一种用于疏浚饱和密实粉细砂与粉土的方法与流程

本发明涉及疏浚工程中耙吸挖泥船上的一种疏浚方法，特别是一种疏浚饱和密实粉细砂与粉土的方法。

背景技术：

现有技术中，耙齿切削阻力是耙吸挖泥船在疏浚过程中所受到的主要外力之一，耙齿切削阻力的大小是耙吸挖泥船设计时进行强度计算和确定所需装机功率的重要因素，也是高效疏浚的基本要素。

我国漫长海岸线上的主要港口与进港航道的底质复杂多变，广泛分布着密实板结的粉细砂及粉土，这种难挖的土质直接影响挖泥船的生产效率和施工进度。该类土难以挖掘的主要原因在于该类土以粉粒和黏粒为主，颗粒较小，渗透性较差。耙齿切削土体过程中，会在靠近齿尖的位置形成剪胀区（负压区），根据有效应力原理，负压的存在使得有效应力相应地增加，因此会增大耙齿的切削阻力。此外，由于饱和密实粉细砂与粉土的渗透性较低，水流无法快速补充到剪胀区，使得剪胀区无法快速消除，从而导致切削阻力持续居高不下。

另外，对于饱和密实板结的粉细砂及粉土，由于其具有一定的粘聚力，在挖掘过程中耙齿不易贯入，且在低速水流作用下不会被冲刷，使得泵吸水流的冲刷效果非常小。

综上所述，提高耙吸挖泥船耙齿切削密实板结的粉细砂及粉土这类土的效率，一方面要使耙齿易于贯入土中，另一方面要消除耙齿切削土体过程中剪胀效应的影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所存在的缺陷，提供一种适用于疏浚饱和密实粉细砂与粉土的方法。

本发明采用了下列技术方案解决了其技术问题：一种用于疏浚饱和密实粉细砂与粉土的方法，包括以下步骤：

（1）根据施工区域饱和密实粉细砂与粉土的状况，选择疏浚装置前后排耙齿的形状，并将选择的耙齿分别固定于活动罩下端前后排上，前后排耙齿交错布置；

（2）在施工区域，将疏浚装置下放至水下贴近泥面位置，通过液压缸控制活动罩绕轴销转动，并根据所挖掘土体的难易程度将前后排耙齿调整至与泥面呈40°～55°；

（3）驱动耙吸挖泥船带动疏浚装置行进，疏浚装置通过活动罩内的两排耙齿切削破碎土体，并通过固定体后端以及后排耙齿之间间隔布置的高压冲水喷嘴，与耙齿上的高压冲水配合使用，辅助进行泥土挖掘并将其破碎；

（4）疏浚装置行进期间，通过疏浚装置活动罩上翻板油缸的伸缩控制翻板绕销轴转动，从而调节引水窗的开度，防止闷耙；

（5）土体被切削破碎后，在泥泵吸力作用下通过吸泥管进入泥舱，并依序开展装舱溢流、拋泥工序。

本发明能够根据耙齿的破土情况以及土体的挖掘难度，选择相应的耙齿类型，以便耙齿更易贯入土体，而适应不同密实程度的饱和粉细砂与粉土。通过在齿面上安装破土刃并与高压冲水配合使用，有效地消除或者降低剪胀效应对于耙齿切削阻力的影响。因此，本发明能够极大地降低耙齿切削阻力，从而整体上提升耙吸挖泥船的疏浚效率。

附图说明

图1为本发明所述的疏浚装置结构示意图。

图2为针对稍密实的饱和粉细砂和粉土本发明所选择的耙齿布置状况示意图。

图3为针对中密的饱和粉细砂和粉土本发明所选择的耙齿布置状况示意图。

图4为针对极为密实的饱和粉细砂和粉土本发明所选择的耙齿布置状况示意图。

图5为本发明所述疏浚装置中的楔形齿面带有破土刃的耙齿结构示意图。

图6为本发明所述疏浚装置中的矩形齿面带有破土刃的耙齿结构示意图。

图7为本发明所述疏浚装置中的矩形齿面不带有破土刃的耙齿结构示意图。

图中各序号分别表示为：

1—活动罩；2—引水窗；3—液压缸；4—高压冲水总管；5—固定体；6—轴销；7—喷嘴；8—前排耙齿；9—后排耙齿；10—喷嘴；

11—齿根；12—钩状体；13—台锥形穴；14—齿面；15—破土刃；16—破土刃尖端；17—高压冲水孔；18—曲面。

具体实施方式

以下结合实施例以及附图对本发明作进一步的描述。

参照图1，本发明所述的疏浚装置包括固定体5，以及通过轴销6与固定体5呈转动连接的活动罩1，该活动罩1由固定在固定体5上的液压缸3及其延伸的液压臂控制绕轴销6旋转，固定体5上固定置有高压冲水总管4，固定体5后端固定置有能喷射高压水的喷嘴7，活动罩1的上端置有引水窗2，活动罩1的下端固定置有两排带有高压冲水孔17的耙齿，后排耙齿9与前排耙齿8交错布置。

所述的活动罩1下端固定置有的两排耙齿，其每排耙齿为楔形齿面带有破土刃15的耙齿，或者矩形齿面带有破土刃15的耙齿，或者矩形齿面不带破土刃15的耙齿，两排耙齿中至少有一排是带有破土刃15的耙齿。

参照图5，本发明所述的疏浚装置中楔形齿面带有破土刃15的耙齿，由齿根11与齿面14一同浇铸而成，该齿根11呈方台锥体形，该台椎体中心置有与耙齿座相对应的台锥形穴13，齿根11后部置有钩状体12，该钩状体12套到耙齿座的横向销槽后采用插销拴紧耙齿。所述的耙齿齿面14外形为楔形，前端窄后端宽，并且齿尖成V形，在耙齿的齿面14中间置有破土刃15。为了避免应力集中，该破土刃15和齿面14之间通过曲面18进行过渡，破土刃15的高度从齿面14前端到齿面14后端线性减小，破土刃15的宽度为齿面14宽度的0.1～0.2倍，齿面14前端和破土刃15前端形成夹角为钝角，破土刃尖端16为弧形结构，在耙齿的齿面14中间破土刃15的两侧分别置有高压冲水孔17，沿着破土刃15的两个侧面向齿尖方向冲水，这样在通过破土刃15刃口进行破土的同时配合使用齿面14上布置的高压冲水孔17以及固定体5后端的喷嘴7主动向剪胀区高压冲水。

参照图6，本发明所述的疏浚装置中矩形齿面14带有破土刃15的耙齿，除齿面14为前后端宽窄相等的矩形齿面外，其他构造与前述楔形齿面带有破土刃的耙齿相同。

参照图7，本发明所述的矩形齿面14不带破土刃15的耙齿，由齿根11与齿面14构成，其齿根11构造也与楔形齿面14带有破土刃15的耙齿相同。该耙齿齿面14外形为矩形，前后端宽窄相等，在耙齿的齿面14中间置有高压冲水孔17。

本发明还在活动罩1上设置有引水窗2和翻板油缸，通过翻板油缸的伸缩可使翻板绕销轴转动，从而实现引水窗2的启闭，并调节引水窗2的进水量。

本发明实施时：

步骤（1）

根据施工区域饱和密实粉细砂与粉土的状况，选择疏浚装置前后排耙齿的形状，并将选择的耙齿分别固定于活动罩下端前后排上，前后排耙齿交错布置。

所述根据施工区域饱和密实粉细砂与粉土的状况，选择疏浚装置前后排耙齿的形状，分为：

a.针对稍密实的饱和粉细砂和粉土，选择疏浚装置活动罩1下端固定的前排耙齿8是楔形齿面带有破土刃15的耙齿，后排耙齿9是矩形齿面不带破土刃15的耙齿。

参照图2，由于该类土稍密实，相对来说较易贯入，且经前排耙齿8的切削与高压冲水的双重作用，土体已经变得较为松散，因此后排耙齿9的齿面14为矩形齿面，并在其上设置高压冲水孔17进行辅助挖掘。

b.针对中密的饱和粉细砂和粉土，选择疏浚装置活动罩1下端固定的前排耙齿8是楔形齿面带有破土刃15的耙齿，后排耙齿9是矩形齿面带有破土刃15的耙齿。

参照图3，由于该类土属于中等密实，较难疏松，因此后排耙齿9在矩形齿面上安装破土刃15，在破土刃15的两边对称分布高压冲水孔17。

c.针对极为密实的饱和粉细砂和粉土，选择疏浚装置活动罩1下端固定的前排耙齿8是楔形齿面带有破土刃15的耙齿，后排耙齿9也是楔形齿面带有破土刃15的耙齿。

参照图4，由于该类土极为密实，很难疏松和挖掘，所以前排耙齿8和后排耙齿9均采用带有高压冲水孔17和破土刃15的楔形耙齿，这样在前排耙齿8和后排耙齿9、固定体5后端的喷嘴7以及后排耙齿9之间间隔布置的高压冲水喷嘴10的共同作用下完成该类土的挖掘与破碎工作。

步骤（2）

在施工区域，将疏浚装置下放至水下贴近泥面位置，通过液压缸控制活动罩绕轴销转动，并根据所挖掘土体的难易程度将前后排耙齿调整至与泥面呈40°～55°。

步骤（3）

按照试挖后所确定的速度，驱动耙吸挖泥船带动疏浚装置行进，疏浚装置通过活动罩内的两排耙齿切削破碎土体，并通过固定体后端以及后排耙齿之间间隔布置的高压冲水喷嘴，与耙齿上的高压冲水配合使用，辅助进行泥土挖掘并将其破碎。

步骤（4）

疏浚装置行进期间，通过疏浚装置活动罩上翻板油缸的伸缩控制翻板绕销轴转动，实时观察耙管内的吸入真空状态，当吸入真空超过规定值，及时打开引水窗2，防止闷耙。

步骤（5）

土体被切削破碎后，在泥泵吸力作用下通过吸泥管进入泥舱，并依序开展装舱溢流、拋泥工序。

本发明不限制于本文所举的实例，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出各种变更与修改，例如前、后排耙齿还包括半犁型齿、犁型齿等各类齿型。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。