2 绞吸船挖泥操作指导.docx
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2绞吸船挖泥操作指导
“天虎”绞吸船
挖泥操作指导书
绞吸船施工工艺优化与标准化研究课题组
前言
为实现挖泥操作的标准化，提高绞吸船生产效率，中交天津航道局有限公司与天津大学合作，进行了绞吸船挖泥操作标准化的研究工作。
挖泥操作标准化指导书以实用性为目的，编制过程中，对天虎号船舶现状及驾驶员需求进行了相关调研，同时也借鉴了兄弟疏浚企业的施工经验和管理经验，并参考了现有的规章制度、施工工艺和挖泥操作方法，包括：
GBT15498-2003《企业标准体系管理标准和工作标准体系》、《疏浚技术规范》、《疏浚工程师手册》、《3500M3绞吸式挖泥船A型全船说明书》、《215施工工艺》、《天牛施工工艺》等技术文件，最后结合天津航道局以及“天虎”绞吸船的实际情况完成本操作指导书。
本操作指导书适用于“天虎”绞吸船，其模板不仅为其他挖泥船建立标准化操作文件提供了参考，也为绞吸船操作方法及参数的持续完善优化提供了平台。
随着绞吸船挖泥操作经验的不断积累，本操作指导书须持续改进和完善。
项目成果使用说明
“绞吸船施工工艺与标准化”项目一期，经过一年多的研究分析及挖掘整理工作，形成了一套以“天虎”绞吸船挖泥操作方法为基本内容的标准化操作指导，为标准化操作方法的培训和标准化工作的进一步推广提供了有效工具和持续拓展完善的平台。
根据驾驶员的实际需求以及天津航道局滨海环保浚航工程有限公司相关专家及领导的反馈意见，为使项目成果在实际应用中充分发挥指导和培训作用，将其以三种不同的方式表达，各成果内容及建议的使用方法如下：
（一）挖泥操作指导PPT培训课件
表达形式：
以PPT幻灯片的形式表现，配以实际操作图表，语言简练。
内容：
以挖泥操作各工序的具体操作方法为核心，辅以挖泥作业须知的常识，使驾驶员对挖泥作业有全方位的基本了解。
建议的使用方法：
可用做培训课件，也可以用于驾驶员自学参考。
（二）挖泥操作指导书
表达形式：
以Word文档格式表现。
内容：
以PPT培训课件内容为基础，并对部分内容进行具体详细说明。
建议的使用方法：
便于存档管理及驾驶员日常翻阅学习，以对具体问题有深入了解。
（三）影像资料
表达形式：
以影音文件格式表达，以连续操作动作录像配以语音文字解释，集声、像、文字于一体。
内容：
以各工序的操作步骤为基本内容，辅以对绞吸船结构的基本介绍。
建议的使用方法：
可辅助培训使用，也可用于驾驶员自行观看学习，能有效地强化培训效果。
由于挖泥作业工况复杂多变的特点，使数据的采集和分析具有很大的难度，目前形成的标准化指导的数据来源主要针对“天虎”绞吸船及其特定施工土质，且所形成的成果未经内化的完善过程，因此，项目成果还有待于实践的验证，并在此基础上进一步完善。
第一部分挖泥作业须知
1．1安全施工文件
进入施工区域需要遵守的主要安全制度：
1）《中交天津航道局有限公司安全生产管理规定》
2）《中交天津航道局有限公司安全生产分级责任制》
3）《中交天津航道局有限公司安全事故统计管理办法（试行）》
4）《中交天津航道局有限公司疏浚施工安全管理规定》
5）《中交天津航道局有限公司水上交通事故管理规定及流程图》
6）《中交天津航道局有限公司安全生产事故快报制度及流程图》
7）《中交天津航道局有限公司危险和不明疏浚物安全管理规定》
8）《中交天津航道局有限公司安全生产教育培训管理规定》
9）《中交天津航道局有限公司挖泥船节能降耗实施细则》
10）《挖泥船产量计放射源装置安全防护管理规定》
11）《中交天津航道局有限公司船舶溢油应急预案》
12）《中交天津航道局有限公司放射源事故应急预案》
1.2绞吸船基本工作原理
绞吸挖泥船是水力式挖泥船中较普遍的一种，其基本工作原理是通过旋转的绞刀将海底泥（沙、石等）挖掘绞松，并进行泥水混合，同时，由船上离心式泥泵产生的真空把挖掘所得的泥浆吸入、提升再通过排泥管线排出输送到泥土处理场地。
绞吸挖泥船利用安装在绞刀桥梁前端的绞刀的旋转运动实现挖掘破土。
旋转的绞刀将海底泥（沙、石等）连续不断地绞松，并进行泥水混合。
混合后的泥水在大气压的作用下，经吸口吸入泥泵加压后通过排泥管输送到吹填区。
施工过程分为挖掘、吸入和泥浆输送。
挖掘能力与绞刀型式及结构、绞刀功率、绞刀转速、横移速度、切削厚度有关；吸入能力与吸口大小、吸口阻力、泥泵性能等因素有关。
输送能力与泵机转速、泥泵效率、泥泵性能、输入功率、管路特性有关。
在实际作业过程中，驾驶员根据工况适当调整参数，使船舶性能达到最佳水平，实现高产。
1.3“天虎”主要设备性能参数
1.3.1船体
船长
108m
满载吃水
平均
3.7m
公称产量
3500m3/h
柱间长
86.1m
船尾
公称排距
3000m
型宽
18.2m
空载吃水
平均
吸排泥管直径
0.8m
总宽
船尾
最大挖深
26m
型深
5.2m
排水量
满载
4965t
挖宽
100m
总船重量
2864t
空载
1.3.2泥泵系统
舱内泵
水下泥泵
舱内泵柴油机
水下泵驱动柴油机
柴油机安全使用范围
型式
双壳卧式离心
单壳卧式离心
型式
V型4冲程
V型4冲程
台数
2台
1台
型号
16v240zc
16v240zc
流量
12500m3/h
12500m3/h
功率
3240kW
1800kW
压头
59m
32m
转速
1000r/min
993r/min
转速
330r/min
258r/min
缸径×行程
240/275
240/275
叶轮叶片外径
1.94m
1.94m
电流×电压
210.1A×6000V
叶轮内宽度
0.4m
0.4m
叶片出水角
叶片数
3
小叶轮直径
1.3.3绞刀系统
绞刀
绞刀电机驱动设备
型式
VOSTASC25
类型
液压马达
直径
2.33m
台数
1
转速
0-33r/min
转速
30r/min
重量
9500kg
功率
1100kW
堵转转矩
电流×电压
1.3.4钢桩系统
钢桩直径
1.6m
起升液压缸数
2
锁紧缸数
每桩两个
钢桩长度
42m
单缸推力
2.01×106N
单缸推力
2.269×106N
钢桩重量
65t
油压
25MPa
油压
25MPa
柱塞行程
柱塞行程
1.3.5绞车系统
起桥绞车
横移绞车
起锚绞车
型式×台数
5×105N×2
5×105N×2
5×105N×2
拉力
5×105N×2
5×105N×2
5×105N×2
速度
4.5×105N×2
4.5×105N×2
4.5×105N×2
绳径×绳长
5×105N
5×105N
5×105N
原动机功率
5×105N
5×105N
5×105N
油压
4.5×105N
4.5×105N
4.5×105N
堵转转矩
背压
1．4挖泥船施工流程
1.4.1挖泥准备流程
1.4.1.1开工展布
1）进点定位：
①根据图纸和GPS定位系统确定的位置进点下桩。
②到位下桩，桩尖离泥面超出3米时，要在浅水区域先下一次钢桩，提升一定高度，掌握液压柱塞下放到底时，桩尖离泥面3米以内，若土质硬则要在2米以内。
③确保下钢桩时的船速在0.3节以内。
2）抛设横移锚：
1根据风流确定抛锚顺序，先抛上风、上流锚。
2将绞刀移动到挖条边线上，下放绞刀定住船身。
3操控锚杆，与船体中心线前夹角成45°左右时，即行抛锚。
4抛锚后收紧横移缆，确认锚爪抓住泥后，将绞刀提出泥面。
5利用风流或锚艇将船移至挖条另一侧边线，抛另一边锚。
3）接通水上管线：
1连接水上管线。
2根据风流布设水上管线锚，使管线顺畅。
1.4.1.2设备检查
供电稳定后，开启电罗经5小时，同时进行设备检查：
1）外围设备检查
1绞刀齿座的状态良好，无严重破损。
2绞刀封水泵已开启。
3起桥滑轮组的轴及滑轮结构完好，横移滑轮轴系完好。
4横移绞车、起锚绞车、起桥绞车、锚杆限位绞车的钢丝缆无断丝断股现象。
5各绞车齿轮轴系的润滑情况良好。
6液压马达周围及管系周围无泄漏。
7排泥管线磨损情况不影响正常排泥生产，不存在泄漏。
8各橡胶短节无泄漏，后面旋转弯头填料及旋转润滑情况良好。
9水下泵及舱内泵无异常情况。
10真空释放阀处于关闭位置，船舱闸阀处于开启状态。
2）钢桩及台车系统检查
1船舶调遣时，要放倒钢桩进行仪器探伤检查，查看有无裂纹。
2立钢桩前要用目测检查焊缝眼孔是否有伤纹。
3各油缸无泄漏现象。
4各起升滑轮的润滑情况良好。
5钢桩司令绳系背扣无断丝断股现象。
6各限位指示开关状态正常。
3）驾驶台设备检查
1计算机辅助决策系统，液压系统投入开关处于打开位置。
2液压系统PLC电源液压处于“工作”位置。
3横移控制手柄、起桥手柄、起锚控制手柄、锚杆限位手柄以及台车控制手柄处于中立位置。
4横移背压调节阀处于‘0’位。
5应急控制选择开关处于关闭位置。
6横移联动开关处于‘0’位。
7起桥联动处于‘0’位。
8出舱闸阀指示灯处于打开位置，真空释放阀处于关闭位置。
9控制方式选择开关处于硬件位置。
10绞刀控制开关处于‘0’位，绞刀转速调节处于最小位置。
1.4.2挖泥操作主要工序
1.4.2.1合排、脱排工序
1）合排工序：
开始挖泥之前，各部设备已开启并具备工作状态，下放桥架使水下泵浸入水中，合上泥泵离合器，开始吹水的操作。
2）脱排工序：
因工作需要，使泥泵离合器脱开的操作。
1.4.2.2挖泥操作流程示意图
绞吸船挖泥时，通过横移挖泥、边线换向、倒桩、移锚四个工序往复循环，进行挖泥作业。
1.4.2.3挖泥操作工序用时统计
通过对辅助决策系统的数据分析，对天虎船的各非挖泥工序操作用时统计得到如下数据：
目前现状
工序名称
抽样次数
操作时间（s）
最短时间
最长时间
平均时间
换向进尺
98
16
110
45
换向收台车下桥
30
46
230
96
换向进台车起桥
30
50
158
95
倒桩
32
140
564
251
移锚
14
198
358
259
1．5分层施工操作要点
对底层有质量要求的施工任务，在施工区域内，绞吸船常采用“上层取平，中层取量，下层保质”的挖泥方法。
施工区域纵剖面示意图
1）上层取平法
挖掘前根据图纸预先判断出上层泥面起伏分布情况。
方法1：
挖掘过程中，结合绞刀油压和吸入真空来判断泥层薄厚，先将厚泥层挖去，然后再开始正常的横移挖泥操作。
方法2：
通过调整横移速度来取平：
泥层薄的地方横移速度加快，到了厚泥层区域可放慢横移速度，但不能提高桥架。
当高泥面第一刀不能去平时，可分多次取平。
2）中层取量法
在上层挖平的基础上，中层可以加大挖掘力度，提高主机、绞刀的转速以及横移的速度，或加大进尺，或加大挖厚，让挖泥船在最大功率下工作并保持最佳工效状态。
3）下层保质法
底层以保证质量为主，保留的厚度以绞刀一刀可以挖完为好，具体依土质不同而定。
在挖掘底层时，可以采用以下挖掘方法来保证质量。
正反刀：
正刀取量横移完毕，底层土层留少一些，需要再用反刀挖一遍，以确保底层的平整度以及设计深度。
例如：
从-10m到-12m是底层，正刀下放1.5m挖到-11.5m，反刀再下放0.5m，挖到-12m，以确保工程质量。
一刀：
在土质较软或下层保留厚度不够时，可以不分正反刀，只留一刀，直接进台车，正刀挖深要大于反刀挖深，调整好正反刀的挖深值，确保质量层平整。
1．6质量控制操作要点
根据施工质量要求，对超深、超宽以及边坡进行控制，以确保工程质量。
1.6.1挖深的控制
1）绞刀下放深度的校核：
施工前需校核绞刀下放深度，当船舶吃水有变化时，应及时调整。
2）绞刀下放深度参考值：
1掌握土质与实际挖深的关系，土质松软时（0-3级，7-8级），可以比正常挖深浅0.2-0.4m；土质较硬时（4-6级），可以比正常挖深深0.1-0.2m。
2挖底层时先做一段约60m试验段，根据试验段获得数据确定下深参数。
3绞刀下放深度在潮位变化超过0.1m时要及时调整。
3）底层平整度控制
1对于基槽以及其他对平整度有较高要求的特殊工程，反刀收底，可减少残留。
例如：
对4-6级土，底层可留2m，正刀挖1.5m，反刀不进尺直接下放0.5m。
挖到边线后，台车可进尺1.5m，浓度保持在挖掘中层取量时的80％左右。
2对于分条挖法的结合部位，底层可以重叠3－5m，以防漏挖。
1.6.2挖宽控制
1定位钢桩必须保持在挖槽中线上，出现偏差，应在倒桩过程中及时调整。
2对容易塌方的土质，挖宽可超出设计边线1－3m。
不易塌方的土质，按设计边线挖掘到位。
1.6.3边坡控制
边坡一般分台阶开挖，根据设计坡比、土质及设备情况确定分层施工宽度。
1．7主要挖掘参数
前移距和切削厚度是挖泥过程中要掌控的主要参数，根据不同土质、不同绞刀类型，参数也有所不同。
根据天虎船在天津地区施工数据，结合现有经验，暂定如下挖掘参数，以供同类工况参考：
土质
前移距（m）
切削厚度（m）
上中层
底层
0-2级土
2-3
3-4（1.2-1.6D）
≤2
3-4级土
2
2-3（0.8-1.2D）
≤2
5-6级土
0.6-1.5
1.5-2（0.6-0.8D）
≤1.5
7-8级土
0.6-1.5
2-5（1-2.5D）
≤1.5
9-10级土
操作注意事项：
1）前移距要小于绞刀水平投影长度。
2）进收台车、起下桥操作时，应保证绞刀油压在允许的安全范围。
3）进收台车、起下桥操作应一次到位，尽量避免重复操作。
4）横移过程中尽量避免进收台车、起下桥操作（涨潮落潮时可调整桥架深度）。
5）台车尽量均匀进尺—即相同土质工况下进尺的距离相等。
6）遇到塌方现象，根据绞刀油压和吸入真空来调整前移距。
7）在急流水域施工挖条要窄，控制在最大挖宽的百分之六十以内最佳。
8）顶流施工要随时掌握横移锚位，不可用背锚位，防止船体被流冲调头。
9）顺流施工挖窄些，防止横移压力过大。
回挖时防止水流冲击船体跑刀。
第二部分：
挖泥操作要点
2．1合排及脱排
2.1.1安全操作提示
1）合排前，确认陆地管线作业已经完成并已经撤到安全区域。
2）合排脱排操作时，驾驶员与机舱轮机员之间随时保持联系，避免在水温油温不足，液压系统润滑状态不良情况下开始操作造成设备故障。
3）合排水下泵前应使水下泵完全浸入水中，以确保水下泵注满水。
4）合排操作时应注意水上管内是否有空气，如果有空气采用分段合泵方式，避免将空气压入水下管后造成起浮故障。
2.1.2基本操作步骤
2.1.2.1合排
操作步骤
图片说明
注意事项
操作人员
辅助人员
1
开启1#或2#补油泵
驾驶员
驾助/一水
2
通知机舱备车
驾驶员
驾助/一水
3
备液压泵站柴油机
注意备车顺序
轮机员
4
备水下泵站柴油机
轮机员
5
备两台泥泵机
轮机员
6
将柴油机控制离合器转到驾控位置
注意驾驶台与机舱轮机员之间随时联系，避免误操作造成事故
轮机员
7
按下“确认驾控”按钮确认接受驾控
驾驶员
驾助/一水
8
通知轮机员合排液压泵站
注意驾驶台与机舱轮机员之间随时联系，避免误操作造成事故
驾驶员
驾助/一水
9
对驾驶员合排认可
轮机员
10
按下液压泵站合排按钮，合排液压泵站，逐渐增加转数到850转
提前合排液压泵站柴油机，做好绞刀下放和横移缆的收绞工作
驾驶员
驾助/一水
11
水下泵入水：
打开桥架保险杠，绞车销子，慢摆横移，下放桥架至水下泵完全浸没在水下，最好控制在离泥面1m左右
驾驶员
驾助/一水
12
通知轮机员需要合排水下泵
驾驶员
驾助/一水
13
对驾驶员合排认可
注意驾驶台与机舱轮机员之间随时联系，避免误操作造成事故
轮机员
14
按下水下泵合排按钮，合排水下泵。
（待真空表、水下泵电流表和流速表确有读数且稳定后，说明合排成功）
合排后各仪表的读数与管线长度相关，只要仪表在一定读数下保持稳定，即可认为合排成功
驾驶员
驾助/一水
15
将水下泵站柴油机转速调至900转
驾驶员
驾助/一水
16
检查水上管线
检查水上、水下管线有无漏水情况
驾驶员
驾助/一水
17
通知轮机员需要合排舱内泵
驾驶员
驾助/一水
18
对驾驶员合排认可
轮机员
19
按下1#舱内泵合排按钮，合排1＃舱内泵
待柴油机转速稳定后，检查柴油机负荷、水下泵真空和水下泵排压表，1＃泵排压表确有读数且稳定后，说明合排成功
驾驶员
驾助/一水
20
按下2#舱内泵合排按钮，合排2＃舱内泵（各仪表（同上）确有读数且稳定后，证明合排成功）
驾驶员
驾助/一水
21
调整两台舱内泵转速至最低使用转速
驾驶员
驾助/一水
22
观察记录各仪表参数，作为正常挖泥时的参考
具体参见后面注意事项
驾驶员
驾助/一水
23
开启绞刀，根据挖泥需要设定绞刀转速
驾驶员
驾助/一水
24
绞动船舶，下放绞刀至需要挖掘的深度
1）下放绞刀时注意观察横移油压和绞刀油压的变化，避免过载
2）启动设备吹水，绞刀入泥前要左右绞动船舶，保证左右横移缆的松紧平衡。
以防绞刀切断缆绳，或缆绳缠住绞刀，造成故障
驾驶员
驾助/一水
2.1.2.2脱排
操作步骤
图片说明
注意事项
操作人员
辅助人员
1
通知机舱准备脱排
驾驶员
驾助/一水
2
对驾驶员脱排要求进行确认
轮机员
3
提起桥架使绞刀高出泥面3-5m，绞刀泥沙冲洗干净后，关闭绞刀（约5-10min）；继续吹水，根据管线长度掌握吹水时间，保证管线内泥浆吹净
1）绞刀提起的高度不能高于船舶的最小挖深（6m）
2）保持一定的吹水时间以吹净管线内的泥浆
驾驶员
驾助/一水
4
降低两台舱内泵机转速至380转
驾驶员
驾助/一水
5
降低水下泵发电柴油机转速至600转
驾驶员
驾助/一水
6
依次脱排2＃舱内泵、1#舱内泵、水下泵
驾驶员
驾助/一水
7
通知机舱停车
驾驶员
驾助/一水
8
停车
轮机员
9
将绞刀提出水面，关闭桥架保险杠及绞车销子
当需要长时间停车时，通知机舱关闭泥泵机，以节约能耗
驾驶员
驾助/一水
2.1.3重点注意事项
减少泥泵短时间超负荷现象措施：
1）合排前3-5min将绞刀吸口及水下泵浸入水中，以保证合排上水。
2）如排泥管线接有水下管，水下泵合排后，根据经验在水流经过水下管后再合1#舱内泵，水流到出口再合2#舱内泵，以保证全部管线的平稳以及设备的负荷稳定。
3）停工时间不长时，可以根据操作经验使水上管、水下管泥浆吹净，而陆地管内不完全吹净，可避免下次再合排时出现超负荷现象。
4）当水上管内有空气（水上管初次合泵使用或管线故障修理后）时，采用分段合泵方式，先将水上管内的空气通过排气阀排出，避免将空气压入水下管造成起浮故障。
5）舱内泵柴油机合排后应逐渐提速，先吸入少量泥浆，控制主机负荷平稳，然后再逐渐增加泥浆浓度，提高主机转速。
6）当短管线工况需增大主机转速时，要控制泥浆浓度，使主机负荷平稳，再慢慢加快横移速度，提高浓度。
2.2横移挖泥
2.2.1安全操作提示
1）挖泥前要了解本段土质情况，确定主要挖泥参数，防止超出范围损坏设备。
2）随时注意副桩离泥面的高度，确保副桩未接触泥面，避免损坏钢桩和横移缆。
3）横移过程中注意横移油压和横移背压不要太大，避免拉锚。
4）遇到塌方情况时应根据绞刀油压大小控制进退台车的距离，避免横移油压和绞刀油压过大，出现憋刀、拉锚、断缆等故障。
5）在横移过程中需要给横移绞车加油时，加油人员应与操作人员保持联系控制横移油压不能过大，避免断缆伤人。
2.2.2基本操作步骤
以左横移为例说明，右横移操作与左横移左右对称即可。
操作步骤
图片说明
注意事项
操作人员
辅助人员
1．将横移绞车控制拨钮指向联动模式。
横移绞车控制拨钮只能在上方往返拨动，如左图所示。
驾驶员
驾助/一水
2．将横移手柄扳到联动左移状态。
横移手柄只能左右操控，如左图所示。
驾驶员
驾助/一水
3．调整绞刀调速旋钮，将转速设定为目标值。
（参考值：
26-30r/min）
具体转速根据土质及绞刀类型而定（参见横移参数部分）:
土质较软时，可以适当加快速度；土质较硬时，应适当放慢速度，以避免绞刀头的过度磨损以及憋刀。
驾驶员
驾助/一水
4．旋转横移背压调节旋钮，根据左右横移速度适当调整横移背压（建议范围：
正刀0.2-0.4A，反刀适量降低），使绞缆压力升高，左右横移速度仪表显示数值一致，船开始平稳摆动。
1）正刀挖泥时，横移背压适量增大可以防止跑刀。
2）调节横移背压要注意在不“抗桥梁”的前提下横移油压在60-80bar左右为佳。
驾驶员
驾助/一水
5.操控横移手柄，调整横移速度，注意控制绞刀油压和吸入真空在正常范围。
1）横移挖泥注意对参数的预先判断。
（参见重点注意事项）
2）要避免仅以产量仪为指导来调整横移速度。
3）船摆动不平稳时，手不能离开横移手柄，以便随时调整。
驾驶员
驾助/一水
2.2.3参数范围
通过对计算机辅助决策系统的数据分析，结合现有施工经验，对天虎船新港工况暂定不同土质下绞刀油压、吸入真空、浓度、流速和绞刀转速的范围，以供同类工况参考。
土质
主要参数
辅助参考参数
绞刀油压
bar
吸入真空
bar
浓度
%
流速
m/s
绞刀转速
r/min
0-2级
50-100
＜0.8
40-60
4.0-6.0
10-20
3-4级
80-150
25-40
4.5-5.5
22-28
5-6级
120-200
15-25
4.8-5.5
25-30
7-8级
60-120
25-45
4.5-6.0
20-24
9-10级
60-180
25-45
4.5-6.0
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