復(fù)雜通航環(huán)境下水上作業(yè)對通航的影響及對策

徐冰

摘 要：通過對水上作業(yè)區(qū)域通航現(xiàn)狀及周圍環(huán)境相互影響深入分析，研究復(fù)雜通航環(huán)境下存在的施工船舶占用航道與通航安全及港區(qū)生產(chǎn)之間的矛盾，科學(xué)合理制定出最安全、最有效的作業(yè)方案，最大程度實現(xiàn)航道作業(yè)與航道通航及港區(qū)安全生產(chǎn)最優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：通航環(huán)境;作業(yè)方案;港區(qū)生產(chǎn)

隨著我國航運事業(yè)蓬勃發(fā)展，各地港口專業(yè)性碼頭不斷建成運營，航道愈加繁忙，通航船舶數(shù)量逐日增多，尤其是船舶大型化趨勢明顯，隨之產(chǎn)生的航道作業(yè)與船舶通航之間的矛盾愈加突出，安全形勢愈加嚴(yán)峻。本文以沿海某航道擴建工程補充地質(zhì)勘察作業(yè)為例，通過對作業(yè)現(xiàn)場及周圍環(huán)境情況進(jìn)行深入分析，統(tǒng)籌、合理安排作業(yè)方案，盡量做到作業(yè)船舶不占或少占用航道水域，有效解決了航道資源緊張和船舶進(jìn)出港需求之間的矛盾。

1 工程概況

該航道擴建工程位于港區(qū)口門處，現(xiàn)有航道寬度280m，航道設(shè)計底標(biāo)高-15m，10萬噸級以上集裝箱船舶需乘潮才能通過航道，隨著灣底及南岸大型專業(yè)化泊位的投產(chǎn)，現(xiàn)有航道寬度不能滿足船舶通航密度的要求，特別是集裝箱船舶，要求航道能夠全天候通航，故迫切需要對該航道進(jìn)行擴建。這次任務(wù)主要是該航道擴建工程的補充地質(zhì)勘查作業(yè)，根據(jù)需要共布置28個孔（ZK1～ZK28），詳見鉆孔平面布置圖，如圖1。全部為標(biāo)貫孔，工期一個月。

2 通航環(huán)境條件分析

航道所在港區(qū)是該港綜合運輸核心樞紐的骨干和主要基礎(chǔ)，以國際集裝箱干線運輸為主，同時承擔(dān)鐵礦石、煤炭等大宗干散貨運輸任務(wù)，是該港目前現(xiàn)代化程度最高的生產(chǎn)性港區(qū)，作業(yè)相對繁忙。

2.1航道區(qū)域內(nèi)通航環(huán)境條件分析

本次勘察作業(yè)區(qū)域為港區(qū)航道，該區(qū)域來往船只頻繁，船舶進(jìn)出港時間不確定，且部分鉆孔位于航道甚至口門的位置，故給勘察作業(yè)帶來一定的難度。為確保作業(yè)安全，當(dāng)鉆探船的作業(yè)占用區(qū)域在航道中心線以北及口門位置時應(yīng)絕對禁航。當(dāng)鉆探船的作業(yè)占用區(qū)域在航道中心線以南時，根據(jù)現(xiàn)場情況可兼顧港口生產(chǎn)。

2.2航道周圍通航環(huán)境條件分析

該航道北側(cè)是20萬噸級礦石碼頭航道（航道底標(biāo)高為-20米），兩條航道有重疊區(qū)域，航道擴建設(shè)計北側(cè)底邊線距礦石碼頭進(jìn)港航道右側(cè)底邊線最窄處約為220米。相互位置關(guān)系示意圖如圖2。

當(dāng)大型礦石船舶出港和大型集裝箱船舶進(jìn)港會船時，鉆探船在航道區(qū)域內(nèi)作業(yè)則造成對遇的緊迫局面，極易發(fā)生碰撞事故，對各方船舶的安全航行是極為不利的，同時其它雙方船舶都為超大型船舶，船型尺度大且操縱難度大，因此可以分析，當(dāng)鉆探船在現(xiàn)有航道區(qū)域內(nèi)作業(yè)時，應(yīng)避免大型集裝箱船舶和大型礦石船舶同時進(jìn)出港時，此時禁止雙向通航。

該航道南側(cè)為港區(qū)南岸作業(yè)區(qū)泊位，該泊位尚未運行，故鉆探船作業(yè)時對該區(qū)域無影響。

3 施工方案研究

3.1難點分析及應(yīng)對措施

本港區(qū)的碼頭已基本投入使用，船舶進(jìn)出港航次頻繁，出入港時間不確定，給正常連續(xù)施工帶來極大影響，船舶有效作業(yè)時間利用率低。

根據(jù)本次勘察作業(yè)鉆孔的位置及對航道的影響程度，將本次勘察分三個作業(yè)區(qū)域進(jìn)行，通過實時調(diào)查進(jìn)出港船舶的情況，包括進(jìn)出港時間、航線類別等，并根據(jù)潮汐規(guī)律合理安排三個作業(yè)區(qū)勘察點的作業(yè)順序，盡量保證勘察作業(yè)船舶不占或者少占用航道水域，最大程度減少作業(yè)給港口生產(chǎn)帶來的影響，從而既能按工期完成勘察作業(yè)任務(wù)，又能保證船舶航行安全及港區(qū)正常生產(chǎn)。

3.2施工分區(qū)分析

針對本次地質(zhì)勘察項目，共布置鉆孔28個，根據(jù)前期地質(zhì)勘察資料揭示，該勘察區(qū)域鉆孔進(jìn)尺約2～5m，鉆探每完成一個鉆孔，大約需要的時間約2～3個小時。現(xiàn)將勘察作業(yè)區(qū)按照作業(yè)受影響程度分為三個作業(yè)區(qū)，依次為作業(yè)影響嚴(yán)重區(qū)、作業(yè)不受影響區(qū)、作業(yè)影響中等區(qū)。

3.2.1作業(yè)影響嚴(yán)重區(qū)

該作業(yè)區(qū)位于航道內(nèi)和港區(qū)口門處，包括ZK22、ZK24、ZK26以及ZK14—ZK21共11個鉆孔（見下圖3所示）。該區(qū)域進(jìn)行勘察作業(yè)時，施工船舶占用水域面積較大（φ=246m的區(qū)域），完全影響航道的正常通航。根據(jù)以往經(jīng)驗，完成該區(qū)域一個鉆孔大約需要時間3個小時（包括定位、下錨、鉆探作業(yè)和起錨），為盡量減少對港口生產(chǎn)的影響并保證通航的安全，擬定在該區(qū)域作業(yè)時每天只進(jìn)行一個鉆孔的作業(yè)，作業(yè)過程中進(jìn)行封航，封航的時間段定在白天低潮后的3小時，封航期間禁止任何船舶通過該區(qū)域。

3.2.2作業(yè)不受影響區(qū)

該區(qū)域位于航道的南側(cè)，包括ZK1、ZK2、ZK4—ZK13共12個鉆孔。在作業(yè)過程中，合理安排船舶定位及錨繩的布置，做到不占用任何航道。鉆探船舶船長約45m，寬約12m，拋錨時錨繩呈八字形，長約100m，船舶走向與航道軸線平行，拋錨后，船舶錨繩與現(xiàn)有航道南側(cè)邊線的距離約為35m，不影響航道的正常通航，如下圖4所示。

3.2.3 作業(yè)影響中等區(qū)

該區(qū)域包括ZK3、ZK23、ZK25、ZK27、ZK28共5個鉆孔（見下圖5所示）。上述鉆孔位于航道內(nèi)或航道南側(cè)，施工船舶拋錨時占用水域面積較大，單船作業(yè)時占用的最大水域面積為φ=246m的區(qū)域，占用部分航道或占用航道半幅以上，同時考慮到風(fēng)向、流向及流速等的不確定性，故該作業(yè)區(qū)的勘察作業(yè)將影響航道的正常運行，需制定船舶疏導(dǎo)方案。

航道北側(cè)為20萬噸級礦石碼頭航道（航道底標(biāo)高-20米），經(jīng)調(diào)研，20萬噸級大型礦石到港艘次較少，故此時進(jìn)出港區(qū)的船舶可以根據(jù)情況以繞行為主，實施單向通航，避開勘察作業(yè)區(qū)，這樣能在一定程度保證港口正常生產(chǎn)。同時，在勘察作業(yè)的過程中加強與交管中心、引航站、港調(diào)的聯(lián)系，謹(jǐn)慎駕駛，主動避讓，在確保安全的情況下施工。

施工時允許航行船舶計算：根據(jù)《海港總平面設(shè)計規(guī)范》（JTJ211-99），航道寬度是指設(shè)計低水位或乘潮水位時，航槽斷面設(shè)計水深（一般為公告水深，不含備淤深度）處兩底邊線之間的寬度。航道有效寬度一般由航跡帶寬度、船舶間富裕寬度以及船舶與航道底邊之間的富裕寬度等3部分組成。

3.2.3.1航跡帶寬度A（m）按下式確定：

3.2.3.2 船舶與航道底邊間的富裕間距C

3.3進(jìn)度計劃及作業(yè)程序

3.3.1 進(jìn)度計劃

根據(jù)劃分的三個作業(yè)區(qū)在航道中對港口生產(chǎn)的影響程度，勘察作業(yè)可將部分區(qū)域組合作業(yè)，同時進(jìn)行。首先，進(jìn)行作業(yè)影響嚴(yán)重區(qū)，在封航的時間段（白天低潮后的3小時）按照ZK22、ZK24、ZK26和ZK14～ZK21的順序依次進(jìn)行勘察作業(yè)。同時，在作業(yè)影響嚴(yán)重區(qū)每完成一個鉆孔后，立即進(jìn)入作業(yè)不受影響區(qū)，依次進(jìn)行ZK1、ZK2、ZK4、ZK5、ZK6、ZK7、ZK8、ZK9、ZK10、ZK11、ZK12、ZK13鉆孔的作業(yè)，經(jīng)計算，影響嚴(yán)重區(qū)和不受影響區(qū)共需要約13個工作日。最后，進(jìn)行作業(yè)影響中等區(qū)，該區(qū)域需要約3個工作日。在作業(yè)影響嚴(yán)重區(qū)作業(yè)時，嚴(yán)格按照每天封航的時間段進(jìn)行。如遇到臺風(fēng)等特殊情況，工期相應(yīng)延長。

3.3.2作業(yè)程序

（1）將施工船開往施工區(qū)域。

（2）交通船起錨船在設(shè)計鉆孔位置拋入漂子。

（3）施工船開往設(shè)計鉆孔位置，先自行下入一顆錨繩。

（4）由交通起錨船協(xié)助下剩余三顆錨繩。

（5）施工船共下入四顆錨繩，前后各兩顆錨繩，分別呈八字型。

（6）根據(jù)GPS指示，由船長指揮絞動錨繩，將施工船上的鉆孔平臺絞到設(shè)計鉆孔位置。

（7）待施工船穩(wěn)定后，鉆探工作開始。

（8）待鉆探工作完成后，由交通起錨船協(xié)助，將施工船的四顆錨繩分別提起。施工船進(jìn)入下一個設(shè)計鉆孔位置。

3.4安全措施

（1）聯(lián)系機制。鉆探船進(jìn)出場服從港調(diào)安排，并同時報請交管中心同意。在作業(yè)過程中始終保持通訊暢通，作業(yè)船舶堅守甚高頻，隨時與港調(diào)、引航及交管中心保持聯(lián)系，掌握船舶的進(jìn)出港動態(tài)。加強報告制度，作業(yè)期間出現(xiàn)船舶在超出規(guī)定的水域進(jìn)行活動或出現(xiàn)緊急故障的情況，及時向交管中心報告，一切服從指揮。

（2）安全警戒?，F(xiàn)場配備一艘值班交通艇，非作業(yè)時間應(yīng)安排專人值班，隨時處理應(yīng)急事件。

施工過程中，在海上施工區(qū)域及時設(shè)置有效的安全警示標(biāo)志，施工區(qū)域錨泊船舶，錨位必須設(shè)置晝夜警示標(biāo)志，防止與過往船舶發(fā)生纏纜等異常事件。施工船舶加強瞭望和溝通，做到保持秩序，合理避讓，安全通行。

4 結(jié)語

綜上所述，復(fù)雜通航環(huán)境下合理安排航道作業(yè)方案十分重要，直接影響航道通航安全及港口生產(chǎn)，基于此，通過對航道通航現(xiàn)狀及周圍環(huán)境的相互影響深入分析，提前研判，科學(xué)劃分作業(yè)區(qū)域及合理安排作業(yè)順序，盡量避免限制通航的集中作業(yè)和在通航高峰期作業(yè)，可有效緩解當(dāng)前航道施工作業(yè)與通航需求之間的矛盾，希望能給類似工程提供參考。