【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(shí)。其技術(shù)核心是正確解決機(jī)械與土的矛盾，中心問(wèn)題是利用先進(jìn)技術(shù)提高生產(chǎn)率、提高旋工精度、減少無(wú)效土方的開(kāi)挖、降低工程成本。與此同時(shí)，隨著人們生活水平提高從而對(duì)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(dòng)化技術(shù)、勘測(cè)技術(shù)等。隨著國(guó)際航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，運(yùn)輸船型越來(lái)越大，除了港口航道尺度不斷加深、加寬和加長(zhǎng)，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(lái)越遠(yuǎn)，而且處理的環(huán)保要求不斷提高，隨之而來(lái)的是海上作業(yè)條件愈加惡劣。從而促使挖泥船，開(kāi)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(kāi)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(duì)于泥泵、管線、絞7J頭、耙頭及刀齒的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的耐蘑材料的研究取得了新的進(jìn)展；疏浚的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題更加得到廣泛的重視?；m堊囂酥薯名藏浚愛(ài)，《靛況及特點(diǎn)和霹酥硫浚照馥各2{技術(shù)發(fā)髓的趨勢(shì)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(shì)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(kāi)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(jī)場(chǎng)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(lè)園和9號(hào)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(shí)聞內(nèi)以較{毳靜壤徐在深隸處大羹采沙幫長(zhǎng)距離運(yùn)送歐填沙。為了滿(mǎn)足大型吹填工鍵豹需要，魄稍時(shí)DredgingInternationaI(DEME)公司予1994年定購(gòu)了世界上第一艘艙容為17000立方米的“珠江”(Pearl Rivet)號(hào)大型自航耙吸挖泥船。隨著該船的問(wèn)世，大型耙吸挖淀艇在越類(lèi)工程中轂優(yōu)點(diǎn)褥戮充分證明。灝對(duì)大囊吹壤工程摶巨大驤浚市場(chǎng)，國(guó)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(duì)原大型耙吸式挖泥船進(jìn)行加長(zhǎng)擴(kuò)容，如在2002年把17000立方米的“珠江”(PearlRiver)號(hào)犬激自航耙吸挖泥船改造：鼴襄加長(zhǎng)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(dá)160m，是目前最大挖深深度的挖泥船。根據(jù)對(duì)東南弧地區(qū)今后幾年綴濟(jì)增長(zhǎng)趨勢(shì)的預(yù)測(cè)表明，這種大規(guī)模造地的趨勢(shì)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(shí)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(jìn)；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(kāi)挖硬上的方向改進(jìn)，力圖使耙吸挖泥船的工作范圍更加擴(kuò)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(bào)、屏幕顯示、各種傳感器和計(jì)算機(jī)在疏浚設(shè)備上的大量應(yīng)用、圍繞疏浚作業(yè)而開(kāi)發(fā)的各種軟件、人機(jī)對(duì)話(huà)的日益完善，促使疏浚設(shè)備的自動(dòng)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(diǎn)：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(yùn)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(dá)60m，大多數(shù)可達(dá)105m，目前最大挖深可達(dá)160m，這說(shuō)明在技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行的情況下挖泥船可從水深更大的地點(diǎn)取沙，這樣可避免近岸淺水區(qū)取沙對(duì)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(jìn)～步滿(mǎn)足疏浚工程的需要。④使用新型高效泥泵，可滿(mǎn)足深水疏浚的要求以及在最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行長(zhǎng)排距吹岸的要求；在荷蘭對(duì)泥泵和管路水力輸送泥砂的現(xiàn)場(chǎng)大管徑實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)距離發(fā)展，單個(gè)接力泵的功率已經(jīng)超過(guò)5000kw，新開(kāi)發(fā)的挖泥船與多級(jí)接力泵站的控制系統(tǒng)可以利用遠(yuǎn)程信息技術(shù)發(fā)送和接收信息、以自動(dòng)模式的方式竭力保持對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)視和自動(dòng)的調(diào)整控制來(lái)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(dá)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，可提高疏浚混合物的濃度和降低溢流損失；⑥使用高壓沖水泵系統(tǒng)的壓力達(dá)12至l 8巴的新型耙頭，可提高疏浚效率和挖掘更密實(shí)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(gè)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(dòng)純系統(tǒng)(如全集成駕駛螽、動(dòng)愨定位／動(dòng)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(cè)深裝囂使挖混船在蔬浚過(guò)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(duì)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(shì)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(yùn)終戇力。巍予濺壽靛大型魚(yú)虢絞暖式攜漉魏的船齡平均超過(guò)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(duì)Dredging International(DEME)公司2003年12月13鼴已落實(shí)由赫蘭IHC建造～艘自航絞吸挖泥船的合同。新船愍娥機(jī)功率將達(dá)28，500kW，計(jì)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(zhǎng)：124m，船寬：24 m，裝機(jī)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(hào))由荷蘭IHC建造，屬于新一代的絞吸船，總長(zhǎng)142m，寬27．8m，吃水6m，j虢遮12節(jié)，總裝機(jī)功率27150kW，麓中絞刃功霉6000kW，懣淀泵功率15800kW，絞刃懿萋1450t，便于開(kāi)挖澎石，撼瀕從6．5m劐35m，絞刀架裝商2套耳軸?？砷_(kāi)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(guò)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(dòng)方式：主紫漓輥驅(qū)動(dòng)三螽發(fā)魄搬，供魂至所菊霸電郝位包攢絞刃馬達(dá)、漿滔透，繚警馬達(dá)簿。絞壤式挖濰船麓重要黲绱籜蕊絞刀頭，對(duì)照Vost L辯G公司為挺高絞刀頭瓣第二章國(guó)防、著名疏浚公一司狀況發(fā)特點(diǎn)和國(guó)際琉浚業(yè)設(shè)備‘j技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)效率做了大量工作。認(rèn)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(hào)，但它并不是在原來(lái)尺寸上的放大或縮小，而是經(jīng)過(guò)一定的過(guò)程，逐漸發(fā)展而來(lái)的，現(xiàn)有的兩個(gè)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(hào)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(jì)切割各種巖石，軟質(zhì)巖石及硬質(zhì)巖石，各種型號(hào)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(wèn))；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(lái)的，不斷對(duì)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(fèi)用。其中D40有10多年的使用紀(jì)錄，經(jīng)濟(jì)性好。D40型絞刀頭已經(jīng)在蘇伊士運(yùn)河以南進(jìn)行了第一次實(shí)地試驗(yàn)，它被安裝到挖泥船“AL Khattab”和“AL Sedi ek”上，對(duì)以前沒(méi)有被挖掘的“硬點(diǎn)”進(jìn)行挖掘，D40使疏?！坝颤c(diǎn)”成為可能，而且也更為經(jīng)濟(jì)了。美國(guó)Esco采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)可根據(jù)不同的復(fù)雜土質(zhì)條件進(jìn)行模擬、分析和設(shè)計(jì)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(dá)200立方米，最大生產(chǎn)能力達(dá)6000立方米／h。3．2．2疏浚設(shè)備技術(shù)含量增加，專(zhuān)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(shì)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(guò)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(dá)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(gè)原因是航行距離越來(lái)越遠(yuǎn)。尤其是在遠(yuǎn)東地區(qū)的吹填工程中，所需的挖泥船都要較大的運(yùn)輸能力。由于在整個(gè)疏浚周期中裝艙時(shí)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(shì)的例子有“珠江”號(hào)、“WDFairway”號(hào)和”Vasc。da(；ama”第三章國(guó)際著名疏竣公。d狀磚C及特點(diǎn)和國(guó)際疏浚業(yè)設(shè)備與技術(shù)發(fā)艘的趨勢(shì)號(hào)等挖泥船。這些超大型挖泥船加長(zhǎng)后，使艙容量增加到160％，但其疏浚設(shè)備并未改變。過(guò)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(dá)20000方的挖泥船也安裝一根耙臂。轉(zhuǎn)折點(diǎn)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(gè)耙頭還可以獲得較大的拖曳力。不過(guò)，挖泥船的冗余度較低，挖泥時(shí)的偏航角較大。同時(shí)，在大多數(shù)情況下，裝艙時(shí)間較長(zhǎng)。但是，借助于使用成本計(jì)算結(jié)果可以確定最經(jīng)濟(jì)的方案。另一個(gè)明顯的趨勢(shì)是專(zhuān)業(yè)化明顯。這一點(diǎn)從新一代挖泥船的用途就可以看出。過(guò)去5年問(wèn)，主要建造的都是用于吹填工程和海岸防護(hù)工程的挖泥船。吹填工程使用的挖泥船主要用于運(yùn)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(yùn)輸能力很重要。用于海岸防護(hù)工程的挖泥船主要也是用于運(yùn)輸中砂、粗沙。這些挖泥船專(zhuān)用于將砂運(yùn)輸?shù)椒浅＝咏０短?。這些挖泥船必須在非常淺的水域作業(yè)。過(guò)去20年，船體線型有了很大的發(fā)展。船體線型的豐滿(mǎn)度不斷增大，方型系數(shù)達(dá)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(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動(dòng)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(dòng)化控制更是必不可少的一大特征。疏浚設(shè)備的自動(dòng)化程度不斷提高：由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和各種先進(jìn)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(jì)的各種軟件不斷問(wèn)世，而且越來(lái)越先進(jìn)，這些軟件與DGPS、水位遙報(bào)、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(duì)挖泥船的工況進(jìn)行監(jiān)控，使疏浚設(shè)備的使用進(jìn)入了一個(gè)向自動(dòng)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(jī)對(duì)話(huà)的同時(shí)，挖泥船施工的計(jì)算機(jī)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(guó)蝻i著名疏浚公。d狀況發(fā)特點(diǎn)和國(guó)際疏浚業(yè)設(shè)備‘i技術(shù)發(fā)艘的趨勢(shì)信息技術(shù)在疏浚業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣，無(wú)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(lái)越高，船舶操作定位監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化集成，提高了挖泥效率和挖泥精度，在測(cè)量、鉆探、環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用，也促進(jìn)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(lái)越多，如仿真技術(shù)。3．2．3．1耙吸挖泥船全集成駕駛臺(tái)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(tái)的自航耙吸挖泥船“Lange Wapper”號(hào)。全集成駕駛臺(tái)的基本構(gòu)思就是使挖泥船上的所有子系統(tǒng)，如測(cè)量、疏浚導(dǎo)航、電子海圖(ECDI$)等子系統(tǒng)都通過(guò)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)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(tái)Pc機(jī)都可以獲得所需要的信息以及對(duì)所有系統(tǒng)進(jìn)行控制。這種全方位的集成使耙吸挖泥船完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)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(guò)程又能控制挖泥船的航行。3．2．3．2動(dòng)態(tài)定位和動(dòng)態(tài)跟蹤(DP／DT)系統(tǒng)90年代初，耙吸式挖泥船開(kāi)始使用DP／DT系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行海上疏浚及吹填工程，動(dòng)態(tài)定位和動(dòng)態(tài)跟蹤(DP／DT)系統(tǒng)是由IHC Sys tems／IHC Gusto工程設(shè)計(jì)院、Imtech近海工程公司和自愿作為試行用戶(hù)的比利時(shí)國(guó)際疏浚公司(DEME)聯(lián)合開(kāi)發(fā)成功的。并在DEME的“尼羅阿號(hào)”的實(shí)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(jì)和建造了“珠江號(hào)”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(dòng)態(tài)追蹤系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)是一個(gè)將疏浚與航行功能結(jié)合在+起的系統(tǒng)。航行部分是由動(dòng)態(tài)定位／動(dòng)態(tài)跟蹤系統(tǒng)(DP／DT