耙吸挖泥船底抛中粗砂水下堆积形态形成机制及工程应用

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疏浚吹填工程往往是一项综合性工程诸如港口、机场、房地产或工业园区项目的重要组成部分,吹填区的填筑通常是利用耙吸挖泥船从远离海岸的深海区取砂后航行到近岸抛卸形成。耙吸挖泥船泥砂抛卸到水下形成的堆积形态偏差将制约工程进度和质量,为了实现精细化预控施工的要求,亟需解决耙吸挖泥船底抛施工边界条件变化与泥砂水下堆积形态的相互关系。
  本文基于耙吸挖泥船的作业特点,对影响堆积形态的关键因子进行分析,通过开展了模型系列试验和现场对比试验,揭示了泥砂颗粒、水深、水流、波浪、挖泥船参数等与堆积形态之间的关系,最终形成可指导实践的工程应用措施,提高了耙吸挖泥船底抛作业水下堆积的质量控制精度,可为同类型的工程应用提供了借鉴和参考。主要的工作内容和成果包括:
  1)通过分析耙吸挖泥船的船机特性、施工工艺、自然工况等,确定了影响堆积形态的主要影响因子,包括泥砂粒径、水深、水流、波浪、地形、一次抛卸量、挖泥船航速、卸载速度、船舶吃水等。
  2)针对影响因子并结合耙吸挖泥船特性设计出1∶300比尺的物理模型装置及试验方案,通过开展多组次的静水条件、水流作用条件、波浪作用条件系列模型试验,得到了水深、粒径、抛泥量、流速、波高等因子与堆积体高度、边坡值、堆积范围等特征值的关系。
  3)在工程现场开展了耙吸挖泥船同比尺实船底抛试验,并采集地形、水流、波浪、潮位、土质等数据,通过对比分析工况条件接近的模型试验数据,说明物理模型系列试验成果基本能够反应不同影响因素下的泥砂堆积体形态特征。
  4)通过分析试验成果,形成了耙吸挖泥船底抛中粗砂水下堆积体形状与主要影响因子的关系式,给出了水流和波浪条件作用时的泥砂堆积变化规律,并据此提炼出可应用在生产实践中的工艺措施。
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