【文章內(nèi)容簡介】 有高度的敏感性，因此，根據(jù)工程條件建造挖泥船和采用相應(yīng)的疏浚技術(shù)己成為共識。其技術(shù)核心是正確解決機械與土的矛盾，中心問題是利用先進技術(shù)提高生產(chǎn)率、提高旋工精度、減少無效土方的開挖、降低工程成本。與此同時，隨著人們生活水平提高從而對環(huán)保提出了更高的要求，疏浚與環(huán)境的矛盾日益顯著。疏浚的技術(shù)工作領(lǐng)域應(yīng)該大體包括：疏浚工程技術(shù)、疏浚設(shè)備研制、疏浚儀表與自動化技術(shù)、勘測技術(shù)等。隨著國際航運業(yè)的發(fā)展，運輸船型越來越大，除了港口航道尺度不斷加深、加寬和加長，疏浚工程條件更加復(fù)雜，主要表現(xiàn)在工程量加大、土質(zhì)更硬更復(fù)雜、挖深加大、疏浚物料的處理距離越來越遠，而且處理的環(huán)保要求不斷提高，隨之而來的是海上作業(yè)條件愈加惡劣。從而促使挖泥船，開始是耙吸船繼而是絞吸船向更加多功能和大型化的方向發(fā)展。為適應(yīng)硬土開挖的噴水技術(shù)(如射流耙頭、噴水犁、Dracula高壓噴水系統(tǒng)等)更加完善；隨著新材料和新工藝的出現(xiàn)，對于泥泵、管線、絞7J頭、耙頭及刀齒的經(jīng)濟實用的耐蘑材料的研究取得了新的進展；疏浚的環(huán)境保護問題更加得到廣泛的重視?；m堊囂酥薯名藏浚愛，《靛況及特點和霹酥硫浚照馥各2{技術(shù)發(fā)髓的趨勢3．2．1疏浚設(shè)備向大型化發(fā)展3。2．1．1耙吸式挖泥船隨著耙吸式挖淀勰大型億的趨勢發(fā)震，器定大中，j、型怒暖挖混船茲標(biāo)準(zhǔn)也在變化。目前最薪翔定的標(biāo)準(zhǔn)是：小型耙吸挖混船為4000立方米以下(不舍4000立方米)，中型耙吸挖泥船為4000立方米至10000立方米(不含10000立方米)之間，大型耙吸挖泥船為10000立方米以上。叁二十嫠紀(jì)九+年代開始并延續(xù)至今躲東南腰垃區(qū)豹大型蚨填互程，魏香港新機場吹填工程(工程量為2，4億立方米)、新加坡裕廊島歐填工程(最初三期的工程墩為3億立方米、隨后的4．1和4．2期工程量分別為2．6億立方米和5．4億立方米，以及香港迪斯尼樂園和9號集裝箱碼頭的吹填工程(工程量為I億立方米)，都要求挖泥船在較短酶時聞內(nèi)以較{毳靜壤徐在深隸處大羹采沙幫長距離運送歐填沙。為了滿足大型吹填工鍵豹需要，魄稍時DredgingInternationaI(DEME)公司予1994年定購了世界上第一艘艙容為17000立方米的“珠江”(Pearl Rivet)號大型自航耙吸挖泥船。隨著該船的問世，大型耙吸挖淀艇在越類工程中轂優(yōu)點褥戮充分證明。灝對大囊吹壤工程摶巨大驤浚市場，國歲}蚤大筑浚公司分期在1994年至2003年聞建逡了12艘艙容介予17000立方米至33000立方米的大型囪航耙吸挖泥船，并對原大型耙吸式挖泥船進行加長擴容，如在2002年把17000立方米的“珠江”(PearlRiver)號犬激自航耙吸挖泥船改造：鼴襄加長37．8m，艙容增加至24124立方米，裝載爨也從24500t增加到35000t。Jan de Nul公藹將箕最大靜耱啜式掩泥船Vasco da Gama出35508立方米增容至44000立方米，其挖深達160m，是目前最大挖深深度的挖泥船。根據(jù)對東南弧地區(qū)今后幾年綴濟增長趨勢的預(yù)測表明，這種大規(guī)模造地的趨勢仍將持續(xù)下去。麗大型舅航恕吸挖泥船在疏浚妲的這一關(guān)鍵時刻將扮演主要的焦笆。瓤吸挖淀船豫混趨窯爨有很大的增鴦疆韓，在吸泥方藹，撂氣系統(tǒng)愈加可靠以保證更高的泥漿濃度，耙臂泵可增加挖深并提高泥漿濃度：泥艙的溢流裝置可調(diào)，以適應(yīng)在不同土質(zhì)而使裝載技術(shù)更先進；排泥方式可以底卸、岸排、彩虹撐混和吸泥管捧泥，溢流更加符合環(huán)保癸求；耙頭不斷囪開挖硬上的方向改進，力圖使耙吸挖泥船的工作范圍更加擴大；更值得注意的是高新技術(shù)在疏浚領(lǐng)域的大量應(yīng)用(如DGPS、電子海圖、GIS、水位遙報、屏幕顯示、各種傳感器和計算機在疏浚設(shè)備上的大量應(yīng)用、圍繞疏浚作業(yè)而開發(fā)的各種軟件、人機對話的日益完善，促使疏浚設(shè)備的自動化程度不斷提高等)使生產(chǎn)率和挖泥的精確度明顯提高、降低了成本。大型自航耙吸挖泥船的主要特點：①大型自航耙吸挖泥船的載重量介于24000至58000t之間，其航速介于15．5至17．3節(jié)之間，因此適用于運距為50至1 50km的大型吹填工程的施工：②大型耙吸挖泥船的挖深至少可達60m，大多數(shù)可達105m，目前最大挖深可達160m，這說明在技術(shù)經(jīng)濟可行的情況下挖泥船可從水深更大的地點取沙，這樣可避免近岸淺水區(qū)取沙對環(huán)境造成的影響；③大型耙吸挖泥船的尺度使它們能在工況更惡劣的條件下施工，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，其施工能力將進～步滿足疏浚工程的需要。④使用新型高效泥泵，可滿足深水疏浚的要求以及在最短時間內(nèi)進行長排距吹岸的要求；在荷蘭對泥泵和管路水力輸送泥砂的現(xiàn)場大管徑實驗研究不斷取得新的成果：由于輸泥距離的增加，接力泵技術(shù)不斷向大管徑和更長距離發(fā)展，單個接力泵的功率已經(jīng)超過5000kw，新開發(fā)的挖泥船與多級接力泵站的控制系統(tǒng)可以利用遠程信息技術(shù)發(fā)送和接收信息、以自動模式的方式竭力保持對整個系統(tǒng)的監(jiān)視和自動的調(diào)整控制來保持較高和穩(wěn)定的生產(chǎn)率，耙臂泵的采用和改迸使耙吸挖泥船的挖深可達130m；⑤采用新型溢流系統(tǒng)有助于疏浚土在泥艙內(nèi)的沉積；將泥艙的溢流水直接供給耙頭的高壓沖水泵，可提高疏?；旌衔锏臐舛群徒档鸵缌鲹p失；⑥使用高壓沖水泵系統(tǒng)的壓力達12至l 8巴的新型耙頭，可提高疏浚效率和挖掘更密實的底質(zhì)；⑦可在水深較大的情況下利用耙臂將疏浚土直接排放在海底以上的某個指定應(yīng)置，如利用疏浚土覆蓋海底管線或?qū)⑹杩壨僚欧旁谏钏幰苑纋f：水體混濁度的提高；@螽靜爨動純系統(tǒng)(如全集成駕駛螽、動愨定位／動態(tài)跟蹤系統(tǒng)、疏浚鞔避菇示系統(tǒng)籌)的應(yīng)用，大大提高了挖泥舷熬施工精度穗效率；⑨在艴甓上安裝多波束測深裝囂使挖混船在蔬浚過程中可更妊遙控镥4鞭凝萃n掌攫水深情況。⑩考慮作業(yè)的靈活性，許多大型耙吸挖泥船相對是淺吃水船型，其吃水為11米左右。3．2．1．2絞吸式挖泥船隨著耙暇式挖泥躲大型化翦趨勢發(fā)展，絞吸式挖泥船也出現(xiàn)大型化的麓頭，反鼴在船舶尺度幫裝船功率的增大。這種大型絞暇式挖潺船特剮適賜予處理蘩疆秘被主蕊，囂盟輿壽藉璦式挖濺麓輯其蠢鼴自裁麓力、在海上戇囊繪黲運終戇力。巍予濺壽靛大型魚虢絞暖式攜漉魏的船齡平均超過20年，茄雛驤浚王稷兩察裔了耨愆要求，秀茈一些太疏浚公藹訂贍了新型絞瑕式挖混船，鍘褥魄囊對Dredging International(DEME)公司2003年12月13鼴已落實由赫蘭IHC建造～艘自航絞吸挖泥船的合同。新船愍娥機功率將達28，500kW，計劃于2005年中建成，弱拄亨旖成為{壁賽基虢絞啜船赫赫黃?；炯夹g(shù)指標(biāo)如下：船長：124m，船寬：24 m，裝機功率：28500 kw，其中絞刀渤率：6000 kW，挖深：36m；邇程滾溺定造掰褒盆航浮聚，作凳這艘新船熬臻黲設(shè)備。掰絞壤黠將安裝離爨瓣流，將太大撬麓礱吾蠛浚豹效率。新船還將醚器～套裝駁系統(tǒng)。Jande Nut公司建造了雯～鹱大跫絞啜斌控涎瓣。遮艘絞稷船(J．F。J。DENUL號)由荷蘭IHC建造，屬于新一代的絞吸船，總長142m，寬27．8m，吃水6m，j虢遮12節(jié)，總裝機功率27150kW，麓中絞刃功霉6000kW，懣淀泵功率15800kW，絞刃懿萋1450t，便于開挖澎石，撼瀕從6．5m劐35m，絞刀架裝商2套耳軸。可開挖砂、黏土和巖石。疏浚士可贏接通邋鐐徑1m浮管線啖岸，也可以通過網(wǎng)艘3700立方米豹囂駁簿涅。它采瘸紫瀨一囂鋌堪魏驅(qū)動方式：主紫漓輥驅(qū)動三螽發(fā)魄搬，供魂至所菊霸電郝位包攢絞刃馬達、漿滔透，繚警馬達簿。絞壤式挖濰船麓重要黲绱籜蕊絞刀頭，對照Vost L辯G公司為挺高絞刀頭瓣第二章國防、著名疏浚公一司狀況發(fā)特點和國際琉浚業(yè)設(shè)備‘j技術(shù)發(fā)展的趨勢效率做了大量工作。認為這是發(fā)展大型絞吸式挖泥船的關(guān)鍵。Vos％LMG公司的絞刀齒系統(tǒng)有不同型號，但它并不是在原來尺寸上的放大或縮小，而是經(jīng)過一定的過程，逐漸發(fā)展而來的，現(xiàn)有的兩個系列的絞刀頭：1．sc系列是多用途，適用于淤泥和軟質(zhì)巖石的絞刀，各種型號功率范圍如下：TSC04(功率在20一200馬力之間)：SCIO(功率在70一400馬力之間)：SCl5(功率在350—1500馬力之間)；SC25(功率在6002800馬力之間)；SC40(功率在12003500馬力之間)；SC602．D系列是設(shè)計切割各種巖石，軟質(zhì)巖石及硬質(zhì)巖石，各種型號功率范圍如下：D40(功率在1200一3500馬力之間)；065(功率在30005000馬力之問)；系列的絞刀頭是幾乎不需維修的。系列的絞刀頭由Vosta逐步發(fā)展起來的，不斷對絞刀齒齒尖的修改，以便更有效的挖掘及減少磨損以便降低維修費用。其中D40有10多年的使用紀(jì)錄，經(jīng)濟性好。D40型絞刀頭已經(jīng)在蘇伊士運河以南進行了第一次實地試驗，它被安裝到挖泥船“AL Khattab”和“AL Sedi ek”上，對以前沒有被挖掘的“硬點”進行挖掘，D40使疏?！坝颤c”成為可能，而且也更為經(jīng)濟了。美國Esco采用先進的計算機設(shè)計系統(tǒng)可根據(jù)不同的復(fù)雜土質(zhì)條件進行模擬、分析和設(shè)計各種絞刀。3．2．1．3抓斗式挖泥船大型化日本在抓斗挖泥船方面取得了歷史性突破，抓斗斗容已達200立方米，最大生產(chǎn)能力達6000立方米／h。3．2．2疏浚設(shè)備技術(shù)含量增加，專業(yè)化明顯90年代中期，疏浚設(shè)備按比例增大以便與新一代超大型自航耙吸挖泥船相匹配，但是現(xiàn)在這種發(fā)展趨勢己近結(jié)束。這是由于疏浚設(shè)備性能的提高。利用新技術(shù)可以獲得更高的泥漿濃度和泥泵產(chǎn)量。由于過去10年的研究成果，使疏浚設(shè)備的性能得到了提高。泥漿的平均濃度現(xiàn)已達到50％甚至更高。這就使最新的挖泥船可以安裝較小的設(shè)備。造成使用較小疏浚設(shè)備的另。個原因是航行距離越來越遠。尤其是在遠東地區(qū)的吹填工程中，所需的挖泥船都要較大的運輸能力。由于在整個疏浚周期中裝艙時間所占比例的下降而使其重要性也有所F降。體現(xiàn)這一趨勢的例子有“珠江”號、“WDFairway”號和”Vasc。da(；ama”第三章國際著名疏竣公。d狀磚C及特點和國際疏浚業(yè)設(shè)備與技術(shù)發(fā)艘的趨勢號等挖泥船。這些超大型挖泥船加長后，使艙容量增加到160％，但其疏浚設(shè)備并未改變。過去，疏浚設(shè)備還經(jīng)歷了另一變化。20年前，只有最小型的挖泥船才安裝一根耙吸管?，F(xiàn)在，艙容量高達20000方的挖泥船也安裝一根耙臂。轉(zhuǎn)折點大致在艙容約10000方規(guī)模處。采用一根耙吸管的主要好處在于投資成本和維修成本都比較低，而且單個耙頭還可以獲得較大的拖曳力。不過，挖泥船的冗余度較低，挖泥時的偏航角較大。同時，在大多數(shù)情況下，裝艙時間較長。但是，借助于使用成本計算結(jié)果可以確定最經(jīng)濟的方案。另一個明顯的趨勢是專業(yè)化明顯。這一點從新一代挖泥船的用途就可以看出。過去5年問，主要建造的都是用于吹填工程和海岸防護工程的挖泥船。吹填工程使用的挖泥船主要用于運砂，一般都是在泥艙中沉淀性良好的中砂、租沙。因此挖泥船不需要很大的泥艙，但是其運輸能力很重要。用于海岸防護工程的挖泥船主要也是用于運輸中砂、粗沙。這些挖泥船專用于將砂運輸?shù)椒浅＝咏０短帯＿@些挖泥船必須在非常淺的水域作業(yè)。過去20年，船體線型有了很大的發(fā)展。船體線型的豐滿度不斷增大，方型系數(shù)達到約0．86甚至更大，而船舶的速度也在增大。3．2．3信息技術(shù)得到廣泛應(yīng)用隨著電子計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動化控制的日臻成熟和完善，在挖泥船上得到了廣泛的應(yīng)用。因此新一代的自航耙吸挖泥船除了呈現(xiàn)大型化、超大型化外，高度的自動化控制更是必不可少的一大特征。疏浚設(shè)備的自動化程度不斷提高：由于計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和各種先進的數(shù)字化的傳感器在挖泥船上的廣泛應(yīng)用，為挖泥船操作而設(shè)計的各種軟件不斷問世，而且越來越先進，這些軟件與DGPS、水位遙報、航跡儀、電子海圖、GIS的聯(lián)合使用并以屏幕和數(shù)字的方式顯示和對挖泥船的工況進行監(jiān)控，使疏浚設(shè)備的使用進入了一個向自動化發(fā)展的新階段，使挖泥船的生產(chǎn)率和施工精度有了明顯的提高，在解決人機對話的同時，挖泥船施工的計算機輔助決策系統(tǒng)『E在向人工智能化的方向發(fā)展。笫二審國蝻i著名疏浚公。d狀況發(fā)特點和國際疏浚業(yè)設(shè)備‘i技術(shù)發(fā)艘的趨勢信息技術(shù)在疏浚業(yè)的應(yīng)用越來越廣，無論是挖泥船還是疏浚輔助設(shè)備，信息技術(shù)的應(yīng)用含量越來越高，船舶操作定位監(jiān)測實現(xiàn)高度自動化集成，提高了挖泥效率和挖泥精度，在測量、鉆探、環(huán)境監(jiān)測方面的應(yīng)用，也促進了疏浚相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。在培訓(xùn)方面．信息技術(shù)的應(yīng)用含量越來越多，如仿真技術(shù)。3．2．3．1耙吸挖泥船全集成駕駛臺1999年5月，荷蘭IHC公司建成了世界上第一艘具有全集成駕駛臺的自航耙吸挖泥船“Lange Wapper”號。全集成駕駛臺的基本構(gòu)思就是使挖泥船上的所有子系統(tǒng)，如測量、疏浚導(dǎo)航、電子海圖(ECDI$)等子系統(tǒng)都通過一個網(wǎng)絡(luò)連接起來使信息資源得到共享。這意味著連接在此網(wǎng)絡(luò)上的每臺Pc機都可以獲得所需要的信息以及對所有系統(tǒng)進行控制。這種全方位的集成使耙吸挖泥船完全實現(xiàn)了自動化導(dǎo)航、操縱和疏浚。有了這樣的集成配置，一名船員既能控制疏浚過程又能控制挖泥船的航行。3．2．3．2動態(tài)定位和動態(tài)跟蹤(DP／DT)系統(tǒng)90年代初，耙吸式挖泥船開始使用DP／DT系統(tǒng)來進行海上疏浚及吹填工程，動態(tài)定位和動態(tài)跟蹤(DP／DT)系統(tǒng)是由IHC Sys tems／IHC Gusto工程設(shè)計院、Imtech近海工程公司和自愿作為試行用戶的比利時國際疏浚公司(DEME)聯(lián)合開發(fā)成功的。并在DEME的“尼羅阿號”的實施中有力地證明了此系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。在1994年及1995年期間，荷蘭IHC公司設(shè)計和建造了“珠江號”大型耙吸式挖泥船。它裝備有DP／DT系統(tǒng)，具備適應(yīng)疏浚的高準(zhǔn)確度的動態(tài)追蹤系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)是一個將疏浚與航行功能結(jié)合在+起的系統(tǒng)。航行部分是由動態(tài)定位／動態(tài)跟蹤系統(tǒng)(DP／DT