港航疏浚工程技术浅析

【前言】港航疏浚工程技术浅析由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。1.1行业现状 早在一百多年前，荷兰的IHC公司就为我国制造了第一艘挖泥船。进入二十世纪70年代之后，为了响应国家“三年改变港口面貌”的倡导，交通部辖下的航道局等许多单位陆续从国外引进了一批尖端的疏浚设备，同时不断的向国外学习他们的先进疏浚技术。这批设备以...

摘要：我国有着总长度达到了3.2万公里的海岸线，而在这条绵延不绝的海岸线上有着许多优良的海湾和港口城市，而且港口城市的数量正呈现不断上升的趋势。在这种环境之下，港口航道的通畅也越来越为人所关注，越来越多的人投身到港航疏浚技术的研究当中，本文就目前常用的港航疏浚工程设备以及技术进行了一次简单的总结

关键词：港口，疏浚，疏浚技术

Dredging Technology of incoming

Abstract: China has a total length reached 32,000 km of coastline, and in this endless coastline has many bays and excellent port city, and the number of the port city is showing a rising trend. In this environment, the smooth fairway increasingly attracted much attention, more and more people to join the incoming dredging technology research, this paper used the incoming current dredging equipment and technology for a brief summary Keywords: ports, dredging, dredging

1前言

1.1行业现状

早在一百多年前，荷兰的IHC公司就为我国制造了第一艘挖泥船。进入二十世纪70年代之后，为了响应国家“三年改变港口面貌”的倡导，交通部辖下的航道局等许多单位陆续从国外引进了一批尖端的疏浚设备，同时不断的向国外学习他们的先进疏浚技术。这批设备以及技术在河道、沿海地区的疏浚工程中起到了举足轻重的作用。

经过这几十年的发展，我国的疏浚能力取得了长足的发展。各种大大小小的疏浚企业以及上千艘疏浚船只，随着农田水利、港口航道和沿海城市的发展建设慢慢的分布到了全国的各个角落。形成了一股规模庞大的疏浚力量。自从改革开放以后，原交通部属下的中国港湾建设集团总公司在海外开辟了巨大的疏浚市场，顺利的完成了大量的工程项目，取得了良好的声誉，成了了国内外疏浚市场上的一支不可忽视的中坚力量。与此同时，其他的一些疏浚企业也不甘落后，纷纷积蓄力量，力争成为国内疏浚业的龙头老大。疏浚企业的技术力量取得了空前的发展，据统计，整个的交通系统所拥有的年疏浚能力大约有2.45亿立方米。

进入新世纪，我国以交通和水利为主的疏浚力量，有着各类挖泥船和辅助设备船只近千余艘，年疏浚能力已经达到了3亿多立方米。疏浚技术已经不可同日而语了。在部分领域已经进入了国际先进行列。根据世界疏浚协会联合会统计结果：中国的疏浚能力列世界第五。

1.2技术趋势

近年来出现了许多规模巨大的疏浚工程，香港国际机场工程的疏浚工程量达到了2.35亿立方米；台湾云林近海疏浚工程量有近10亿立方米；巴拿马运河改造计划的预计疏浚工程量更是达到了惊人的30亿立方米。这些规模越来越大的疏浚工程促使着疏浚船舶设施向着大型、高效和自动化方向发展。

随着高新技术的日益发展，灵活利用GPS定位技术、GIS遥感通讯、计算机控制等高新科技，提高疏浚船舶的能力，加快疏浚技术现代化进程是目前主要的研究方向。

2耙吸挖泥船的设计

吹填造陆是疏浚业得一个重要业务区域。而今，世界各地对工业园区的需求越来越大，如机场、港口码头、工业厂房以及住宅区等等。这些大型的工程导致了挖泥船运距的加长以及需要在更深的水域里工作等。

当行距不断增加的环境之下，大容量的耙吸船比小容量的采砂成本要更低一些。在上世纪九十年代以前，耙吸船的舱容没有超过一万立方米的，而进入九十年代以后，耙吸船的舱容则不断增大。

2.1开沟是铺设海床管线的前期工作。

开沟的方法应该根据土质情况而定，疏浚方法就是其中一项重要的手段。

开沟和铺管的工作完成之后，为了保护管线还要覆盖起来。覆盖的施工方式有很多种，例如自然海流法、填石法以及吸管回填法。

吸管回填法就是利用耙吸船的吸管将泥沙回填到沟槽里面进行回填作业的一种方式，目前，大部分的大型耙吸船都具有完善的深海开沟功能。

2.2有限元法

因为疏浚工程施工所处的环境同时由于长期不断的装卸过程，耙吸挖泥船要在高强度的侵蚀环境下长时间的工作，而耙吸船有着较小的舱容和船长比，因此荷载大部分集中在了耙吸船的中部，这导致了高剪切强度以及相对较大的船体大梁弯矩。

因为耙吸船的特殊性，在耙吸船的设计中大量得应用了有限元计算法的理念，有限元计算法最大限度地减少了船体的应力集中延长了使用寿命。进一步的加强了绞刀桥梁与定位桩的强度。

2.3船体航行阻力取决于周围的水流以及航行过程中所产生的波浪。

要想最大限度的减少船航行受到的阻力并且提高船舶的能量效率，必须有一个科学的船体设计，而船头的设计在整个船体的设计中有着重要的地位，现在有许多大型的船舶在船头采用了球鼻的设计，这种设计能改变船头的水流形态，从而降低波浪带来的航行阻力。

2.4流体动力计算（CFD）

风、波浪以及船体自身在航行过程中所产生的涡流等各方面的数据对于分析船舶在各种天气环境下的可操作性能是必不可少的。通过这些数据用CFD计算方法加以分析，可以为船舶的优化设计提供数据支持，从而得到效果最好的水流推进器。

2.5高效泥泵在同等情况下可获得比普通标准泥泵更高的产量。

为了提高工作效率，现代化得耙吸挖泥船上面都装载有射流泵，它有三项主要的功能：

（1）流体化底土以减少耙头的切削阻力。

（2）在卸舱的时候流体化泥舱内的疏浚土，以缩短卸舱所需要的时间。

（3）卸舱完成后清洗泥舱。

要提高疏浚的效率，泥泵的泵速必须依据真空程度、流速和浓度等数据进行合理的凋整。

2.6耙头对于挖泥船的性能有着决定性的影响

早期的耙头完全是按照冲刷原理设计出来的：即产生水流的部位在耙头挡板与底床之间。最新开发出来的耙头则在耙头的射流装置则安装在固定的部件上，而在挡板上装有切割部件，借助这两者的协同作用，在产量提高的同时耙头所需要的压差反而减少了。

2.7自动化的挖泥船经常需要在指定的位置进行精确施工

为了提高疏浚工程的效率，自动化控制技术已经越来越多的应用到了挖泥船之上，有的甚至安装有动态定位跟踪系统来确保施工过程。先进的智能化控制系统能够精确的操作疏浚过程的各个环节，从而取得最佳的效率。同时疏浚过程中的相关数据都会非常直观的呈现在操作人员的面前，便于操作人员针对这些数据对疏浚操作步骤作出合理的调整。

3 GPS技术在疏浚工程中的应用

要想在疏浚工程中精确的定位各个施工船舶，那么我们需要建立一个完善的定位体系，

首先我们要在一个固定的点上面建立基站，然后在船舶上建立向对应的移动站，利用导航软件对采集的经纬数据的分析，建立坐标系。

3.1基站的建立

基站的建立主要考虑的有两方面，一是基站位置，二是基站接收机。在建立基站的时候，我们应该选择视野开阔同时海拔相对较高的地点，这样才能保证基站信号的覆盖度，从而有效地对整个施工范围进行监控。选择接收机的时候我们要在满足工程要求的前提下选择经济适用的。在基站建立之后，应该在工程施工区已知离基站最远和最近的点上进行信号精确度测试，如果定位误差在±1m之内，即算符合疏浚施工的技术规范。

3.2 移动站的建立

针对各个施工船舶船型的不同，在各类船舶上建立移动站的方式也不同，下面我们以抓扬式挖泥船和绞吸式挖泥船为例，讲解一下移动站建立的步骤要点。

3.2.1 抓扬式挖泥船

在抓扬式挖泥船上建立GPS移动站，我们首先要将GPS天线安装固定在驾驶舱之前的吊架顶端的中心位置，然后将电台信号接收天线安装在驾驶舱顶端，最后在驾驶舱内安装电子罗经，电子罗经的方向要与驾驶舱的中轴线一致。这种三点一线的安装方法使得挖泥船在电子屏幕上面也呈一条直线。当这条直线，与疏浚行程计划性的中线方向一致时，说明挖泥船正沿着既定的线路前行，反之则说明小船已经偏离了航线，这时控制台应该通知工作人员调整船位。

3.1.2 绞吸式挖泥船

绞吸式挖泥船上的GPS移动站的建立方式与抓扬式有所不同，因为绞吸式挖泥船是沿着以桩柱为中心，船身为半径的轨迹工作的。这使得我们需要定位两个点的位置，一是船尾主桩柱的位置，还有船头绞刀的位置。因为只定位绞刀的位置。那么桩柱的位置就不能确定，

如果偏了那么施工的范围就会产生偏差，导致漏挖和超挖。同样如果只定位桩柱的位置，那么绞刀的工作状态也得不到有效地监控。因此我们在绞吸式挖泥船上面，我们需要安装两条GPS天线，一条安装在驾驶舱前的A字架顶，另外一条则安装在船尾桩柱的位置。同时绞吸式挖泥船上面不需要安装电子罗经

4结论

随着时代的发展，人们的环保意识不断提高。因此在各个领域对于环保也越来越重视，近年来，随着港航疏浚业的发展，环保型挖泥船以及相关环保施工技术正受到越来越多的人们的关注。如何在疏浚施工的过程中结合环境保护的理念进而利用先进的环保疏浚技术达到改善环境的目的，成为了当前港航疏浚工程技术研究课题中最为重要的科目之一。越来越多的组织和个人正在参与到这项工作中来，预计在不久的将来，港航疏浚工程技术将迎来一次巨大的改革。