链转动而对土层的泥沙进行挖掘。
泥沙经挖掘后装入泥斗,再随斗链转动沿斗桥提升出水面,并传送至上端的斗塔顶部。
当泥斗到过塔顶部,经过上导轮而改变方向后,斗内的泥沙在自身重力的作用下,从泥斗倒入斗塔中的泥井。
倒入泥井的泥沙经过两边的溜泥槽溜出挖泥船舷外,倒入泥驳之中。
●链斗船主要技术参数
标称生产率、斗容、挖深等
●链斗船适用情形
1、开挖海港、内河等大中型疏浚工程。
2、特别是对工程规格要求严格的码头基槽、泊位及水工建筑物基础的开挖。
3、链斗挖泥船还能根据工程需要与吹泥船或绞吸船等配各组合进行联合施工,进行吹填造陆。
4、适于风流小、流速小、能见度好的开阔环境施工。
●链斗船适用土质
适用于挖掘水下各种淤泥、软黏土、沙和硬黏土、砾石、卵石等。
结构较强和挖掘能力较好的重型链斗船也可以挖掘极硬黏土、沙、强风化岩。
三、生产率
●链斗船生产率公式
n——斗链运转速度(斗/min);
C——泥斗容积;
fm——泥斗充泥数;
——斗桥倾斜系数
B——岩土的搅松系数。
●斗链运转速度
见书P147
1、加长斗桥的链斗挖泥船可适当减小n值;
2、功率低于平均值的链斗挖泥船可适当减小n值;
3、黏性土类可适当减小n值。
●链斗充泥系数(不同土质)
见书P148
●斗桥倾斜系数
斗桥倾斜45度时系数最大,为1。
●岩土的搅松系数
四、辅助船舶的选配
●泥驳的选择
不同情况
不同泥驳
水上抛泥
开底泥驳
黏性土
舱壁较陡的开底或开体泥驳
吹泥船吹泥
满底泥驳
外海抛泥
自航开底或开体泥驳
●配备泥驳数量计算
N——配备的泥驳数量;
l1——挖泥区至卸泥区的航程(km);
;
v1——重载航速(km/h);
l2——卸泥区至挖泥区的航程(km);
v2——轻载航速(km/h);
t0——装泥、卸泥、转头及靠离挖泥船时间的总和(h);
W——挖泥船运转时间小时生产率(m3/h);
q1——泥驳装载量(m3);
nB——备用泥驳数量;
●配备拖轮数量计算
D0——拖船一次可拖带的泥驳数。
●拖轮数量计算考虑因素
1、被拖泥驳的大小
2、数量
3、编排方式
4、拖船牵引力
5、航区水深
6、风浪和水流
五、主要疏浚仪器的配置
前移距指示仪、泥斗转数指示仪、下放深度指示仪和GPS定位系统。
六、链斗挖泥船施工工艺
●链斗船施工工艺流程图
●开工展布
1、采用绞吸挖泥船进点定位方法定位。
2、如系顺流就位,当挖泥船接近挖槽起点时,先抛下艉锚,然后放松艉锚缆使船顺流前移,到挖槽起点处,即收紧艉锚缆,再放下斗桥使船体固定。
3、如系逆流定位,当挖泥船到达挖槽起点时,则先放下斗桥固定船位。
然后待抛锚完成后,再校准船位。
●链斗船主要施工方法及相应适用条件
斜向横挖法
施工区水域条件好,挖泥船不受挖槽宽度和边缘水深限制时
扇形横挖法
挖槽狭窄、挖槽边缘水深小于挖泥船吃水时
十字形横挖法
挖槽边缘水深小于挖泥船吃水,挖槽宽度小于挖泥船长度时
平行横挖法
施工区水流流速较大时
●分条施工
1、当挖槽宽度超过挖泥船的最大挖宽或挖槽内泥层厚度相差较大时,应采用分条挖泥。
2、分条的宽条由主锚缆的抛设长度而定,一般取100m。
浅水区施工时,分条的最小宽度要满足挖泥船作业和泥驳绑靠的需要。
1、当挖槽长度大于挖泥船一次抛设主锚所能开挖的长度时,应按其所能开挖的长度对挖槽分段进行施工。
2、挖槽边
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