挖泥船的基本原理和应用场景

2023-06-29 理论教育版权反馈

【摘要】：（一）基本原理链斗挖泥船至今已有200 多年的历史，是机械式挖泥船中最早的一种。链斗挖泥船一般在船体的首部或尾部中央开槽部位安装由斗桥、斗链和泥斗所组成的挖泥机具。为了适应某些特殊疏浚工程，链斗挖泥船有时可以根据需要加以改装。链斗挖泥船均采用可变速装置，使之在挖泥作业中改变不同的斗速和切削力，以适应挖掘各种不同土质。

（一）基本原理

链斗挖泥船至今已有200 多年的历史，是机械式挖泥船中最早的一种。

链斗挖泥船一般在船体的首部或尾部中央开槽部位安装由斗桥、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的驱动下，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。当泥斗到达斗塔顶部，经过上导轮而改变方向后，斗内的泥沙在自身的重力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排出挖泥船的舷外，倒入泥驳之中。

（二）技术性能

链斗挖泥船挖掘能力的幅度和适应性均较大，最小型链斗挖泥船的生产能力只有10m3/h 左右，而现代大型链斗挖泥船的每小时挖泥量可达1000m3以上。为了适应某些特殊疏浚工程，链斗挖泥船有时可以根据需要加以改装。如调换斗链和泥斗，减少斗容，可增加泥斗强度；或在一定数量泥斗之间，间隔加装挖掘和松动泥层的粗齿，用以挖掘硬质土层、软岩石和预处理后的碎石等；适当加长斗桥和斗链的长度，或在上导轮和斗桥之间的空挡中加设一段附加斗桥，从而提高链斗挖泥船的浚深能力。链斗挖泥船均采用可变速装置，使之在挖泥作业中改变不同的斗速和切削力，以适应挖掘各种不同土质。

（三）生产率计算

链斗挖泥船的生产率简单算式如下

式中　W——链斗挖泥船生产率，m3/h；

n——链斗运转速度，斗/min；

c——泥斗容积，m3；

fm——泥斗充泥系数，即泥斗中充泥体积与斗容之比；

B——土的搅松系数。

（四）辅助船舶的选配

采用斗式挖泥船和吹泥船施工时，应根据施工条件选配泥驳。水上抛泥时，应配开底泥驳；对黏性土，宜选用舱壁较陡的开底或开体泥驳；吹泥船吹泥时，宜配满底泥驳；在外海抛泥，宜选用自航开底或开体泥驳。

1.泥驳

泥驳所需数量可按式（5-8）计算

pagenumber_ebook=129,pagenumber_book=121

式中　n——泥驳数量；

l1——挖泥区至卸泥区航程，km；

l2——卸泥区至挖泥区的航程，km；

v1——拖带或自航重载泥驳航速，km/h；

v2——拖带或自航轻载泥驳航速，km/h；

t0——卸泥时间、转头时间及靠（离）挖泥船时间的总和，h；

K——土的搅松系数，K 值可参照表5-4 选用；

W——挖泥船生产率，m3/h；

q1——泥驳装载量，m3；

nB——备用泥驳数；

Vs——搅松后的疏浚土体积，m3；

Vx——河床天然土的体积，m3。

表5-4　疏浚土的搅松系数

pagenumber_ebook=130,pagenumber_book=122

2.拖船

应考虑被拖泥驳的大小、数量及编排方式、拖船牵引力、航区水深、风浪和水流等因素配备拖船，其数量可按式（5-9）计算

式中　B——所需拖船数；

D0——拖船一次可拖带的泥驳数。

3.其他辅助船舶

其他辅助船舶，如供应船、住宿船、测量船、交通艇、抛锚艇等，可根据实际需要配备。

（五）链斗式挖泥船主要疏浚仪器的配置

链斗式挖泥船主要疏浚仪器有：前移距指示仪、泥斗转数指示仪、下放深度指示仪、GPS 定位系统等。

（六）链斗式挖泥船施工工艺

开工展布时，链斗式挖泥船自航或被拖到挖槽起始点的位置，采用绞吸挖泥船进点定位方法定位。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；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。

1.施工方法

链斗挖泥船的主要施工方法有：斜向横挖法、扇形横挖法、十字形横挖法、平行横挖法等。挖泥采用分条、分段、分层等施工工艺。

链斗挖泥船施工方法应符合下列规定：

（1）当施工区水域条件好，挖泥船不受挖槽宽度和边缘水深限制时，应采用斜向横挖法施工。

（2）挖槽狭窄、挖槽边缘水深小于挖泥船吃水时，宜采用扇形横挖法施工。

（3）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，宜采用十字形横挖法。

（4）施工区水流流速较大时，可采用平行横挖法施工。

2.施工工艺要求

（1）当挖槽宽度超过挖泥船的最大挖宽或挖槽内泥层厚度不均匀时，应采用分条挖泥。分条的宽条由主锚缆的抛设长度而定，对500 m3/h 链斗挖泥船挖宽宜为60～100m，对750m3/h链斗船宜为80～120m。在浅水区施工时，分条的最小宽度应满足挖泥船作业和泥驳绑靠的需要。

（2）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。

（3）挖槽转向曲线段、挖槽规格不同、施工受航行等因素干扰时，应对挖槽分段施工。

（4）当疏浚区泥层过厚，对松软土泥层厚度超过泥斗斗高的2～3 倍时或对细砂和坚硬的土质且泥层厚度超过斗高1～2 倍时，应分层开挖。分层的厚度一般采用斗高的1～2倍，可视土质而定。