绞吸船日常施工报表的效率统计与分析
任龙涛1，彭双林2
摘 要：疏浚工程施工过程中，监控疏浚船舶的日报信息对于监控船舶施工进度，了解船舶施工状况有着重要作用，由于绞吸船在施工过程中疏浚土质和开挖位置相对稳定，日报统计资料易于结合影响绞吸船绞刀破土能力的土质条件因素以及影响泥泵输送能力的管线长度等因素，运用统计学的原理，提炼、分析船舶当天的施工效率，较为准确的评估该船舶在其他项目中类似的土质，工况条件下的施工效率，评估疏浚单方成本的合理性。
关键词：绞吸船；报表；效率；统计
中图分类号：U676 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）06-0071-02
绞吸式挖泥船的施工效率主要由绞刀切削能力和泥泵输送能力两方面决定，针对绞吸船效率的发挥和提高等问题，前人已经做了很多研究，如针对开挖土质选用合适的绞刀头类型，调整泥泵叶轮大小和数量，控制泥泵转速与管线长度和管径相匹配等。疏浚公司一般将日报数据视为对项目进度和成本监控的一种手段，如果将这些数据进行分类和加工，按照字段的格式形成数据库，可以为今后项目的施工组织、投标过程中所涉及的进度安排、成本估算提供直接参考。
针对绞吸船实际施工效率的总结问题，荷兰IHC公司在恒定开挖土质粒径，恒定泥泵功率的条件下，总结绘制了不同粒径条件下绞吸船施工效率随吹距增加而逐步减少的曲线，但该数据偏理论化，实际施工效率往往难以达到该曲线所绘制的数值。
在前人对绞吸船效率研究的基础上，本文以某疏浚工程IHC7025绞吸船型为例，介绍采用统计方法，对绞吸船的日报信息进行分析，采用统一的模式形成数据库，从而总结出绞吸船在不同工况下的施工效率，以表示该船舶在特定的土质条件下，特定的管线长度所应达到的实际工效。
1 日报表的主要信息
绞吸船在施工过程中所涉及到数据较多，如船舶施工位置、挖深、吹距、效率、流速、产量等，采用以天为单位进行统计分析主要有以下几方面便利：①船舶的位置变化相对较小，结合当天的挖深情况可以套用就近的钻孔信息，了解当天开挖的土质类型。②吹填管线长度相对固定，便于分析。③施工效率比较稳定，综合考虑了施工过程中开工，停工，移船等施工停歇所造成的效率降低。④施工工程量可结合当天绞吸船开挖进尺情况进行校正，避免从产量计读取的效率数据因开挖原状土容重设定所造成的产量偏差。
日报应记录的信息主要有：①起挖点坐标（如有移船应记录移船前后的绞刀坐标）；②挖宽，挖深情况；③预估产量；④生产时间统计；⑤小时效率计算。
随着通讯技术的发展，越来越多的疏浚公司在疏浚设备上采用了实时的船舶数据传输技术，即通过挖泥船的数据采集传感器，通讯技术，数据处理终端，完成船舶的机械性能数据和产量数据的采集，传输，分析，整理和存储，减少了信息传递过程的延迟和失真，有利于产量工程师、船机工程师等技术人员及时收集整理数据，发现问题和纠偏。
2 数据统计的基本假设
采用数理统计的方法处理日报数据，需做以下假定条件：①假定土质钻探资料和日报记录资料均真实有效；②假定钻孔临近区域内的土层垂直分布情况与该区域钻孔揭露土层情况一致；③假定开挖疏浚土在管道当中为固液二相流，即疏浚土不溶解于输送液体；④假定在船舶正常施工所允许的工况范围内，现场因素（风，流，潮汐，波浪，等）对船舶施工效率的影响在时间上恒定的，在空间上是均匀的。有了该假设，相同土质条件和管线长度下统计的日平均效率才具有可统计性。⑤假定绞吸船施工效率X在确定的管线长度和确定的土质条件下，数据服从正态分布，即
3 数据统计的主要流程
3.1 按照钻孔点划分代表区域
根据钻孔点所揭示的土层信息来判断绞吸船当日所开挖的岩土情况无疑是一种近似判断的方法。由于疏浚工程施工面积大，设计勘察阶段所做的疏浚区域的钻孔间距多在几百米，如何依据有限的钻孔信息来判断疏浚的土质类型至目前尚没有统一的规范可循。而业内工程师在这方面已经做过一些研究，如王凯在《疏浚工程土工土质方量计算方法探讨》一文介绍了投影轴线法和类似断面法，并结合Hypack等疏浚测量软件开拓了新的思路。为简化计算流程，本文采用两钻孔点间划分垂直平分线的方法将施工区域划分，用该钻孔的信息来代表其所属的区域，区域中每一点到该钻孔点的距离最近。
3.2 判断开挖土质
为便于日平均施工效率的统计，所有在疏浚过程中所可能涉及到土质均应依据勘查报告和岩土室内试验数据予以分类。分类标准可参照《疏浚与吹填工程设计规范》（JTS 181-5-2012），也可针对主要影响船舶效率的土质指标进行分类。例如：对于装配大型绞刀功率的绞吸船来说，开挖标贯击数N<10和10 完成土质类型的划分后，还需要根据钻孔柱状图和钻孔平面位置标注土质在疏浚区域内的空间分布情况，从而可以根据每天记录的坐标点和挖深数据判断当天的疏浚土类。
3.3 吹距數据统计
由于绞吸船的施工效率取决绞刀的破土能力和泥泵的输送能力，那么，在吸入浓度一定的情况下，流量的大小将直接决定效率的高低。一般情况下，在泥泵输出功率一定的情况下，浆体流量与输送距离直接相关。因此，在日常的报表统计当中，对当日的管线长度及布设情况做详细的记录非常重要。
对于疏浚过程中通过绞刀拌和形成的浆体为典型的固液二相流，固相和液相之间不仅存在相互作用以及动量和能量的交换与传递，而且还涉及到质量的输送及扩散。因此，从微观方面考虑，浆体在输送过程中，能量和质量交换相当复杂，难以采用数学方式进行描述，因此，可将颗粒与流体混合形成的浆体统一视为一种伪均质流体。
记录浆体在管线输送当中的吹距，涉及到沿程水头损失和局部的水头损失。Darcy-Weisbach在1845年提出了均质流体沿程水力摩阻的计算公式：
局部水头损失系数的取值问题，工程人员往往采用各行业相关水力计算手册给定的局部水头损失系数进行计算。而国内外学者对于局部水头损失系数做过了大量的研究，如赵宝峰等对突然扩大管的局部水头损失系数计算中沿程损失的影响进行了研究并结合试验对工时进行了修正；Valiantzas通过考虑局部水头损失和沿程水头水头损失的关系对Darcy-Weisbach公式进行了改进。
通过对管线长度和布设形态的记录，将其转换为等效吹距，可以消除因管线形态，排高等影响因素，使得效率数据库的存储更为科学和实用。
3.4 效率数据统计及分析
针对记载详细的日报数据，除采用数据库的形式进行分类存储，还应进行分析汇总，采用数理统计的方法分筛检索，形成相关曲线。
该统计模型所涉及到的参数主要有：土质类型、吹距长度、施工效率，所形成的统计图表可参考图 1。其中，效率分组采用间距为200m的管线长度分段，采用正态分布（置信区间α=95%）进行分段统计。
4 总结
通过上述对日报数据的分类整理和统计计算，有利于积累同类船型在不同的工况条件下的施工效率数据，从而不断提高疏浚企业对自有船舶设备的能力认识，从而为自行测算工期编排和费用估算提供数据基础。
另外，由于日报当中涉及到的产量数据一般是根据船舶挖进进尺或者浆体流量产量计估算出来的，因此，在最终形成的效率数据库当中还应按照总实际完成产量和总估算产量的比值进行修正，使统计结果不断趋于反应真实的效率情况。
参考文献：
[1]王凯，郭彬，闫金兵. 疏浚工程不同土质方量计算方法探讨[J]. 人民长江，2012，09：21-23+50.
[2]卢勇.管道固—液两相浆体输送理论研究[D].湖南大学，2015.
[3]黄振龙.吹填料变化对船机施工效率的影响[J].水运工程，2010，（01）：122-124.
[4]朱安定.绞吸式挖泥船生产效率及应用工况分析[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2009，（02）：216-217.
[5]陈朝.常见管道局部水头损失的数值模拟[D].天津大学，2008.
[6]杨晓东，唐清. 疏浚统计技术探讨[J]. 中国水运月刊，2011，（10）：155-156.
