适用于硬质土的七刀臂绞刀研制及应用

本文以3 500 m3/h绞吸挖泥船绞刀头为研究对象,分析常规6臂绞刀头在盐城港滨海港区南区液体散货码头一期工程疏浚工程中遇到的绞刀冲击大、刀齿断裂严重等问题,提出了适用于高贯入击数的硬质土7臂绞刀设计方案。通过优化绞刀轮廓线、绞刀刀齿布置等设计,减小了绞刀单齿切削量。经在相同区域盐城滨海港LNG项目现场应用,新型7刀臂绞刀能够有效解决挖掘过程中绞刀冲击的现象,提升了设备稳定性,从而提高了船舶生产效率,加快了施工进度。     

疏浚绞刀挖掘粉土的产能与切削比能分析

不同的疏浚土质会影响绞吸挖泥船的绞刀产能，特别是密实度高、砂性较大、局部夹粉质黏土团块、混砂粒和黏粒的粉土，会造成绞刀挖掘困难。根据“天麒号”绞吸船挖掘稍密-密实粉土数据，进行挖掘产能与切削比能分析，建立了典型疏浚粉土特性指标、挖掘产能与切削比能的相关关系。结果表明，挖掘产能与粉土标准贯入击数存在二次多项式相关关系；切削比能与标准贯入击数存在指数关系。得出的生产率公式与实际工程监测数据吻合度较高，可为挖掘类似土质提供借鉴和参考。     

疏浚硬质黏性土制作室内试验研究

基于疏浚工程中硬质黏性土挖掘困难和生产效率低的问题,为原状土进行刀齿的切削试验,需要制备硬质黏性土土质。针对疏浚吹填淤泥含水率大和压缩性强等特征,开发了一套底部抽真空的"真空+堆载"制备技术。试验研究表明:1)制备装置效果良好,制备土质标准贯入击数达到13击,液性指数达到0.36,疏浚岩土工程特性级别为4级,性质接近疏浚工程中给施工带来困难的黏性土质,为硬质黏性土的切削试验提供了合格的模型土质。2)制备土质含水率W与无侧限抗压强度R、标准贯入击数N、土体承载力F存在较好的相关性,回归系数均在0.72以上,为流塑等状态的软弱淤泥处理处置研究提供基础技术支撑。     

肯尼亚拉姆港疏浚工程施工工艺优化

肯尼亚拉姆港疏浚及吹填工程土质以珊瑚质石灰岩混黏土为主。针对绞吸船在施工时易堵口堵泵、硬质珊瑚岩易造成绞刀损坏并严重影响船舶正常施工等问题,对绞刀的型号、防石装置及挖掘工艺进行研究。采用理论分析与现场试验相结合的方式,对绞刀和刀齿进行强度改造,有效提高生产效率;同时安装拨石碎石装置,防石效果较好;时间利用率达到75%以上,在节约施工成本的同时缩短了工期。     

“天鲲号”绞刀齿拆装起吊装置技术方案

船员应对磨损严重的绞刀齿进行及时更换,以保证船舶施工持续进行,而更换绞刀齿主要依靠人力或者专用装置。根据绞刀施工特点,并结合船舶相关设计图纸,对绞刀齿拆装起吊装置技术方案进行设计。利用相关计算手段,对该技术方案可行性进行分析和论证。将起吊装置成功应用到疏浚施工现场,解决了人力无法胜任的重型绞刀齿拆卸和安装的难题,提升了船舶性能。研究成果可为类似工程提供参考。     

“电天牛”系列绞吸船挖岩施工工艺

伴随疏浚技术的快速发展,采用大型挖泥船直接开挖大体积风化岩已成为主要施工手段。以"电天牛"系列绞吸船为例,通过合理选用绞刀和绞刀齿、降低绞刀齿磨损、软化岩石等一系列措施,可有效提高船舶生产率、降低施工成本。与传统炸礁、清礁施工工艺相比,绞吸船开挖风化岩具有施工效率高、成本较低的优点。     

连云港港30万吨级航道二期工程难挖地段的土层特性

连云港港30万吨级航道二期工程航道疏浚施工项目LYG-302-H1.1标段施工过程中,绞吸船多次发生堵管现象,影响施工效率。为避免事故频繁发生,通过整理事故多发地土质资料,分析土层特性及堵管原因,对此类难挖地段的土质指标进行归纳总结。结果表明：绞吸船施工难挖地段土层分布不均匀;同一高程下,黏土层中含有黏质粉土和砂质粉土,且混有离散的钙质胶结物;标贯击数大于20击。     

密实黏土的重塑与特性分析

在实际工程中，会遇到不同的疏浚土质和各种影响疏浚效率的土质，疏浚工程相关问题的解决都离不开对原状岩土特性的研究。针对国内外对各种疏浚土的重塑技术少有先例可循，阻碍了相关问题的研究。本文进行了密实黏土的重塑工艺研究和重塑土性能分析，并采用冲击夯实法进行密实处理，得到与天然状态密实黏土特性相拟合的重塑方法。结果显示：通过对土体的改良，使用冲击夯实法可实现不同塑性指数、密实程度和标贯击数的黏土重塑；并得到土体含水率和液性指数对密实度和标贯击数的影响趋势，为研究黏土的重塑技术提供借鉴和参考。     

天津地区标准贯入试验在液化判别中的简化应用

在采用标准贯入试验法进行粉土及砂土的液化判别过程中,根据天津地区实际地质及规范规定的条件下,可以最不利条件确定不同深度处的液化判定标贯击数临界值,然后在外业施工过程中,根据实测标贯击数大于最不利条件下的临界标贯击数时,可直接判定该标贯点粉土或砂土不液化,而不需取扰动土样进行室内颗粒分析试验,这样既满足规范的判定要求,减少室内试验的工作量,同时又能节约勘察成本,是值得采用的一种方法。     

砂岩磨蚀性在“天鲲号”绞吸挖泥船挖掘过程中的应用

广西某港航道扩建工程,重型绞吸船“天鲲号”疏浚典型风化砂岩时刀齿出现磨蚀和断裂现象,影响施工效率发挥。在分析疏浚风化砂岩抗拉强度和矿物成分特性指标基础上,结合疏浚岩石磨蚀性理论,推导出广西钦州砂岩磨蚀性指数与绞刀刀齿消耗的经验性关系公式,用来预测重型绞吸船挖掘风化岩石的绞刀齿消耗量。研究结果表明：1）中风化砂岩岩体完整性较好,单轴饱和抗压强度为9～41 MPa,疏浚岩土工程特性分级为12～13级。施工中风化砂岩岩体时绞刀刀臂和刀齿磨蚀断裂问题突出,中风化砂岩是影响疏浚效率的关键土质。2）创新性引入改进的Schimazek值F理论,综合考虑矿物成分种类、矿物含量、矿物硬度、岩石粒度和岩石饱和抗拉强度因素,来评估岩石材料的磨蚀性。3）基于疏浚岩石磨蚀性理论和施工参数,推导出“天鲲号”万方刀齿消耗量和改进Schimazek值F之间公式。4）预测“天鲲号”万方刀齿消耗量计算值和实测值的相对偏差绝对值在17.3%以下,可靠性良好,为疏浚岩石提供技术支撑。     

航道整治工程水泥搅拌桩快速检测方法

航道整治工程中水泥搅拌桩受汛期影响检测工期较短,当前常用的静载试验法和钻孔取芯法无法达到快速检测的目的。以长江下游某航道整治工程为依托,开展现场标准贯入试验和室内无侧限抗压强度试验,并建立基于不同土性条件下的标贯击数和桩身强度的计算公式,以及基于水泥土的龄期增长规律的不同龄期标贯击数的关系式。结果表明,水泥搅拌桩的标贯击数和无侧限抗压强度具有较好的线性关系,其线性参数与土性密切相关,可通过原位标准贯入试验获得桩身强度,提高检测效率;7 d与28 d标贯击数成线性关系N28=1.12N7+13,7 d与90 d标贯击数成二次函数关系N90=-0.16N27+7.9N7-30,关系式可在早期预测水泥搅拌桩的施工质量,加快进度。     

连云港港混合土的特性指标与挖掘产量关系

绞吸船疏浚典型黏性土、密实粉土粉砂和钙质结核物的混合土时易糊绞刀头,且输送时易堵管。依托连云港港30万吨级航道疏浚工程,对混合土的不均匀性进行分析,从典型土的挖掘比能与船舶施工参数相关性角度,推导出连云港港混合土的特性指标与挖掘产量的计算公式,可预测复杂土的疏浚产量。结果表明:连云港港典型混合土由黏性土、密实粉土粉砂和钙质结核物混合而成,具有多种土质特性;利用推导出的公式预测"天虎号"绞吸船挖掘此类土的生产率,经过与实测值对比,其相对偏差在15%以下,可靠性好,可为类似工程提供借鉴。     

美标标准贯入试验及标贯值修正与应用

欧、美国家规范及工具书中,通常采用修正标贯N60换算黏性土指标,采用(N1)60换算砂土指标及进行液化判别。结合委内瑞拉某港口工程按照美标进行标贯试验的实例,对欧、美国家标准贯入试验方法及标贯值修正方法进行介绍,并对标贯修正中的一些影响因素进行分析。N60主要受锤的能量修正系数CE影响较大,在黏性土埋深超过10 m时,N60一般大于原始标贯值Nm。(N1)60在N60的基础上需进行深度修正,上部砂层时,(N1)60大于原始标贯值Nm;下部砂层时,(N1)60一般小于原始标贯值Nm。通过多种方法对比,对于标贯击数在15～50击,粗颗粒含量较少的超固结黏性土,采用N60值换算其不排水剪切强度Cu较可靠。     

复杂疏浚工况下重型绞吸挖泥船施工工艺优化

盐城滨海港区疏浚工程工况复杂，土质分层不均，上层粉土具有粒径小、密实、坚硬的特点，船舶施工时出现正刀滚刀、绞刀功率波动明显；下层亚黏土土体密度大，14 km长排距输送易造成堵管；施工区内块石与障碍物较多，经常发生堵吸口、堵泵。对于新建出厂的“昊海龙”轮，通过更换绞刀分析不同绞刀防石方案适用性，寻找泥浆浓度、流速与施工效率的平衡点，对其船机性能进行试验。结果表明：挖掘密实粉土时，使用通用绞刀可以增加破土能力，减少绞刀功率波动幅度与频次；吸口加装钢板格栅可以有效减少堵吸口、堵泵；挖掘下层时，适当降低泥浆浓度可以达到生产率与输送效率平衡。     

钦州港东航道扩建工程挖掘砂岩比能

依托广西钦州港东航道扩建工程，基于重型绞吸船“天鲲号”疏浚典型砂岩时挖掘困难、刀齿和管线等磨损严重且输送时易堵管问题，分析疏浚砂岩特性指标。从风化砂岩挖掘比能与船舶施工参数相关性角度，基于挖掘施工参数及比能理论，推导出钦州砂岩的特性指标单轴饱和抗压强度、绞刀消耗功率与挖掘产量的计算公式。利用该公式，可预测重型绞吸船挖掘风化岩石的挖掘产量，为疏浚工程经营生产提供技术支撑。     

密实粉土单耙齿及三耙齿水下切削试验及耙齿切削阻力计算

滨州港分布的回淤性密实粉土含水量低、标贯击数大、坚硬难挖,给疏浚施工带来很大的麻烦,特别是对耙吸船的挖掘提出挑战,影响了施工效率。为了研究密实粉土的切削机理,进行了密实粉土的切削试验研究。对3种含水量的密实粉土在不同切削角、不同切削深度和不同切削速度的工况下进行了单耙齿和三耙齿水下切削试验,并进行了高压冲水条件下的切削试验研究。试验过程中,通过刀具上布置的切削力传感器监测切削力。通过密实粉土切削试验得到了密实粉土的破坏特性,总结了密实粉土切削的特点,并根据试验数据建立密实粉土耙齿切削阻力计算经验公式。     

耙吸挖泥船挖掘多杂物珊瑚胶结砂施工工艺

耙吸船是疏浚工程中应用最广泛的船型之一,适合开挖淤泥、黏土甚至碎石等土质。坦桑尼亚某港口的土质主要是珊瑚胶结砂,其标贯击数达50击,挖掘易成块;且表层存在大量轮胎、渔网及船锚等杂物,堵塞耙头严重。耙吸船在施工过程中需要解决杂物及珊瑚胶结砂成块堵耙的问题,两者堵耙工况完全不同,无法单一处理。通过现场多方面技术参数分析,采取制作专用清杂工具、耙吸船设备改造以及施工工艺改进等措施,达到提升耙吸船施工效率的目的,可为耙吸船疏浚多杂物、易成块土质提供参考。     

用孔隙比修正评价粉土的容许承载力和密实度

试用孔隙比修正的方法查取粉土的容许承载力，将结果与标贯击数查承载力表法和公式计算法进行了对比，并用修正后的孔隙比按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)对粉土密实度进行了评价。     

基于环保理念的“天鲲号”自航绞吸船设计

融入先进疏浚理念,为实现疏浚船舶绿色施工,国内自主研发的6 600kW绞刀功率自航绞吸船"天鲲号"设计中采用了基于环保理念的设计方法。综合考虑船舶总布置、疏浚设备、工艺技术、新能源应用,改善施工人员居住环境,降低水体污染及海洋生物影响,逐步实现以可再生能源为动力的目标。这些表明,基于环保理念的船舶设计有助于疏浚船舶实现日后的高效施工、科学施工和绿色施工。同时,"天鲲号"的设计对提高我国大型疏浚船舶设计总体水平起促进作用,也为今后研发设计同类型船舶提供思路。     

国内外规范在港口岩土工程勘察中的异同点分析

对岩土工程勘察中国内外规范的异同点进行对比,包括颗粒分析、界限含水率、塑限测定、标贯击数及现场试验等内容,以此指导相关工程项目在国外施工。