抓斗挖泥船平板侧推扫浅施工工法

抓斗挖泥船平板侧推扫浅施工工法适用范围

《抓斗挖泥船平板侧推扫浅施工工法》适用于疏浚工程中，淤泥、黏土、砂等土质扫浅，尤其适用于采用抓斗挖泥船开挖后，地面不平整的大范围水域扫浅施工。

适用的工况条件：水流流速不宜大于1米/秒，水深不宜大于25米。

抓斗挖泥船平板侧推扫浅施工工法工艺原理

《抓斗挖泥船平板侧推扫浅施工工法》的工艺原理叙述如下：

1.在抓斗完全张开的情况下，在抓斗两斗瓣之间安装一块具有足够强度的扫浅平板，形成一个扫浅装置。依靠扫浅装置自身足够的重量、横移抓斗产生的惯性以及吊臂旋转拖带扫浅平板产生的侧推力，将浅点扫入深区。

2.抓斗挖泥船按设计标高开挖后，水下地形不平整，在设计标高上下较小范围内出现浅点和深坑，而达不到设计验收要求。利用“去高填低”的原理，将浅区泥土侧推至深坑，使施工区域有较高的平整度，达到设计标高，符合验收要求。

3.抓斗挖泥船上安装GPS测量控制系统，控制挖泥船的平面位置和移动轨迹，确保扫浅平板准确地在预设的扫浅区域进行扫浅。抓斗操作室内深度指示仪能够准确地控制扫浅平板下放深度，能使扫浅平板下边缘始终保持在一个合适预设深度，左右往复缓慢地移动扫浅装置，直至完成整个区域扫浅施工。

抓斗挖泥船平板侧推扫浅施工工法施工工艺

《抓斗挖泥船平板侧推扫浅施工工法》的施工工艺流程及操作要点叙述如下：

• 工艺流程

施工工艺流程如图1所示。

• 操作要点

一、制作、安装扫浅平板

1.扫浅平板的制作

1）选用两块相同尺寸的高强度钢板焊接成“钢箱”形式，并在平板上焊接多组加强肋板，以增强其刚度。钢板厚度宜采用δ25~δ30毫米。

2）扫浅平板总长度L按抓斗完全张开状态下的宽度加上两侧富裕长度确定。每侧富裕长度以抓斗最大开斗宽度的10%为宜，以保证操作过程中，平板能始终卡在斗齿之间，且能增大一次性扫浅幅宽。

3）扫浅平板要有合适的高度H，在侧推过程中，H过小土体容易翻过平板形成新的浅点，过宽则增加材料成本。H—般以60~80厘米左右为宜。

2.扫浅平板的安装

1）用吊机将扫浅平板直立放置在挖泥船甲板上，抓斗完全张开后，将扫浅平板置于抓斗的中间两斗齿之间。

2）在抓斗和扫浅平板上牢固焊接吊环后，用钢缆绳将扫浅平板与抓斗连接稳妥，并保持松紧适当。

3）两斗齿间距较扫浅平板厚度大，为保证扫浅过程中平板处于竖直状态，需在斗齿与平板之间安装限位块。

扫浅平板结构及安装示意如图2所示。

二、技术工作准备

1.根据施工区域水下地形图，标示出需要扫浅的区域，分析浅点及深坑分布特征，按照“挖泥船在扫浅过程中调头及横向移船次数最少”的原则，合理分区、分段，规划扫浅顺序。

2.将电子导航图、规划扫浅顺序的各控制点坐标、抓斗几何参数装入定位操作控制室电脑供定位使用。对扫浅平板下边缘进行零点校准，与抓斗操作室的深度指示仪零点保持一致，以便施工时控制平板下放深度。

3.确定扫浅分层厚度及分层底标高

扫浅分层厚度根据土质软硬特点、浅点与深坑分布情况确定。土质较软或深坑较多时，分层厚度可大一些；土质较硬或浅点较多时，分层厚度宜小一些。经工程实践，扫浅分层厚度一般按0.2米左右控制比较合理。根据分层厚度，确定各分层底标高。

4.确定扫浅实施方向

根据施工区地形图和浅点及深坑分布情况，按照由浅至深的原则确定扫浅实施方向。

三、挖泥船定位

抓斗挖泥船的定位和移船主要采用锚缆定位和钢桩定位方式。截至2009年，大多数中、小型抓斗挖泥船采用锚缆定位，钢桩定位则多应用于大、中型抓斗挖泥船。平板扫浅依靠抓斗吊臂旋转带动扫浅装置在一定范围内横向移动“去髙填低”，采用钢桩定位，扫浅平板在侧推过程中不受钢缆的阻挡，能够增加一次性扫浅面积；若采用锚缆定位则因受锚缆布置的影响，可能会影响扫浅幅面宽度，扫浅效率有所降低。

截至2009年，挖泥船定位已为常规技术，一般在操作室配置有控制显示器，通过GPS仪器、电子导航软件，直观准确，能实时掌握挖泥船平面位置。

四、扫浅平板控制

1.平面位置控制

在抓斗挖泥船上，抓斗操作室一般均随船配置有抓斗旋转位置监控软件，事先已将抓斗几何参数在软件中设置后，通过显示器，能够直观地显示抓斗带动扫浅平板的实时横移位置，若出现位置偏差，可通过调整吊臂进行纠正。

2.扫浅深度控制

1）扫浅实时水位的提供

抓斗挖泥船平板扫浅施工时，要严格掌握水位变化，以便及时调整扫浅平板下放深度。实时水位的提供可以在施工区附近岸边设置水尺，也可采用自动潮位遥报仪。两种方法均需对水位零点进行定期检测校核，以确保水位观测的准确性。

2）按照分层底标高和实时水位（均换算为绝对高程），计算扫浅平板下缘入水深度=实时水位一分层底标高。

3）实际扫浅过程中，扫浅分层厚度还应根据扫浅平板装置自重、扫浅区域浅点分布情况进行适当调整，以避免泥层堆积越过扫浅平板，形成新的浅点；或者是侧推阻力过大，损坏扫浅平板。

4）最底层扫浅底标高不能按设计标髙确定。疏浚工程中一般设计超深值为0.4米，如果按设计超深标高控制则增加了扫浅工作量，加大了扫浅成本；如果按设计标高控制，扫浅质量不能得到有效保证。经过工程实践，最底层扫浅标高一般以低于设计标高0.2米为宜，既可满足质量要求，同时又加快了扫浅进度、降低施工成本。

5）扫浅平板下放深度监控

调整抓斗操作室的深度指示仪零点与平板下边缘零点保持一致，扫浅过程中还应对深度指示仪零点进行定期检査。根据实时水位和分层底标高计算的扫浅平板的入水深度，通过抓斗操作室深度指示仪进行监控。

五、扫浅清点（图3）

1.根据挖泥船宽度确定每次扫浅分条宽度，为保证条与条之间的搭接，分条宽度一般要小于船宽度2米。根据扫浅平板长度确定每关进尺距离，为保证关与关的搭接，进关距离一般要小于扫浅平板长度2米。合理的分条宽度及进关距离，既不会漏扫浅点，又增大了每定位一次的扫浅面积，提高扫浅效率。

2.根据浅点和深坑分布情况，按由浅至深原则确定扫浅平板横移侧推的初始方向，到达分条边线再回扫一遍，然后再进关，即同一深度往返一次扫浅。

3.在扫浅过程中如果扫浅平板单端受阻力较大，而导致扫浅平板旋转幅度较大时，应适当减小进关距离。

4.扫浅时应控制好扫浅平板的横移速度，宜控制在0.5米/秒左右，并保持横移速度均匀。扫浅平板的横移速度不宜过快，以防止扫浅平板旋转和侧滑。

六、自检测量

在完成全部浅点区域扫浅后，需通过测图对扫浅效果进行检测。检测仪器为GPS和测深仪，平面定位采用GPS进行测量，水下地形宜采用多波束测深仪进行扫测。

外业作业时水位观测与水深测量同步进行，完成全部外业工作后进行内业数据处理并成图，通过测图可以直观地反映出扫浅效果。若还存在浅点，再按前述方法有针对性地进行扫浅施工。

七、关键环节的控制

1.扫浅平板的安装。扫浅平板安装时应采用“软连接”方式，即扫浅平板不能直接焊接在抓斗斗唇上，需通过钢缆悬挂于斗齿间横向焊接的两限位块之间。这种安装方式，一是扫浅平板可以在两限位块之间滑动，以减小扫浅过程中抓斗小幅度张、闭时对扫浅平板产生的轴向压力；二是在浅点较多或土质较硬的区域能有一个小幅度的缓冲高度，减少对扫浅平板的损坏。

2.确定合理的分条宽度、进关距离及扫浅平板的下放深度。实际扫浅过程中，结合挖泥船的性能特点、抓斗及扫浅平板自重、扫浅区域浅点分布情况及土质软硬特点等进行适当调整，以确保不漏扫，并一次性扫浅到分层标高。

3.扫浅方向和速度。扫浅方向应按由浅至深方向进行，同一分层标高往返一次扫浅。扫浅横移速度均匀，不宜过快。

《抓斗挖泥船平板侧推扫浅施工工法》所用的材料及设备明细如下：

一、所需材料主要为扫浅平板的制作安装所需材料，主材选用δ25-δ30毫米的高强度钢板，配套需用ф18毫米的U形扣、ф18毫米的钢缆绳安装。其他材料无需特别说明。

二、平板扫浅施工所需设备主要是抓斗挖泥船、测量仪器等，详见表1。

三、平板扫浅法是依靠抓斗挖泥船的抓斗及扫浅平板自身重量，通过横向移动侧推浅点至深坑，达到清浅目的。对抓斗挖泥船的要求主要有以下几点：

1.挖泥船定位系统和抓斗深度控制系统工作状态良好。

2.抓斗为重型抓斗，重容比一般大于3.0，以增加抓斗及平板扫浅装置自身重量，增大侧推力。

3.抓斗开、闭斗方向为纵向，即与船轴线平行，才能通过旋转吊臂带动抓斗及扫浅平板横移侧推进行扫浅。

4.尽可能采用钢桩定位，扫浅平板在侧推过程中不受锚缆的影响，能够增加一次性扫浅面积。若采用锚缆定位则因受锚缆的影响，制约一次性扫浅面积，扫浅效率有所降低。

《抓斗挖泥船平板侧推扫浅施工工法》的工法特点是：

1.扫浅平板组装简单，利用2009年前已有的抓斗设备，用钢板焊接成具有较强刚度的平板状钢结构，安装在张开的抓斗斗齿之间即可。

2.抓斗挖泥船平板侧推扫浅时，扫浅底标高能始终保持在一个预设的平面上，一次性扫浅面积大，施工效率高，比传统的抓斗逐点清浅节约近三分之二的施工时间。

3.扫浅时严格控制扫浅平板下放到合适深度，利用挖泥船吊机的旋转，侧推扫浅平板，扫浅后水下地形平整度好。施工全过程由GPS监控平面位置，保证扫浅合理搭接，不漏扫，扫浅效果显著。

4.扫浅工艺利用“去高填低”的原理，泥土不需要泥驳外运，节约了泥驳的使用费用。相对于用抓斗直接清挖，挖泥船油耗较低，清浅成本大幅度下降。

在疏浚工程中，对于土质较硬的黏土、砂等常采用抓斗挖泥船施工。由于抓斗挖泥船抓斗闭合时的运行轨迹为曲线，挖掘后的地面平整度差，容易形成浅点，需在疏浚施工后期进行清浅，以确保河底（海底）高程达到设计要求。在清浅阶段，因浅点分散，开挖泥层薄等原因，采用抓斗逐点清挖，很难保证一次性清挖到位，需反复测量、反复定位和清挖，同时也易造成超深过多，增加额外土方外运量，从而使得清浅施工效率低，施工成本大幅度增加。这种情况是截至2009年抓斗挖泥船在清浅作业中难以克服的技术难题。

长江航道局根据疏浚工程中传统的清浅方法在施工过程中反映出的问题，针对抓斗逐点清浅施工难、效率低的这些特点，对清浅施工工艺进行了改进，采用在抓斗挖泥船现成的抓斗上安装扫浅装置，将逐点清浅工艺改为侧推扫浅，较好地解决了疏浚工程中清浅施工时间长、质量难以控制和清浅成本高的问题，形成了抓斗挖泥船平板侧推扫浅施工的新工艺。

《抓斗挖泥船平板侧推扫浅施工工法》的质量控制要求如下：

• 质量控制标准

扫浅质量控制标准严格按《水运工程质量检验标准》JTS 257-2008第3篇“疏浚与吹填工程质量检验”的规定执行，通航水域疏浚工程质量应符合下列规定：

1.设计通航水域内的中部水域，无论属于何种底质，均严禁出现浅点。

2.设计通航水域内的边缘水域，对硬底质，严禁出现浅点；对中等底质、软底质，遗留浅点的允许欠挖值应控制在表2规定之内；浅点不得在同一断面或相邻断面连续出现。

• 质量控制措施

1.材料、焊接质量控制

1）主材选用高强度钢板，保证钢板具有足够的强度，防止在施工过程中扫浅平板弯曲变形。

2）扫浅平板制作时焊接牢固可靠，确保焊接质量，防止施工过程中扫浅平板焊口断裂。

2.挖泥船采用GPS进行定位，控制好精度，保证扫浅位置与测图反映浅点位置一致；保证相邻扫浅平面之间的搭接宽度。

3.控制扫浅平板下放深度，避免扫浅厚度过大，泥层堆积越过扫浅平板，形成新的浅区。施工过程中随时观察水位变化，防止因水位不准造成扫浅平板下放深度不准确。

4.根据测图浅点和深坑分布情况，严格按由浅至深控制扫浅方向，并控制好扫浅平板横移侧推的速度。

《抓斗挖泥船平板侧推扫浅施工工法》的效益分析是：

1.在港口与航道疏浚工程中，由于抓斗式挖泥船自身设备的局限性，施工后期难免存在大量的浅点需重复施工，抓斗挖泥船平板侧推扫浅法与传统的逐点清挖法比较，不仅具有效果好、精度高的特点，而且弥补了抓斗船设备自身的缺点，提高了扫浅施工效率。

2.与传统的抓斗挖泥船逐点清挖法比较，清浅施工时间可缩短60%以上，清浅施工成本可降低40%以上。

3.抓斗挖泥船平板侧推扫浅法的扫浅平板制作简单、方便，易于推广。

4.抓斗挖泥船平板侧推扫浅法在施工过程中充分利用了"去高填低"的原理，无需泥驳对疏浚土进行外运，节约了能源，降低了施工成本，同时减少了对抛泥区水环境的污染。

5.抓斗挖泥船在疏浚施工中是一种不可或缺的施工设备，疏浚后期的扫浅又是不得不面临的技术难题，该工法在疏浚施工中的应用为港口与航道疏浚后期扫浅提供了技术支持，具有良好的社会效益。

6.采用该工法清浅，抓斗挖泥船在开挖时可按照梅花形挖泥法（如图4所示），将浅点与超深控制一定在一定范围内（如0.5米以内），施工后期再使用平板法进行扫浅，效果明显，具有良好的经济效益。

采用《抓斗挖泥船平板侧推扫浅施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：

1.该工艺系水上作业，应严格遵守水上作业的相关规定。

2.在施工区域设置专用标志，警示过往船舶不得进入施工区域。

3.施工船舶如遇大风、雾天，超过船舶抗风等级或能见度不良时，应停止作业。

4.当班人员应加强责任心，对船机设备勤检查，确保船机设备处于安全状态。

5.经工程实践中的观测，扫浅时吊机负荷远小于抓斗挖泥时满斗状态下吊机旋转时的负荷，因此设备的负荷安全可以得到保证。但扫浅过程中，横移速度仍不宜过快，以保持设备受力均匀。

《抓斗挖泥船平板侧推扫浅施工工法》的应用实例如下：

• 实例1：大连大窑湾港区航道建设工程北航段疏浚工程（标段一）

该工程位于大连市开发区大窑湾港内，受风浪影响小，平均潮差2.36米，最大涨潮流速0.57米/秒，最大落潮流速0.29米/秒。施工内容主要为航道淤泥、黏十的开挖，总工程量359.4万立方米，航道全长约2千米，设计航道底宽230米，转弯段最宽达326米，浚后设计标高为-15.0米，施工总面积约50万平方米（不含超宽及边坡）。该工程建设单位为大连市港口公用基础设施建设管理中心，施工单位为长江重庆航道工程局。该工程于2006年11月20日开工，2008年5月30日完工，其中施工后期扫浅时间20天。

施工前期主要采用绞吸式挖泥船开挖覆盖层淤泥及少量黏土，后期由于土质较硬，主要采用抓斗挖泥船开挖。由于工程量大，工期紧，下层施工主要采用的是2009年前中国最大的抓斗挖泥船"长鹰50"，其抓斗重达120吨。在施工过程中按平均0.5米超深作为目标进行控制，达到设计水深的部分平均超深得到了较为有效的控制，但是仍出现了大量浅点。在该工程后期清浅阶段，用"长鹰50"抓斗挖泥船按照该工法的施工工艺进行扫浅施工，取得了良好的效果。

根据"长鹰50"的抓斗特点制作安装扫浅平板，施工准备工作中调试好GPS电子导航水深图、深度指示仪、船机设备等。"长鹰50"采用钢桩定位方式，扫浅分条宽度根据船宽27米确定为25米；进关距离根据扫浅平板的长度12米确定为10米，每关扫浅面积约为250平方米。为保证扫浅平板下放深度的准确性，在安装完扫浅平板后重新对平板下边缘零点进行校准，与抓斗操作室上的深度指示仪保持一致。一次扫浅分层厚度按20厘米控制，同时施工过程根据扫浅区域周边水深及土质情况进行调整，以避免泥层堆积越过扫浅平板。形成新的浅区。扫浅方向根据测图浅占和深坑分布确定同一深度往返一次扫浅。扫浅时，控制横移侧推扫浅平板的速度在0.5米/秒内，并保持扫浅平板横移侧推速度均匀。

通过采用平板侧推扫浅方法，仅用20天的时间完成了约50万平方米的扫浅面积，工期大为提前。多波束测图显示扫浅区域无任何浅点，统计平均超深仅0.23米，完全符合规范要求。

如果按"长鹰50"传统的逐点清浅方法施工，每正常进一关加上挖泥的平均用时约48分钟，而采用平板侧推扫浅法，每进一关和扫浅的平均时间只有16分钟，节约了2/3的施工时间。采用清挖方式，通过测算，挖泥船每小时油耗比采用平板侧推扫浅法多消耗100千克左右。采取清挖方式，还将产生大量的废方，需要泥驳外运，平板侧推扫浅法利用"去高填低"的原理，不需要外运泥土。

• 实例2：大连大窑湾航道改扩建二期工程（中心航段与北航段连接段）疏浚工程

该工程位于大连市开发区大窑湾港内，施工区受风浪影响很小，平均潮差2.36米，最大涨潮流速0.57米/秒，最大落潮流速0.29米/秒。施工内容主要为航道淤泥、黏土的开挖，总工程量216万立方米，浚后设计标高为-15.0米。

该工程由长江重庆航道工程局施工，在2008年5月进入后期清浅阶段，采用抓斗挖泥船平板侧推扫浅施工工艺进行施工。在抓斗挖泥船"长鹰50"的抓斗上安装扫浅平板装置，依靠抓斗及扫浅装置自身足够的重量、横移抓斗产生的惯性以及吊臂旋转拖带扫浅平板产生的侧推力，利用"去高填低"的原理，将浅区泥土侧推至深坑，使施工区域有较高的平整度，达到设计标高，符合验收要求。整个扫浅施工过程按施工工艺流程及操作要点有序进行，确保了扫浅施工质量，工程质量达到优良标准。扫浅施工中，施工单位克服了扫浅面积大，浅点多的困难，改传统的抓斗挖泥船逐点清挖方法为平板扫浅方法施工，降低了船机设备的使用成本，提高了清浅施工工效，全部扫浅共用时14天，比常规的清挖施工方法节约22余天。

• 实例3：三峡库区胡家滩航道维护疏浚工程

胡家滩位于长江三峡库区内，该河段为宽浅型河段，在三峡水库175米蓄水后，受水库回水影响，流水减缓，发生泥砂大量落淤。该河段航道狭窄，若在低水位时施工，必须禁航，对航运影响大，且施工与通航的矛盾非常突出，为保证水库消落期航道畅通，需在高水位时期提前进行航道维护疏浚施工。在三峡水库坝前水位170米以上时，胡家滩受回水顶托，施工区流速平缓，疏浚物以淤砂夹少量卵石为主，在抓斗挖泥船施工后期清浅，适合采用平板扫浅法清浅。

2009年度胡家滩维护疏浚于12月11日开工，2010年元月16日完成，疏浚区面积3.3万平方米，疏浚工程量26270立方米，属浅薄层开挖。施工时，采用"长鹰2号"抓斗挖泥船，先根据河道地形图，对航槽内浅区通挖遍，然后进行测图，对仍尚存的大面积浅区再次用抓斗开挖。由于抓斗开挖的不连续性，最后的测图显示，在航槽内仍有深浅不的杂乱浅点。清浅施工采用平板扫浅，在抓斗完全张开状态下.在斗齿间安装扫浅平板，将平板下放至设计开挖河底高程处，旋转吊臂，带动扫浅平板。将浅点扫入深坑。由于开挖层本身较薄，未分层扫浅。通过一遍扫浅施工后，测图显示，疏浚区全部达到了设计底高程。采用侧推扫浅方法清浅，较逐点清浅法提高了施工效率，施工成本降低。

《抓斗挖泥船平板侧推扫浅施工工法》的环保措施如下：

1.严格执行《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国海洋环境保护法》、《船舶污染物排放标准》等相关法律法规，自觉接受海事、环保等部门的监督和管理。

2.严禁向水中倾倒废油、污水、生活垃圾、酸碱液及其他有毒废液。施工船舶产生的废油、垃圾等污染物，应当由专门的部门回收处理，减少施工对水体的污染。

3.施工船舶应当按照规范要求设置与生活污水产生量相适应的处理装置或储存容器。处理装置和储存容器做到标识清楚、醒目。

4.积极加强施工管理，尽量减少污染，力争做到经济、社会、环境效益的有机统一。

2011年9月，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2009-2010年度国家级工法的通知》建质[2011]154号，《抓斗挖泥船平板侧推扫浅施工工法》被评定为2009-2010年度国家二级工法。

《大型钢桩式抓斗挖泥船施工工法》的应用实例如下：

• 实例1

2009年6月中旬到8月上旬，黄浦江关港航道浅段应急维护疏浚工程，应用《大型钢桩式抓斗挖泥船施工工法》，施工中只占用不到1/3航道宽度，消除了对航道通航的影响，保障了施工工期。由于应用施工工法得当，施工中对通航干扰降低到最小程度，保障了航道上游港口的正常运转。

• 实例2

2009年9月，新海蚌在岚桥一期泊位、滑道疏浚工程施工，施工区域为油码头前沿泊位，施工业主不允许船舶系带钢缆，"新海蚌轮"应用《大型钢桩式抓斗挖泥船施工工法》，无须带缆，在不影响施工的情况下，消除了安全隐患。

• 实例3

2009年9月上旬到11月下旬，新海蚌轮承担了山东日照岚桥15万吨级散货泊位工程施工任务，施工区域近邻防波堤，无法抛锚施工，传统抛锚定位施工困难，需在防波提上开挖地垄，用来抛锚。新海蛙轮应用《大型钢桩式抓斗挖泥船施工工法》施工，解决了施工水域限制问题，减少了其他的施工准备事项，节省了人力物力，节约了施工成本，优质快速的完成了施工任务。

大型钢桩式抓斗挖泥船施工工法适用范围

《大型钢桩式抓斗挖泥船施工工法》适用于钢桩式抓斗挖泥船在水深条件满足钢桩定位深度的内河、沿海地区的软质土、中粗砂、砂质黏土、卵石、砾石和抗压强度不大于50兆帕的强风化岩等疏浚土质的航道港池、码头泊位、基槽、深坑或管沟等疏浚工程。

大型钢桩式抓斗挖泥船施工工法工艺原理

《大型钢桩式抓斗挖泥船施工工法》的工艺原理叙述如下：

1.钢桩定位。利用船舶配备的3根钢桩（船触左右舷各一根，船腥中部一根）插入海底，构成平面三角形固定船位，利用三角形的稳定性，克服自然风、流和施工中荷载等外力影响，使船在水面上固定、安全施工作业。

2.钢桩步进。通过摆动船膈可倾斜式定位桩实现步进。当钢桩处于垂直位置时，液压顶杆、钢桩、基座系统形成一个直角三角形（图2），液压顶杆为斜边，钢桩为垂直直角边，基座为水平直角边，通过斜边长短的变化，使垂直直角边即钢桩前后倾斜，钢桩角度的变化使船舶发生前后位移，完成步进。具体步进步骤可参见图5抓斗挖泥船钢桩步进船体前移流程示意图。

大型钢桩式抓斗挖泥船施工工法施工工艺

《大型钢桩式抓斗挖泥船施工工法》的施工工艺流程及操作要点叙述如下：

• 工艺流程

大型钢桩式抓斗挖泥船施工工艺流程图如图3所示。

• 操作要点

一、工前准备

1.工前施工、安全技术交底。工前组织挖泥船船长、自航泥驳船长、驾驶员及相关施工操作人员，根据作业任务书和施工图，查看相关资料，研究风、流对施工的影响，收集港内其他作业船舶进出港、靠离泊、施工区障碍物、施工区域内水深状况、底质等信息资料。

2.制定科学合理的施工方案和安全应急预案。包括分条施工边线、船位中线、起挖点位置等确定，并在船舶计算机疏浚管理系统中标注明确。

3.开工前必须对挖泥船疏浚、钢桩定位等设备、自航泥驳航行、泥门开闭等设备进行检查和必要的保养维修，确保处于良好可靠的适挖适航状态。

二、进点驻位

1.挖泥船上线定位。由于大型钢桩式抓斗挖泥船一般为非自航船舶，开工展布需拖轮配合。进点一般宜选择在风力较小、流速较慢、通航密度较小的时段进行。由拖轮绑拖，根据计算机疏浚管理系统GPS平面监控显示的实时船位驾驶至设定的 ，起挖点，慢速或停车，做好下放抓斗或定位桩的准备工作。

2.调整船位，实现精确定位。待钢桩下放到位，船位稳定后，校对船位与起挖点实际偏差。如果偏差较大，利用拖轮或者锚艇配合移船至起挖点；如果偏差较小，利用风、流、钢桩定位移船系统自行移船至起挖点。

三、挖泥施工方法

利用钢桩定位和步进，采用纵挖法（分段、分层、分条）进行挖泥施工。施工中，依据每条的泥层厚度分层依次排斗开挖，挖完成一个断面（关）时，用水驼和水下地形探知声纳系统进行水深自检，当达到设计深度后，前移挖下一断面（关），依此类推，见图4所示。

四、步进

当一个开挖断面完成后需利用钢桩系统前移步进。船醍可倾斜式定位桩桩后倾插入泥土一定深度后，起两侧固定式定位桩，放下抓斗临时固定船位，用液压动力推动可倾斜式定位桩倾斜来拨动挖泥船向前移动，再放下定位桩固定船位，提起抓斗，完成步进。具体可见图5所示进行前移步进，后退步进流程类似，将钢桩的后倾操作变为前倾操作即可。

五、移船

当一个施工区段完成后，如果下一施工区段相距较远，可利用拖轮或锚艇转移至下一施工区段。当下一施工区段相邻，挖泥船可根据风、流及通航情况，利用自身抓斗及钢桩允许转动角度进行横移。横移的原理是利用一根定位桩插入海底做转动轴，其他两根桩提起至海底泥面以上，将抓斗抛入海底，旋转吊机，使船体绕定位桩转动，通过多次旋转以及旋转轴的变化实现船体横移。如图6所示，当船舶根据施工需要向右移至下一条施工区域施工时，可根据该示意流程图进行移船。

1.将右、后定位桩提出泥面，左定位桩仍插入海底，将斗张开抛向挖槽左边。

2.吊机向右旋转，待后定位桩到达下一条挖槽中心线时，吊机停止转动，将后定位桩插入海底。

3.提起抓斗，抛向挖槽的右侧，然后提起左定位桩，吊机向左旋转，将船位调整至挖槽中心线上，将左右两根定位桩插入海底，完成横移过程。如果船舶横移的距离较大，可通过多次上述操作，实现船舶横移。

4.船舶在施工步进中，船可能受横向风、流或其他因素影响，船头偏离挖槽中心线，也可以通过上述中移船的操作方法，实现精确校准船位。

六、扫浅

由于受水深、土质、风流、通航避让以及操作人员操作水平等等各种因素影响，钢桩式大型抓斗挖泥船在完成一个工程的开挖施工后，往往会不可避免的出现浅点，利用钢桩定位较传统抛设锚缆定位灵活、精准的优势配合疏浚管理系统和水下地形探知声纳系统可以实现高效便捷的扫浅施工，这也是该工法的一大优势。

七、收工集合

《大型钢桩式抓斗挖泥船施工工法》的效益分析是：

与常规锚缆定位的抓斗施工方法相比，《大型钢桩式抓斗挖泥船施工工法》具有如下优点；一是通过钢桩定位步进前移，极大地减少了施工占用水域，使原来许多工况不能施工变成了可能，提高了船舶的适应性和设备利用率；二是有效地降低了风、流以及靠离泊等荷载对船舶定位的影响，能实现高精度定位。有效减少了后期扫浅施工时间。隆低施工成本；三是定程度上隆低了对拖轮、锚艇的需求；四是定位灵活、迅速，省去了传统繁琐的抛锚作业时间，简约了工作程序和生产成本，提高了船舶的施工效率和时间利用率。由此，产生较好的经济效益和社会效益。

2009年6月至8月，上海港黄浦江关港航道浅段应急维护疏浚工程，由于疏浚土中存在大量建筑垃圾自航耙吸式挖泥船不适应该工程，传统抛锚定位施工的抓斗挖泥船影响航道通航也不适应该工程，后经多方论证，选择了"新海蚌轮"，通过应用《大型钢桩式抓斗挖泥船施工工法》，成功解决了以上两大施工难题。在该工程施工中，通过采用该工法，施工时间利用率提高了10%，每月增加工程量2.64万立方米，月新增产值115.98万元。

2009年9月，新海蚌在岚桥一期泊位、滑道疏浚工程施工，施工区域为油码头前沿泊位，不允许船舶系带钢缆，新海蚌轮应用《大型钢桩式抓斗挖泥船施工工法》，无须带缆，在不影响施工的情况下，消除了安全隐患，"新海蚌轮"施工效率提高了10%，利用率提高了12%，每月增加工程量1.32万立方米，月新增产值46.2万元。

2009年9月上旬到11月下旬，"新海蚌轮"承担了山东日照岚桥15万吨级散货泊位工程施工任务，施区域近令防方波提。无法抛锚施工。传统抛锚定位施工困难，需在防波提上开挖地垄实现抛锚。"新海蛙轮"应用《大型钢桩式抓斗挖泥船施工工法》施工，解决了施工水域限制问题，减少了其他的施工准备事项，节省了人力物力，节约了施工成本，优质快速的完成了施工任务，取得了良好经济效益和社会效益。在该工程施工中，通过采用该工法，"新海蚌轮"施工效率提高了15%，时间利用率提高了12%，每月增加工程量1.87万立方米，月新增产值65.45万元。

注：施工费用以2009-2010年施工材料价格计算