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浅谈绞吸船挖岩工况下串锚加延长锚施工工艺

  摘 要:绞吸船移动横移锚是挖泥施工的必需操作,若移锚操作质量不高,将降低船舶时利率及日产量。在一些特殊工况下,传统横移锚抛设方法已不能满足施工需要。在巴基斯坦某疏浚吹填挖岩工程中,通过串锚加延长锚定位锚系统工艺,成功克服了横移锚“走锚”问题,大大提高了经济效益。
关键词:绞吸船疏浚 串锚延长锚 挖岩施工定位锚系统
1.概述
绞吸式挖泥船施工时,移动横移锚是必需工序,但移动横移锚时不能挖泥,属于非有效施工时间,如果可以减少移锚频次或降低单次移锚时间,可以提高船舶的有效施工时间,提高经济效益。
目前,绞吸式挖泥船多采用传统左右单横移锚(Flipper锚)抛设的方法进行挖泥施工,在一些特殊工况下,如挖岩工程中,还没有特别合适的方法应对走锚情况。2015年10月至2016年8月,在巴基斯坦某疏浚吹填挖岩工程中,项目与船舶通过试验几种定位锚系统组合的方式,总结出了绞吸船挖岩工况下串锚加延长锚施工工艺。
2.工程概况
巴基斯坦某疏浚吹填项目为疏浚挖岩工程,主要工程内容包括:航道、港池、泊位的疏浚施工及陆域吹填,土质以强(中)风化泥岩、强(中)风化砂岩为主。采用目前亚洲最大的非自航绞吸式挖泥船,单船施工,合同工期为22个月。
2.1主要水文条件
本项目工程区涨落潮流速较急,常浪向為SW向,波高整体较小,平常期波浪小于0.3m,海流为往复流,码头区最大流速为1.5~1.8m/s,流向约为85°~265°,航道区最大流速为1.0~1.8m/s,流向约为65°~245°。航道及航道两侧原始水深-1.5m至-6m的较浅区域土质坚硬,且沟坎多。
2.2绞吸船锚系统简介
工程投入绞吸船为4500m3/h系列船舶,配备两台变频电机起桥绞车,两台变频电机横移绞车、两台变频电机起锚绞车、两台两速电机锚杆绞车以及两台三速电机三缆绞车。
2.3绞吸船横移锚拉力计算
根据该绞吸船开工初期使用传统布设横移锚的方法,参考如下公式,锚的抓地力可以进行计算:
P=(KW1Ha+WHCL1)*9.8*10-3
式中K为锚的动抓力系数(取0.87);W1为锚的重量(k g,取9000kg);Ha锚的抓重比(胶结砂底质,取5);W为锚缆每米的重量(kg/m,取10000kg/540m即18.5 kg /m);HC锚缆的摩擦系数,取1.1~1.5;L1为锚缆卧底部分的长度(m,取所需横移拉力最大时的锚缆卧底长度,50米)。
依照上述公式计算,绞吸船的锚可以提供的横移拉力约为400KN,远小于绞吸船改造后横移绞车的最大拉力为1200KN,即采用9t的Flipper锚不能完全满足船舶正常施工需要。

 3.工艺简介
3.1引出
通过2.4绞吸船横移锚拉力计算得出,若想满足施工需要,可以从增加锚重和锚缆摩擦力两个方向考虑,进而提升定位锚系统抓力。
该绞吸船随船配备4口7t三缆锚,可与原有2口9t横移锚串联,也可增加锚缆长度以一口三缆锚作为延长锚使用,甚至在底质极为坚硬的部分区域,可以串锚与延长锚并用,最大限度的增加定位锚系统提供的横移拉力,以满足施工需要。
3.2定位锚系统组成及拉力验证
根据绞吸船锚备件储存情况,假设:
以单边定位锚系统考虑,由9t横移锚与7t三缆锚串联形成“串锚”,加7t三缆锚作为延长锚,并用60米直径68mm的钢丝缆连接,组成新“定位锚系统”。
根据2.4中公式计算,得出此时横移拉力约为1010KN,接近绞吸船横移绞车1200KN的饱和拉力,基本满足船舶施工需要。
假设成立。
3.3工艺流程及操作要点
3.3.1工艺流程
以串锚及延长锚同时使用为例,流程图见图1:
必要说明:
(1)物资准备。7t三缆锚4口,68mm*60m的钢丝缆2根(延长锚用),68mm*25m钢丝缆2根(延长锚锚头缆),锚鼓2个,转环和卡环两组,锚艇一艘。
(2)改锚。将主船9t横移锚锚尾缆断开,用转环和卡环组与7t三缆锚锚头连接,三缆锚锚尾接横移锚锚尾缆及60米钢丝缆一端,60米钢丝缆与另一口7t三缆锚(延长锚)连接,延长锚锚头接25m钢丝缆,锚头缆上锚鼓。整个连接过程由主船吊车和锚艇配合完成。
(3)船组抛锚。绞吸船下串锚:放好限位收横移缆使串锚离开船体,将锚杆放置到正常下锚位置,使横移缆微微带劲。
锚艇下延长锚:起锚艇拽动延长锚,沿锚杆方向拽动延长锚缆,延长锚带劲后,船舶横移锚和起锚艇上延长锚同时下放,使其同时着地,主船收横移、刹锚,锚刹好后,起锚艇改缆靠船。
(4)结束工作。工具复位,清洁主甲板。
3.3.2操作要点
(1)抛锚方向控制。主船锚杆及锚艇拖锚的方向须保持一致。偏差不应大于20°。
(2)抛锚顺序控制。主船与锚艇抛锚须同时进行,切勿先下延长锚后下串锚,确保延长锚能够有效受力。
(3)移锚顺序控制。移锚前,延长锚缆一定要及时清出,然后再下锚。禁止在延长锚缆钩挂碎石时下锚。
(4)桥梁控制。桥梁点地需随涨落潮起升或下降,避免船位移动或者绞刀及船舶桥梁耳轴吃力过大。
(5)移锚潮位要求。航道两侧水域较浅时,尽量在涨潮并且潮位大于1.5米以上移左右横移锚。

 4.工艺试验、统计分析
4.1工艺试验
2015年11月10日,项目开工,在航道K 1+60 0 -K 1+975区段施工,在施工条两侧存在大量胶结砂或密实性砂等坚硬土质,导致横移锚锚爪无法嵌入泥面,造成锚抓地不牢、走锚。11月-12月日平均移锚时间为2:26,时间利用率和日产量较低。
自2016年1月起,绞吸船试验“绞吸式挖泥船挖岩工况下串锚加延长锚工艺”,大大改善了“走锚”情况。1至8月,日平均移锚时间降至0:29,时间利用率和日常量也有明显提升。相关统计见表1。
4.2工艺效果分析
4.2.1采用新工艺前后节省时间对比
图中统计得出,在2015年12月26日使用新工艺前,每日平均移锚时间为2:26,使用后至2016年8月25日,日平均移锚时间为0:29。平均每日节省1小时57分,累计节省移锚时间381:48,即381.8小时。
4.2.2采用新工艺后增创产值
2016年1月至8月共增加工程产值17362195.79元。
5.应用小结
5.1工艺特点
 
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