理论教育 水下岩石开挖及运输设备选择

水下岩石开挖及运输设备选择

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:从三峡工程水下开挖工程实施的情况看,选择大斗容的抓斗船是最为合理的。水下岩石开挖后运输设备选用500m3开体式泥驳。液压开体泥驳是目前世界上较为先进的水下开挖工程的运输设备,其船体由两个箱体组成,通过底部液压值传动装置将船体根据需要打开和关闭,其运送的石渣可从底部直接卸至渣场。

水下岩石开挖及运输设备选择

1.施工设备选择

水下岩石经爆破后对块石的块径不能像陆上爆破那样严格控制,并且由于爆破时的不确定因素而导致漏爆,哑炮的情况也会发生,因而爆后岩石块径均较大,采用一般的设备无法清除。从三峡工程水下开挖工程实施的情况看,选择大斗容的抓斗船是最为合理的。在爆破效果较好的区域,也可采用4m3铲扬船清渣。

集团公司根据自身实际及施工要求,对所属250m3/h链斗采砂船进行改装,改装为一艘5m3抓斗船,投入到水下开挖工程中,取得较好效果。

水下岩石开挖后运输设备选用500m3开体式泥驳。液压开体泥驳是目前世界上较为先进的水下开挖工程的运输设备,其船体由两个箱体组成,通过底部液压值传动装置将船体根据需要打开和关闭,其运送的石渣可从底部直接卸至渣场。和旧泥驳、石驳相比,它的最大特点是:开关方便,灵活,开体可减少排卸深度的限制,而且由于底部开口较大,石渣和其他杂物不易堵塞。

2.开挖船定位和移位

(1)所有开挖船均用GPS全球定位仪监控,准确定位在规划好的施工条块处,施工中用六分仪跟踪监控开挖船的平面位置,控制开挖船每次的移位范围。

(2)铲扬船定位采用三桩定位,定位移位靠铲斗伸缩。左右摆动和定位桩起降控制。

(3)抓斗船采用5锚定位,并配有压缆装置。移位靠前后左右锚缆伸缩完成左右平移或斜移。前移靠前方主锚缆收紧完成。

3.开挖船施工

(1)所有船舶均采用分条分层施工。分条宽度一般为30~40m分层厚度一般为2m,施工时在两条之间要有1~2m以上的重叠部分,以免漏挖。

(2)挖深控制。在施工区设固定水尺,根据当天实测水位及船上测得的水深求得实际开挖高程,在实测达不到规定挖深或设计高程时,开挖船不得移位。

(3)开挖船每次移动的长度要搭接1~2m,以防止留有底坝造成局部欠挖。

(4)当条块或区段完成后,随即用GPS全球定位仪和测深仪自测,对欠挖的部位组织开挖船清除,直至合格。

4.水上弃渣

水上弃渣采用500m3开体泥驳和280m3开底泥驳装渣,拖轮单拖运输至指定的弃渣场。(www.daowen.com)

5.250m3/h链斗船改5m3抓斗船

在三峡工程水下岩石开挖施工初期,爆破后水下岩石采用4m3铲扬船清渣,效果非常不好,主要原因为:①水下地质情况复杂,岩石中夹杂大量块球体,给钻爆作业带来极大难度,并导致爆后块石块径较大。②铲斗挖掘方式受到限制。铲扬船开挖需先开挖出掌子面后才能达到正常挖掘效果。而初期开挖时由于地质条件的原因,块石块径大,极难形成开挖掌子面,致使开挖效率十分低下。铲扬船额定生产能力为140m3/h,而施工初期实际生产能力仅达到30~40m3/h,严重影响施工进度。

考虑到以上因素,结合集团公司实际情况,决定对已有的250m3/h链斗式采砂船进行改造。250m3/h链斗采砂船从船型、结构、动力装备能力等多方面与5m3抓斗船所要求的有关技术参数极为相似,因而提出改造抓斗船的课题。

(1)主要技术难点。

1)250m3/h链斗船改为抓斗船,原采砂结构如何拆除,所增吊机部分如何布置。

2)如何满足稳定性要求。

经过详细计算,250m3/h链斗船改5m3抓斗船,从船舶静力学上考虑,原船存在着静稳性和动稳性均不能满足规范要求的问题。

3)为降低投资费用,在方案考虑时,尽可能多的利用原船的设备,经过核算,原船的电机部分及采砂船机构中的主挖电机、减速箱、提升机构的减速箱等一系列设备均可利用,但由于结构形式、改建施工工艺等方面的局限,因而存在着布置及有关技术参数如何匹配的问题。

(2)针对难点采用的措施。

1)原船二层甲板从40号肋位始至船舶以上部位,主甲板从60号肋位始至船舶以上部位全部拆除。即包括输砂系统、斗塔平台、斗桥平台、斗桥及部位二层甲板。拆除后的原挖掘机构的槽口部位封闭为甲板平面,吊机部分即可布置在主甲板40号肋位及船艏区域内。

2)原船结构若不改造即改建为抓斗船,进行正常负荷生产时,最大横倾角将达到8°,这与规范要求的不大于5°不相符。通过对大船舶主尺度各要素的多方案比较,必须适当增大船宽,方能满足规范要求,并且从经济上、技术上、施工建造上都最为有利。经过计算,在原船宽的基础上,左右两舷各加宽1.5m。

3)吊机起开电机及减速器分别为挖掘机构的主挖电机和减速箱。在进行吊机机械室布置时,由于原设备外形尺寸,重量均较大,布置极为困难,经过反复论证,在不违背操作便利性的原则上,最终决定将部分设备布置在机械室以外。

经过上述改造,5m3抓斗船于1996年投入使用,施工中生产能力可达到150m3/h。将抓斗船和铲扬船结合起来使用,也可提高铲扬船的生产能力,大大加快了施工进度。

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