疏浚工程中泥驳配置和装驳顺序方案的优化

《疏浚与吹填工程施工规范》中泥驳数量计算公式具有局限性,疏浚工程中性能参数不同的泥驳采用不同配置和装驳顺序,会对主船的时间利用率和泥驳等待时间产生不同影响。通过引入泥驳系统运行网络线路图和横道图的概念,在此基础上建立泥驳系统运行数学模型,引入主船累积停滞时间和泥驳累积停滞时间评价指标,提出主船单面或双面靠驳的泥驳配置及装驳方案优化方法,通过实例对模型和优化方法进行验证。结果表明,对既定泥驳船队实现了泥驳装驳顺序优化;对拟组建的泥驳系统,实现泥驳最佳配置方案和初始装驳顺序优化。

基于CFD技术的疏浚工程管道缩口性能分析

疏浚工程管道缩口是在船舶吹填过程中控制主机负荷和增大泥浆喷洒面积常用的装置,现有的水力计算中缩口的出口直径是影响管道阻力特性的重要参数,但是对于缩口的锥角性能研究成果较少。采用CFD数值模拟方法对某依托工程中采用的两种缩口方案的喷射出流段流场进行计算,分析两种缩口方案的水力损失和水流离开缩口后的收缩情况,对比了两种方案的流速分布特点和优劣势,评价了现用的水力学方法计算缩口水力损失的偏差和影响因素,为类似疏浚工程缩口方案的确定提供技术基础。

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。

天津某海堤工程对水动力环境影响数值模拟

运用MIKE21建立潮流数学模型,计算评价海域潮流场现状,可准确的预测工程建成后的潮流场分布,对工程可行性做出评价,为工程应用提供完备、有效的设计参数。在天津某海堤工程中,通过与研究区域多个站位的实测结果对比显示,计算域潮流场预测结果较为合理,总体上看,该工程的建设仅对局部位置处的水动力产生了影响,而对工程周边水域的影响微小,对该海域的水流流态影响也很小,说明该工程的建设是可行的。

BIM技术在重力式方块码头工程设计施工中的应用

针对北方某重力式方块码头工程设计及施工过程中存在的构件碰撞、工程量计算精度低、技术交底效率低等问题,进行BIM技术在重力式方块码头工程设计施工中的应用研究.通过创建三维信息模型进行碰撞检查、工程算量、进度模拟以及可视化工艺技术交底,有效解决了以上问题,得出如下结论:BIM技术可视化降低了沟通成本,为工程精细化管理提供了技术手段;利用BIM技术在设计阶段解决碰撞问题,降低施工时的返工风险;基于BIM模型的工程算量更加直观,具有完整、快捷、精确等特点;利用BIM技术对施工进度计划进行可视化预演,可辅助施工技术人员对施工方案进行优化.

基于钢桩定位抓斗船平台的水下振冲碎石桩施工技术

针对波浪条件下传统的平板驳船和履带吊车配合振冲碎石桩施工桩位偏差大、时利率低、安全隐患高等问题,通过船舶改造、改进振冲设备、优化施工工艺,结合唐山港某防波堤堤头改造工程,提出一种钢桩定位抓斗船改装、送料振冲一体水下振冲碎石桩施工技术方案并验证其可行性。结果表明,该方案满足施工安全性、桩位精度等要求,在类似工况下具有推广价值。通过模块化的改装,拓展了船舶应用范围,提高了成桩质量及波浪条件下的时利率,节约了工程成本。

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。

底泥疏浚对滇池外海北部重金属及砷污染物去除效果评价

滇池外海北部底泥疏浚工程实施后,采用地质累积指数法和潜在生态危害指数法评估底泥疏浚工程对重金属、砷污染物的去除效果及对水生态环境的改善程度。结果表明,疏浚区底泥中所有重金属和砷含量均值均低于未疏浚区底泥中含量均值,底泥疏浚对于重金属及砷污染物的去除有着十分重要的作用。疏浚区域的Cd、Cu、Zn是主要的重金属污染物,As、Cr、Pd污染程度大都是清洁或轻度污染。除外海北部疏浚区3#采样点是中等污染外,其余疏浚区采样点都是低微污染,而未疏浚区都是中等污染。疏浚区的潜在生态风险系数小于非疏浚区的,外海北部底泥重金属及砷污染潜在风险总体处于轻微生态危害程度。

长吹距工况下大型绞吸船串联施工技术

天津地区某疏浚工程采用大型绞吸船施工,最远吹距达17 km。针对单艘非自航大型绞吸挖泥船无法满足工程长吹距施工的问题,研究大型绞吸船串联施工技术。通过去除自有闲置绞吸船桥架、钢桩定位等系统,并增设锚缆定位等辅助设备的方式,针对串联施工对大型绞吸船进行适应性改造;通过对串联施工多种工况的理论计算,确定两船的最佳施工间距范围,提升大型绞吸船串联系统的生产率和稳定性,保障工程按期完成。结果表明:大型绞吸船串联施工设备改造方案及施工工艺满足工程长吹距施工要求,降低生产成本,减少船舶停滞,提升生产率约24%,效果显著。

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。

基于粗糙集技术的绞吸船挖掘黏性土生产率预测

挖泥船是疏浚工程中应用最广泛的疏浚设备,其生产效率直接影响整个工程的效率。本文采用粗糙集技术建立了一个船舶生产率预估模型,并针对绞吸船挖掘黏性土这一工况,开展模型验证性试验。根据实船数据与经验研究成果,分别采用土质参数与土质等级两种方式表征土质变化情况,并对两种方式下生产率预估结果进行对比。结果表明:两种方式下生产率误差均在10%以下,采用粗糙集技术建立生产率预估模型的方法可行;基于土质等级建模得到的生产率预估值更接近实际生产率。

重型绞吸挖泥船挖掘砂岩混泥岩施工工艺优化

针对重型绞吸船挖掘砂岩混泥岩的复杂工况,以钦州港东航道扩建工程为例,开展“天鲲号”绞吸船挖掘与输送砂岩混泥岩土质的施工工艺研究。通过7G与8G 6臂绞刀的对比试验,综合比较不同绞刀型号的生产效率及刀齿损耗,对挖泥机具进行比选;通过对绞吸船施工时进尺、切厚等关键施工参数的分析优化,结合砂岩混泥岩的土质特性,确定了最佳挖掘施工工艺;通过对泥泵性能的分析计算,确定了绞吸船输送的最佳控制浓度;从挖掘、输送2方面进行施工工艺优化,总结了重型绞吸船挖掘砂岩混泥岩的施工技术。研究成果可为类似工况的绞吸船施工提供参考。

湖泊水华蓝藻汲取装备水力性能数值模拟研究

蓝藻汲取盘是一种利用水动力对水华蓝藻进行打捞的设备,通过数值试验可以实现检验其水力性能,评价富藻水的汲取收集效果。采用计算流体动力学(CFD)技术,通过数值模拟的方法,对蓝藻汲取盘汲取头内部流动进行了计算分析。得到了设计流量工况和大流量工况条件下,藻汲取盘内部的整体流动特性、不同截面的流动情况、内部流动水头损失及不同过流断面的流动均匀性。经过数值试验的验证,蓝藻汲取盘整体流动基本无扰动,没有出现明显的旋涡、回流等紊乱流动形态,内部流动性能良好,汲取蓝藻水的效率较高。

中国疏浚装备标准化概述

中国疏浚装备标准化工作起于20世纪70年代末,20世纪90年代至21世纪初得到进一步发展,特别是近5年发展较快。针对疏浚装备标准化的发展和演化脉络,采用分类对比、标准内容分析的方法,对我国疏浚装备的国际、国家、交通行业、船舶行业、水利行业和团体标准的发展和演化脉络进行论述,指出并分析各阶段疏浚装备标准的发展特点与现阶段存在的问题,提出疏浚装备标准化的建议,可为疏浚装备标准的研究与编制提供参考。

基于CFD技术的5000 kW挖岩绞刀内部流动分析

绞刀的吸入性能极大影响疏浚工程的施工效率,研究绞刀内的流动特性对提高绞刀吸入性能意义重大。采用雷诺时均纳维斯托克斯(RANS)湍流模型的计算流体动力学(CFD)方法,对绞刀刀臂处是否带有沟槽设计的2种结构形式绞刀内部流动进行数值模拟,对2款绞刀内部的流动特性进行对比分析,验证沟槽设计的合理性及优越性,为5 000 k W挖岩绞刀的优化设计提供技术支持。

泥泵泥浆扬程计算模型的对比分析及工程应用

基于自主开发的DTAS系统,分别以曹妃甸和东莞施工数据为参照,采用规范方法、GIW的Hr简化法、沃曼的Hr Er完整法以及反分析法等4种泥泵泥浆扬程的计算方法对施工现场进行模拟计算,并与施工数据进行比较分析,得出针对曹妃甸较单一土质,规范算法的计算数值偏低,而Hr简化法和Hr Er完整法的计算结果最为接近实际的施工数据,因此实际施工中推荐采用考虑因素更为全面的Hr Er完整法。对于东莞混合性土质,规范方法+反分析法能互相弥补不足,得出系数KH,从而为施工的进一步计算分析奠定基础。建议在泥泵泥浆扬程计算时,要针对不同的土质选择合适的计算模型,以便对施工做出更加准确的预测。

疏浚吹填粉土固化室内试验

基于北方港口疏浚吹填粉土振动液化和土体稳定性差的特性,开展室内固化试验。研究吹填粉土固化后的物理力学性质变化及规律,分析固化粉土作为围埝、人工岛和路基填筑材料可行性,为疏浚吹填粉土资源化利用提供技术支撑。结果表明:水泥掺量为3%~12%时,吹填粉土固化后塑性指数为10. 4~15. 5,黏性和密实程度增大,抵抗变形能力增强,渗透性减小,转变为典型的黏性土;水泥掺量相同工况下,随着龄期的增加,吹填粉土固化强度不断增加,龄期14 d时平均强度可增加到28 d龄期的76%;疏浚吹填粉土的水泥掺量为3%~12%固化后,28 d龄期后再经水浸泡48 h的无侧限抗压强度为96~624 kPa,强度值相对变化≤16. 5%,水稳性能好,可作为水下围埝和人工岛等的填筑材料,具有重大实际应用价值。

天津港区土质附着力与物理力学指标关系及应用案例

从天津港区易糊刀具黏性土质特性出发,指出决定易糊刀具黏性土质的附着力关键指标为含水率、塑性指数和凝聚力。基于大量的易糊刀具土质室内土工试验资料,应用数理统计方法,对附着力与关键指标含水率、塑性指数和凝聚力之间的相关关系进行了研究分析。结果表明:1)附着力、含水率和塑性指数经验公式的回归系数均在0.8以上,具有较高可靠性;2)天津港航道区域在天然状态下的黏性土质附着力约为塑性指数的3倍。针对具体黏性土质疏浚施工案例,经过附着力和关键指标值的比对,判断出挖掘该状态黏性土具有糊刀具的可能性。

影响疏浚珊瑚礁岩抗剪强度的关键因素

依据疏浚工程珊瑚礁岩的物理力学试验资料,应用珊瑚礁沉积原理和结构特征理论知识,将疏浚珊瑚礁岩分为3类:管状珊瑚礁岩、蜂窝状珊瑚礁岩和致密状珊瑚礁岩。从珊瑚礁岩的特性角度出发,分析了礁岩类别、颗粒成分和破坏应变率对抗剪强度的影响及规律。结果表明:1)粘聚力c和内摩擦角φ均具有无填充管状珊瑚礁<填充珊瑚砂粒蜂窝状珊瑚礁<填充钙质胶结方解石致密状珊瑚礁的特点。2)内摩擦角φ值与粒径大于5 mm的含量值相关性最好,回归系数为0.862。3)c和φ值随轴向应变的增加而迅速增加,抗剪强度达到峰值,所需应变率为0.018%~0.082%,都为脆性破坏,呈现剪切、劈裂和沿裂隙破坏3种形式。

珊瑚礁岩含水率对疏浚施工挖掘力学指标的影响

针对珊瑚礁岩疏浚工程中挖掘困难的问题,基于大量疏浚珊瑚礁的土工试验资料,对珊瑚礁岩力学指标进行分析。结果表明:1)疏浚珊瑚礁岩具有遇水软化特性,施工时建议分层合理开挖。2)含水率与单轴饱和抗压强度、单轴饱和抗拉强度、变形模量经验关系式的回归系数均在0.691以上,相关性较高。3)水对珊瑚礁岩的力学性质有重要的影响,主要体现在物理弱化作用和力学作用。