摘要：嘉于硤線航道改造工程是作為嘉興地區“ 十五”重點項目之一, 新工藝、新技術的采用為航道改造工程的建設發揮了重要作用。本文介紹了水上攪拌船在航道工程建設中起到了關鍵技術及作用, 并對工程特點和工藝研究進行闡述, 同時說明了該項技術在航道工程建設中的推廣應用前景。
關鍵詞：航道改造攪拌船
1 工程概況
嘉于硤線航道改造工程中的海鹽段工程起點為嘉興市海鹽縣于城鎮, 樁號為K30+572.35; 航道為東西走向,航道基本沿鹽硤乙線,終于海鹽、海寧交界處, 終點樁號為K41+649.98,全長11.07km。本合同段為第Ⅱ 合同段, 起點樁號為K36+186.27, 終點樁號為K41+649.98 ,全長5.46 km。
主要工程數量為: 陸上土方開挖67248m3; 航道土方開挖707404m3; 航道水下土方疏浚248026m3; A2型護岸205m; B2 型護岸9256m; B3 型護岸500m。
設計標準按四級航道標準實施, 通航500t 級船舶。航道設計斷面為復式梯形斷面, 底寬40m, 面寬≥60m, 設計水深2.5m。彎曲半徑: 一般地段Rmin=330m; 困難地段Rmin =260m; 特別困難地段Rmin=170m。設計最高通航水位1.86m( 黃海基準面, 下同) ; 設計最低通航水位0.46m。
2 工程特點分析
( 1) 本工程施工戰線長、交叉作業多, 現場施工便道、水電接駁、材料運輸等都存在一定難度, 施工的平面布置是保證工程正常施工的關鍵之一。
( 2) 本工程施工中不可避免地將受到業主的征地、拆遷等事宜的影響。
( 3) 本工程的施工必然要與當地的居民產生相互影響, 如何協調與處理這些關系也是本工程的主要方面。
( 4) 工程工期為2006 年10 月23 日至2007 年10 月22 日, 整個工程必須跨汛期施工, 因此如何落實防汛措施, 同時又不影響工程施工且保證工期, 也是本工程施工中工期保證的關鍵。
3 常用施工方法的不足
目前護岸施工, 一般是在施工點附近臨時借地設置拌和場, 設砂、石、水泥堆料場和拌和機械, 人工進料進行拌和, 人力三輪推車推運至作業點進行混凝土澆筑, 施工用電為就近接電或發電機組發電。這種施工工藝存在以下不足:
( 1) 工程質量難以控制。人工配合攪拌機攪拌在計量過程中不準確, 使混凝土的配合比難以真正控制到位; 同時, 采用的運輸方法易促使混凝土產生離析、泌水現象。
( 2) 施工進度緩慢, 工期難以按期完成。由于勞動強度大, 作業面狹窄, 原始的勞作對現代施工提出了嚴峻的考驗。一是工人在施工過程中受雨季、陰冷氣候制約大; 二是護岸施工和土方開挖不能同步展開。通常工人們在這個工作面完成了又要到下一個工作面,從借地、場地硬化、原材料搬移、機械設備的擺放到退耕還田都是既勞民又傷財的重復而無用的工作。
( 3) 借地費用大, 不經濟,標化工地建設難以實施, 對環保有影響。
①每個點必須借用一畝地( 即667m2) 作為包括碎石、黃砂、水泥堆場及攪拌機發電機組的擺放場地, 并且相鄰點之間的距離不得超過200m, 導致借地數量多、面積大、費用高、極不經濟。
②材料堆場按規范及設計要求應進行硬化處理( 混凝土澆筑) , 每個點澆筑施工完成后, 硬化的場地需進行清理, 以滿足耕植等環保要求。同時對環境保護極其不利, 標化工地建設很難實現。
③安全隱患多, 由于原有老航道深淺不一, 工程船舶靠岸經常會產生擱淺現象, 嚴重的會使船舶遭受重大損壞。另外, 施工材料、機械上岸均要人工作業, 稍不小心人員就會落水, 安全隱患大。
4 改進建議
針對上述問題, 我們根據自身條件, 大膽提出把海上混凝土作業的施工方法應用到航道改造工程中的設想, 即建立一個小型水上攪拌站來進行混凝土作業,以對現有的施工工藝進行改進,提高工效。水上混凝土攪拌站, 實際上就是一艘經過改裝的攪拌船和一艘或( 多艘) 運輸船在水上組成混凝土拌和場, 并把混凝土泵送至作業點。把澆筑護岸混凝土基礎所要用的砂、石料、水泥等建材均由運輸船運到現場, 在水上形成材料堆場, 隨時隨地供應集料; 再由改裝而成的攪拌船( 船上配置吊機、攪拌系統、泵車、輸送管等設施) , 通過自動計量系統( 電腦操作) 進行全自動拌和, 將拌和后的混凝土直接泵送到作業點。
5 結構設計
考慮到結構的穩定性和運料的靈活性, 以及該地區的地理環境、氣候條件和該地區的經濟來源和經濟合理性, 移動式攪拌船采用280t 浮船, 料船用200t 浮船, 其結構形式、斷面結構形式如圖1 所示。
6 結構原理及特點
6.1 結構原理
280 型水上移動式攪拌船由浮船、錨錠系統、攪拌主機、砂石和水泥儲料系統、砂石配料系統、供水系統和混凝土輸送系統等設備組合而成。由于嘉于硤線航道改造工程海鹽段工程地處東江的繁忙航段, 航道上來往船舶很多, 河道狹窄, 太大的浮船會影響航道上船舶的航行安全。通過對浮船穩定性分析后決定選用長23m、寬5.8m、排水量200t 的浮船。經過我們的多次論證, 該船穩定性好、移動靈活, 適合在狹窄的航道上晝夜施工, 同時還能保證航道的安全和提高攪拌船的機械利用率。整個攪拌系統布置在浮船甲板的前半部分, 包括攪拌主機、砂石配料系統、供水系統和混凝土輸送系統, 其中砂石儲料系統可儲存200t 的砂石料, 單獨采用一艘200t 的料船。
攪拌船的位置, 盡量避開漁民放養的網箱, 盡量避開狹窄航道, 如有必要, 應派疏浚船先疏浚到攪拌船安全停靠位置, 選擇最寬處作業。攪拌船吊機操作人員將抓斗徐徐升起, 轉向料船, 再將材料緩緩放進JZM750 攪拌機料斗。該吊機布置在浮船的后半部分, 并可以360°旋轉, 如圖2 所示。
( 1) 錨錠系統。在攪拌船前后舷各安裝一臺卷揚機, 陸上根據需要均布地垅, 地垅埋設深度根據需要設定, 用鋼絲繩與地垅連接。如攪拌船需小范圍移位, 可通過前后卷揚機收放來實現, 既機動又穩定。實踐證明, 錨錠系統能保證浮船的穩定性。
( 2) 攪拌主機。攪拌主機采用1 臺JZM750 型攪拌機組合工作, 該機結構簡單, 維修方便, 易于操作,且造價低廉。1 臺攪拌機, 出料口離甲板面高2m,通過溜槽將混凝土送往混凝土輸送泵的集料斗。
( 3) 配料系統。采用1 套GZJ1200×2 的電子計算配料機向1 臺攪拌機配料, 配料機根據預先設定的程序, 通過電子稱量系統準確地將砂石料配送到攪拌機的上料斗內, 配料精度達到國家規定的標準和施工規范要求。由于水上作業使用袋裝水泥比較方便, 因此水泥的添加采用人工操作。
( 4) 供水系統。JZM750 攪拌機的供水系統為使計量準確, 使生產出來的混凝土質量得到保證, 將儲水池整體提高, 使儲水池的水面保持和攪拌機供水泵的進水口處于同一水平面, 杜絕了倒虹吸現象的產生, 保證了供水量的準確。
( 5) 儲料系統。一般情況下, 攪拌站的砂石上料系統均采用來回上料。其缺點是造價高, 占用場地大, 制造工藝復雜。根據船上工作面小的特點, 決定取消傳統的上料系統, 采用一艘200t 的料船, 該料船中間用鋼板分割成2 個獨立箱體, 一個存放黃砂,一個存放碎石。隨時停靠在攪拌船旁邊, 采用攪拌船上的吊機直接上料。
( 6) 混凝土輸送系統。輸送系統由一臺水平單動雙列液壓活塞式70kW 泵車及若干長約1m 的鋼直管和彎管組成。采用泵送混凝土可提高生產效率和降低工人的勞動強度, 加快工程進度。由于水上施工大部分采用固定平臺施工, 在攪拌船到岸上的距離內采用軟式導管。為了解決潮汐影響布管的問題, 特設計制造了1 座小型的鉸接便橋, 自動調節輸送泵管道的位置, 避免了因波浪變化使管道拉長或縮短,減少了斷管、堵管等問題的發生。
6.2 技術特點
( 1) 攪拌船穩定性能好、移動方便、機械利用率高, 適于點多、線長及水上大體積混凝土施工。
( 2) 砂石料的配料系統計量準確, 自動化程度高, 水泥、水和混合料稱量誤差不大于±1% , 骨料不大于±2% , 混凝土質量有保證。
( 3) 集料系統結構簡單實用, 成本低廉, 立體布置占用場地小。可減少陸域借地占用數量及耕土污染危害。
( 4) 攪拌站可根據需要在滿足強度要求的前提下, 靈活添加粉煤灰摻和物, 以減少水泥的用量, 降低工程成本。
( 5) 采用泵送混凝土, 在攪拌船和固定平臺處利用鉸接便橋, 解決了潮汐影響輸送泵布管的問題。
( 6) 由于機械化作業, 晝夜均可施工, 最大限度保證工期。對突擊地段及應急性強的任務可滿足時間要求。
( 7) 攪拌機可各自獨立工作, 也可組合使用, 節約了機械的臺班使用費。該攪拌船的整體設計改造效果良好, 適應性強, 我們堅信能在嘉于硤線航道改造工程海鹽段工程施工中發揮重要的作用。
7 水上攪拌船護岸基礎的施工
水上攪拌船護岸基礎的施工工藝流程圖如圖3所示。
8 實施水上攪拌站應把握的幾個環節
( 1) 在攪拌船作業前應完成借地的相關工作, 否則會產生作業條件具備而不能開工的狀況。
( 2) 按有關規定, 攪拌船作業不能占用老航道,必須開進圍堰內, 因此陸上土方開挖應提前大規模展開, 保證形成相應的作業條件。
( 3) 陸上混凝土基礎澆筑的各分項應及時跟進,必須精心準備、周密安排、科學組織。施工流程如下:測量放樣→機械開挖基槽→人工修基槽→鋪設碎石墊層→立模→挖齒溝→澆筑混凝土基礎→基礎養護。在正常情況下陸上作業的進度要滿足混凝土每日能泵送; 同時, 陸上作業應配備足夠的人力及機械。
( 4) 材料供應也要及時跟進, 應根據當地市場情況及進度需要, 合理配置運輸船; 同時還要靈活采用多種方式, 如租船等, 使材料供應滿足要求。
( 5) 混凝土配合比要注意使其滿足泵送要求, 為此可能會提高水泥的用量, 在必要時可添加一定的緩凝劑。
9 攪拌船作業應急措施
( 1) 合理選擇攪拌船作業時的停靠點, 盡量避開狹窄航道, 如有必要應派疏浚挖泥船先行疏浚到攪拌船安全停靠位置, 選擇最寬處作業, 以利航行船只通行; 避開漁民放養網箱位置, 減少施工作業對漁民造成的環境及其他影響。
( 2) 在作業過程中, 加強環保管理, 不隨意向航道拋棄廢物和散倒油污水, 避免污染航道。
( 3) 攪拌船施工作業應合理安排, 遵守交通管理規則, 施工時應有專人監護, 確保其他航行船只安全通行。
( 4) 攪拌船施工作業應有專人定人定崗進行機械維修保養作業, 保證船只技術性能良好, 消除設備隱患。一旦出現機械故障, 能及時維修, 確保工程順利進行。
( 5) 攪拌船上的施工作業人員應穿救生衣, 不穿救生衣嚴禁上船作業; 夜間施工應有良好的照明設施。
10 結語
( 1) 在原老航道狹窄、淤積、彎曲, 并有其它船舶航行等復雜工況條件下, 面對工程量大、工期短等, 且雨水天氣多的情況, 通過采用水上移動攪拌船技術, 使工程質量、工期、安全等目的得以圓滿實現。實踐證明, 所采用的施工工藝和施工技術參數是可靠的, 合理的。
( 2) 水上移動式攪拌船工藝有效解決了航道工程護岸混凝土基礎澆筑的施工借地不經濟性、借地混凝土硬化造成的退耕還田后的對老百姓耕作的不合理性及不環保性。
( 3) 通過水上攪拌船作業, 提高了勞動強度, 加快了施工進度, 由原始的用人力三輪車運送混凝土, 改成導管泵送混凝土直接泵送至施工作業點, 提高了施工效率, 保證了工程質量, 使“百年大計, 質量第一”真正落到實處。
( 4) 通過機械化施工, 護岸施工和土方開挖可以同步展開, 同時對工程船舶靠岸施工材料, 機械上岸及人工作業的安全也得到了保證。不僅消除了安全隱患, 也為標化工地的建設創造了良好的條件。
( 5) 航道工程水上移動式攪拌船施工技術在國內屬首次提出。實踐證明是成功的。通過施工工藝的研究和開發, 形成了具有自主產權的核心技術, 在內河航道改造工程中具有廣泛的推廣應用前景。
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