【挖泥船篇】中国的挖泥船为什么这么任性
摘录: 《南海及以外:为什么中国庞大的挖泥船队意义重大》
作者: 美国海军军事学院战略研究系副教授安德鲁·埃里克森
美国海军军事学院中国海事研究所研究型实习生凯文·邦德
中国的挖泥船队为该国的“瑞士军刀”式的基础设施又增添了一件开发工具,这些工具正在推动该国在南海上的争议性筑岛活动。
中国的“海上丝绸之路”战略以及相关的经济外交政策现在已经准备好以港口建设和水道拓宽的方式推动巨大的挖泥需求
了。这隶属于一种更宏观的模式:即利用宏观的经济、工业和科技发展推进明确的、然而也在不断演变的地缘政治目标
,这一目标就是保护中国眼中的南海权益,并推进“海上丝绸之路”计划。
在最近于吉隆坡召开的第48届东盟外长会议上,南海上的填海造陆活动成为热点议题。包括通常不多言不多语的马
来西亚在内的几个国家这次拒绝保持沉默,尽管中国要求不要提及这个敏感话题。结果东盟竟然在会后发表的公报
中明确将“南海上的填海造陆活动”包含在内。
筑岛这一争议性问题加剧了中国和邻国及美国之间的紧张关系,尽管中国曾正确地表明自己并非唯一在斯普拉特利
群岛(即中国南沙群岛)修筑新陆地的国家,但是(新修筑)陆地上的情况显示出什么才叫“无人能敌”。
越南用五年时间修筑了一处地点的60英亩陆地;马来西亚用超过30年时间修筑了一处地点的60英亩陆地;中国则在
事实上遥遥领先于他们,在过去的18个月里修筑了近3000英亩(约合12.14平方公里)陆地。
中国的“海上丝绸之路”战略以及相关的经济外交政策现在已经准备好以港口建设和水道拓宽的方式推动巨大的挖泥需
求了。
这隶属于一种更宏观的模式:即利用宏观的经济、工业和科技发展推进明确的、然而也在不断演变的地缘政治目标,
这一目标就是保护中国眼中的南海权益,并推进“海上丝绸之路”计划。
这些“岛屿”并不仅仅是北京突发奇想凭空修建的。它们的建设必须动用一支庞大和令人印象深刻的挖泥船队,这些船只
在15年前还不存在。
从2001年开始,中国有意扩大并改进了当时质量还很低劣的挖泥船队,以便既满足国内对更深的水道和港口的日益增长
的需求,又确保在迅速发展的全球挖泥船市场有一席之地。通过这一投资,中国成功地让它的年挖泥能力从2001年的3
亿m³增长至2009年的超过10亿m³,从而成为在年挖泥能力方面的世界头号强国。
中国之所以能攀升至挖泥金字塔的顶端,不仅是因为它的挖泥船数量比其他任何国家都要多,还因为它建造了比其他国
家体量大得多也先进得多的挖泥船。在2005年至2012年间,中国建造了20艘舱容在9000立方米或以上的耙吸挖泥船。
从2004年到2011年,中国修建了至少44艘绞吸挖泥船,包括建于2010年的世界第三大自航绞吸式挖泥船“天鲸”号。
资料图片:中国“天鲸”号挖泥船。
中国在东盟外长会上宣布它在南海的填海造陆活动已经停止,这几乎不让人感到意外,因为北京已经在6月份宣布它将
结束填海造陆工作并接着进行下一阶段建设。但是,它并没有说中国的挖泥船队为它的另一个预期目的——即帮助开
通海上丝绸之路——所作的准备工作更进了一步。
中国对整个东南亚和南亚的港口扩建及开发工程投入巨大。其中包括:对马来西亚的关丹投入超过10亿美元,以扩建
港口;2013年在斯里兰卡的科伦坡开设一个可以年吞吐240万个集装箱的中转站,据报道去年有一艘中国潜艇停泊在
那里。
此外还有在巴基斯坦瓜德尔港进行的港口扩建,据报道该港与一系列其他投资的目的是为一条通往中国喀什的跨大陆
输油管线创造条件(虽然这可能是不切实际的)。
除让中国的挖泥船队保持忙碌外,这些投资往往还为中国国企带来了有利的港口运营合同,包括一项为期35年的斯里
兰卡汉班托特港营业性租赁合同,以及与瓜德尔港签订的一项为期40年的协议。
文章称,中国就这样在短短10年间打造并部署了一支船队,这支船队几乎正在改变地理面貌,并利用宏观的经济、工
业和技术发展来推进中国的地缘政治目标。这种能力同样可以很容易地用于建造一个海外海军基地,甚至用于把现有
的商业港口扩建到足够大,以便为一支人民解放军海军舰只提供补给,从而增强人民解放军海军的远海能力。
挖泥船——保卫了祖国的南海!开辟了丝路的前沿!就是这么任性!
绞吸式挖泥船
绞吸式挖泥船是利用转动着的绞刀绞松河底或海底的土壤,与水泥混合成泥浆,经过吸泥管吸入泵体并经过排泥管送
至排泥区。绞吸式挖泥船施工时,挖泥,输泥和卸泥都是一体化,自身完成,生产效率较高。适用于风浪小、流速低
的内河湖区和沿海港口的疏浚,以开挖砂、砂壤土、淤泥等土质比较适宜,采用有齿的绞刀后可挖黏土,但是工效较低。
特点:绞吸式挖泥船与传统的挖泥船相比较,通过更大直径的绞刀在进行挖泥工作使用,下挖深度更大。并且在效率
上能够提高30%以上。
绞吸挖泥船传统的前移方法是两根定位桩交替前移,每前移一次,主、副桩各起落一次。定位桩台车改进这种前移方
法,台车的结构是一个箱体,置于主船体艉部开槽中,箱体两侧有水平滚轮,可以在主船体轨道上移动,台车和主船
体由液压缸相联,液压缸工作时,可使台车与主船体相对位移,最大位移量为液压缸活塞行程,目前国内建造的大型
绞吸挖泥船台车行程一般均为6m。台车后端有定位桩孔,主桩(工作桩)插在其中,另一根定位桩称为副桩,仍在
主船体艉端。
1--左主浮箱; 2--左后边浮箱 ;3--定位桩台车油缸 ; 4--支座 ;5--定位桩台车 ; 6--主桩提升油缸 ; 7--主桩 ;
8--副桩提升油缸 ;9--副桩 ; 10--台车滑轨 ; 11--台车滚轮 ; 12--右主浮箱
三缆定位系统:大型绞吸挖泥船在波浪较大的海面施工时,为了避免损坏定位桩,有些船采用三缆定位装置代替钢
桩定位。在深水中挖泥作业的吸扬挖泥船,如其挖深在35m以上,也需要采用三缆定位装置。
三缆定位装置因悬缆的形状像圣诞树,亦称圣诞树装置。三缆定位装置是一种弹性软定位装置,可在较大的的波浪中
施工,但生产率亦要较无风浪时有所下降,而且挖槽施工质量难以保证。
三缆定位装置即在船艉端上安装一根桩柱,上、下两端分别装有3个滑轮,左右边缆与挖泥船中心线夹角初期为35°,
终期60°(指向前移),艉锚缆与船中心线重合,以此固定船位,配合船艏左、右摆动缆进行挖泥施工。甲板一般设
有三台绞车,用于移动三缆定位锚缆,使船舶按照施工要求前移。
津航浚215
“津航浚215”是1985年天航局建造我国第一艘现代化大型绞吸挖泥船。它创造了多个国内第一:第一次在绞吸船上采
用水下泥泵;第一次在绞吸船上采用三缆定位装置;第一次在绞吸船上采用电子控制自动挖泥装置,是第一艘具有
强大挖岩能力的绞吸船。
二十多年来,不仅在天津港、曹妃甸施工作业,还曾转战日照港、大连港、秦皇岛港、上海金山石化、珠海机场、澳
门机场、在广州莲花山东航道挖岩157万m³,两次远赴红海西岸苏丹港,挖掘无侧限抗压强度达400kg/㎡的珊瑚礁。
北河
“北河”是海河工程局(天航局前身)初期挖泥船队的主要船舶。1902年建造后,曾试挖过大沽沙航道,承担三岔河裁
弯工程,主要任务是天津转头地、海河及港内疏浚、解放后,承担了海河转头地、新河粮谷公司、第一发电厂、铁路
码头、棉一和炼钢厂、天津码头等疏浚工程,曾在新港防潮闸、新港鱼船闸、津塘运河施工,在青岛港、沙子口、西
河口等地也留下它的足迹。1961年根据交通部、天津市政府的指示划拨给天津市内河航运管理局航道工程处负责管理。
后该船调至丹东市航道工程管理处,1992年报废,为中国服役时间最长的挖泥船。
天鲸
总 长:127.5m
型 宽:22m
吃 水: 6m
装 机 功 率:19200KW
挖 深: 30m
排 泥 距 离:6000m
挖 掘 效 率:4500m³/h
“天鲸”是自航的绞吸式挖泥船,是中国吹沙填海的利器,由中交天津航道局有限公司投资并联合上海交通大学、德国
VOSTA LMG公司进行设计,由招商局重工(深圳)有限公司建造的大型挖掘疏浚船,装机功率、疏浚能力均居亚洲
第一、世界第三。技术性能指标及铰刀挖泥能力排亚洲第一,是目前世界上最大的三艘自航绞吸挖泥船之一,技术先
进性和结构复杂程度在世界同类船舶中位居前列。
天锟
船 长:140m
型 宽:27.8m
型 深:9m
最 浅 挖 深:6.5m
最 大 挖 深:35m
绞刀电机功率:5000KW
最 大 功 率:7500KW
泥泵输送功率:17000KW
最大排泥距离:15000m
总 装 机 功 率:25680KW
2015年12月11日,中交天航局 “5000KW绞刀功率自航绞吸挖泥船”建造项目在振华重工下属启东海洋工程公司正式开
工。该轮为双桨、双转动导流管、全电力驱动、无限航区的自航绞吸挖泥船。“天鲲”的设计融合了当前世界最新科技,全
船动力装置均采用电驱形式,装备了当今世界最强大的挖掘系统和最大功率的高效泥泵,配置通用、黏土、挖岩及重型
挖岩4种不同类型的绞刀,不仅可以疏浚黏土、密实砂质土、砾石、珊瑚礁,还可以开挖抗压强度50MPa以内的中弱风化
岩石。同时,具有无限航区的航行能力和装驳功能,适用于沿海及深远海港口航道疏浚及围海吹填造地。可实现船舶在挖
掘淤泥、黏土、密实砂质土等介质的高产量,具有超强的吹填造地能力,泥泵远程输送能力居世界首位。
耙吸式挖泥船
耙吸式挖泥船是吸扬式中的一种。它通过置于船体两舷或尾部的耙头吸入泥浆,以边吸泥、边航行的方式工作。是
利用泥耙松土,船中设开底泥舱,舱容积表示船的大小。
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、装仓式挖泥船。挖泥时,将耙吸管放下河底,
利用泥泵的真空作用,通过耙头和吸泥管自河底吸收泥浆进入挖泥船的泥仓中,泥仓满后,起耙航行至抛泥区开启泥门
卸泥,或直接将挖起的泥土排除船外。有的挖泥船还可以将卸载于泥仓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、自载、自卸,并且在工作中处于航行状态,不需要定位装置。它适用于无掩护、狭长的沿海进港航道的
开挖和维护,以开挖淤泥时效率最高。
耙吸式挖泥船有单耙或对耙,分别布置于船中或两侧。耙吸式挖泥船机动灵活,效率高,抗风浪力强,适宜在沿海港
口、宽阔的江面和船舶锚地作业,在风浪大又无掩护的滨海和河口地区,宜选用自航式耙吸挖泥船。适于松散和低于粘
土硬度的土质作业。
建设
“建设”由上海浚浦局1934年建造,是当时远东最大的万吨级耙吸挖泥船,主要用来维护长江口及黄浦江航道。解放后,
在完成浦口抢修工程后,1952年4月调到天津参加新港建设工程,创造了“顺水挖泥”等施工方法,成倍提高挖泥效率,
为塘沽新港开港做出了贡献。1953年疏浚公司成立后,正式调归天津,主要承担天津新港主航道及秦皇岛港扩建工程,
还参加了一些军事工程。1960年在新港施工中,开创了我国耙吸挖泥船自挖自吹的先河。该船1982年退役。
津航浚106
船 型: 自航耙吸挖泥船
满载吃水: 7.98m
空载吃水: 3.37m
航 速 : 12kn
主机功率: 1985kwx2
吹管直径: 750mm
吹岸距离: 850m
1975 年 5 月投产,荷兰 IHC 建造
航浚4001
总 长:115.5m
型 宽:18.4m
总 宽:19.0m
型 深:9.0m
最大挖深:25m
载 员:68pers
通旭
轮舱容量:13000m³
挖 深:45m
吹岸距离:4000m
“通旭”轮是中交天津航道局有限公司为实现“百年天航 百亿天航”的奋斗目标在国内设计建造的大型耙吸式挖泥船。该轮
于2007年3月28日正式开工,当年12月30日建成出坞并于2008年4月17出海试航。
通力
轮舱容量:5400m³
最大挖深:32.5m
“通力”是我国第一艘具有艏吹装置、兼具挖抛和挖吹两种功能,为90年代国际先进水平的挖泥船。
通程
总 长 :162.3m
型 宽 :28.5m
型 深 :15m
轮舱容量 :18000 m³
载 泥 量 : 26100T
“通程”为双机、双桨复合驱动、双耙、单甲板、艏楼、钢质焊接、流线型、带球鼻首的自航耙吸挖泥船。主机采用一拖
二复合驱动模式; 配有2台7500KW轴带发电机;3台736KW辅柴油发电机组。主要用于沿海港口、航道疏浚和吹填作
业,并兼作海岸维护工程,可于无限航区进行调遣。配备有国内挖泥船首次安装的方形泥门,具有卸泥快、效率高的特
点,并首次采用了挖深达85m的大功率水下泵,创下了亚洲之最。
通途
轮舱容量:20000m³
最大挖深:90m
“通途”可实现自主疏浚、动态定位、动态轨迹跟踪,具有无限航区适航能力,可在世界各地承担港口、航道疏浚、填海
造地、深海取沙及海岸维护工程。
新海虎
“新海虎”首次采用先进的“一拖三”复合驱动方式,功率利用更充分、运行经济性更突出、技术优越性更明显;开发的国
内首套集航行监控、疏浚监控和报警监测于一体的综合信息监控平台,能自动采集、分析、处理数据的集成控制系统
等装置,均达到世界先进水平。试航试挖结果表明,该轮挖泥航速、装舱抽舱时间、泥泵效率等各项性能指标均达到
和超过设计要求,可满足沿海各大港口、航道、围海造地等不同土质、工况条件下的施工作业需要,填补了我国建造
大型耙吸式挖泥船的空白。
“新海虎”的成功建造,改写了我国只能建造10000m³以下挖泥船的历史,标志着中交上航局向自主创新、打造世界一
流疏浚船队的目标又迈出了关键一步,开创了在中国境内建造特大型耙吸挖泥船的先例,促进了我国特种工程船舶制
造业的发展。
新海虎4
“新海虎4”独特之处在于:精心打造出一整套自动化疏浚控制系统,对水下施工作业如水流、土质状况等工况条件“了如
指掌”,而且,通过全船连网的任何一台计算机终端可清晰显示挖泥船水下作业三维图像。另外,该轮一改过去挖泥船
消耗轻油方式,采用重油燃烧装置,吃“粗粮”的设备比起传统设备节能效果大幅提高。
浚洋一
装载量:2.1万m³
总 长 :167.5m
“浚洋1”是荷兰IHC公司为中国交通建设集团广州航道局有限公司设计建造的超大型耙吸挖泥船,为中国最大的挖泥船。
2016年10月10日,“浚洋1”在广州港举行建成交接仪式。“浚洋1”具有强大的疏浚和吹填造地能力,每小时挖泥约2万立
方米(是天鲸号的三倍多,但天鲸是绞吸挖泥船,可绞挖礁岩),相当于在一个国际标准足球场上堆起一层楼高的泥
沙量(按照0.6的沉降率)。
抓斗式挖泥船
抓斗式挖泥船有自航和非自航两种。自航式的一般带泥舱,泥舱装满后自航至排泥区卸泥;非自航式则利用泥驳装泥和
卸泥:挖泥时运用钢缆上的抓斗,依靠其重力作用,放入水中一定的深度,通过插入泥层和闭合抓斗来挖掘和抓取泥沙,
然后通过操纵船上的起重机械提升抓斗出水面,回旋到预定位置将泥沙卸入泥舱或泥驳中,如此反复进行。抓斗挖泥船
一般用于航道、港池、及水下基础工程的挖泥工作。适合于挖掘淤泥、砾石、卵石和粘性土等但是不适合挖掘细沙和粉
沙土。
夹泥一号
船 型:抓斗挖泥船
总 长:15.24m
斗 容:0.8m³
型 宽:7.32m
装机功率:30KW
挖 深:9.45m
新海蚌
总 长:65.8m
型 宽:24m
型 深:4.8m
设计吃水:2.7m
最大挖深:56m
挖泥能力:747m³/h
2009年6月,上海振华重工建造的27m³抓斗挖泥船“新海蚌”正式交付中交上航局使用。“新海蚌”采用全回转、吊臂可变
幅的抓斗挖泥机,配置不同形式、不同斗容的抓斗,适用于各种土质及岩石。“新海蚌”具有先进的疏浚监控系统,并同
时配有锚泊和钢桩两套移船定位系统,能高效地实现船舶的移动定位。
津航浚406
船型:抓斗式挖泥船
链斗式挖泥船
链斗式挖泥船的工作原理是:将斗桥的下端放入水下一定的深度,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,带动斗链上的斗泥,挖泥后装入,再随斗链的转动提升出水面,并传送至塔顶部,经过上导轮改变方向后,
斗内的泥沙在自身的重力下,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船舷外。链斗式挖泥船由于
挖后平整度较其它类型挖泥船好,适用于开挖港池、锚地和建筑物基槽等。链斗式挖泥船可挖掘各种淤泥、软粘土、砂
和砂质黏土等。
链斗式挖泥船可以分为非自航和自航两种。
金钟河
“金钟河”是海河工程局(天航局前身)所属小孙庄船厂1909年自行建造的我国第一艘煤油机动力(内燃机)小型链斗挖
泥船。该轮采用组合浮箱式船体,高架输泥链斗,具有煤油引擎和人力驱动装置。当人力驱动时,在一个垂直的绞盘上,
有12个手柄,每个手柄由三个人操作,共需36人,工作每分钟4转。当机动力驱动时,船内有一个绞盘,嵌齿轮,卧式
煤油机引擎,装入通常所用的煤油,每分钟达到18转,相当于15HP的驱动能力。船上所有部件均可拆卸,以方便快速
通过闸口、桥等,适用于30尺宽的运河类水域施工。投产后,曾浚挖护城河(俗称墙子河)、碱河、南运河、北运河等。
海马
1932年德国建造的10m³链斗挖泥船“海马”,在苏州河施工作业。
反铲式挖泥船
反铲挖泥船是一种工程船,可以浚挖、清理航道,使船舶能够顺利通航。
反铲挖泥船是一种安装在轮船或者驳船上的机器,它被用来浚挖海床,从而能够是大型的船舶能够在河道上航行。反铲挖泥船仅
是完成疏浚任务的工程船舶之一。这种类型的挖泥船和陆地上使用的反铲挖掘机很相似,并且可以通过在轮船或者驳船上安装挖
掘机来制造这种挖泥船。然而反铲挖泥船一般都很大,因为铲斗需要到达深的河道上。
这种船舶或者驳船的主要特征就是拥有反铲挖泥机这种固定装置,这种设置增加了稳定性和施工作业时的安全性,挖掘机的吊杆
手臂一般都非常大,而且一般情况之下,吊杆手臂末端的铲斗也比陆地上使用的铲斗要大。吊杆臂可以延伸到挖泥船的前方并且
伸到水下面;铲斗将朝着船的方向运动,河道底部的沉淀物将被反铲挖掘机清除,这些沉淀物将被移动到另一个位置或者被处理
以确保河道清污干净。就如陆用挖掘机一样,反铲挖泥船也使用柴油机驱动控制单元,主机和挖掘机得机械手臂部分,通过旋转
机械装置来挖掘海底的物质,不必重新移动挖泥船。吊杆装置由液压缸驱动,这就意味着液压缸装满液体—通常是某种液体—通
过施压来使挖掘装置延伸,通过减压使挖掘装置收缩。这就使得铲斗和吊杆容许承受很大的装载量。作业员坐在驾驶室里面控制
吊杆的运动。一些世界上最大的反铲挖泥船能够挖到超过30米的深度。大多数的反铲挖泥船没有这么大并且不能挖到这样的深度
,但是他们仍然能够轻易地达到河床底部,一般来讲,铲斗能够移动臂陆用挖掘机大很多倍的物质,不过对于比较小的河道来说
,通常使用较小的反铲挖泥船。
津泰
总 长:66.85m
型 宽:20m
型 深:4.25m
铲斗容积:25m³
挖 深:26m
疏浚精度:±5cm
“津泰”由特殊材料制做的定位桩可保证在2.5米波高时正常作业。船体底部的吃水传感器可与驾驶台的倾斜传感器协同
工作,保证了船舶在潮汐或软土区域作业时处于平衡状态。