新型排頭牽引裝置對提高鋪排質(zhì)量的作用

1、新型排頭牽引裝置對提高鋪排質(zhì)量的作用一、概述渝工排1是為適應(yīng)長江航道整治中對軟質(zhì)基礎(chǔ)河床護底鋪排的要求、保證航道整治工程的順利進行而研制的內(nèi)河航道最先進的現(xiàn)代化鋪排船。該船配備有先進的DGPS定位系統(tǒng)和16通道測量系統(tǒng)，可進行精確定位鋪排施工和自動鋪排。自2003年12月出廠以來，經(jīng)長江重慶航道工程局施工試用總體情況良好，已成為長江重慶航道工程局鋪排施工的主力船舶。本文著重討論研制在深水、大流速下的新型排頭牽引裝置，解決鋪排護底施工經(jīng)常出現(xiàn)的縮排、翻排、撕排等問題，以適應(yīng)最大水深16m，最大流速2.0m/s的作業(yè)工況，達到提高鋪排質(zhì)量和作業(yè)效率的目的。二、國內(nèi)外狀況鋪排船作為新型的航道整治專用

2、船舶，荷蘭等少數(shù)疏浚強國曾建造過，但針對深水、大流速區(qū)域開發(fā)的專用排頭牽引裝置未見記載。長江重慶航道工程局研制的鋪排船最早用于1994年的長江界牌航道整治，目前國內(nèi)設(shè)有滑板的鋪排船均未設(shè)排頭牽引裝置，無滑板的鋪排船設(shè)的排頭牽引裝置多采用滑輪、鉤子型式。該裝置存在輔助工作時間長、鉤子回收難度較大等不足，隨著大型鋪排船的開發(fā)與深水、大流速區(qū)域的鋪排施工，亟需研制新型排頭牽引裝置以適應(yīng)工程的需要。三、考察調(diào)研通過現(xiàn)場考察調(diào)研，詳細分析水深、水流、排寬、排體壓載等因素對鋪排質(zhì)量的影響發(fā)現(xiàn)：渝工排1在長江中下游航道整治鋪排護底施工中，當作業(yè)水深大于10m、流速大于1m/s鋪排時，排體受水流沖擊影響較大，

3、排體在鋪排平臺上明顯產(chǎn)生滑移現(xiàn)象，每鋪9m排產(chǎn)生0.5m以上的滑移，最終導致翻排和撕排，嚴重影響了鋪排質(zhì)量和施工效益。四、方案設(shè)計通過現(xiàn)場考察調(diào)研和實船試驗，對排體的受力情況進行了分析：排體主要受重力（G）、水阻力（T）、摩擦阻力（f）等作用，而排體所受的水阻力（T）與流速的平方（V）和水深（H）成正比，即：TV2.H。因此在深水、大流速區(qū)域，排體所受的水阻力較大，導致排體在水阻力的作用下產(chǎn)生滑移、翻排和撕排現(xiàn)象。要克服水阻力對排體的影響，須設(shè)計排體牽引裝置給排體一定約束力以克服或減弱水流對排體的作用力。技術(shù)難點： 給定排體的約束力大小要適當，既能克服水流沖擊，又不超過土工排布強度以免其破壞；

4、 在排體下沉至接近河床時能自動解除約束力； 主滑板可相對主甲板轉(zhuǎn)動，副滑板又可相對于主滑板轉(zhuǎn)動，須解決牽引機構(gòu)的順利過渡問題； 牽引裝置要結(jié)構(gòu)簡單、操作可靠； 牽引裝置可回收，以降低工程成本。經(jīng)過認真討論、分析，設(shè)計了導槽牽引方案。圖一 導槽排頭牽引方案圖其作用原理如方案圖一所示，制作導槽固定在滑板上作導軌、排頭混凝土塊作導輪，鋪排時在排體重力的下滑分力作用下牽引排頭混凝土塊經(jīng)由導槽導向，克服水流的沖擊作用力。因混凝土塊較粗糙且強度較差，采用將其裝入布袋的方式來減少磨擦阻力、增加強度，導槽兩端做成喇叭口以方便混凝土塊進出導槽。此方案優(yōu)點：混凝土塊作為排體的一部份不用回收，減少了損耗，節(jié)約了工程

5、成本；缺點：作為排頭的混凝土塊需要一定強度，須采用標號較高的水泥特別制作；只能用于有滑板的鋪排船。五、排頭牽引裝置的制作導槽的設(shè)計根據(jù)排體水泥塊尺寸確定導槽尺寸，導槽采用14mm鋼板壓制成型，同時采用T型材加強，前后端為喇叭口形便于水泥塊的進出。為減少摩擦力，靠排體端采用轉(zhuǎn)動滾柱，安裝在主、副滑板上，將導槽滾筒間的間距設(shè)置為150mm，將作排頭的混凝土塊靠滾筒端特制為圓弧形以減少磨擦阻力，減小混凝土塊在導槽內(nèi)發(fā)生卡死現(xiàn)象的機率。導槽圖二：渝工排1導槽結(jié)構(gòu)圖具體結(jié)構(gòu)如圖二所示。六、試驗情況試驗時間：2006年7月15日試驗水域：長江宜昌胭脂壩試驗工況：鋪排最大水深：17m，最大流速：2.2m/s

6、試驗記錄如下：序號試驗時間施工人數(shù)（人）有效鋪排時間（h）完成鋪排工程量（m2）19：0016：0060（含船員4人）73300累計完成鋪排工程量（m2）3300累計有效鋪排時間（h）7平均工作效率（m2/h）471.4每平方鋪排量消耗工時（人工時/m2）0.127燃油消耗量（kg）385每平方鋪排量的燃油消耗率（g/m2）116.7與改造前相比較：項目改造前改造后施工工況水深：10m，流速：1m/s水深：17m，流速：2.2m/s鋪排質(zhì)量滑移每鋪9m，在平臺上滑移0.5m以上在平臺上未出現(xiàn)滑移翻排經(jīng)常出現(xiàn)不出現(xiàn)撕排約每鋪300m出現(xiàn)一次不出現(xiàn)原因在水流沖擊作用下排體產(chǎn)生滑移，最終導致翻排、撕排現(xiàn)象在排體重力的下滑分力作用下牽引排頭混凝土塊經(jīng)由導槽導向，克服了水流的沖擊作用力。七、結(jié)束語渝工排1采用導槽排頭牽引技術(shù)后，其結(jié)構(gòu)簡單可靠，操作簡便，排體未再出現(xiàn)滑移、翻排、撕排現(xiàn)象，解決了在深水、大流速區(qū)域鋪排施工中出現(xiàn)的鋪排質(zhì)量問題，渝工排1采用新型排頭牽引裝置后，其主要成果如下：（1）提高了鋪排船的作業(yè)能力，可滿足最大水深16m，最大流速2.0m/s工況下鋪排施工的需要。（2）避免或減少大流速、大水深鋪排施工中的縮排、翻排、撕排等現(xiàn)象，提高了鋪排質(zhì)量，節(jié)約了工程成本，取得了良好的經(jīng)濟效益。（3）結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，提高了鋪排作業(yè)效率。參考