（一）限制挖泥船施工的自然条件

挖泥船作为一种水上施工机械、其工作条件除应根据船舶使用说明书及设备状况确定外，还受施工区自然条件的限制（见表4-28），凡大于表4-28所列数值之一者不宜施工。

（二）绞吸式挖泥船及其施工方法

表4-28　挖泥船的自然条件限制

注　1马力=735.5W。

绞吸式挖泥船一般为非自航式。它是利用转动着的绞刀绞松河底土壤，与水混合成泥浆，经吸泥管吸入泵体并经排泥管输送至排泥区。绞吸式挖泥船的生产过程：挖泥、输泥和卸泥都是由自身连续完成的，生产效率较高。

挖泥开工前的准备工作，包括定船位、抛锚，架接水上、水下及岸上排泥管线等。进点定位方法有很多种，三峡工程采用GPS来定位，其方法简单易行、精度高。在定位抛锚时，先将挖泥船拖至起点导标附近，调正船位，使一定位桩对准挖槽（或分条）的施工中心导标，绞刀位于起点导标线上，待拖轮航行惯性消失后，下放该定位桩定位。若遇水流流速较大或基床土质较硬、单靠一定位桩不足以稳住船位时，则应先抛尾锚，顺流松尾缆，待绞刀位于起点导标线上后，下放该定位桩定位。抛设控制绞刀摆动的左右锚时，锚位的超前角不宜大于25°，为了减少抛、移锚的时间，可沿挖泥前进方向按一定间距抛设若干对左、右锚。

绞吸式挖泥船挖泥时的施工方法根据所采用的定位装置不同而划分，其中最常用的是对称钢桩横挖法，还有钢桩台车横挖法，当在风浪较大的地区，装有三缆定位设备的挖泥船，应采用三缆定位横挖法施工。在水流流速较大或风浪较大的地区，对装有锚缆横挖设备的绞吸挖泥船应采用锚缆横挖法施工。

挖泥时最简单的前移是利用两根钢桩轮流交替插入水底，作为船体摆动中心，收放左右锚，摆动绞刀，一方面按扇形挖泥，一方面移船前进，称为双桩前移横挖法。两定位桩前移轨迹如图4-15所示。

图4-15　两定位桩前移轨迹

另单桩前移横挖法，即以一根钢桩为主桩，始终对准挖槽中心线，作为摆动中心，而以另一根钢桩作为副桩，为前移换桩之用。因只有一个摆动中心，故绞刀的挖泥轨迹互相平行。只要钢桩前移距保持适当，就可以避免重挖和漏挖，如图4-16所示。

当挖槽宽度大于绞吸挖泥船横移一次所能开挖的最大宽度时，应按下列情况将挖槽分成若干条进行开挖：

（1）采用钢桩横挖法施工时，分条的宽度宜等于钢桩中心到绞刀头水平投景的长度；分条的数量不宜太多，以免增加移锚、移船时间，降低挖泥船的工效；分条的最大宽度不得大于挖泥船一次开挖的最大宽度。绞吸挖泥船的最大挖宽一般不宜超过船长的1.1～1.2倍，视当地水流流速及横移锚缆抛放长度而定。当流速较大时，应减少开挖宽度；分条最小宽度应大于挖泥船的最小挖宽，最小挖宽按以下方法确定：当浚前水深小于挖泥船的吃水时，最小挖宽等于绞刀头挖到边线时，首船体两角不至于碰撞岸坡时的最小宽度，见图4-17；当浚前水深大于挖泥船的吃水时，最小挖宽采用等于挖泥船前移换桩时所需的摆动宽度。

（2）采用三缆横挖法施工时，分条宽度由船的长度和摆动角确定，摆动角宜选用70°～90°，最大宽度不宜大于船长的1.4船。

图4-16　单桩前移横挖法

（3）采用锚缆定位横挖法施工时，分条宽度应根据主锚缆抛放的长度决定。最大宽度宜100m左右。

当挖槽长度大于挖泥船水上管线有效伸展长度时或挖槽规格不一和工期要求不同时需分段施工。当疏浚区泥层厚度很厚时，应分层开挖，分层时上层宜厚，下层（接近设计标高时）宜薄，厚度范围应在绞刀直径的0.5～2.5倍。

（三）耙吸式挖泥船及其施工方法

耙吸式挖泥船是一种装备有耙头挖掘机具和水力吸泥装置的大型自航、装舱式挖泥船。挖泥时，将耙吸管下放河底，利用泥泵的真空作用，通过耙头和吸泥管自河底吸取泥浆进入挖泥船的泥舱中，泥舱满载后，起耙航行至排泥区开启泥门卸泥，或直接将挖起的泥土排出船外。有的挖泥船还可将装载于泥舱的泥土自行吸出进行吹填。它具有良好的航行性能，可以自航、自挖、自载、自卸，并且在作业中处于航行状态，不需要定位装置。它适用于无掩护、狭长和平整度要求低的沿海进港航道的开挖和维护，以开挖淤泥时效率最高。

图4-17　挖槽两侧水深小于挖泥船吃水的最小挖宽

耙吸式挖泥船施工作业无需抛锚展布，挖泥时，用陆上导标或水上浮标定向，也可用雷达、无线电定位或GPS卫星定位，罗盘定向。耙吸式挖泥船一般采用逆流纵挖法施工，在水流流速较小，水域宽阔情况下采用顺流施工，根据挖槽的情况可以分段、分条、分层施工，根据其排泥方式可分为装舱法、旁通法及吹填法施工。

旁通或边抛施工法宜在下列情况下采用：

（1）当地水流有足够的流速，可将旁通的泥沙携带至挖槽外，且疏浚增深的效果明显大于旁通泥沙对挖槽的回淤时。

（2）施工区水深较浅，不能满足挖泥船装舱的吃水要求时，可先用旁通法施工，待挖到满足挖泥船装载吃水的水深之后，再进行装舱施工。

（3）在紧急情况下，需要突击疏浚航道浅段，迅速增加水深时。

（4）环保部门许可，对附近水域的回淤没有明显不利影响时。

吹填法施工是将装在泥舱中的泥浆，用挖泥船自身的泥泵排至填筑地点，但耙吸式挖泥船的泥泵多数扬程不高，一般排泥距离较短。

耙吸式挖泥船应根据开挖的土质选用下列不同类型的耙头：

（1）挖淤泥、淤泥质土、软黏土宜选用“IHC”耙头。

（2）挖松散和中等密实的砂宜选用“加利福尼亚”耙头。

（3）挖密实的砂应在耙头上加高压冲水。

（4）挖较硬黏性土或土砂混合土质，宜在耙头上加切削齿或采用与推进功率相匹配的切削型耙头。

耙吸式挖泥船在施工时航行速度不宜过快，一般为3～4km/h，航行方向要准，避免因左右摆动过大，致使泥耙、吸泥管等由于受到阻力而损坏，挖掘的垄沟左右交替也降低了平整度。在开挖边线时，要顶流、顶风、顶浪挖，以减小超宽。此外，在挖左右交替垄沟时，常易出现吸泥口堵塞或只吸清水的不良后果，必须注意。

（四）链斗式挖泥船及其施工方法

链斗式挖泥船的工作原理是：将斗桥的下端放入水下一定深度，使之与疏浚土层相接触。然后，在上导轮驱动下，使斗链连续运转，带动斗链上的泥斗，挖泥后装入，再随斗链的转动提升出水面，并传送至斗塔顶部，经过上导轮而改变方向后，斗内的泥沙在自身的重力作用下，倒入斗塔中的泥井。最后，泥沙经过两边的溜泥槽排出挖泥船的舷外。链斗挖泥船分为非自航和自航两种，其斗容一般为0.1～1.0m3，生产率一般为10～1000m3/h。由于其挖后平整度较其他类型挖泥船好，适用于开挖港池、锚地和建筑物基槽等。链斗挖泥船可以挖掘各种淤泥、软黏土、砂和砂质粘土等。但缺点是噪声大，振动大，部件磨损大，成本高。

链斗挖泥船的定位，一般需用6根（主、尾、边锚各两只）锚缆。顺流驻位时，将挖泥船拖至起点标附近，先抛尾锚，松尾缆使船体前移至起点标线上，后下落斗架，抛前锚和边锚。逆流驻位时，将挖泥船拖至起点标，待拖轮航行惯性消失后，先下落斗架，后抛前、后锚和边锚，再校准船位。

链斗挖泥船应采用横挖法施工，一般有下列规定：

（1）当施工区水域条件好，挖泥船不受挖槽宽度和边缘水深限制时，应采用斜向横挖法施工。

（2）挖槽狭窄、挖槽边缘水深小于挖泥船吃水时，宜采用扇形横挖法施工。

（3）挖槽边缘水深小于挖泥船吃水，挖槽宽度小于挖泥船长度时宜采用十字形横挖法。

（4）施工区水流流速较大时，可采用平行横挖法施工。

下面具体叙述这四种施工方法：

1.斜向横挖法

斜向横挖法是最常用的挖泥方法（见图4-18），适用于挖泥船不受挖槽宽度和边缘水深限制的情况，优点是水流对船身产生横向压力，有利于横移，也有利于泥斗充泥；挖边缘时规格较准。在横移挖掘过程中，挖泥船船身与挖槽纵向中线成较小角度，只有在挖到边线换边过程中才摆正船位。

2.扇形横挖法

扇形横挖法即挖泥船船首横移而船尾基本不动的横挖法（见图4-19）。此法适用于挖槽边线水深小于挖泥船吃水深度，挖槽较窄，即挖槽宽度约等于挖泥船总长度的情况。

图4-18　斜向横挖法

图4-19　扇形横挖法

3.十字形横挖法

十字形横挖法即横挖时挖泥船中部基本在原地转动，船首向一侧横移，而船尾向另一侧横移。此法适用于挖槽狭窄，宽度小于挖泥船长度，挖槽两边是浅滩或狭小港池等的情况。(www.daowen.com)

4.平行横挖法

平行横挖法即挖泥船船身平行于挖槽中线而横移。适用于施工区水流流速较大时的情况。缺点是泥斗充泥量少，横移吃力。平行横挖法已很少采用，但在逆流流速较大的工况条件下可以采用。

不论采取何种方式进行挖泥，挖泥船的斗链运转速度，横移速度和前移距（俗称进关）三者必须正确配合，以使泥斗达到最大充泥量。斗链运转速度以每分钟泥斗露出水面的个数计算。影响运转速度的因素是土壤的种类，它直接影响到泥斗充泥，倒净程度，因此，在抗切力大的硬质土和附着力很大的黏土上施工时，需降低运转速度；在松软薄层土壤上施工时，则可用较大的运转速度。横移速度以横移方向绞车每分钟收进边锚缆的长度计算。横移速度过快，将会使泥斗轨迹间遗留砂脊，甚至使斗链滑出下鼓轮，一般控制在6～8m/min左右。前移距以绞车收进主（尾）锚缆的长度计算。为了使泥斗内充满泥土，必须有一个适宜的前移距。在泥层厚、泥质硬的土壤上施工，前移距不宜过大（一般0.3～0.5m），否则会使主机超载；在松软薄层土壤上施工，前移距可适当增大些（一般0.8～1.0m），以保证挖槽的平整度；对极软的土，前移距一般可达1.8～2.0m。

（五）抓斗式挖泥船施工

1.适用范围

抓斗式挖泥船作业时将抓斗投放水底抓取泥土、然后提起并移动泥斗将泥土卸入驳内，再依靠锚缆的收放沿挖槽纵向移动。

这类船适用于挖取黏土、淤泥、砾石和卵石。除一般的施工场所外，还适宜于狭窄水道、角落和靠近码头岸壁的地方施工，以及适宜于有废料、障碍物的水域施工。由于挖深调节极为简单，可适用于挖深变化较大的水域。

2.施工方法

（1）定位。抓斗挖泥船靠抛锚定位、并以收放锚缆沿挖槽纵向移动。在潮汐影响的港口和河段，挖泥船可在船首抛三只锚、尾部抛两只锚，如图4-20所示。当流速较大时尾部也可抛三只锚。

在不受潮汐影响的河流上施工，当流速较大又是逆流开挖时，可在船尾抛三只锚、船首抛八字锚，如图4-21所示。

图4-20　海港锚位布置示意图

图4-21　内河锚缆布置示意图

开挖滩地，当挖槽的一侧有岸滩或陆地时，可埋设地垄以代替抛锚，如图4-22所示。

（2）施工操作。

1）抓斗式挖泥船多采用顺流开挖，分条分段的施工方法。因逆流开挖时，抓斗易被水流冲入船底，提起时碰撞船身而造成事故。

2）挖泥船的一次挖宽，取决于吊杆伸出的幅度。当水流湍急时挖宽可等于船宽。

3）每两个抓斗挖坑之间的重叠量约为抓斗宽度的1/3～1/4。

4）抓斗一次挖泥厚度，由抓斗开口宽度和土质决定，因抓斗的挖泥深度不易控制，挖一次不能满足所需挖深时，可挖第2层、第3层直至符合要求为止；但需防止超深过多。

图4-22　滩地锚缆布置示意图

1—开挖范围；2—地垄；3—挖泥船；4—泥驳；5—主锚

5）抓斗切割的泥土达到最大充泥量（即正好满斗）时，为最佳挖泥厚度，为使每一抓斗的切割量等于最大充泥量，可采取增加抓斗的重量或控制抓斗开口宽度的措施来达到。

（3）抓斗式挖泥船的挖泥方法。挖泥船是一种横挖式挖泥船，其抛锚定位方式与链斗式挖泥船相同。它利用抓斗在近船舷处抓取泥土后装入泥舱，装毕自行至卸泥区卸泥。按船上配置的抓斗数量可分单抓、双抓、四抓和八抓等类型。

每次横移量视抓斗大小与泥层情况决定，一般为1.5m。最佳挖宽（双抓）一般为60m左右；如挖槽宽度太大时可分段，泥层太厚时可分层开挖。

（六）铲扬式挖泥船施工

1.适用范围

铲扬式挖泥船是一种单斗挖泥船，它利用吊杆及斗柄将铲斗伸入水底，推压斗柄拉紧钢缆，使铲斗切入土中进行挖掘；而后将铲斗提出水面，经回旋装置转至卸泥处或驳船上卸泥。

铲扬式挖泥船适宜于挖掘珊瑚礁、卵石、砾石、重黏土、粗砂及胶结紧密的混合物，并适用于清除围堰和水下障碍物等，是目前挖硬质土壤能力最强的挖泥船。

2.施工方法

（1）定位。根据设置好的纵横向导标及施工时的风向、风力及水流状况进行定位。铲斗式挖泥船有桩定位、桩配合锚定位及锚缆定位等3种施工方法。

1）桩定位施工。挖泥船到达施工地点后，准确而迅速地对准纵横向导标，放下定位桩，然后利用铲斗及前（后）桩校正船位。最后将两前桩放下，固定船位，抬升船体进行挖掘作业，如图4-23所示。

图4-23　桩定位施工示意图

1—船首桩；2一船尾桩；3—铲斗；4—斗柄；5—斗柄齿条；6—吊杆；7—旋转台；8—滑车

2）桩配合锚定位施工。在风大流急处，单独用定位桩不容易做到准确定位时，可视流速和流向的具体情况，抛2～3只锚与桩配合共同稳固船位，如图4-24所示。

3）锚缆定位。即不用钢桩作业，将三桩起升，抛锚5只固定船位，进行施工。此法适用于挖掘碎石作业，如图4-25所示。

（2）开挖方法。

1）分条分层开挖。当挖槽宽度超过挖泥船最大挖宽时可分条开挖，分条宽度稍大于船宽，条与条之间保证有一定的重叠量。分层的厚度，当使用背度挖掘法时，一般为斗高的1.8～2.0倍左右；水平挖掘法时，以斗梁滑轮不插入泥土为原则，一般层厚为2.0m左右。挖石质和硬土时应适当减小。

图4-24　铲扬式挖泥船顺流挖泥布置示意图

1—挖泥船；2—泥驳；3—船首桩；4—船尾桩

图4-25　锚缆定位布置示意图

1—挖泥船；2—挖泥区

2）背度挖掘法。转盘式固定吊杆挖泥船常有背度装置，在铲斗下放后，利用背度绳尽量将铲斗向后拉向船体，造成一个背度角θ（一般θ=13°～15°），利用船体的重量推压铲斗，切入河底进行挖掘，如图4-26所示。此法适用于挖掘较厚土层，层厚可达3～4m。

3）水平挖掘法，全（半）旋转台式挖泥船的吊杆可以俯、仰、吊杆和铲斗的起升可以联动和分动，其水平切削力较大。在铲斗切削过程中，随时注意推压铲斗，以便使铲斗轨迹保持水平，挖掘厚度不宜太大，一般2m以上即需要分层开挖。

此法对于挖掘爆破后的碎石层较好，挖掘过的底面较平整，一般超挖为0.3～0.5m，如图4-27所示。

图4-26　背度挖掘法示意图

1—船体；2—前桩；3—背度绳；4—吊杆；5—斗柄；6—铲斗；l—前移距；L—切割长度

图4-27　水平挖掘法示意图

1—船体；2—前桩；3—旋转台；4—吊杆；5—斗柄；6—铲斗；l—前移距；L—切削长度