疏浚工程检验施工质量和生产效率的方法和设备.doc
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1、疏浚工程检验施工质量和生产效率的方法和设备61 施工质量的检验方法疏浚工程质量检验和评定应以工程设计图和竣工水深图为依据。对局部补挖后补绘的竣工水深图,其补绘部分不应超过图幅中测区总面积的25,超过时应对该图幅中测区进行重测,并重新绘图。 疏浚工程断面图应根据设计断面图、计算超深值和计算超宽值绘制,见图6.1。疏浚工程断面图 图6.1一、 质量检验工程质量由中部水域、边缘水域和边坡三步分组成,应分别进行检验。(一)当有设计备淤深度时,通航水域疏浚工程质量应符合下列规定。竣工水深图上设计通航水域内的各测点水深必须达到设计通航深度。竣工水深图上设计通航水域内的各测点水深应达到设计深度。设计通航水域
2、内的中部水域,不得出现上偏差点;设计通航水域内的边缘水域,上偏差值不得超过0.3m,上偏差点不得在同一断面或相邻断面的相同部位连续出现。容许浅值表 表6.1(二)当无设计备淤深度时,通航水域疏浚工程质量应符合下列规定。设计通航水域内的中部水域,无论属何种底质,均严禁出现浅点。设计通航水域内的边缘水域,对硬底质,严禁出现浅点;对中等底质、软底质,竣工后遗留浅点的浅值应符合表3.1的规定;浅点不得在同一断面或相邻断面的相同部位连续出现。除码头前沿安全地带外的泊位水域内各测点水深必须达到设计深度。泊位水域内的超深值应严格按建设单位或使用单位提供的容许超深值加以控制,严禁盲目施工,以确保水工建筑物的安
3、全稳定。影响码头结构安全稳定的码头前沿安全地带范围的大小及该范围内出现的上偏差点或容许浅点数,上偏差值或容许浅值,均应在施工前由有关单位商定,并写入施工合同。锚地等停泊水域疏浚工程可参照通航水域疏浚工程质量检验规定进行检验。依据竣工水深平面图进行检验时,应将疏浚水域按有关规定分为中部水域和边缘水域分别检验并记录上偏差点及上偏差值、浅点及浅值、点数和它们的分布状况。依据竣工水深断面图进行检验时,应将它们与疏浚断面图进行比较,并记录上偏差点及上偏差值、浅点及浅值、点数和它们的分布状况。根据施工组织设计按阶梯分层开挖的边破,其设计挖除的部分应大于留待坍坡的部分。检验时可在竣工水深图上等间距抽检不少于
4、10%的水深断面图,将其与设计断面图比较。二、 质量评定(一)质量要求疏浚工程质量符合上述规定,并能满足下列规定之一者,应评为合格工程。有设计备淤深度的设计通航水域,上偏差点数不超过该水域总测点数的4。无设计备淤深度的设计通航水域,对中等底质,容许浅点数不超过该水域内总测点数的2;对软底质,容许浅点数不超过该水域内总测点数的3。疏浚工程质量在符合合格工程条件的基础上,实挖平均超深不大于现行行业标准疏浚工程技术规范(JTJ31999)规定的计算超深值,并能满足下列要求之一者,应评为优良工程。有设计备淤深度的设计通航水域,上偏差点数不超过该水域内总测点数的2%。无设计备淤深度的设计通航水域,硬底质
5、,必须无浅点;中等底质,容许浅点数不超过该水域内总测点数的1;软底质,容许浅点数不超过该水域内总测点数的2。注:对局部底质为硬底质的水域,当硬底质水域外的部分达到合格标准时,该工程应评为合格工程,达到优良标准时,该工程应评为优良工程。对锚地等其它停泊水域,可参照上述规定进行评定。(二)评定程序疏浚工程质量检验和评定应按下列程序进行:单位工程竣工时,施工单位要及时组织竣工测量,并组织施工船和测量组的代表与质量检验员对检测资料和测绘仪器的核定资料逐项进行自检,确保测量资料正确无误;施工负责人应如实填写“疏浚工程质量检验评定表”,并连同其它有关检验评定资料交本单位质量检验员和技术负责人评定;施工单位
6、应及时以书面形式提请建设单位组织质量检验评定。62 耙臂位置指示系统 中港疏浚有限公司在各条耙吸挖泥船上安装了“耙吸疏浚监测平台” V1.0(“新海龙”除外)。该平台是由耙臂位置指示系统和吃水装载系统利用计算机网络集成而成的一套简易疏浚监测平台,在上述两个子系统的基础上,通过计算机网络实现了监测数据的网内共享;拓宽了监测面;保证了软件的一致性;并做到了疏浚过程数据的集中采集与存储,提高了疏浚过程的可追溯性。对于挖泥船来说,最主要的是要知道船舶的船位,以及耙臂在水下的姿态、耙头的深度和位置等。以上功能由耙臂位置指示系统提供。船舶的船位主要通过船舶上的DGPS、罗经和船体尺度信息来确定。首先系统根
7、据DGPS信标机接收的信号及当地的:DGPS参数(椭球半径、扁率、中央子午线、七参数、投影比例等)计算出船舶的平面坐标(X,Y),此时获得的是船体上安装的GPS天线的大地坐标;然后,根据罗经信号可以定出船体的方向(如果船上没有罗经或罗经损坏,可以利用GPS中的轨迹向来作为船体的方向,此方法计算出来的船体方向与船体的实际方向有偏差,只适合于航行的时候使用;最后,根据上述信息以及船体尺度、DGPS天线安装位置等信息,可以计算出船体的精确方位。耙臂的姿态主要通过在耙臂上安装角度传感器:两个垂直传感器、两个水平传感器以及在吸口处安装吸口到位传感器来获得。其中两个垂直传感器分别用来获得上下耙臂在垂直方向
8、的姿态,而两个水平传感器则分别用来获得耙臂在水平方向的姿态,吸口到位传感器则用来判断耙臂弯管是否吸口到位。一旦吸口到位,则可以根据吸口位置及角度传感器的信号推算出耙臂的水下姿态。耙头的深度则主要由吸口吃水传感器、两个垂直传感器和耙头的高度来决定。其中吸口吃水传感器用来确定耙臂的基准点(如果基准点不准,那耙头的深度就不可能准确),所以吸口吃水深度传感器准确与否对获得准确的耙头深度来说相当重要。结构原理图 图6.2如图所示,在吸泥管上不同的部位安装不同类型的传感器:(1)吸口吃水传感器(2)上耙管水平角度传感器(3)上耙管垂直角度传感器(4)下耙管水平角度传感器(5)下耙管垂直角度传感器根据船体的
9、精确方位及耙臂的水平角度,即可以计算出耙臂的水平方位和耙头的精确位置。在上述船体及耙臂方位信息的基础上,利用背景文件来显示当前的施工范围和施工地障碍物等情况,利用测深文件来显示施工范围内的水下状况。船舶获得当前施工范围内的水下状况和水上状况以及自身的精确方位后,耙吸疏浚施工的安全和精度就得到了保障。63 吃水装载指示系统吃水装载系统用于监测施工过程中船舶的装载状况,如船舶的吃水、舱容、装载量、土方量等,主要采集吃水和液位信号。由于受实际条件所限,中港疏浚有限公司船舶安装的吃水传感器和液位传感器的个数不尽相同,具体可查看本船规格书。在抛泥完毕船舶空舱时,首先根据艏艉吃水计算出船舶此时的平均吃水,
10、再由当前的船舶平均吃水查看船舶的开泥门排水量表(船舶轻载开泥门排水量与平均吃水之间的关系),从而计算出此时的空船重量。空船重量的获得也可以在船舶泥门关闭且完成抽舱时进行,此时,应该查看船舶的关泥门排水量表。对于安装有舯吃水传感器的船舶,系统还将根据计算出来的中拱、中垂等参数进行空船重量的修正。在实际施工时根据左右雷达液位传感器计算出舱内的液面高度,再由当前舱内的液面高度查看船舶的舱容表(船舶的舱容与液面的高度之间的关系),从而计算出船舶此时的舱容量。根据船舶施工时的艏艉吃水计算出船舶的平均吃水,再由当前船舶的平均吃水查看船舶的关泥门排水量表(船舶重载关泥门排水量与平均吃水之间的关系),从而计算
11、出船舶此时的排水量。此处也涉及船舶排水量的中拱中垂修正。在船舶空船重量确定后,船舶施工时的装载情况就可以根据船舶舱容量和排水量以及海水密度和土密度实时获得。船舶的空船重量、舱容量和排水量正确与否取决于船舶的吃水传感器和雷达液位传感器信号的准确度;海水密度则基本固定且不同海区之间差异极小;相对土密度就成为影响船舶装载土方的关键因素。土密度随土质差异而变化,而且不同土质之间土密度差异较大;同一施工区不同地段之间存在土质差异的现象司空见惯,即使在相同施工区域也可能因深度不同而存在较大差异。但实际操作时不可能做到如此精确地在吃水装载系统中设定土质状况。一、吃水指示系统其工作原理由下式表示:式中:压力传
12、感器受到的压力;大气压力;海水密度;重力加速度;喷气管到水面的高度。由上式可知,只要测出压力差,就可测得水头高度。压力差由压力传感器测出,将测出的信号进行放大等处理并加以显示。压力传感器 图6.3压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的。我们知道,晶体是各向异性的,非晶体是各向同性的。某些晶体介质,当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时,就产生了极化效应;当机械力撤掉之后,又会重新回到不带电的状态,也就是受到压力的时候,某些晶体可能产生出电的效应,这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。二、装载指示系统其工作原理
13、由下式表示:式中:装载原状土的体积(); 船体重量(空载时)(t); 船体排水量(重载时)(t); 实用泥舱容积(); 海水密度() ; 原状土密度()。雷达式液位传感器图6.5超声波式液位传感器图6.4实用泥舱容积通过液位传感器进行测量,一般有超声波式和雷达式两种形式。超声波采用高频声脉冲来进行液位测量。换能器发射超声波,通过空间传播到被测介质表面,介质表面对声波产生一个反射波,该反射波被换能器接收,通过测量超声波从发射到接收的时间间隔,可计算出超声波的传播距离,从而完成物位的准确测量。 在上述方程中,海水密度在不同的海区有所差异,一般在仪器中采用1.025作为标准值。船体重量随燃料、淡水等
14、消耗也有变化。原状土的密度也因地而异,但是,对同一次疏浚作业来讲,上述各变量变化较小,可以视为常数,故方程可简化为:式中:、视为常数;。由此可见,载泥量可以用测定排水量来确定r排水量又可根据吃水值计算后查表而得。64 生产效率的计算方法耙吸挖泥船的疏浚生产是在不同土质、水文、气象海况和泥土处理条件下进行的,要就一艘挖泥船在某种特定情况下的生产效率事先做出非常确切的计算是很难办到的,但若能够拥有使用该船在不同条件下长期积累并有所分析的真实数据资料,掌握本船设备性能现状和施工人员的作业水平,结合对现行工程的深入了解,仍可能求得施工生产率的合理的近似估算。同一挖槽的疏浚生产率,还可因施工前后期不同,
15、疏浚部位不同产生相当大的差异,对此应予以充分注意。下面按照施工方法不同来介绍耙吸挖泥船施工生产效率。一、 旁通、边抛施工法直接抛出舷外的泥浆,视土质、入水位置、水流流向流速、水深、本船吃水,槽外河床地形等因素,泥沙入水后实际输出挖槽以外的效果差别很大。估计生产率时,可通过分析上述诸因素,觅取有效出槽系数,然后乘以单位时间抛出土方量得之。如有类似施工条件的实践经验数据,或事先在施工现场测试资料提供依据,更有利于参照估算。式中:生产率()(未经折减调头等时间的影响);抛出泥浆流量();有效出槽系数。二、 装舱溢流法耙吸挖泥船施工一般以采用装舱抛泥法为主。其生产率可按平均每一装舱抛泥船次的实载土方除
16、以每一船次疏浚作业循环周期而得。式中:生产率();泥舱土方量();重载航行地段长度();重载时航速();空载航行地段长度();空载时航速();挖泥地段长度();挖泥时航速();抛泥时间(),包括抛泥及抛泥时的转头时间;施工中转头及上线时间()。(一)实载土方量泥舱实载土方量由两个阶段所得合成。第一阶段从开始装舱到开始溢流时止(舱内水面壅高不计入)。装舱土方量多寡完全随泥舱实际使用舱容大小和输入泥浆浓度而定,浓度愈高,实得装载土方愈多,进入泥舱的泥沙全失。第二阶段从开始溢流到停止溢流时止。实际泥舱增载土方量因进舱泥沙重新再被溢出船外的损失不等,相著很大,其原因在于:浚挖土质及其颗粒粗细级配;泥舱
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