第一节
水力式挖泥船

一、直吸挖泥船

水力式挖泥船在发展的初始阶段，其技术形态比较简单，吸头不具备切削泥土的能力，且几乎都是非自航船，作业采用四锚定位，吸头伸向前端贴近泥面定点吸泥，即使后来出现了自航形式，作业时依然采用锚泊定位，统称为吸扬式或直吸挖泥船，普遍用于内河疏通航道或内河工程。

直吸挖泥船（见图2-2）是利用泥泵（离心力）产生的低压区（又称负压区），在大气和静水压的作用下从吸泥头经吸泥管吸进泥浆，再通过排泥管输送至卸泥区。有单吸泥头形式以及吸头附近加装水力松泥器（即一组喷嘴）的组合形式，后者作业时通过喷嘴喷出水，能更好地疏松吸头附近的泥土，以便泥泵将业已疏松的泥砂高浓度吸入并排放到目标处所。喷嘴所需的高压水则另由专用冲水泵提供。

直吸挖泥船的特点：设备和系统组成简单，仅能吸松软土沙，船体为非自航、方箱型、钢质单体结构，采用锚泊定位和移船。在有条件利用岸电的场所，船上亦无须设置其他动力设备。

二、绞吸挖泥船

绞吸挖泥船是通过收放两根横移锚锚缆，并绕钢桩来回摆动进行作业的，故可以比较稳定地挖掘各种类型的底泥。这种绕定位桩来回摆动的挖泥方式也是绞吸挖泥船与直吸挖泥船的主要区别所在，因为后者不设绞刀，不存在绞切力，因此一般不必设置定位桩采用锚缆作业。

绞吸挖泥船的主要系统组成有绞刀系统、吸/排系统、尾管连接系统、定位钢桩式台车、桥架绞车及移船绞车、驱动系统抛锚杆以及自动化系统等（见图2-3）。

绞吸挖泥船是当今应用范围最为广泛、数量最多的一类挖泥船。据相关文献记载，绞吸挖泥船在19世纪后期就已开发利用，历经100多年的发展，而今已成为挖泥船家族中最为壮大的一支力量。与直吸挖泥船相比，绞吸挖泥船的一个明显的特点就是利用绞刀旋转切割，不断绞松水底泥土形成泥浆，然后用泥泵吸取及输送泥浆。具体来说，就是在位于吸管前端的水下吸口处加装一个有旋转绞刀（一种专门用来切削泥土的装置），作业时在电动机或液压马达的驱动下，通过同步收、放两根船首边横移锚锚缆，绕船尾后定位桩左右横移的方式来回切削泥土，使其连续进入绞刀腔内；泥泵则由原动机或电动机驱动，将绞刀腔内的泥水混合物借助吸、排泥管以水力输送方式排至目的地泥场，或者直接装上驳船运送。

绞吸挖泥船与耙吸挖泥船一样，在作用原理上同属于水力式挖泥船，即通过离心式水泵吸入水底泥砂，并借助水力排入充填处所。

现今绞吸挖泥船已遍布世界各地疏浚市场，是现有各类挖泥船上使用最为广泛的一种，较长一段时间以来，绞吸挖泥船在美国、日本等部分国家居于统治地位；在欧洲四大疏浚公司中，绞吸挖泥船和耙吸挖泥船的装船总功率已超过四大公司全部疏浚装备装船功率的80%；就数量而言，在世界各种挖泥船中，绞吸式船几近占据半壁江山。

绞吸挖泥船的特点如下：

一是绞吸挖泥船与直吸挖泥船的主要区别在于疏松泥土的方式不同，而泥浆在泥泵作用下通过泥管的输送过程则是完全一样的。除了绞刀及驱动系统以外，定位桩及绞刀桥架也是绞吸挖泥船有别于直吸挖泥船的重要特点。定位桩的设置使绞吸挖泥船得以牢固定位并准确地挖取各类泥土，而绞刀架（俗称桥架）则用以安装绞刀和驱动系统、吸泥管以及水下泥泵等设备，其根部通过耳轴与首开槽内主浮箱内壁相连接，桥架前端则通过桥架绞车、滑轮及钢丝绳整体吊放在A字架或龙门架上，用滑轮、钢索而上下升降。

二是绞吸挖泥船船型比较简单，绝大多数为非自航船，钢质、方箱形船体，可以是整体形式，小型船也可以是分体组装形式（由多个片体组合而成），以方便水陆运输。因安装桥架及绞刀等设备缘故，通常船首沿纵中方向均设有较大的开槽，开槽尺寸随着船体尺度及挖深要求而变化。对日益增多采用定位桩台车的绞吸式挖泥船而言，船尾沿纵中方向也有开槽，以便台车和行走主桩的安置，船尾开槽的长度通常较船首开槽短。无论整体还是组装形式，非自航绞吸挖泥船的船体一般都做成方箱形，因为设备安装及作业所需，通常都具有较大的船宽，稳性明显要优于普通船舶。在船首、船尾端做些简单的处置，以便挖掘边坡和减小拖带阻力。因此没有线型要求的箱形，给制造和陆上运输带来许多便利。但是新的中型绞吸挖泥船为充分发挥其效能，均具自航能力，船体线型亦成为重要技术之一。

三是绞吸挖泥船对切削土壤的适应性强。绞刀在水下作业时能够凭借强大的绞刀功率和特殊的绞刀形式，并在横移绞车的拉力作用下有效地挖掘土层，即使是比较坚硬的岩石也能挖掘。

四是绞吸挖泥船因其自身作业的特点，绞刀、泥泵等挖泥机具的磨损往往非常严重，吸口堵塞等故障也较多，因而，通常要求绞吸挖泥船具有更加可靠、便利的吊装、维修和换件能力。

五是绞吸挖泥船推进装置只用于调遣，挖泥时依然采用定位桩辅以左右横移锚移船作业。

六是深水作业只有在对特殊的桥架结构进行延伸时才可行实施。采用多节拼装边浮箱逐级向船首延伸，并用类似耙吸挖泥船耙管接长的形式来延伸桥架及吸管段，以挖得更深。唯有采用特殊的锚缆定位，其作业的优点除了方便深水作业外，还有利于切削宽度的增加。

七是与耙吸挖泥船借助低速航行、连续直进挖泥作业的运作方式截然不同，绞吸挖泥船在作业时功率全部用于挖泥（供泥泵、绞刀等使用）。

按照切削工具分有绞刀和斗轮两大类。为确保不同土质情形下的疏浚效率，绞刀又有卧式、立式、开式、闭式等多种形式（见第三章第三节绞刀的形式），斗轮亦有单斗轮和双斗轮之分。

绞吸挖泥船的主要优势：一是因船型简单，建造及疏浚成本低廉，具有市场竞争力；二是吃水浅，且中、小型船的组装结构便利陆运调遣，适用水域范围广泛；三是随着泥泵、绞刀等装备技术和机械性能的不断完善，对包括岩石在内的各类土质具有广泛的适应性；四是定位桩台车及自动化、智能化技术的装船应用，使现代绞吸挖泥船非生产性移船时间相对减少，吸入浓度和产量相应提高；五是大型以上自航绞吸挖泥船的逐渐增多大大便利了海上调遣和抗风浪性能，为其跻身大型海上疏浚工程赢得先机。

三、吸盘挖泥船

吸盘挖泥船是一种具有宽扁吸口的吸扬挖泥船。其吸口截面的长宽比大，甚至达40∶1，以钢管或钢板垂直分隔，能够以比较小的疏浚高度获得较大的产量。吸盘挖泥船无切削设备，泥砂吸入主要借助吸盘头吸口上缘一排的高压喷嘴产生的水动力作用，使前方土层坍塌并形成异重流，然后以较高的浓度吸入，吸入的浓度大小或产量高低多取决于泥土的性质。

吸盘挖泥船最早出现在美国，是继链斗、耙吸、绞吸等船型以后出现的一款形式颇为独特的船型，虽然在世界疏浚船队中数量不多，但迄今仍未被其他船型所能替代。

吸盘挖泥船的主要系统由泥泵、驱动装置、吸盘架、带有高压喷嘴的扁平吸盘头（见图2-4）（单个设置或两个并列设置）、吸盘吊架、锚缆定位系统、吸排泥管以及操控系统等组成。部分吸盘挖泥船设有回转式边抛架，可左右180度回转实施舷外抛泥。为增大挖深和提高挖掘浓度，新建的吸盘挖泥船上都增设有水下泵。为提高吸盘挖泥船的通用性，部分吸盘挖泥船还具备耙吸功能（不设泥舱）。

吸盘挖泥船具有以下特点：

（1）挖槽平整、挖宽大（接近船宽），一次挖宽可达8~16米。

（2）吸入浓度高，可采用边抛或尾管排泥，或两者兼备。

（3）纵前抛锚、直线绞进作业，无横移锚缆，作业不碍航。

（4）吃水特浅、通常满载吃水为2.5米以下，便于调遣。

（5）无须切削设备，装船功率小，投资省，疏浚成本低。

四、耙吸挖泥船

耙吸挖泥船系指具有自航能力及大装载泥舱，并配有泥泵、耙头和耙管的挖泥船。当其低速航行时放下耙管，在泥泵的真空吸力作用下，由贴近底部泥层的耙头连续吸起泥砂经由泥管进入泥舱内，直至舱满，并运至排泥处，以适当方式排空舱内装载的泥砂，继而返回现场继续作业。

耙吸挖泥船适用性强、机动性好，其作业可在航行中进行。其他类型的挖泥船不能航行作业，只能采取措施移船定位作业。

耙吸挖泥船核心部件为泥泵，在作业方式上与绞吸挖泥船大相径庭。首先，它具有自航特征，无须借助定位桩和锚索移船定位，因而确保了作业过程的连续高效性；其次，耙吸挖泥船自身具有装载泥舱，且装载吨位较大（载泥量通常占据船舶排水量吨位的2/3左右），无须通过长距离设置的船尾管输送泥浆；再次，由于自航的缘故，它可以在装满一舱泥砂后运至预定的排泥水域，根据预先设定开启底开泥门排放、或艏喷、或艏吹排岸，直至排空，然后，回到挖泥现场；最后，作为自航船，近海作业时应对海况的能力和作业稳定性均优于其他种类的挖泥船。

耙吸挖泥船的主要系统组成（见图2-5）有舱内泥泵、耙头及其所依附的耙管，用于收放耙管的吊放系统，泥舱、泥门及其启闭系统，装舱管及其余水溢流系统，抽舱及排岸管系，艏部接头（艏吹及艏喷），针对耙头和泥舱稀释需要而设置的高压水系统、波浪补偿装置，以及操控系统等。

因为耙吸挖泥船具有自航能力且带有泥舱，所以在功能各异的各类挖泥船型中，唯独耙吸挖泥船能够在不需要其他辅助船舶配合的情形下独立完成耙、装、运、卸以及吹填等全过程作业，并自行转换场地。航道作业时它也不影响其他过往船舶，因而具有良好的机动性。相对其他类型的挖泥船来说，耙吸挖泥船也更适合于近海条件下的作业，深受疏浚界青睐。当今，耙吸挖泥船主导着国际疏浚市场，尤其是大型、超大型耙吸挖泥船已成为各大国际疏浚公司的中坚力量，当然耙吸挖泥船的造价也远高于其他挖泥装备。

五、斗轮挖泥船

斗轮挖泥船是在绞吸挖泥船作用原理基础上，于20世纪70年代中期派生出来的一种新船型。通常视其为改进型的绞吸挖泥船。因此，斗轮有时也称为“斗式绞刀”。为了更好地满足使用要求，欧、美主要挖泥船制造厂商仿照露天采矿用的大型轮式采掘设备，开发斗轮挖泥船。斗轮挖泥船很快获得用户的青睐，被广泛采用。斗轮挖泥船增加产量的主要因素在于旋转斗轮的设计，它可以将很大的挖掘力集中在很小的面积（斗刃）上。斗轮挖泥船用于采掘食盐、芒硝等矿藏时，其效率提高尤为显著。

由于轮绞刀的采用，泥斗的布设比较紧密，斗刃切削性能较普通的绞刀有所提高，又由于鼓轮上装有刮刀，且无斗底，产量因此得到提高，尤其是对黏性、塑性类土质具有更好的适应能力。同时，由于斗轮结构左右对称，挖泥运转中斗轮做横轴式转动。这些正是它与绞吸挖泥船（采用不对称螺旋绞刀及纵轴式运转）的重要区别之处，使其在左右横移挖掘过程中不仅受力均衡、挖掘效率平稳，挖槽也更趋平整（见图2-6）。正是这些优势，使斗轮挖泥船问世以来在世界各地发展迅速。现有欧洲和北美的斗轮挖泥船存在一定差异，但斗轮的基本特征及内部构造大致相同。