清淤疏浚中接力泵船位置确定及施工方法探讨

第46卷第8期2015年4月人民长江YangtzeＲiverVol．46，No．8Apr．，2015收稿日期:2014－12－20作者简介:陈益钟，男，工程师，从事港口航道治理相关方面的研究工作。E－mail:15474991@qq．com文章编号:1001－4179(2015)08－0092－03清淤疏浚中接力泵船位置确定及施工方法探讨陈益钟，张志芳(中交天航环保工程有限公司，天津300461)摘要:在采用绞吸式挖泥船进行河湖清淤疏浚施工时，通常需串联拉力泵船来加大疏浚泥土的输送距离，为提高施工效率，需合理确定接力泵船的布置位置。结合厦门集美皮划艇赛道清淤吹填工程，提出一种确定接力泵船位置的理论计算方法，该方法是根据泥浆杨程、输送阻力损失、泵串联特性推导出接力泵船位置的计算公式。针对工程实际提出了提高疏浚生产效率的措施，取得了较好施工效果。关键词:绞吸挖泥船;接力泵船;泵船位置;清淤疏浚中图法分类号:TV851文献标志码:ADOI:10．16232/j．cnki．1001－4179．2015．08．023在湖泊清淤疏浚施工中多采用绞吸式挖泥船单船施工，但这种施工方法难以将疏浚泥土直接输送至较远的排泥场，通常需要在管路中间串联一级或多级泵站，因而其施工生产效率、接力泵船的布置位置及提高产量的措施是工程人员关心的重点。本文结合厦门集美皮划艇赛道清淤吹填工程，提出一种确定接力泵船布置位置的理论计算方法，取得了良好的效果，并根据实际情况制定了提高疏浚生产效率的具体措施。1生产效率和接力泵船位置清淤吹填工程施工时，绞吸挖泥船与接力泵船以串联方式工作，接力泵船位置的确定是提高生产效率的关键性因素。接力泵船泥泵前后压力必须小于封水压力，同时泥泵入口压力大于0，否则容易发生泥泵前端管线或胶套被吸扁和泥泵汽蚀的情况。接力泵船泥泵进口压力取决于接力输送系统的泥泵特性、管线摩阻、接力泵船位置等因素。1．1泥泵扬程泥泵清水特性曲线采用二次曲线模拟［1］，表示为Hw=AQ2+Bnn0Q+C(nn0)2(1)式中，Q为流量;Hw为实际转速n时的清水扬程;A、B、C为特征曲线在转速n0时的拟合系数。不同疏浚土泥泵特性曲线由(2)式表示［2］Hm=Hw［KH(γm－1)+1］(2)式中，Hm是泥泵泥浆扬程;KH是土质换算系数;γm是泥浆容重。因而绞吸挖泥船和接力泵船泥泵输送泥浆特性曲线可由以下方程表示Hm绞=［A1Q2+B1n1n01Q+C1(n1n01)2］×［KH(γm－1)+1］(3)Hm泵=［A2Q2+B2n2n02Q+C2(n2n02)2］×［KH(γm－1)+1］(4)1．2输送阻力损失计算输送阻力损失包含沿程阻力损失Hf、局部阻力损失Hj、动能引起的阻力损失Hd、排高引起的阻力损失Hh［2］。总阻力可由以下公式表示Hz=Hf+Hj+Hd+Hh=λLDv22gγm+Σδjv22gγm+v22gγm+γm△H(5)式中，λ为沿程阻力损失系数;L是管道长度;D为管线直径;v为流速。1．3串联接力泵船根据泵串联特性可知，泵串联流量不变，扬程直接第8期陈益钟，等:清淤疏浚中接力泵船位置确定及施工方法探讨相加。根据泥泵特性曲线与管线摩阻特性，得以下公式Hm绞+Hm泵=Hf+Hj+Hd+Hh(6)其中泥浆流量、钢管直径、泥浆流速之间的关系式如下Q=π(D2)2v(7)根据公式(6)、(7)求解泥浆流速、泥浆流量。生产率W=Q·P(8)式中，泥浆浓度P=γm－1γ－1，γ为原状土容重。接力泵船泥泵入口压力必须大于零，该接力系统才能正常工作，同时挖泥输送系统的泥浆流速必须大于临界流速。1．4泵船位置根据施工技术手册规定，接力泵船的位置建议摆放在泵前压力为0．1MPa处［3］，约10m水头，可推导出接力泵船位置计算公式如下L1=(Hm绞－H吸－H挖－Hd－10)/(λv22gγmD)(9)式中，H吸为吸口局部阻力损失，H挖为挖深水头损失。2提高产量的措施生产率和时间利用率是产量的决定性因素。生产率取决于挖掘生产率和输送生产率。根据泥泵特性曲线和管线摩阻特性曲线可知，随着泥浆浓度的增加流量下降，在一定范围内生产率随着浓度的增加而增加，浓度增加流速降低，流速受到临界流速的限制。时间利用率取决于船机设备、绞吸挖泥船和接力泵船的配合以及工况等因素。2．1提高生产效率的措施提高生产效率的方法有:①增加泥浆浓度。选择合适的铰刀、挖泥深度、横移速度、前移距，特别是提高挖泥操作手的技能水平，增加泥浆浓度。②缩短排距。在工前准备阶段，认真踏勘现场，将排距缩至最短。③减小浮管、水下管的使用。在方便施工的情况下，减小浮管的长度。④管线的铺设力求顺直，减少爬坡、转弯的次数，少用直角弯头，特别是缩口的使用。⑤采用摩擦阻力小的排泥管线。⑥在泥泵柴油机功率允许的情况下，提高泥泵的转速。⑦减少