單向航道運(yùn)營期間抓斗船邊坡安全避讓施工技術(shù)

張海軍，胡俊云

隨著國家、城市經(jīng)濟(jì)的迅猛增長，港口吞吐量也不斷上升，越來越多的進(jìn)出港航道急需進(jìn)行二次拓寬加深。針對早期的單向通航航道的拓寬疏浚越來越普遍，而且為保證經(jīng)濟(jì)效益，航道的通航和拓寬疏浚施工往往同時進(jìn)行。抓斗船在進(jìn)行航道邊坡施工時，拋錨定位需占用航道，對于單向通航的運(yùn)營航道而言，由于航槽相對較窄，抓斗船拋錨占用航道后，施工與通航通常會相互制約。

1 工程概況

深圳港西部港區(qū)出海航道疏浚拓寬工程域標(biāo)位于深圳西部港區(qū)，施工航道為單向通航運(yùn)營的銅鼓航道，北部起點(diǎn)始于深圳灣口，南接廣州港出海航道。施工主要內(nèi)容是在銅鼓航道現(xiàn)有航槽基礎(chǔ)上向西北側(cè)拓寬41.9 m，拓寬后航道有效寬度270 m，底寬264.4 m，疏浚深至設(shè)計底標(biāo)高-17.5m，邊坡1頤7，超寬3m，超深0.6m，見圖1。

銅鼓航道通航船舶主要包括兩個部分，一是兩標(biāo)段疏浚拓寬工程的作業(yè)船舶，包括20艘各種規(guī)格的耙吸船，40艘抓斗船配套泥駁；二是來往港口的各類貨船，月總流量穩(wěn)定在400~650艘次。同時這類船舶的類型比較多，但80%以上的船舶船寬小于30m。單次避讓通航船舶至少影響作業(yè)時間1 h，嚴(yán)重影響施工效率[1]。

圖1 典型開挖斷面圖Fig.1 Typicalexcavation cross-section diagram

2 錨漂快速收回裝置

銅鼓航道現(xiàn)有水深約15.8 m，當(dāng)航道內(nèi)有吃水深度小于11m的小型船舶通過時[2]，抓斗船可采取不起錨避讓的方法。在這種情況下，只需回收靠近航道的2顆定位錨錨漂，同時將2條錨纜放松，使其到泥面，即可滿足過往船舶通過。基于這樣的原理，研發(fā)設(shè)計出“錨漂快速收回裝置”。

“錨漂快速收回裝置”重點(diǎn)是對錨漂進(jìn)行改造，使其具備快速回收、避讓通航船舶的功能。主要包含加長的鋼絲繩、卡扣和錨漂。正常使用時將細(xì)鋼絲繩盤成圓形放置在錨漂上，使用卡扣固定，防止脫落至海底。當(dāng)需要進(jìn)行避讓時，由起錨艇進(jìn)行作業(yè)，將卡扣解開，松放鋼絲繩，直接將錨漂收回。其中需要預(yù)留的錨纜長度要結(jié)合水深、錨漂移動距離進(jìn)行計算，確保錨纜在重力作用下，可沉入海底[3]，見圖2。

圖2 錨漂快速收回裝置示意圖Fig.2 Anchor drifting fast recovery device schematic

3 安全避讓施工技術(shù)

銅鼓航道所在海域為不正規(guī)半日潮，作業(yè)期間海水流向呈往復(fù)變化，在不同海水流向的作用下，抓斗船通過不同拋錨方式固定船舶，進(jìn)行施工。

抓斗船在施工過程中拋設(shè)4顆定位錨來固定船位，當(dāng)有大型船舶通過時需起錨遠(yuǎn)離航道一側(cè)進(jìn)行避讓。“適應(yīng)性起、拋錨”即根據(jù)施工時的海水流向及漲退潮變化，在滿足船舶穩(wěn)性的情況下采用“不等距拋錨”、“單側(cè)一字拋錨”和“等距拋錨”等方式，減少需要收起移動的定位錨數(shù)量，降低避讓影響。

3.1 單側(cè)一字拋錨

當(dāng)海水流向首先流經(jīng)抓斗船，再通過航槽時，可采用“單側(cè)一字拋錨”方式（圖3）。這種情況下，抓斗船需將遠(yuǎn)離航槽側(cè)2顆定位錨拋至100~200 m以外的位置，海流的側(cè)向力主要靠這2顆定位錨來穩(wěn)定船位；靠近航道的2顆錨主要用于控制抓斗船方位及提供抓機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反作用力，拋錨距離可以縮短至50~100m，且不需要形成太大的角度，2顆定位錨的錨位可與同側(cè)船舷基本在同一直線。當(dāng)通航船舶對通航寬度要求不高時，因近航槽側(cè)2顆錨的錨位未進(jìn)入航槽，不會影響船舶通航。此時若為消除航行波對抓斗船組的影響，可放松近航槽側(cè)的2顆錨纜、收緊遠(yuǎn)航槽側(cè)的2顆錨纜，在不起錨的情況下使抓斗船遠(yuǎn)離航道，起到避讓效果。當(dāng)確定航行波不會影響抓斗船組時，可以不移動抓斗船，使船舶連續(xù)施工。

圖3 單側(cè)一字拋錨Fig.3 One side anchor

3.2 不等距拋錨

當(dāng)海水流向首先通過航槽，再斜向流經(jīng)抓斗船時，可采用“不等距拋錨”方式。由于海水斜向流經(jīng)船舶，船頭靠近航道一側(cè)承受海流作用力較大，近航槽側(cè)的2顆定位錨，其中迎流方向上的定位錨主要克服水流力，需拋設(shè)距離為100~200 m的定位錨；另一顆錨因承受較小作用力，拋錨距離在50~100 m范圍即可。大型船舶通過時，可采用收回近航槽迎流側(cè)的單顆錨并移船的方式進(jìn)行避讓；小型船舶通過時，采用不起錨避讓的方式即可[4]，見圖4。

圖4 不等距拋錨Fig.4 Unequal-distance anchor

3.3 等距拋錨

當(dāng)海水流向首先通過航槽，再垂直流經(jīng)抓斗船時，可采用“等距拋錨”方式。這種情況下，必須將4顆錨拋至距抓斗船100~200 m范圍內(nèi)。當(dāng)有大型船舶進(jìn)出航道時，抓斗船操作人員根據(jù)通航計劃確定通過時間點(diǎn)，提前0.5 h起錨完畢進(jìn)行避讓。起錨過程中，利用起錨艇將近航槽側(cè)2顆錨收回，當(dāng)運(yùn)營船舶即將通過時，收緊遠(yuǎn)航槽側(cè)2顆錨纜，可以使抓斗船遠(yuǎn)離航道，達(dá)到避讓目的[5]，見圖5。

圖5 等距拋錨Fig.5 Equal-distance anchor

4 施工安全措施

1）當(dāng)銅鼓航道有5萬噸級以上船舶通過時，抓斗船需提前0.5 h將對通航有影響的定位錨收起，并移船遠(yuǎn)離航道。當(dāng)船舶通過航道之后，再重新將定位錨固定在原來位置，船舶恢復(fù)施工。

2）抓斗船、錨艇必須配備GPS定位系統(tǒng)、電子海圖等設(shè)備，并在系統(tǒng)上標(biāo)明拋錨警戒線位置，確保拋錨精度。

3）抓斗船的定位錨錨漂需設(shè)置錨燈，并且晝夜可見，能見度不小于2 nmile[6]。

4）在經(jīng)得海事部門允許，在施工區(qū)域邊界設(shè)置警戒船，避免其它船舶進(jìn)入施工作業(yè)區(qū)。

5）向海事部門申請，發(fā)布航行通告，在夜間作業(yè)期間，禁止其它非施工船舶進(jìn)入銅鼓航道。

5 結(jié)語

通過對單向通行航道在運(yùn)營期間抓斗船邊坡施工的特點(diǎn)分析，研發(fā)了“錨漂快速收回裝置”，結(jié)合“適應(yīng)性起、拋錨”工藝，實現(xiàn)了抓斗船安全避讓施工作業(yè)。

1）抓斗船在單向通行航道施工過程中，根據(jù)海流情況，采用“適應(yīng)性起、拋錨”適當(dāng)調(diào)整拋錨方位及錨鏈長度，在保證船舶穩(wěn)定的同時，又可減少起錨次數(shù)，節(jié)省避讓時間。

2）“適應(yīng)性起、拋錨”可有效減少起錨移船次數(shù)，降低起錨艇使用頻率，尤其夜間施工及惡劣海況時，減少移船次數(shù)可降低安全風(fēng)險。

3）采用“適應(yīng)性起拋錨”方式需充分掌握現(xiàn)場風(fēng)流情況，根據(jù)技術(shù)及經(jīng)驗確定拋錨方式，以保證抓斗船穩(wěn)定。

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[1] 蔡法，黃鉆升. 湛江港30 萬噸級單向航道避讓安全的探討[C]//中國航海學(xué)會學(xué)術(shù)交流會論文集. 2008：73-83.CAI Fa, HUANG Zuan-sheng. Discussion on safe avoiding in 300000 dwt one-way channel in Zhanjiang Port[C]//Proceedings of academic exchange meeting of China Institute of Navigation, 2008:73-83.

[2]JTS 181-5—2012，疏浚與吹填工程設(shè)計規(guī)范[S].JTS181-5—2012,Design code for dredging and reclamation works[S].

[3] 王朋，胡曉東.錨漂和船：中國，201721439700.6[P].2017-11-01.WANG Peng,HU Xiao-dong.Anchor floats and boat:China,201721439700.6[P].2017-11-01.

[4] 岳文飛. 深圳港西部港區(qū)出海航道疏浚拓寬工程2 標(biāo)施工組織設(shè)計[R]. 深圳：中交天航南方交通建設(shè)有限公司，2016.YUE Wen-fei. Construction organization design of seaway dredging broadening project section 2 in Shenzhen Port western harbor[R].Shenzhen: CCCC TDC Southern Communications Construction Co.,Ltd., 2016.

[5]JTS 207—2012，疏浚與吹填工程施工規(guī)范[S].JTS 207—2012,Construction code for dredging and reclama-tionworks[S].

[6] 胡甚平，陳忠，方泉根.能見度不良時船舶避碰的行為分析和對策[J].中國航海，2000（2）：44-49.HU Shen-ping,CHEN Zhong,FANG Quan-gen.Analysis and measures of anti-collision actions taken by ships in restricted visi-bility[J].Navigation ofChina,2000(2):44-49.