CN111648425A - 一种在高密实度高杂物含量的水域进行采砂的施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在高密实度高杂物含量的水域进行采砂的施工工艺。包括以下步骤，(1)施工准备的步骤；(2)绞吸挖泥船就位的步骤；(3)筛分洗砂平台就位并采用自浮管线与绞吸挖泥船连接的步骤；(4)绞吸挖泥船开始采砂的步骤；(5)筛分洗砂平台进行杂物筛分和洗砂的步骤；(6)砂驳船靠泊装舱的步骤；(7)砂驳船将砂源输送至卸砂位置并进行卸砂的步骤；(8)重复步骤(4)至(7)进行连续式采砂作业。本发明提供了一种在高密实度高杂物含量的水域进行采砂的施工工艺，与现有的采砂工艺相比，本工艺中充分发挥了绞吸挖泥船设施的工作特性，解决了现有采砂施工工艺的诸多弊端，同时实现了对砂源的筛分和洗砂处理，提升了砂源质量。

Description

一种在高密实度高杂物含量的水域进行采砂的施工工艺

技术领域

本发明属于疏浚技术领域，尤其涉及一种在高密实度高杂物含量的水域进行采砂的施工工艺。

背景技术

海上采砂施工用于获取陆域吹填的砂源。现有的采砂施工通常采用吸砂船进行，具体地：传统采砂工艺由吸砂船将吸管端部垂直下放并***至砂土表层，利用离心泵吸水，加压后经喷嘴喷射冲刷(称为射流)原状土，然后利用吸入泵将砂浆吸入至砂舱，进行筛洗作业。该工艺采用的是水力冲刷加吸入的原理，破土能力较弱，所以吸砂船必须找到一个土质松散的、砂层较厚的区域，将吸管深埋至砂层底部，利用松散砂的坍塌效果来保证吸管能够定点持续吸砂，施工后会形成一片砂坑。如果砂密实度较高、砂层较薄或者分布不均匀将极大影响吸砂船的施工效率。

现有的吸砂船采砂工艺的特点为：(1)定点采砂，要求砂层较厚，如果砂层不连续，需频繁停船找砂；(2)采用高压冲水的方式施工，仅可开采密实度较低的土质，土质中杂物较多时容易堵口；(3)受驳船吃水及吸砂船挖掘能力限制，只可挖掘-5m至-20m深度的砂土；(4)自身抗风浪能力较低；(5)就地采砂装船，无远程输送能力；(6)通过水力冲刷的方式定点吸砂，无法精准施工。

上述特点也是也对应着该采砂施工工艺的缺点：首先，由于吸砂船自身特性较差，抗风浪的能力较弱、吃水水深较小，导致采砂施工难以持续进行且浪费砂源；其次，采用吸砂船进行采砂施工时，其采砂施工的土质受到了限制，只适用于密实度较低的土质施工，因此限制了应用的场景，导致需要频繁停船找砂源，影响了采砂施工的效率；再者，吸砂船不具备对砂源进行输送的能力，只能采用定点吸砂的方式就地装船并在满船后向装驳平台或者指定位置输送，无法实现连续式采砂。

在一些水域中，砂层分布不均、淤泥覆盖层厚，采砂区覆盖层表面不同程度分布着前期施工单位倾倒的石块、硬质黏土等疏浚杂物，并且部分已下陷嵌入淤泥层中，上覆层下面分布着厚度不一的砂土层，密实度高，类似于铁板砂，破土困难。

与此同时，在项目施工现场一般配备有绞吸挖泥船设备。绞吸挖泥船是一种在疏浚施工中常用的挖泥设备，自身抗风浪能力强，具备定位钢桩***因而能够驻停施工，此外绞吸挖泥船具备智能挖掘***，可实现定点挖掘且挖掘深度大，再者绞吸挖泥船通常配有强力的泥泵及管路设施，能够对挖掘得到的泥浆进行远程管线输送。

因此，将绞吸挖泥船设备应用于海上采砂施工工艺将是一种可行的方案。考虑到在高杂物含量的水域采砂时获得的砂源含有大量的杂物，无法直接投入项目使用，通常还需要对采集得到的砂源进行进一步处理才能作为合格的砂源。当前还不存在基于绞吸挖泥船的采砂工艺，采集得到的砂源难以符合项目施工要求，因此需要针对海上采砂的具体情况进行开发设计。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种在高密实度高杂物含量的水域进行采砂的施工工艺，充分发挥绞吸挖泥船自身的工作特性，解决现有吸泥船采砂工艺的诸多问题，同时对获得的砂源进行进一步处理，提升砂源的品质以满足项目施工的要求。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种在高密实度高杂物含量的水域进行采砂的施工工艺包括以下步骤，(1)施工准备的步骤；(2)绞吸挖泥船就位的步骤；(3)筛分洗砂平台就位并采用自浮管线与绞吸挖泥船连接的步骤；(4)绞吸挖泥船开始采砂的步骤；(5)筛分洗砂平台进行杂物筛分和洗砂的步骤；(6)砂驳船靠泊装舱的步骤；(7)砂驳船将砂源输送至卸砂位置并进行卸砂的步骤；(8)重复步骤(4)至(7)进行连续式采砂作业。

本发明的优点和积极效果是：本发明提供了一种在高密实度高杂物含量的水域进行采砂的施工工艺，与现有的吸砂船采砂施工工艺相比，本工艺中充分发挥了项目现场的绞吸挖泥船设施的工作特性，解决了现有吸砂船采砂施工工艺的诸多弊端。首先，由于绞吸挖泥船设备自身的稳定性强、抗风浪能力强，因而本采砂施工工艺的过程更稳定可控。绞吸挖泥船能够在采砂点范围内大范围移动采砂，且移动过程中生产率不受影响，对砂层厚度及连续性要求较低，也就是对采砂点的砂层情况不挑剔，因此适应性更强，且能够充分采收采砂点的砂源，不浪费。由于绞吸挖泥船设备具有智能集成绞刀***，因此可挖掘包括风化岩以内的任何土质，杂物进入高速绞刀***时已被切碎，不易堵口，令采砂过程更加顺畅，砂源的采收率提升。绞吸挖泥船的施工深度远大于现有的洗砂船，因此能够获取更深位置的砂源，进一步提升了采砂率，因而在单位时间内获取的砂源总量远大于现有的吸泥船设备，提升了采砂施工的经济性。由于绞吸挖泥船采用钢桩进行精准定位，通过智能挖掘***控制绞刀姿态，可对水下断面进行精准挖掘，砂源利用率高，可同步满足采砂及港池、基槽开挖等施工任务，节约投资成本。再者，由于绞吸挖泥船自身具备对泥浆的较强泵送能力，因此能够将采集的含砂源的泥浆远距离输送至指定位置，减少了中间环节，降低砂的损耗量。再者，本采砂施工工艺实现了对采集的砂源进行在线筛分和洗砂的操作，去除了砂源中的杂物并降低了砂源中的含泥率，提升了砂源的质量，满足施工要求。

优选地：步骤(1)中对施工水域进行测量及地质勘察，确定具体采砂点；在海上设置自浮管线。

优选地：步骤(2)中绞吸挖泥船航行至采砂点，下锚固定在施工水域范围内，绞吸挖泥船与其它船舶应预留足够的安全距离。

优选地：步骤(3)中的筛分洗砂平台包括船舶设施以及安装在船舶设施上的筛分装置和洗砂装置；筛分洗砂平台航行至采砂点附近，下锚固定在施工水域范围内，筛分洗砂平台与其它船舶应预留足够的安全距离。

优选地：步骤(4)中绞吸挖泥船通过绞吸挖泥施工得到的泥浆通过自浮管线直接输送至筛分洗砂平台的筛分装置。

优选地：步骤(5)中筛分洗砂平台的筛分装置的筛分池与洗砂装置的洗砂池连通，经过筛分的泥浆进入筛分池后再进入洗砂池。

优选地：步骤(6)中砂驳船在接收调度下达的指令后方可靠泊装驳平台，砂驳船按照既定进出场路线行驶，由锚艇辅助靠泊。

优选地：步骤(6)中筛分洗砂平台具有从洗砂装置接收洗砂后砂源的转移输送带，该转移输送带向靠泊在筛分洗砂平台侧方位的砂驳船进行装舱。

优选地：步骤(7)中当砂驳船到达卸砂地点进行卸砂时，砂驳船自身的卸砂输送带将砂源输送至另一筛分装置进行再次筛分处理。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明。

本发明的在高密实度高杂物含量的水域进行采砂的施工工艺包括以下步骤。

(1)施工准备的步骤；

本步骤中，对施工水域进行测量及地质勘察，确定具体采砂点；在海上设置自浮管线。

自浮管线(又称排泥管线)的布置根据工程特性及施工船舶(绞吸挖泥船)的性能情况进行布置，由于本工艺中采用的是绞吸挖泥船作为基础的采砂施工工艺，因此对管线的需求量不大。

根据拟投入的船舶类型与船舶数量，布置两组约180m长、直径

的自浮管线作为泥浆的输送管线(又称排泥管线)。自浮管线为单根11.8m长的自浮管，全部采用法兰连接。自浮管线总长度117m，由15节自浮管构成。具体地，自浮管线采用两台挖掘机配合人工进行陆地组装，组装完成后，由陆地机械与锚艇配合拖至水中，锚艇拖带至指定水域。

(2)绞吸挖泥船就位的步骤；

本步骤中，绞吸挖泥船航行至采砂点，下锚固定在施工水域范围内，绞吸挖泥船与其它船舶应预留足够的安全距离。

绞吸挖泥船具备自航行的能力，船舶行驶到指定地点后下施工锚将船舶锚定在采砂点的水域范围内。之后，绞吸挖泥船的定位钢桩下降并***水下的泥土土层中，进行船舶的进一步定位。

(3)筛分洗砂平台就位并采用自浮管线与绞吸挖泥船连接的步骤；

本步骤中，的筛分洗砂平台包括船舶设施以及安装在船舶设施上的筛分装置和洗砂装置；筛分洗砂平台航行至采砂点附近，下锚固定在施工水域范围内，筛分洗砂平台与其它船舶应预留足够的安全距离。

具体地，筛分洗砂平台包括船舶设施，在船舶设施上设有筛分池和洗砂池，筛分池与洗砂池两者的内腔贯通，在筛分池内安装有筛分装置，在洗砂池内安装有洗砂装置。更进一步地，筛分装置包括倾斜设置的筛分网板，筛分网板的四周边缘与筛分池的内壁固定连接，在筛分网板的前部设有左右两个排渣管道；洗砂装置包括主动转辊和从动转辊，在两者之间设有洗砂输送带，在洗砂输送带的表面设有多个固定块，在固定块上安装固定有多个砂斗，还包括驱动主动转辊转动的洗砂电机。

采用管线进行筛分洗砂平台与绞吸挖泥船之间的连接后，可以先令绞吸挖泥船通过管路吹清水，此操作能够对自浮管线的内部进行清理，同时检验自浮管线是否存在问题。

(4)绞吸挖泥船开始采砂的步骤；

本步骤中，绞吸挖泥船通过绞吸挖泥施工得到的泥浆通过自浮管线直接输送至筛分洗砂平台的筛分装置。

绞吸挖泥船的采砂施工与现有绞吸挖泥船的绞吸挖泥施工方式相同，具体地：绞吸挖泥船下放前端桥梁及绞刀***至指定深度，左右摆动、分层分条进行采砂作业，绞刀***可将砂土及杂质进行快速破碎，水下泵在吸砂管内形成负压真空，将混合砂浆吸入管线***内并沿着自浮管线进行输送。

(5)筛分洗砂平台进行杂物筛分和洗砂的步骤；

本步骤中，筛分洗砂平台的筛分装置的筛分池与洗砂装置的洗砂池连通，经过筛分的泥浆进入筛分池后再进入洗砂池。

洗砂的原理是：在洗砂电机的驱动作用下，洗砂输送带在主动转辊与从动转辊之间匀速移动，带动各砂斗循环移动，当砂斗下行进入洗砂池的底部并绕过从动转辊时，这个过程中砂斗对洗砂池内的砂源进行挖取，同时对洗砂池内的泥浆进行了搅动。装有泥浆的砂斗沿着洗砂输送带的斜坡向上爬升，这个过程中，较重的砂源沉降到砂斗的底部，上层为含泥量较高的泥水，到达洗砂输送带的上方并绕过主动转辊时，砂斗翻转，上层的泥水被泼洒掉，砂斗继续翻转直至倒扣状态时，沉积在底部的砂源从砂斗中脱落，因而实现了洗砂处理。

当绞吸挖泥船采集得到的泥浆通过自浮管线输送过来时，泥浆先经过筛分装置的筛分作用，去除含有的大块杂物，之后经过洗砂装置的洗砂作用，降低含泥率。

(6)砂驳船靠泊装舱的步骤；

本步骤中，砂驳船在接收调度下达的指令后方可靠泊装驳平台，砂驳船按照既定进出场路线行驶，由锚艇辅助靠泊。

筛分洗砂平台具有从洗砂装置接收洗砂后砂源的转移输送带，该转移输送带向靠泊在筛分洗砂平台侧方位的砂驳船进行装舱。

在装舱过程中，应注意根据现场获取的装舱情况对装舱位置进行调整，可通过绞缆方式与筛分洗砂平台平行位置前后移船，调整装舱位置，确保均匀装舱，避免出现偏载。

(7)砂驳船将砂源输送至卸砂位置并进行卸砂的步骤；

本步骤中，当砂驳船到达卸砂地点进行卸砂时，砂驳船自身的卸砂输送带将砂源输送至另一筛分装置进行再次筛分处理。此筛分装置可以包括支架及倾斜设施的筛网，砂驳船到岸后开启卸砂输送带，将舱内的砂源向筛分装置输送，最终筛分得到的砂源作为项目现场的可用砂源，投入后续工程使用。

(8)重复步骤(4)至(7)进行连续式采砂作业。

Claims (9)

1.一种在高密实度高杂物含量的水域进行采砂的施工工艺，其特征是：包括以下步骤，

(1)施工准备的步骤；

(2)绞吸挖泥船就位的步骤；

(3)筛分洗砂平台就位并采用自浮管线与绞吸挖泥船连接的步骤；

(4)绞吸挖泥船开始采砂的步骤；

(5)筛分洗砂平台进行杂物筛分和洗砂的步骤；

(6)砂驳船靠泊装舱的步骤；

(7)砂驳船将砂源输送至卸砂位置并进行卸砂的步骤；

(8)重复步骤(4)至(7)进行连续式采砂作业。

2.如权利要求1所述的在高密实度高杂物含量的水域进行采砂的施工工艺，其特征是：步骤(1)中对施工水域进行测量及地质勘察，确定具体采砂点；在海上设置自浮管线。

3.如权利要求2所述的在高密实度高杂物含量的水域进行采砂的施工工艺，其特征是：步骤(2)中绞吸挖泥船航行至采砂点，下锚固定在施工水域范围内，绞吸挖泥船与其它船舶应预留足够的安全距离。

4.如权利要求3所述的在高密实度高杂物含量的水域进行采砂的施工工艺，其特征是：步骤(3)中的筛分洗砂平台包括船舶设施以及安装在船舶设施上的筛分装置和洗砂装置；筛分洗砂平台航行至采砂点附近，下锚固定在施工水域范围内，筛分洗砂平台与其它船舶应预留足够的安全距离。

5.如权利要求4所述的在高密实度高杂物含量的水域进行采砂的施工工艺，其特征是：步骤(4)中绞吸挖泥船通过绞吸挖泥施工得到的泥浆通过自浮管线直接输送至筛分洗砂平台的筛分装置。

6.如权利要求5所述的在高密实度高杂物含量的水域进行采砂的施工工艺，其特征是：步骤(5)中筛分洗砂平台的筛分装置的筛分池与洗砂装置的洗砂池连通，经过筛分的泥浆进入筛分池后再进入洗砂池。

7.如权利要求6所述的在高密实度高杂物含量的水域进行采砂的施工工艺，其特征是：步骤(6)中砂驳船在接收调度下达的指令后方可靠泊装驳平台，砂驳船按照既定进出场路线行驶，由锚艇辅助靠泊。

8.如权利要求7所述的在高密实度高杂物含量的水域进行采砂的施工工艺，其特征是：步骤(6)中筛分洗砂平台具有从洗砂装置接收洗砂后砂源的转移输送带，该转移输送带向靠泊在筛分洗砂平台侧方位的砂驳船进行装舱。

9.如权利要求8所述的在高密实度高杂物含量的水域进行采砂的施工工艺，其特征是：步骤(7)中当砂驳船到达卸砂地点进行卸砂时，砂驳船自身的卸砂输送带将砂源输送至另一筛分装置进行再次筛分处理。