耙吸挖泥船疏浚生產(chǎn)效率的計(jì)算方法

1、耙吸挖泥船疏浚生產(chǎn)效率的計(jì)算方法耙吸挖泥船的疏浚生產(chǎn)是在不同土質(zhì)、水文、氣象海況 和泥土處理?xiàng)l件下進(jìn)行的，要就一艘挖泥船在某種特定情況 下的生產(chǎn)效率事先做出非常確切的計(jì)算是很難辦到的，但若 能夠擁有使用該船在不同條件下長(zhǎng)期積累并有所分析的真 實(shí)數(shù)據(jù)資料，掌握本船設(shè)備性能現(xiàn)狀和施工人員的作業(yè)水 平，結(jié)合對(duì)現(xiàn)行工程的深入了解，仍可能求得施工生產(chǎn)率的 合理的近似估算。同一挖槽的疏浚生產(chǎn)率，還可因施工前后期不同，疏浚 部位不同產(chǎn)生相當(dāng)大的差異，對(duì)此應(yīng)予以充分注意。下面按 照施工方法不同來介紹耙吸挖泥船施工生產(chǎn)效率。一、 旁通、邊拋施工法直接拋出舷外的泥漿，視土質(zhì)、入水位置、水流流向流 速、水深、本船吃

2、水，槽外河床地形等因素，泥沙入水后實(shí) 際輸出挖槽以外的效果差別很大。估計(jì)生產(chǎn)率時(shí)，可通過分 析上述諸因素，覓取有效出槽系數(shù)，然后乘以單位時(shí)間拋出 土方量得之。如有類似施工條件的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，或事先在 施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試資料提供依據(jù)，更有利于參照估算。W Q P1式中： W 生產(chǎn)率（m3/h ）（未經(jīng)折減調(diào)頭等時(shí)間的影響）；Q 拋出泥漿流量（ m3 / h ）；有效出槽系數(shù)。二、裝艙溢流法耙吸挖泥船施工一般以采用裝艙拋泥法為主。其生產(chǎn)率 可按平均每一裝艙拋泥船次的實(shí)載土方除以每一船次疏浚 作業(yè)循環(huán)周期而得。Viv v式中：W 生產(chǎn)率（m3/h）；Vi泥艙土方量（m3）；11 重載航行地段長(zhǎng)度（km）；

3、vi 重載時(shí)航速（km/h）；12 空載航行地段長(zhǎng)度（km）；V2 空載時(shí)航速（km/h）；13 挖泥地段長(zhǎng)度（km）；V3 挖泥時(shí)航速（km/h）；ti 拋泥時(shí)間（h），包括拋泥及拋泥時(shí)的轉(zhuǎn)頭時(shí)間; t2 施工中轉(zhuǎn)頭及上線時(shí)間（h）。（一）實(shí)載土方量泥艙實(shí)載土方量由兩個(gè)階段所得合成。第一階段從開始裝艙到開始溢流時(shí)止（艙內(nèi)水面壅高不計(jì)入）。裝艙土方量多寡完全隨泥艙實(shí)際使用艙容大小和輸 入泥漿濃度而定，濃度愈高，實(shí)得裝載土方愈多，進(jìn)入泥艙 的泥沙全失。第二階段從開始溢流到停止溢流時(shí)止。實(shí)際泥艙增載土 方量因進(jìn)艙泥沙重新再被溢出船外的損失不等，相著很大， 其原因在于：1.浚挖土質(zhì)及其顆粒粗細(xì)級(jí)配；

4、2 .泥艙具體構(gòu)造，長(zhǎng)、寬、深的尺度比例；3 .入艙泥漿的濃度、流量和入艙位置；4.溢流口位置及構(gòu)造；5 .溢流時(shí)間長(zhǎng)短。其中主要的是土質(zhì)。不同土質(zhì)在泥艙的沉淀效果不一 樣。一般粒徑較粗的散沙，實(shí)載量高，時(shí)效最佳。反之，泥 沙粒徑越細(xì)，短時(shí)內(nèi)越難在艙內(nèi)沉淀，時(shí)效越差。艙內(nèi)沉積 泥沙土方量對(duì)比艙容通常可得約為：粗沙85%軟塑性土70%中沙80可塑性土 45% 細(xì)沙 60%硬 塑 性土 35%粉沙 40%浚挖淤泥夾細(xì)粉沙、沙質(zhì)粘土、軟塑粘土等未經(jīng)擾動(dòng)的原狀土?xí)r，若泵吸設(shè)備良好，常?？梢园椅罅繅K狀土，有 利艙內(nèi)沉積， 增大裝艙土方量。 例如開挖長(zhǎng)江口銅沙航槽時(shí)， 不加高壓沖水，實(shí)得平均泥漿濃度45

5、 %，最大濃度可達(dá)遇到可以高比例裝載的情況，在估算生產(chǎn)率前，應(yīng)根據(jù) 各船設(shè)計(jì)最大載重噸和現(xiàn)場(chǎng)水深，控制最大重載吃水或按需 調(diào)整利用溢流檔次的艙容，然后計(jì)算船次裝艙土方。一般耙 吸挖泥船設(shè)計(jì)泥艙裝載容重密度多取1.41.7左右（可查各船造船資料）。若土質(zhì)為低容重的淤泥、浮泥或細(xì)粉沙等一經(jīng)擾動(dòng)不易 在泥艙內(nèi)即沉的微細(xì)顆粒泥沙，或下限粒徑所占比例較大 時(shí)，宜在裝艙前預(yù)先排除艙內(nèi)余水，增加溢流前所得土方量，少用乃至不用溢流施工。進(jìn)入泥艙的泥漿，濃度以高為佳，但泥漿入艙時(shí)的能量， 宜適當(dāng)控制降低，減輕艙內(nèi)渾水的紊動(dòng)程度。艙內(nèi)泥沙逐漸沉積起一定厚度時(shí)，等于艙內(nèi)泥面上水深 相應(yīng)減少，輸入泥漿即使流量、濃度不

6、變，所含泥沙的下沉 作用將減弱，上層渾水水體容重增加，流態(tài)產(chǎn)生新的變異， 水體的運(yùn)動(dòng)流速加快， 溢流損失上升，直到損失高達(dá)100 %, 有時(shí)甚至可使已經(jīng)沉積的較細(xì)顆粒再被擾動(dòng)、沖蝕，使已得 艙內(nèi)總體平均裝載容重降低。泥艙實(shí)得裝載土方量m3）為:ViG 5 Vrorw式中：Vi 泥艙實(shí)載土方量（m3 ）;G泥艙中實(shí)載泥漿總重量（t ）；V 泥艙實(shí)際使用容積（m3 ）；r。一原狀土的天然容重（t/m3 ）;rw 當(dāng)?shù)厮娜葜兀╰/m3）。由于生產(chǎn)率高低受到一次裝艙實(shí)得土方量和一次作業(yè) 循環(huán)總時(shí)間兩個(gè)變量的影響，因而裝艙溢流時(shí)間長(zhǎng)短，不能適當(dāng)確定溢流時(shí)間 土方量資料或試測(cè)不完全從獲取最大可能裝艙土方

7、量來決定，否則，可能招致生 產(chǎn)率反而低落的結(jié)果。要權(quán)衡得失，土方倉(cāng)與般可以通過已有積累的類似土質(zhì)裝艙q0弋等延時(shí)溢流獲得的土方量，應(yīng)用裝艙拋泥法的生產(chǎn)效率計(jì)算 公式求取最佳值加可初下列圖示方法求其最佳值。裝艙溢流時(shí)間與裝艙量曲線示意圖圖6.6圖中縱軸 0H為裝艙土方量與使用泥艙容積之比，橫軸AB為一次裝艙拋泥循環(huán)總時(shí)間，OCD為裝艙土方量實(shí)得過程曲線，作AD與之相切，詈即為工乍小時(shí)生產(chǎn)率，比值越大，生產(chǎn)率越高，切點(diǎn)D在橫軸上所示時(shí)間0B，即為最佳裝艙溢 流時(shí)間。（二）吸入泥漿濃度一般情況下，根據(jù)具體土質(zhì)、水深、耙頭松土能力和泥 泵特性，合理提高吸入泥漿濃度，可以看作提高耙吸挖泥船 生產(chǎn)率的重要

8、環(huán)節(jié)?，F(xiàn)就濃度問題簡(jiǎn)述幾點(diǎn)如下：1.濃度即一定體積的泥漿中具有原狀土或泥沙顆粒的含量。按照不同要求，濃度分下列三種：（1）濕方濃度1（水下原狀土濃度，一般用于從泥漿濃度計(jì)算相應(yīng)土方）100%Vl 100%V2式中：Vi 水下原狀土體積（m3）;V2 泥漿體積（m3）；m 泥漿密度（t/m3）；0 原狀土密度（t/m3）；當(dāng)?shù)厮拿芏?t/ m3)。（2）體積濃度100%V1 100%式中：V3 泥漿中所含干土粒子的體積（m3) V31 V4 ；V4 土粒子在原狀土體積中的含量（m3)干土粒子的密度(t / m3)。3 W 100%w） 100%W2m （ s w）式中：W3 泥漿中所含干土粒子

9、的重量 （t）；W2 泥漿的重量（t）。2 .濃度與流量單位時(shí)問內(nèi)泵吸土方量 =濃度X流量，若時(shí)間不變，其 中濃度、流量任何一方提高，顯見便能多得泵吸土方量。根 據(jù)泥泵工作理論公式p Q H g3600 t p式中：P 泵機(jī)功率（KW）；Q 泥泵吸入流量（m3 / h ）；吸入泥漿密度（t/m3）；H 泥泵吸入和排出泥漿時(shí)的總揚(yáng)程m;t泵機(jī)傳動(dòng)效率（）；p泥泵效率（）；g 重力加速度（m/s2）。在某一泵機(jī)功率條件下，流量與濃度之間存在互為影響 的關(guān)系。由于耙吸挖泥船裝艙法施工時(shí)，本船吸排管路很短，管徑相同，H及p雖然受到些影響，唯其變化相對(duì)較小，暫 可從略免計(jì)，并視QX =常數(shù)。當(dāng)流量Q由Q

10、!變?yōu)镼2時(shí)，密度 相應(yīng)由1變?yōu)?，即 Q2，所得土方量S相應(yīng)分別為：Q1式中： Qi、Q2泥漿變動(dòng)前后的流量（m3/sec）；1、2泥漿變動(dòng)前后的容重（t/m3）；Si、S2泥漿變動(dòng)前后所得土方量（ m3 / sec）；0原狀土的天然密度（t/m3）；w當(dāng)?shù)厮拿芏?，一般情況下簡(jiǎn)略計(jì)算認(rèn)為等于1（ t/m3）由于1及2均大于1，但小于0，當(dāng)2 1時(shí)（Qi Q2）w 22w 1亦即1wQ1wQ2從而得 Q2（ 2w） Q1（ 1 w）故知 Q2 -Q1 - 即 S2 S10 w0 w表明提高濃度所得土方量大于提高泥漿流量所得。又因 大流量下過高的流速往往不利于裝艙溢流效果，可以認(rèn)為裝 艙時(shí)的最

11、佳流速應(yīng)是在一定泵機(jī)功率條件下，能夠吸入和輸 送最佳含泥量的較低工作流速。對(duì)一定泥漿濃度而言，較低 流速比高流速更經(jīng)濟(jì)合理。3 .水深對(duì)泥漿濃度的影響耙吸挖泥船裝艙作業(yè)時(shí)，泥泵所提供的總揚(yáng)程（水頭）必須恰好與吸入排出管路中的損耗總水頭相等。船內(nèi)排出管路 很短，管路的摩擦損耗水頭較小。損耗水頭以從泥泵中心將 泥漿提升到排出管口所需的靜水頭為主，已在造船設(shè)計(jì)中考慮。但吸入管路損耗的總水頭，受到大氣壓力作用的限制。理論上雖有10.33m（水柱），為避免氣蝕作用， 一般泥泵的允 許吸上真空度僅約 7.58.0m（水柱），通常實(shí)用吸入真空度 平均值可控制在約平均 7m（水柱），即510mm汞柱）。吸入管 路損耗總水頭H s的計(jì)算公式為H s hi h2 h3h4h5式中：h1吸入損耗靜水頭（IT） （1）（s h） h疋為泥泵中心與舷外水面齊平或低于水面狀態(tài)時(shí)所用。一一泥漿密度;s耙頭位置水深 （m） ; h泥泵中心低于水面的高差(m);h