用于将大量水下土壤传送至填筑区的方法

摘要

本发明涉及一种用于从远距离采料场将大量水下土壤和/或含矿土壤传送至填筑区的方法。该方法包括下列步骤：系泊至少一艘尺寸比疏浚船舶(3)的尺寸大得多的远航运输船舶(1)，所述远航运输船舶(1)适于在至少一个采料场附近接收大量土壤；提供至少一艘疏浚船舶，其在至少一个采料场疏浚土壤，并将其运输至运输船舶上；将土壤装载到缓冲船舶(4)或直接装载到运输船舶(1)内；借助于运输船舶，将处于可运输状态的土壤运输至远距离填筑区；在填筑区系泊运输船舶；将土壤从运输船舶卸载到填筑区。

权利要求

1.一种用于从远距离即单次航行距离超过500公里的采料场将大量水下土壤传送至填筑区和/或处置场的方法，其包括下列步骤：在至少一个采料场附近系泊至少一艘尺寸比疏浚船舶的尺寸大得多的远航运输船舶，所述远航运输船舶的尺寸为至少50000载重吨，所述远航运输船舶适于接收大量土壤；提供至少一艘疏浚船舶，该疏浚船舶在至少一个采料场疏浚土壤，并将土壤运输至该至少一艘运输船舶上；将土壤装载到运输船舶中；将处于可运输状态的土壤运输至远距离填筑区和/或处置场；在该填筑区和/或处置场系泊运输船舶；将土壤从运输船舶卸载到该填筑区和/或处置场。

2.如权利要求1所述的方法，其中，疏浚船舶包括适合其用途的疏浚装置。

3.如权利要求2所述的方法，其中，疏浚船舶包括绞吸式挖泥船和/或耙吸式挖泥船。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所疏浚土壤在装载到运输船舶之前被干燥至含水量小于所疏浚土壤总重量的15％。

5.如权利要求4所述的方法，其中，在将所疏浚土壤装载到运输船舶之前将其装载到至少一艘缓冲船舶中进行干燥。

6.如权利要求4所述的方法，其中，通过起重机或通过任何其他的从运输船舶的货舱中挖掘和提升土壤的装置机械地进行土壤从运输船舶到填筑区的卸载。

7.如权利要求5所述的方法，其中，通过起重机或通过任何其他的从运输船舶的货舱中挖掘和提升土壤的装置机械地进行土壤从运输船舶到填筑区的卸载。

8.如权利要求1所述的方法，其中，疏浚船舶包括用于所疏浚土壤的装载单元，所述装载单元带有用于多余水的溢流装置，溢流装置设置成使得所疏浚土壤在装载到运输船舶之前具有大于所疏浚土壤总重量的20％的含水量。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所疏浚土壤在装载到运输船舶之前具有在所疏浚土壤总重量的20％到35％之间的含水量。

10.如权利要求8所述的方法，其中，疏浚船舶包括耙吸式挖泥船。

11.如权利要求9所述的方法，其中，疏浚船舶包括耙吸式挖泥船。

12.如前述权利要求8-11任一所述的方法，其中，通过泵而液压地进行土壤从运输船舶到填筑区的卸载，所述泵设置有高压射流，使运输船舶中的土壤在被抽走之前流体化。

13.如前述权利要求1-11之一所述的方法，其中，水下土壤包括矿物。

14.如前述权利要求12所述的方法，其中，水下土壤包括矿物。

说明书

用于将大量水下土壤传送至填筑区的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于从采料场将大量水下土壤传送至填筑区和/或处置场的方法。本发明尤其涉及一种用于从采料场将大量水下沙子传送至填筑区和/或处置场的方法。本发明还涉及一种用于通过从采料场将含矿沙子传送至填筑区和/或处置场来采收大量矿物的方法。

背景技术

[0002] 在世界很多地方，可建造的土地都不充足。例如新加坡及其周边，幸运地的是，新加坡由极广阔的海洋包围。在这样的地方，经常通过向待建造的一部分海洋供给土壤来从海洋回收土地。这通常需要沉积大量土壤，因而需要寻找和定位大的土壤沉积。一般来说，足够的土壤沉积出现在填筑区周围的深渊、海湾、海峡和海洋中。然后用传统方式疏浚土壤。利用传统的疏浚方式，需要在填筑区附近定位大的土壤或沙子沉积(采料场)。但用传统疏浚方法和系统来定位足够的沙子沉积变得越来越难。另外，这些采料场比过去距离海岸更远，增加了作业费用。

[0003] 传统水下土壤底部疏浚通常通过吸入疏浚来进行。在吸入疏浚作业中，典型系统由漂浮在水面上的疏浚驳船和位于驳船下方的泵吸入系统的入口构成，所述泵吸入系统容许泵送和移除由底土材料和水形成的泥浆。松散的土壤物质泥浆一般通过导管泵送到驳船的存储区。在疏浚土壤时，通常必需将土壤经由几千米的管线运输至适当场所。远的料场地点一般需要几艘作业船舶、用于将所疏浚物质运输至一场所的昂贵的增压泵、以及另外的携带有用于形成从远地点到沉积地点的导管的管道的船舶。这些操作的设备和部署不期望限制所利用的流程，除非绝对必要。

[0004] 先有技术方法通过在陆地上运输土壤并将其倾倒到海洋中，将土壤传送至填筑区。另一个已知方法包括在填筑区附近疏浚水下土壤，并借助于疏浚驳船将其传送至填筑区。

[0005] 虽然已经证明该已知方法可靠，并且非常适于在多数围垦工程中传送土壤，但是，可进一步改进，尤其是在所需土壤的量很大时。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种改进的用于从采料场将大量水下土壤传送至填筑区的方法，尤其是传送大批量土壤的方法。

[0007] 本发明此外还提供了用于从远距离采料场将大量水下土壤传送至填筑区的方法，其包括下列步骤：在至少一个采料场附近系泊至少一艘尺寸比疏浚船舶的尺寸大得多的远航运输船舶，所述远航运输船舶适于接收大量土壤；提供至少一艘疏浚船舶，其在所述至少一个采料场疏浚土壤，并将其运输至运输船舶上，将土壤装载到运输船舶中；借助于运输船舶，将土壤运输至远距离填筑区；在填筑区系泊运输船舶；和将土壤从运输船舶卸载到填筑区。依照本发明的方法允许以比迄今所知的低得多的成本将大量土壤传送至填筑区。本3 7 3 3
发明上下文中的大量指的是土壤量超过一千万m 每年(10m)，更优选超过1.5千万m 每
3 3
年，还优选超过二千万m 每年，最优选超过2.5千万m 每年。这些量都是本领域中前所未有的。这些量涉及土壤和到土壤泥浆(土粒和水的混合物)。

[0008] 在本发明的方法中，运输船舶的尺寸比疏浚船舶或驳船的典型尺寸大得多，并且适于接收大量土壤。运输船舶的优选尺寸为至少50000DWT(DWT指的是载重吨)，更优选至少100000DWT，还优选至少150000DWT，最优选至少200000DWT或更大。非常适合的运输船舶包括变型Capesize船舶和Panamax船舶，这些船舶传统上都用于从一个主要港口载货到另一个港口。另一种方法是使用用途改变的VLCC(特大型油轮)。这样的运输船舶改变为接收大量土壤泥浆，可以理解的是，由于泥浆中的水量的原因，该泥浆具有高的比重，并且还带来了稳定性问题。改进之处优选包括为运输船舶提供边舱。边舱为运输船舶提供必要的浮性或浮力。边舱的相对侧壁之间的空腔宽度可以大到船舱的宽度，从而牺牲储存容量换取浮性。令人惊讶的是，对远距离传送如上所述大量土壤的方案来说，这种牺牲仍然不失为经济合算。

[0009] 可以用一艘运输船舶来运输所疏浚土壤。但是，通常驾驶几艘船舶，形成所谓的系3
列。对于仅使用疏浚船舶的传统方法来说，所疏浚土壤的可运输量每年大约为4百万m，甚
3
至只有3百万m，取决于将覆盖的距离。在以潮湿的状态运输土壤的优选实施例中，依照本
3
发明的方法允许每年运输土壤高达2千万m。该实施例将在下面进一步描述。

[0010] 依照本发明的方法的另外一个优点是，任何实际上所需要的质量的土壤都可以传送至填筑区。而已知方法取决于填筑区附近存在的土壤质量，或者非常昂贵。所需要的土壤质量可以例如用术语粒度分布来表示。一般而言，土壤越精细，其质量越好。也可以使用本领域普通技术人员所知的其他质量量度。

[0011] 已知方法的缺陷在于，为了适应所需的土壤传送率，在填筑区附近可能需要许多疏浚装置，因此这使得疏浚船舶很拥挤。这需要详细协调和部署。此外，该地点的情形也需要额外的安全措施。依照本发明的方法没有这种缺陷。

[0012] 依照本发明的方法尤其适于从采料场将土壤远距离地传送至填筑区。优选远距离为单次航行距离超过500公里，更优选为单次航行距离超过1000公里，最优选为单次航行距离1500公里。

[0013] 在本发明的另一方面，该方法包括：在至少一个采料场疏浚土壤；和借助于适合其用途的疏浚装置，将其运输至运输船舶。优选的疏浚装置包括绞吸式挖泥船和/或耙吸式挖泥船。

[0014] 在依照本发明的方法的进一步的实施例中，所疏浚土壤在被装载到运输船舶之前被干燥成对干散装船舶来说可容许的运输湿度界限之内的含水量(还被称为干式实施例)。可容许的运输湿度界限包括含水量小于所疏浚土壤总重量的20％，优选小于所疏浚土壤总重量的15％。在依照本发明的的方法的优选实施例中，含水量优选通过在将所疏浚土壤装载到运输船舶之前将其装载到至少一艘缓冲船舶中进行干燥。

[0015] 在本发明的又一个方面中，依照本发明的方法包括：从运输船舶将土壤机械地卸载到填筑区，适宜通过起重机或通过任何从运输船舶的船舱中挖掘和提升土壤的其他装置。在本方法的干式实施例中，尤其优选这样。

[0016] 在依照本发明的方法的又另一个实施例中，疏浚船舶包括耙吸式挖泥船。当使用该耙吸式挖泥船时，依照本发明的方法优选包括带有用于所疏浚土壤的装载单元和用于多余水的溢流装置的耙吸式挖泥船，溢流装置设置成使得所疏浚土壤在装载到运输船舶之前具有大于所疏浚土壤总重量的20％的含水量，更优选为所疏浚土壤总重量的20到35％之间。更优选，所疏浚土壤在装载到运输船舶之前的含水量在所疏浚土壤总重量的25到30％之间(也被称为湿式实施例)。

[0017] 在依照本发明的方法的又另一个优选实施例中，通过泵而液压地进行土壤从运输船舶到填筑区的卸载，所述泵设置有高压射流，使运输船舶中的土壤在被抽走之前流体化。在本方法的湿式实施例中，尤其优选这样。

[0018] 依照本发明的方法可有益地用于从远距离采料场向填筑区传送大量水下土壤，尤其是传送沙子。在另一个优选实施例中，依照本发明的方法用来疏浚和传送大量含有矿物的水下沙子。

附图说明

[0019] 现在参照下列附图，更加详细地描述本发明，但是，下列附图不局限于本详细描述。在附图中：

[0020] 图1用示意图示出了用于依照本发明的方法的第一实施例的运输船舶；

[0021] 图2示出了运输船舶和疏浚驳船的组合示意性透视图，它们通常用于本发明方法的第一实施例；

[0022] 图3用示意图示出了缓冲船舶和运输船舶的组合的透视图，它们通常用于本发明方法的第一实施例；

[0023] 图4用示意图示出了用于依照本发明的方法的第一实施例的两艘运输船舶；

[0024] 图5示出了用于依照本发明的方法的第一实施例的卸载系统的示意性正视图；

[0025] 图6示出了由本发明方法的第一实施例提供土壤的填筑区的示意性透视图；

[0026] 图7用示意图示出了用于依照本发明的方法的第二实施例的运输船舶；

[0027] 图8示出了运输船舶和疏浚驳船的示意性透视图，它们通常用于本发明方法的第二实施例；

[0028] 图9示出了运输船舶和疏浚驳船在装载运输船舶时的示意性透视图，它们通常进行于本发明方法的第二实施例；

[0029] 图10用示意图示出了用于依照本发明的方法的第二实施例的运输船舶的已装载状态；和最后

[0030] 图11示出了用于依照本发明的方法的第二实施例的卸载系统的示意性正视图。

具体实施方式

[0031] 参照图1，示出了用于依照本发明的第一实施例中的运输船舶1。运输船舶1的尺寸比疏浚船舶或驳船的通常尺寸大得多，并且适于接收大量土壤到船舱2中，在图中示出了遮盖状态。运输船舶1的优选尺寸为至少50000DWT(DWT指的是载重吨)，更优选至少100000DWT，进一步优选至少150000DWT，最优选至少200000DWT或更大。为了能够运载大量至特大量所疏浚土壤(或所疏浚泥浆)，运输船舶1装备有边舱和中心货舱(未显示)。边舱优选为运输船舶提供必要的浮性，以支撑稳定性。进一步，运输船舶1优选设置有对船舱
3
2的加强件，以便保持通常为磨粒的、密度大约为2砘/m 的土壤泥浆。船舶1进一步还设置有弓形耦合件和甲板上的通到不同船舱2的管线。船舱2还进一步设置有溢流系统和扩散管道。

[0032] 参照图2，用于从远距离采料场传送大量水下土壤到填筑区的方法包括在采料场附近系泊至少一艘远航运输船舶1的步骤。在依照本发明的方法中，一疏浚船舶3(也可以是多艘)用来收集水下土壤。在本发明的方法中，设置至少一艘疏浚船舶3在采料场疏浚水下土壤，并优选通过管线5将其运输至运输船舶1，然后将土壤装载到运输船舶中，直到达到所希望的装料高度。疏浚船舶3可以是任何适于其用途的疏浚装置。疏浚土壤接着被运输船舶1运输远距离到达填筑区。

[0033] 在图2-7中，显示了依照本发明方法的第一实施例。如图2所示，本实施例包括在采料场疏浚土壤并借助于现有技术中已知的绞吸式挖泥船3将其运输至缓冲船舶4。绞吸式挖泥船3锚固于地面，并设置有旋转式刀盘，所述旋转式刀盘在运行时在海底从左舷到右舷交替地拖动，这样，加工出或多或少为环形的土壤路径。疏浚的土壤通过管线5运输到缓冲船舶4，在该实施例中缓冲船舶4为大约250000DWT的Capesize散装船，所述管线5优选浮在水面上。缓冲船舶4用于将所疏浚土壤的含水量干燥至低于所疏浚土壤总重量的约20％，更优选低于15％。例如，可以通过将土壤泥浆存储到栅网上，使水在重力作用下排走，或者通过在缓冲船舶的底板上开设适于让水通过但能保持土壤颗粒的穿孔，实现干燥。缓冲船舶还可以设置对船舱的加强件，以便保持磨粒的和相当重的土壤泥浆，并设置有弓形耦合件和甲板上的通到不同船舱的管线。船舱还进一步设置有溢流系统和扩散管道。

[0034] 如图3所示，在第一实施例的下一个步骤中，将已经在缓冲船舶4中被干燥的土壤7从缓冲船舶4的船舱6传送至运输船舶的船舱2。从缓冲船舶4将所干燥的土壤7传送至运输船舶1可通过起重机或者通过任何其他的将土壤从船舶的船舱中挖掘并提升出来的装置来机械地进行，正如图中箭头所示意性示出的。

[0035] 在本方法的下一个步骤，则将所干燥的土壤在其可运输状态(意思是在所指示的含水量范围之内)下通过运输船舶运输至远距离填筑区。运输便于来来往往地进行，由此，装满的运输船舶1a航行在通往填筑区的途中，而空的运输船舶1b则返回到采料场收集所疏浚土壤，如图4示意性所示。

[0036] 在到达填筑区或在其附近时，运输船舶沿码头系泊，或者以任何其他合适的方式锚固。土壤从运输船舶1到填筑区的卸载可以以若干种方式进行。在该方法的本实施例中，其中所疏浚泥浆的含水量较低，通过起重机、例如图5所示的起重机8机械地进行土壤从运输船舶1直接到填筑区、到陆地、或到另一艘(较小)船舶的卸载。适合这种作业的起重机为50吨SWL、高速、重载抓斗式起重机。泥浆通过起重机8传送至一缓冲单元，在这里，通过注入水使泥浆流体化。流体化的泥浆经由管线9优选直接被泵送至填筑区，如图6所示。

[0037] 参照图7，示出了用于本发明第二实施例中的运输船舶10。运输船舶10的尺寸同样比疏浚船舶或驳船的通常尺寸大得多，并且适于接收大量土壤到船舱20中，在图中示出了船舱的覆盖状态。适合的船舶10为大约350000DWT的VLCC(巨型油船)。为了能够运载大量至特大量所疏浚土壤(或所疏浚泥浆)，运输船舶10装备有边舱和中心货舱(未显示)，并且还装备有对船舱20的加强件。

[0038] 参照图8，用于从远距离采料场传送大量水下土壤到填筑区的方法包括下列步骤：在采料场附近系泊运输船舶10，和利用疏浚船舶30(也可以是多艘)收集水下土壤，在本实施例中疏浚船舶为耙吸式挖泥船。耙吸式挖泥船30疏浚水下土壤，并通过管线50将其运输到运输船舶10上，如图9所示。在本实施例中，疏浚船舶包括用于所疏浚土壤的装载单元，所述装载单元带有用于多余水的溢流装置，溢流装置设置成使得所疏浚土壤在装载到运输船舶10之前具有大于所疏浚土壤总重量的20％的含水量。这使得所疏浚土壤通过管线50可以直接运输至运输船舶10的船舱20中。

[0039] 在本方法的下一个步骤，将潮湿的所疏浚土壤在该可运输状态(意思是在此所指示的含水量范围之内)下通过运输船舶10运输至远距离填筑区，如图10所示。在到达填筑区或在其附近时，运输船舶沿码头系泊，或者以任何其他合适的方式锚固，然后卸载。在本实施例中，土壤从运输船舶10到填筑区的卸载优选通过一个或几个泵以液压的方式进行，如图11所示。在该实施例中，运输船舶10系泊到一转运船11、浮筒或类似物上。转运船11设置有可以进入运输船舶10的船舱20的臂12。在臂12上安装有液压或电力驱动吸泥泵13。所述泵连接于若干管线14，所述管线14定位成使得它们的吸嘴在存在于运输船舶
10的船舱20中的所疏浚土壤内或紧靠所疏浚土壤。臂12优选设置有多个高压射流(未显示)，用于使吸嘴附近的所疏浚土壤流体化。由于最初含水量和流体化的组合，所疏浚土壤很容易地被管线14吸上来并通过管线15直接运输至填筑区、运输至陆地或者运输至另一艘(较小)船舶以便进一步运输。

[0040] 在又一优选实施例中，依照本发明的方法用来疏浚和传送大量含有矿物的水下沙子。众所周知，大量矿物，诸如铜、铁、锰等，存在于大的砂坝中，但由于缺乏合适的技术，这样的沙坝一直没有开采。因此，依照本发明的方法还尤其适用于开采这样的含矿砂坝。