本發(fā)明屬于水工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種近海淺水區(qū)域針對粉土土質(zhì)利用小型絞吸挖泥船打設(shè)充填袋圍堰的施工系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
充填袋結(jié)構(gòu)圍堰已廣泛應(yīng)用于圍海造陸工程，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、適用性強、造價低等優(yōu)點，目前在我國海、河堤壩及護岸工程中得到廣泛應(yīng)用。東營廣利港位于東營市東城東南方向，渤海萊洲灣西岸，廣利河河口處，距東營市市中心約20km。該區(qū)域基本由陸上三角洲平原和水下三角洲平原構(gòu)成。水下三角洲系陸上三角洲向水下延伸部分，從高潮線始，外延伸展至水深10～22m，并呈半環(huán)帶狀分布。充填袋圍堰施工區(qū)水深在+0.30～-0.92m之間，平均高潮位1.91m，平均低潮位0.31，平均潮差1.60m。施工區(qū)泥面總體自然坡降小于1/2000，沿岸水淺、灘寬、地勢平坦，表層沉積物以粉土為主。由于施工區(qū)水深條件有限，一般外運砂船舶無法進入，致使施工難度大大增加，充填料成本也隨之增加。根據(jù)該區(qū)域土質(zhì)勘察資料確定，施工區(qū)域土質(zhì)為粉土，可以作為充填袋的充填料。但對于這種土質(zhì)，如果利用常規(guī)的水力直吸式充灌裝置，水下土體一般難以塌方，而且根本無法形成充填袋內(nèi)的土體沉淀，輸出的混合物含粉土率極低，不僅制約施工效率，而且充填效果并不理想。因此，針對含有粉土的緊密土體進行充填袋施工需要選取一套新型充填料充灌施工方法，方可有效解決粉土的顆粒小、緊密性強、難塌方、難沉淀的問題。我們在該地區(qū)嘗試采用小型絞吸挖泥船進行施工區(qū)取土和對充填袋袋體的充灌施工。(采用的小型絞吸挖泥船技術(shù)指標(biāo)為主機功率1200kw、挖深-15米、施工吃水0.5米、船體排出管徑550mm、產(chǎn)量最高800立方米每小時，通常作為內(nèi)河河道清淤使用船舶)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種解決現(xiàn)有充填方法受自然條件影響下砂源運輸困難無法進行充填袋施工和就地取土施工效率低導(dǎo)致充填袋不易成型的問題的利用小型絞吸挖泥船打設(shè)充填袋圍堰的施工系統(tǒng)及方法。
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：
一種利用小型絞吸挖泥船打設(shè)充填袋圍堰的施工系統(tǒng)，其特征在于：包括主機功率為1200kw，水下泵轉(zhuǎn)數(shù)為400轉(zhuǎn)每小時的小型絞吸挖泥船；小型絞吸挖泥船正常施工中排出壓力為0.3MPa；所述絞吸挖泥船的出料端連接輸料管線，所述輸料管線的端部連接轉(zhuǎn)換三通的主管口，轉(zhuǎn)換三通的兩個旁通的直徑小于主管口的直徑，兩個旁通分別通過高密度聚氯乙烯管供料管連接分線裝置，所述分線裝置設(shè)有六個出料接口，一個充填袋至少通過一條供料軟管連接分線裝置的出料接口。
本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施：
所述供料管的在充填袋施工過程中承壓能力在0.25MP以內(nèi)；所述挖泥船的輸料管線的直徑為550mm，所述供料管的直徑為350mm。
本發(fā)明還提供一種利用上述打設(shè)充填袋圍堰的施工系統(tǒng)進行打設(shè)充填袋的施工方法：包括如下步驟：
1)、施工準(zhǔn)備:施工前，對現(xiàn)場土質(zhì)進行采樣、實驗，掌握取砂區(qū)土質(zhì)情況，主要指標(biāo)涵蓋細(xì)顆粒含量、含水率、飽和度；
2)、潮位滿足需要時定位船定位，通過定位纜繩開始鋪設(shè)充填袋；
3)、將小型絞吸船輸料管線首先與供料管相連，再由供料管與供料軟管相連，供料軟管分別連接充填袋的接口；所述小型絞吸挖泥船的主機1200kw，水下泵轉(zhuǎn)數(shù)為400轉(zhuǎn)每小時，小型絞吸船輸料管線的直徑為550mm，正常施工中排出壓力為0.3MPa；而供料管的在充填袋施工過程中承壓能力在0.25MP以內(nèi)，在輸料管線末端接一個鋼制轉(zhuǎn)換三通，由直徑550mm轉(zhuǎn)接為兩個350mm供料管，以此來分擔(dān)管線壓力，保證分出的管線承壓在0.15MPa以內(nèi)，同時兩個供料管再連接分線裝置，進行分流充填料；
4)、小型絞吸船挖泥施工開始，充填料通過水下泵輸送到連接的各個充填袋中；小型絞吸船最末端共分出12條供料軟管，最開始打設(shè)底層充填袋時，使用3條供料軟管供應(yīng)每個充填袋，將近打滿時，使用1條供料軟管進行補打，然后繼續(xù)進行充填袋的定位和鋪設(shè)；當(dāng)充填袋露出水面以后，充填袋不受潮水影響，且袋體逐漸變小，最多同時可對12個充填袋進行施工；
5)、現(xiàn)場設(shè)置調(diào)度職位，根據(jù)充填袋打設(shè)情況，指揮開合各供料管開關(guān)或者變換位置，繼續(xù)進行下一個充填袋的施工。
本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：由于采用了將小型絞吸挖泥船參與到充填袋圍堰打設(shè)施工中，從而保證了類近海淺水區(qū)利用原地取得粉土充灌充填袋圍堰能夠快速和穩(wěn)定的成形，與傳統(tǒng)的充填袋打設(shè)相比較有以下幾點優(yōu)點和效果：
1.充填料的供應(yīng)得到保證，不用依賴外運充填料。
2.小型絞吸挖泥船的船舶挖掘和輸送性能遠(yuǎn)高于普通的直吸式充灌裝置的吸取和輸送性能。針對當(dāng)?shù)胤弁镣临|(zhì)，絞吸挖泥船可以利用絞刀的轉(zhuǎn)動輕易破碎原狀緊密土體，通過船舶水下泵吸取并輸送至充填袋體內(nèi)。不用擔(dān)心由于取土裝置性能底下導(dǎo)致無法保證充填料供應(yīng)不及時影響施工效率的問題發(fā)生。
3.由于小型絞吸挖泥船獲取充填料速度快，輸送能力強，可以同時為多個充填袋體供料，所以工作面也由原來的“一對一”變?yōu)椤耙粚Χ唷?，即一個供料源對多個施工工作面，擴大了施工范圍，提高了施工效率。
4.供料船舶、直吸式充灌裝置、充灌裝置操作人員等被僅有10人操作和維護的小型絞吸挖泥船所代替，節(jié)省了大量的機械和施工人員，減少了海上交通壓力和安全，也起到了環(huán)保和節(jié)能減排的效果。
5.充填袋袋體能夠迅速成形，是由于取得的充填料質(zhì)量高，利用粉土特性能夠迅速排水和固結(jié)。根據(jù)土質(zhì)勘察資料可以確定取土區(qū)內(nèi)粉土土層的分布和深度，利用絞吸挖泥船可以定挖深的特點，專門挖掘粉土土層，保證了充填料中粉土含量，保證了粉土排水快固結(jié)速度快的特點得到發(fā)揮。小型絞吸挖泥船施工中充填袋成形發(fā)可達127m3/h，而普通的直吸式充灌裝置由于無挖掘能力無法破碎土體且吸取率低，導(dǎo)致施工效率僅有不到20m3/h。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1、小型絞吸挖泥船；2、輸料管線；3、轉(zhuǎn)換三通；4、供料管；5、分線裝置；6、定位船；6-1、定位纜繩；7、充填袋；8、供料軟管。
具體實施方式
為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：
請參閱圖1，一種利用小型絞吸挖泥船打設(shè)充填袋圍堰的施工系統(tǒng)包括主機功率為1200kw，水下泵轉(zhuǎn)數(shù)為400轉(zhuǎn)每小時的小型絞吸挖泥船1；小型絞吸挖泥船正常施工中排出壓力為0.3MPa；所述絞吸挖泥船的出料端連接輸料管線2，所述輸料管線的端部連接轉(zhuǎn)換三通3的主管口，轉(zhuǎn)換三通的兩個旁通的直徑小于主管口的直徑，兩個旁通分別通過高密度聚氯乙烯管供料管4連接分線裝置5，所述分線裝置設(shè)有六個出料接口，一個充填袋7至少通過一條供料軟管8連接分線裝置的出料接口。
上述結(jié)構(gòu)所述供料管的在充填袋施工過程中承壓能力在0.25MP以內(nèi)；所述挖泥船的輸料管線的直徑為550mm，所述供料管的直徑為350mm。
一種利用上述打設(shè)充填袋圍堰的施工系統(tǒng)進行打設(shè)充填袋的施工方法：包括如下步驟：
1)、施工準(zhǔn)備:施工前，對現(xiàn)場土質(zhì)進行采樣、實驗，掌握取砂區(qū)土質(zhì)情況，主要指標(biāo)涵蓋細(xì)顆粒含量、含水率、飽和度；并應(yīng)熟悉充填袋施工工藝相關(guān)圖紙、技術(shù)要求、材料規(guī)格、尺寸以及相應(yīng)行業(yè)規(guī)范，編寫詳細(xì)的施工組織設(shè)計，組織相關(guān)施工和操作人員進行技術(shù)、質(zhì)量、環(huán)保和職業(yè)健康安全交底；
2)、潮位滿足需要時定位船6定位，通過定位纜繩6-1開始鋪設(shè)充填袋；
3)、將小型絞吸船輸料管線首先與供料管相連，再由供料管與供料軟管相連，供料軟管分別連接充填袋的接口；所述小型絞吸挖泥船的主機1200kw，水下泵轉(zhuǎn)數(shù)為400轉(zhuǎn)每小時，小型絞吸船輸料管線的直徑為550mm，正常施工中排出壓力為0.3MPa；而供料管的在充填袋施工過程中承壓能力在0.25MP以內(nèi)，在輸料管線末端接一個鋼制轉(zhuǎn)換三通，由直徑550mm轉(zhuǎn)接為兩個350mm供料管，以此來分擔(dān)管線壓力，保證分出的管線承壓在0.15MPa以內(nèi)，同時兩個供料管再連接分線裝置，進行分流充填料；
4)、小型絞吸船挖泥施工開始，充填料通過水下泵輸送到連接的各個充填袋中；小型絞吸船最末端共分出12條供料軟管，最開始打設(shè)底層充填袋時，使用3條供料軟管供應(yīng)每個充填袋，將近打滿時，使用1條供料軟管進行補打，然后繼續(xù)進行充填袋的定位和鋪設(shè)；當(dāng)充填袋露出水面以后，充填袋不受潮水影響，且袋體逐漸變小，最多同時可對12個充填袋進行施工；
5)、現(xiàn)場設(shè)置調(diào)度職位，根據(jù)充填袋打設(shè)情況，指揮開合各供料管開關(guān)或者變換位置，繼續(xù)進行下一個充填袋的施工。
工程實施過程中的要點：
(1)由于絞吸船相對于傳統(tǒng)直吸式充灌裝置，流速大，排出壓力偏高，相應(yīng)對供料管和袋體的壓力也是偏大的，會導(dǎo)致管線和充填袋破裂。
(2)施工的連貫性是施工流暢的關(guān)鍵因素之一，該區(qū)域采用的小型絞吸船最末端共分出12條供料軟管，最開始打設(shè)底層充填袋時，使用3條軟管供應(yīng)每個充填袋，將近打滿時，使用1條軟管進行補打，然后繼續(xù)進行充填袋的定位和鋪設(shè)。當(dāng)充填袋露出水面以后，充填袋不受潮水影響，且袋體逐漸變小，最多同時可對12個充填袋進行施工。
(3)本工程為充填袋圍堰施工，充填袋袋體施工的質(zhì)量才是工程的最重要之處，所以要根據(jù)輸送的充填料質(zhì)量、充填袋打設(shè)的效果和進度來隨時調(diào)整船舶的施工狀態(tài)。
施工成形效果和質(zhì)量：
(1)充填袋袋體成形效果，根據(jù)測量驗收數(shù)據(jù)顯示，完成后的袋體尺寸等能夠符合一般的設(shè)計要求和傳統(tǒng)充填袋施工的技術(shù)指標(biāo)，由于充填料供應(yīng)速度快，粉土含量高，所以充填袋能夠迅速排水和土體固結(jié)。
(2)充填袋內(nèi)留存下的充填料取樣后送至材料檢驗機構(gòu)，也符合一般設(shè)計要求的粘粒(d＜0.005mm)含量＜10％，指標(biāo)要求c≥8kPa，Φ(水上)≥20°，Φ(水下)≥15°，其中實際檢測出的指標(biāo)為：粘粒(d＜0.005mm)含量＜6％-7％，指標(biāo)要求c≥8-8.3kPa，Φ(水上)≥20°-21°，Φ(水下)≥15°-16°。
根據(jù)土質(zhì)勘察資料可以確定，就施工區(qū)取土區(qū)域的土質(zhì)為粉土，其特性：灰色，稍密狀，混較多粘粒、砂粒，土質(zhì)不均勻，局部夾淤泥質(zhì)土薄層。但實際經(jīng)過吹填留存在袋體內(nèi)的土質(zhì)觀察可以看出，土質(zhì)呈黃色顆粒，細(xì)膩，無粘粒等，土質(zhì)均勻雜質(zhì)少，符合充填袋成形的基本需求，效果良好。
本發(fā)明利用絞吸挖泥船的挖掘能力強和輸送效率高且穩(wěn)定的施工特點，解決了受自然條件影響下砂源運輸困難無法進行充填袋施工和就地取土施工效率低導(dǎo)致充填袋不易成型的問題。首先，絞吸挖泥船打設(shè)充填袋施工過程中，絞吸船的主要職責(zé)是取土和向充填袋袋體輸送充填料的充灌工作，定位船負(fù)責(zé)充填袋袋體的定位工作，形成了供應(yīng)和接收的結(jié)構(gòu)。其次，由于絞吸挖泥船自身施工特點，能夠保證充填料供應(yīng)穩(wěn)定，不受自然條件限制持續(xù)施工。而且在對充填袋體輸送充填料的過程中，船舶的輸送泵效較普通充灌裝置更高更快更穩(wěn)定，充填袋充灌效率得到提升，更加穩(wěn)定。最后，由于普通充填袋圍堰施工中的運輸船、直吸式充灌裝置和相對應(yīng)的輔助船舶等被絞吸挖泥船所代替，施工工作面由原來的零散分布變成了整體同步實施。施工中往來的船舶相應(yīng)減少，海上船舶和燃油消耗相對減少，起到了安全、環(huán)保和節(jié)能減排的作用。
以上所述僅是對本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。