一种绞吸船浅水区趁潮开槽的方法

技术领域

本发明属于疏浚工程技术领域，特别是涉及一种绞吸船浅水区趁潮开槽的方法。

背景技术

绞吸船在开始浚挖一个新的施工区时，首先要在原始泥面处开始挖掘，随着绞刀前移、绞刀下放，形成挖槽的渐深段，当绞刀下放至设计挖泥深度后，再开挖平槽段，此过程称为开槽。绞吸船在开槽完成后，随着平槽段开挖，船体逐渐进入平槽段区域，槽内水深始终满足绞吸船吃水要求，保证绞吸船正常横摆挖泥。

而在浅水区开槽前或绞吸船未完全进入平槽段内时，水深可能不满足绞吸船吃水要求，在低潮时会发生船体底部富余水深不足甚至船舶搁浅现象，给船舶设备带来损害，因此必须保证绞吸船在船体完全进入平槽段内前，水深始终满足绞吸船吃水要求，针对这种工况，传统的施工方法一是采用趁潮开槽，但是一般单次趁潮时间较短，绞吸船无法在单次趁潮时间内完成足够进尺使得绞吸船船体完全进入平槽段，因此需要绞吸船多次离开挖槽、多次进点，反复移船、进点和施工准备占用过多施工时间，开槽效率低。传统的施工方法二是将绞吸船布置在距离浅水区一定距离且水深足够的区域，绞吸船从深水区向浅水施工区开挖一条通道，绞吸船边开挖通道边向浅水区靠近，使得绞吸船船体底部始终留有足够富余水深，但本方法会造成疏浚工程量、施工成本的增加和浪费，工期延长。因此需要研究一种新的方法，解决绞吸船在浅水区开槽疏浚的难题。

发明内容

根据以上技术问题，本发明提供一种绞吸船浅水区趁潮开槽的方法，其特征在于该方法总体采用绞吸船高潮位开槽及船舶转体、低潮位槽内横卧养船的思路，绞吸船始终在挖槽内不断调整船舶姿态，在施工状态和待潮状态之间切换，直至平槽段长度超过船长后正常施工。本方法计算趁潮水位，绞吸船趁高潮开槽施工，完成渐深段和部分平槽段开挖，首次趁潮开挖的平槽段长度大于绞吸船船体宽度，在水位将要下降至趁潮水位前，绞吸船在辅助船舶的协助下完成船舶转体90°，绞吸船横卧在已开挖的平槽段内，当潮位降至最低时，绞吸船在平槽段内的船底富余水深仍满足要求。当潮位再次上升至趁潮水位时，绞吸船再次回转90°，继续平槽段开挖，循环以上步骤逐步开挖，直至平槽段总进尺长度大于绞吸船船体长度，此后绞吸船可正常疏浚施工。基于以上技术路线，本方法根据绞吸船船体尺度参数、施工参数、水深及潮位数据建立数学模型，筛选满足施工条件的潮位，计算趁潮水位、船舶移船进点时间点、挖槽宽度、船舶转体时间点。本发明解决了绞吸船在浅水区开槽时低潮搁浅或富余水深不足的问题，相较“多次趁潮移船进点开槽”、“自远距离深水区开挖通道进点浅水区”的方法减少工程量、施工成本和工期，本发明可加快浅水区开槽效率、保证船舶安全。该方法可适用于低潮时水深不足区域内绞吸船开槽疏浚施工。

该方法根据绞吸船船体尺度参数、施工参数、水深及潮位数据建立数学模型，筛选满足施工条件的潮位，计算趁潮水位、船舶移船进点时间点、挖槽宽度、船舶转体时间点。

根据数学模型计算趁潮水位、首次趁潮平槽段开挖时间、计算船舶移船进点时间点和计算船舶首次转体时间点步骤如下：

S1：设立数学模型边界条件

浅水施工区原始水深h

绞吸船施工时平均横移速度v，绞刀挖掘单次进尺l，绞刀挖弧半径R；船舶驻位、管线接卡及其他准备工作时间s

S2：最低潮水位H

如图2。须满足在低潮位时，挖槽平槽段内的水深满足船体吃水要求，即：

h

得：

H

S3：趁潮水位H

如图2。设趁潮水位H

h

得：

H

S4：首次趁潮平槽段开挖时间Δt

如图3。

挖槽宽度：

B＝L

平槽段总进尺：

须满足：

ΔL

所以有：

S4：进点时间点t

如图4。设首次趁潮开始和结束时间节点t

Δt

须满足：

即：

/>

根据趁潮水位，查阅潮位预报曲线，寻找满足式1、2、4的潮位，趁潮水位H

如图4，船舶首次转体时间点为t

本发明的有益效果：1、本发明根据绞吸船船体尺度参数、施工参数、水深及潮位数据建立数学模型，筛选满足施工条件的潮位，计算趁潮水位、进点时间点、挖槽宽度、转体时间点，可直接用于指导绞吸船浅水区趁潮开槽。

2、采用本发明的方法设置绞吸船避碰安全系数，保证绞吸船横卧挖槽内养船的安全性。

3、采用本发明的方法可减少开挖工程量和废方量，降低施工成本，提高开槽效率，缩短工期。

4、数学模型的建立和计算可通过计算机语言实现运行，边界条件易于调整，计算方便。

附图说明

图1是本发明绞吸船开槽施工示意图；

图2是本发明绞吸船养船水深计算图；

图3是本发明绞吸船横卧挖槽示意图；

图4是本发明潮位选择示意图；

图5是本发明绞吸船首次趁潮浚挖示意图；

图6是本发明船舶首次趁潮完成转体后横卧挖槽内示意图

图7是本发明绞吸船二次趁潮浚挖示意图。

附图标记：1.水面线；2.海底泥面线；3.绞吸船；4.潮位线；5.平槽段区域。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述：

实施例1，以某近海海域潮汐类型为规则半日潮为例，平均高潮位+3.5m，平均低潮位+1.5m，在此海域开展某疏浚工程，采用绞吸船+接力泵船串联吹填施工，绞吸船计入桥架的船舶长度L＝125m，船体长度L

方案三采用本方法，浅水施工区原始水深h

H

H

B＝132m

Δt

t

查询本区域潮位预报曲线，某月15日为天文大潮，本日潮位在2.5m以上的单次趁潮时间可达到8h，满足t

采用基于本方法的方案三，工期短，且无开挖工程量浪费，为最优方案。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本发明提到的各个部件为现有领域常见技术，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。