港珠澳大橋沉管尾端安全保障措施

李 瀚，湯慧馳

港珠澳大橋沉管尾端安全保障措施

李 瀚，湯慧馳

（中交一航局第二工程有限公司，山東青島266071）

港珠澳大橋沉管隧道安裝期尾端安全防護是HSE管理的重點。結(jié)合沉管安裝施工、隧道內(nèi)施工和航道區(qū)施工特點，對管節(jié)安裝后尾端端鋼殼和鋼封門的安全保障措施進行總結(jié)和分析，以期為類似工程施工提供借鑒。

管節(jié)尾端；禁航區(qū)；船舶警戒；管內(nèi)監(jiān)控；保護罩；安全措施

1 工程概況和風(fēng)險分析

港珠澳大橋島隧工程沉管隧道長5 664m，最大埋深46 m，由33節(jié)管節(jié)組成。沉管安裝按照基床整平、管節(jié)浮運、沉放、回填等工序施工，自西向東穿越珠江口伶仃臨時航道、伶仃主航道、龍鼓西航道，沉管施工期間需要對航道進行封航、禁航等限制[1]，隨沉管施工推進需要進行多次航道轉(zhuǎn)換。

受工序銜接緊密、復(fù)雜通航環(huán)境、惡劣天氣等多方面影響，沉管安裝間歇期平均超過1個月，已安管節(jié)尾端在水下存放時間較長，主要存在以下風(fēng)險。

1）沉管安裝施工水域航道密集，現(xiàn)場無AIS的中小型船舶較多，易闖入施工水域，可能發(fā)生碰撞端鋼殼、鋼封門的風(fēng)險。

2）管節(jié)尾端船舶交叉作業(yè)多，易發(fā)生船舶錨系、纜繩刮碰鋼封門的風(fēng)險。

3）施工水域回淤較嚴重，需用專用清淤船清淤，清淤船吸頭易發(fā)生碰撞鋼封門的風(fēng)險。

4）尾端鋼封門為重復(fù)利用舾裝件，施工時間長，封門的結(jié)構(gòu)安全存在一定風(fēng)險。

本文從沉管尾端施工警戒區(qū)、禁航區(qū)設(shè)置、船舶警戒，安裝鋼封門保護罩和管內(nèi)鋼封門動態(tài)監(jiān)測、防腐保護等方面探討沉管安裝后尾端鋼封門的安全管理。

2 施工警戒區(qū)、禁航區(qū)設(shè)置和船舶警戒

2.1 施工警戒區(qū)及禁航區(qū)

沉管隧道施工水域與多個航道交叉，且臨時航道調(diào)整頻繁、變化較大，部分中小型船舶不按海事部門航道調(diào)整、船舶限速相關(guān)要求，仍穿越原航道且航行中缺少瞭望，對已安沉管尾端鋼封門安全造成較大影響。為確保航道附近施工作業(yè)安全，以待安沉管為中心，上下游各1 200 m劃定施工警戒區(qū)，設(shè)置海上施工作業(yè)區(qū)專用標(biāo)[2]，燈質(zhì)為莫（O）黃12 s，黃色柱形結(jié)構(gòu)，間距約500m；對沉管施工與航道交叉重疊水域上下游各800 m劃定施工禁航區(qū)，設(shè)置海上施工作業(yè)區(qū)專用標(biāo)，燈質(zhì)為莫（O）黃12 s，結(jié)構(gòu)黃色柱形，航標(biāo)間距縮小至200~500 m。警戒標(biāo)、禁航標(biāo)位置和間距根據(jù)沉管浮運安裝施工需要移動或撤除，施工警戒區(qū)、禁航區(qū)隨沉管安裝施工作階段性調(diào)整。

通過設(shè)定施工警戒區(qū)、禁航區(qū)可有效減少中小型船舶誤入沉管尾端施工水域風(fēng)險，警戒區(qū)、禁航區(qū)之間有400 m警戒緩沖帶，為誤入的社會船舶調(diào)整航向、警戒船攔截失控船舶預(yù)留足夠的反應(yīng)時間。

第二階段龍鼓西臨時航路以測量平臺作為轉(zhuǎn)向標(biāo)志物，工區(qū)在測量平臺上加裝4個太陽能紅藍警示燈，以區(qū)別于其他航標(biāo)，并安排警戒錨艇每天對測量平臺進行巡查、記錄，保證警示燈工作正常，有效引導(dǎo)社會船舶夜間航行，防止誤入沉管尾端施工水域。

2.2 船舶警戒

1）海事警戒

廣州VTS中心通過AIS、CCTV監(jiān)控系統(tǒng)指揮引導(dǎo)過往船舶限速或繞行，海事部門在施工禁航區(qū)上下游安排兩艘海事警戒船預(yù)警，管控、攔截闖入沉管施工水域的中小型船舶，確保禁航區(qū)施工安全。

2）施工警戒

工區(qū)安排兩艘大馬力拖輪配合海事警戒船現(xiàn)場警戒值守，船員24 h值班，發(fā)現(xiàn)問題及時用高頻對講機09頻道或手機向海事警戒船舶報告，對誤入船舶使用高頻對講機協(xié)助繞行或鳴笛示警，及時攔截。

3）沉管尾端加強警戒

施工水域船舶主要通過VTS中心預(yù)警管控和海事部門巡邏船現(xiàn)場監(jiān)控，但對于未打開AIS船舶、夜間中小型運輸船、內(nèi)河砂石料船、漁船等存在管控盲區(qū)，為此工區(qū)劃定管節(jié)尾端安全水域，在已按管節(jié)南北兩側(cè)200 m左右安排兩艘巡航警戒船、首尾兩端安排兩艘定點警戒船24 h警戒值守，如圖1所示。已安管節(jié)尾端系船柱上掛設(shè)2個施工警戒浮漂，安排1艘錨艇定期檢查。為保證夜間警戒效果，參與警戒船舶懸掛反光警示標(biāo)語，增設(shè)紅藍太陽能警示燈。

圖1 E24管節(jié)尾端加強警戒示意圖Fig.1 Strengthening watch keeping atend of tunnelsection E24

通過施工警戒區(qū)、禁航區(qū)設(shè)置，結(jié)合VTS中心預(yù)警、海事巡邏船警告、施工警戒船攔截的層層管控，為沉管尾端鋼封門的安全提供了良好的環(huán)境保障。

3 鋼封門保護罩

鋼封門保護罩主要考慮緊鄰伶仃主航道的E14管節(jié)，因跨年施工間隔期超過3個月，基槽長時間放置出現(xiàn)大面積回淤，需采用專用清淤船進行基槽清淤。航道過往大型船舶船行波造成清淤船吸頭擺動，易發(fā)生碰撞鋼封門風(fēng)險，且存在社會船舶偏離航道闖入施工區(qū)的重大風(fēng)險。

結(jié)合沉管尾端結(jié)構(gòu)特點，考慮保護罩安拆方便并且安裝后具有自穩(wěn)性，保護罩選用“眼鏡式”整體鋼結(jié)構(gòu)[3]，如圖2所示。結(jié)構(gòu)前端主框架和兩側(cè)輔框架均為鋼管焊接的鋼框架結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)安裝橡膠護舷增加與管節(jié)尾端的緩沖。安裝施工采用自主研發(fā)的水下三維定位測控系統(tǒng)，實現(xiàn)水下精準(zhǔn)安裝保護罩。安裝和拆除時需注意防止鋼結(jié)構(gòu)與鋼封門發(fā)生碰撞。

圖2 保護罩示意圖Fig.2 DiagramMatic sketch ofbulkhead protceted steelwork

經(jīng)實踐驗證尾端安裝鋼封門保護罩這種安全隔離方式，可有效避免清淤過程中清淤吸頭碰撞鋼封門的風(fēng)險。

4 其他安全保護措施

4.1 已安管節(jié)封門管理

為加強對管內(nèi)最后三道鋼封門的安全管理工作，工區(qū)對進入最后一個管節(jié)作業(yè)嚴格實施申請許可和出入登記制度，安排4名專職安全值班員在尾端中間管廊處值班，值班處設(shè)置圍欄、安全須知牌、警示牌，值班人員配發(fā)警棍和手持擴音器等。值班人員負責(zé)核對申請單有效性，對管內(nèi)作業(yè)人數(shù)、進出時間、作業(yè)項目進行記錄，檢查進出作業(yè)器具和材料，嚴禁攜帶火種、易燃易爆、腐蝕性物品，嚴格執(zhí)行人孔門的開關(guān)程序。值班人員在值班期間對鋼封門（含閥門）的水密性進行檢查，并認真填寫尾端鋼封門、管內(nèi)安全記錄本，鋼封門有滲漏、損壞情況立即匯報?，F(xiàn)場發(fā)生緊急情況時，安全值班員立即通知管內(nèi)作業(yè)人員迅速撤離，在確認管內(nèi)作業(yè)人員全部安全撤離后，關(guān)閉中廊道人孔門，同時，值班員使用應(yīng)急電話報告管內(nèi)分部值班人員，組織疏散管內(nèi)其他人員。通過以上安全管理措施，確保尾端鋼封門內(nèi)側(cè)風(fēng)險受控。

4.2 封門監(jiān)測

如圖3所示，在已安管節(jié)尾端設(shè)置位移計，對鋼封門鋼梁及鋼板的變形進行監(jiān)測，實時判斷鋼封門在不同水壓下的工作情況；設(shè)置振弦式弧焊應(yīng)變計BGK-4000，對尾端鋼封門的變形及應(yīng)力進行監(jiān)測，實時判斷管節(jié)尾端鋼封門的受力情況。通過建立鋼封門變形動態(tài)安全監(jiān)控數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，可提早發(fā)現(xiàn)異常，并有效保障尾端鋼封門安全。

圖3 鋼封門變形監(jiān)測測點布置圖Fig.3 ArrangeMent of deformationmonitoring pointson steelsealdoor

4.3 犧牲陽極保護

尾端鋼封門為重復(fù)利用舾裝件，且暴露于海水的時間較長，最長可達7～8個月，故需對鋼封門進行防腐處理。通過方案比選，采用在封門上安裝犧牲陽極塊方式進行防腐保護[4]，犧牲陽極塊定期更換。犧牲陽極塊安裝如圖4所示。

圖4 鋼封門犧牲陽極塊分布圖Fig.4 Arrangement of sacrificialanodeson steel seal door

5 結(jié)語

結(jié)合沉管施工具體情況，通過在沉管施工水域設(shè)定警戒區(qū)、禁航區(qū)、船舶警戒、管內(nèi)鋼封門監(jiān)控和犧牲陽極保護等多種安全措施，取得了良好的效果，有效保障了沉管尾端鋼封門安全，可為國內(nèi)類似工程施工提供借鑒。

[1]范鐵銳，李瀚，鄭秀磊.港珠澳大橋航道區(qū)沉管施工安全措施[J].中國港灣建設(shè)，2015，35（7）:140-142.

FAN Tie-rui,LIHan,ZHENGXiu-lei.Securitymeasures of tube construction in shipping channel of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge[J].ChinaHarbour Engineering,2015,35(7):140-142.

[2]GB 4696—1999，中國海區(qū)水上助航標(biāo)志[S].

GB 4696—1999,Maritimebuoyage system,China[S].

[3]宿發(fā)強，馬宗豪.沉管尾端鋼封門保護罩安裝施工技術(shù)[J].中國港灣建設(shè)，2015，35（8）:46-48.

SU Fa-qiang,MA Zong-hao.Installation technology of the end bulkhead protected steelwork in immersed tube[J].China Harbour Engineering,2015,35(8):46-48.

[4]JTS153-3—2007，海港工程鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范[S].

JTS 153-3—2007,Technical Specification for corrosion protection ofsteelstructures forseaportconstruction[S].

Safety measures for immersed end of subMerged tunnel sections for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge

LIHan,TANGHui-chi
（No.2 Engineering Co.,Ltd.of CCCCFirstHarbor Engineering Co.,Ltd.,Qingdao,Shandong 266071,China）

safety protection of the immersed end of tunnel sections during their installation is the key of the HSEmanagement for Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge.Combining with the characteristics of immersed tube installation construction,tunnel construction and course sector construction.The securitymeasuresof end steel shell and steel seal door after pipe joint installed were summarised and analyzed.Itprovides references for the similarengineering construction.

end of tunnel section;prohibited navigation area;shipping alert;in-tunnel monitoring;bulkhead protected steelwork;safetymeasures

U455.1

B

2095-7874（2016）07-0108-03

10.7640/zggw js201607031

2016-05-31

李瀚（1987—），男，江蘇徐州人，助理工程師，安全工程專業(yè)。E-mail:415611886@qq.com