吸耙式挖泥船

第二章耙吸式挖泥船

图2-1 耙吸式挖泥船示意图

2.1 耙吸式挖泥船概述

一、特征

耙吸式挖泥船是自航式的深海或内陆船，如图2-1所示。耙吸式挖泥船通常配备有泥舱和挖泥设备，可以自行装舱和卸载。

按照设计标准，耙吸式挖泥船装备有：

1.带有吸嘴的耙吸管，即耙头，挖泥时用于耙吸海床；

2.泥泵，用于耙吸被耙头耙松了的土壤；

3.泥舱，可堆存耙吸的泥水混合物；

4.溢流系统，用于排出泥舱装舱过程中多余积水；

5.位于泥舱内的底门，用于卸载泥水混合物；

6.位于甲板上的支架，用于起吊耙吸管；

7.波浪补偿器，用来补偿耙头与海床接触时耙头与船体垂直方向的相对运动。

二、应用领域

耙吸式挖泥船的应用广泛，在疏浚业被美名为“孺子牛”。

耙吸式挖泥船工作过程中不需要抛锚定位，因而不会给其它船舶的航行造成障碍。早期耙吸式挖泥船主要用于加深和维护航道。如今的耙吸式挖泥船还可用于围海造田。例如，一项在远东的疏浚工程就是先使用耙吸式挖泥船将受污染的土壤挖掘去除，然后完全填埋，并平铺一层砂砾。与其它疏浚设备相比，在实际施工中，若填埋沙坑的不良土壤区域太大而不能直接排放及提供管道线路排泥时应优先考虑使用耙吸式挖泥船。

耙吸式挖泥船的主要优点：

1.船体不在固定位置上工作，故没有抛锚用绳缆，而可以自由移动，这对于海港区域的

疏浚是非常重要的；

2.耙吸式挖泥船非常适合远海疏浚作业。

可被耙吸的物质主要是淤泥和沙子，黏土有时也可被耙吸上来，但易造成耙头和栅栏（置于耙头内后部）的堵塞。用耙吸式挖泥船来挖掘岩石在大部分情况下是不经济的，耙头要求非常沉重，而且产量一般很低。

三、历史

1895年法国为维护St.Nazaire港而制造出耙吸式挖泥船，这艘挖泥船装有两套耙吸管系统，由带孔的管状物与船体底部相连。挖掘的物料如淤泥可通过船体底部的洞被离心式蒸汽泵经管道吸入至船舱。

图2-2 1859年法国的耙吸式挖泥船

带有泥舱和耙吸管系统的自航式挖泥船--耙吸式挖泥船，起源于stab suction hopper dredger，是荷兰疏浚工业重要发明之一。其挖掘方法同静止的耙吸式挖泥船，并依靠锚及缆绳维持工作时的静止。最初，在挖掘Nieuwe Waterweg河时，利用泥舱里的管道输送，耙吸管放在船体一侧。实践证明此类挖泥船不适于在有波浪的施工环境下工作。

从锚缆定位的挖泥船到自航式挖泥船前进了很大的一步。起初，耙吸式挖泥船的耙吸管置于船体后部的泥舱内，但不久则被移至船体两侧。耙吸式挖泥船最早主要在美国使用，50年代又重回荷兰，并得到更大发展。

图2-3 艺术家眼中的耙吸式挖泥船

四、工作方式

图2-4 耙吸管系统图2-5 波浪补偿器

耙吸式挖泥船将到达疏浚区域时航速降至约3节(± 1.5 m/s)，耙吸管系统向外摆出甲板。耙吸管首先放低并接近水平，直到炮耳滑到泥泵吸口位置上。然后，中间支架和耙头支架降低，使耙吸管管道象直线一样绕着炮耳旋转。当耙头到达距海底几米处时，泥泵开始工作，同时，耙头下降至海底（可通过波浪补偿器的上升看出），然后耙吸工作开始。

疏浚方位及疏浚土方量现在都可在电子地图（计算机屏幕）上显示，还可显示出挖泥船的具体位置、航行方向和工作进程。

耙吸式挖泥船在工作时，航行速度为2-3节（1 -2 m/s）。海底的泥沙挖掘并排放至泥舱里，对于不沉淀或难沉淀的土壤，当泥舱里泥水混合物的表面达到溢流阀边界时，耙吸工作即停止。

泥舱的填充量指允许填充最大值（填充率为100%），通常泥泵会持续工作约5分钟以通过溢流阀排出多余的水。要沉淀泥沙，挖掘工作就应继续，大部分沉淀的泥沙和残余物通过溢流阀和废水一同被卸载。如果耙吸式挖泥船安装的是固定高度溢流阀，那么泥舱装舱直至达到挖泥标刻（固定的允许吃水）后，耙吸就会停止，这种情况叫做容积固定式溢流系统（CVS），如图2-6、2-7所示；如果泥舱内安装的是可调

整高度的溢流系统，允许泥舱满载且船体在标刻线上。这时实际装舱量超过泥舱允许装舱线，而当前泥舱中装舱量的总重量不变。这种系统称为定吨位式溢流系统（CTS），如图2-8所示。

图2-6 容积固定式泥舱

图2-7 容积固定式溢流系统

图2-8 定吨位式溢流系统

当以下情况发生时，耙吸工作将会停止：

1.泥舱满载，溢流阀停止工作；

2.吃水达到最大允许值，溢流不能再作进一步有用调整；

3.达到了经济填充率。

耙吸结束后泥泵需继续工作，以减少在提升耙吸管过程中耙吸管中残留的泥沙和碎石给绞盘带来额外负荷。耙吸管被拉起后泥泵停止工作。当耙头露出水面时，提高船体航行速度并快速航行到指定卸泥区域。

卸泥区域：

1.位于海底，形状简单，用于存储挖掘的土壤。若存储能力足够大，就不需考虑其堆放

方式。客户通常仅要求获得一份排泥计划以高效堆放。使用底门或阀的排泥方式要求船体有足够的吃水；

2.储存受污染的淤泥时，如the slufter（鹿特丹港口），需用对岸排泥系统排放泥水混合

物；

3.是需要被填埋的区域；

4.是需要被遮盖的油管和气管；

要有专门堆放被污染土壤的区域。

图2-9 由泥杆控制的底门

若卸泥区域是泥坑，可通过打开泥舱底门、阀或闩銷卸泥。当几乎静止的挖泥船在某一特殊位置卸泥时，通常情况下采用的是这些卸泥方式。卸泥时，使用泥泵输送并向泥舱内喷水，利用水的侵蚀作用加速卸泥过程。若耙吸式挖泥船安装有水泵并与泥舱内水激器相连，常使用这种方法。水激器能液化泥舱内装舱的混合物，从而能提高卸泥能力。水激器可用于液化或侵蚀装舱物有利于岸抛。

对岸连接。目前，甲板与岸上管道的连接设备主要置于船艏。船体与岸之间连接用的管道由橡胶制成。船体通过操作船艉螺旋桨和船艏推进器使船体保持原位不动。通过与岸上管道的“固定”连接，停泊平底驳船。

当卸泥或抛泥完成后，挖泥船将返回挖泥点开始新一轮的工作。一般情况下，船是空载并没有压舱物状态下返回挖泥区。此时，泥舱里仅有剩余的水和遗留在泥舱中的泥水混合物。

图2-10 岸抛接岸阀