長江口深水航道耙吸裝駁工藝通航交會(huì)寬度標(biāo)準(zhǔn)研究

劉棟，陳復(fù)奎

（1.上海航鴻工程管理有限公司，上海 200137；2.交通運(yùn)輸部長江口航道管理局，上海 200003）

長江口深水航道回淤量大且在回淤時(shí)間和空間上分布不均，主要集中在洪淤季節(jié)（5-11月份），近年來，平均每年的維護(hù)疏浚量在6000 萬m左右。隨著附近橫沙島東灘區(qū)域吹填工程的完工，多個(gè)吹泥站將陸續(xù)停止使用，大量疏浚土需要外拋，導(dǎo)致疏浚土處理區(qū)域與施工區(qū)域距離的增長，長運(yùn)距下耙吸船的運(yùn)轉(zhuǎn)效率較低，核心裝備利用率沒有得到充分發(fā)揮。為了充分發(fā)揮耙吸船的挖掘能力，在長運(yùn)距工程中自航耙吸船與自航泥駁船聯(lián)合施工，改變過去耙吸船疏浚挖－運(yùn)－拋的單船作業(yè)模式，合理地將耙吸船挖泥環(huán)節(jié)和運(yùn)輸拋泥環(huán)節(jié)進(jìn)行分離，將運(yùn)輸拋泥環(huán)節(jié)交由自航泥駁完成，從而提高耙吸船的有效利用率，盡量減少維護(hù)疏浚成本，有必要在長江口12.5m 深水航道的維護(hù)疏浚中研究并運(yùn)用耙吸裝駁工藝。

由于長江口深水航道以往未采用過耙吸裝駁工藝，參與實(shí)船試驗(yàn)的施工船組在一定程度上占用原本已經(jīng)緊張的通航資源，現(xiàn)行通航超寬交會(huì)規(guī)則的適用在此方面也存在盲點(diǎn)，因此需要通過研究切實(shí)了解耙吸裝駁工藝與通航安全標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系，提出有針對(duì)性的通航安全管理措施，在確保通航及施工安全的基礎(chǔ)上，提高耙吸裝駁工藝的作業(yè)時(shí)間和效率。

1 工藝流程介紹

長江口深水航道耙吸裝駁工藝是由大型耙吸船艕帶自航泥駁進(jìn)行聯(lián)合施工的一種新型工藝。該工藝改變了目前耙吸船挖、運(yùn)一體的施工模式，通過采用耙吸船挖泥、泥駁運(yùn)泥的施工工藝，使航道疏浚施工中的挖泥與疏浚土運(yùn)輸兩道工序分解，從而達(dá)到提高耙吸船挖泥施工效率、降低運(yùn)輸費(fèi)用、解決長距離疏浚土外拋的目的。耙吸挖泥船與自航泥駁聯(lián)合施工工藝流程為：耙吸挖泥船只挖泥裝駁，運(yùn)、拋全部由自航泥駁完成，實(shí)現(xiàn)耙吸船挖泥環(huán)節(jié)和運(yùn)輸拋泥環(huán)節(jié)的合理分離，從而提高大型耙吸船的有效利用率。主要包括4 個(gè)過程：艕靠系泊操作、挖泥裝駁、滿載后離泊航行、泥駁拋泥，詳見圖1。

2 通航交會(huì)安全寬度標(biāo)準(zhǔn)論證

2.1 分析船舶交會(huì)相關(guān)設(shè)計(jì)要求和通航寬度構(gòu)成要素

2.1.1 通航過程中存在的問題

經(jīng)過走訪調(diào)研通航管理部門、航運(yùn)企業(yè)的需求，從安全交會(huì)角度來看，大型耙吸挖泥船艕帶泥駁聯(lián)合疏浚工藝在長江口的應(yīng)用急需解決通航安全性問題主要是：艕靠作業(yè)過程需占用航道內(nèi)通航水域，與其它船舶的相互影響。按照現(xiàn)行的《長江口12.5 米深水航道通航安全管理辦法》，目前的深水航道交會(huì)船舶的寬度之和超過80m 即為超寬交會(huì)。由于船組作業(yè)時(shí)兩條船舶及碰墊的寬度達(dá)到51.8m（27.3+22+2.5），按一般理解，耙吸裝駁船組與船寬大于 28.2m 的其他船舶交會(huì)即構(gòu)成超寬交會(huì)。在深水航道實(shí)際通航的船舶多數(shù)船寬大于28.2m，所以，如果認(rèn)定船舶寬度之和不得超過80m 的控制標(biāo)準(zhǔn)適用于耙吸裝駁船組，船組只要在槽內(nèi)作業(yè)即違反超寬交會(huì)規(guī)定。

針對(duì)現(xiàn)行通航寬度規(guī)則對(duì)工藝的限制問題，需要根據(jù)作業(yè)耙吸船和自航泥駁的尺度特征、操縱性能和作業(yè)特點(diǎn)，研究耙吸裝駁船組作業(yè)位置與占用航道寬度之間的關(guān)系。

2.1.2 雙向通航寬度的計(jì)算與確定

根據(jù)交通運(yùn)輸部《海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ211-99）,雙向航道寬度按下列公式計(jì)算：

=2++2

=(sin+)

式中，W—航道有效寬度（m）；A—航跡帶寬度（m）；n—船舶漂移倍數(shù)；γ—風(fēng)流壓差角（°）；b—船舶間富裕寬度（m），取設(shè)計(jì)船寬B；c—船舶與航道底邊間富裕寬度（m），集裝箱船取0.75B，散貨船取B；L—設(shè)計(jì)船長（m）。

該研究成果根據(jù)《海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定和長江口深水航道三期工程的初步設(shè)計(jì)，得出在長江口深水航道內(nèi)船舶雙向交會(huì)時(shí)，兩交會(huì)船舶寬度之和不得超過78m 的結(jié)論?；诖隧?xiàng)研究成果，上海海事局于2008年8月發(fā)布《長江口深水航道船舶超寬交會(huì)通航安全管理辦法（暫行）》。為便于操作，該辦法將船舶超寬交會(huì)時(shí)兩船寬度之和的控制標(biāo)準(zhǔn)放寬到80m。

2.1.3 耙吸裝駁作業(yè)船組與大型通航船舶的差異

耙吸裝駁作業(yè)船組作業(yè)期間，耙吸船與泥駁船通過系纜系統(tǒng)連接，在帶妥全部纜繩后，兩船車、舵、側(cè)推等操縱設(shè)備及航行會(huì)讓由耙吸船長負(fù)責(zé)，泥駁配合。艕靠裝駁工藝試驗(yàn)總結(jié)指出，作業(yè)期間船組的保速保向性能良好、航向穩(wěn)定性較好、停車沖程在合理范圍，船組協(xié)調(diào)操縱性能良好。

耙吸裝駁船組最大吃水不超過8.5m，施工期間航速2-3 節(jié)，長江口深水航道維護(hù)疏浚的工作特點(diǎn)決定了耙吸裝駁船組作業(yè)范圍不僅僅局限在航槽內(nèi)，而是包括邊坡在內(nèi)的整個(gè)航道寬度斷面內(nèi)的所有位置都是維護(hù)疏浚的作業(yè)區(qū)域，不受邊坡效應(yīng)和淺水效應(yīng)的影響，不需要保持在航槽內(nèi)作業(yè)，不必與航道邊線保持富裕寬度，可以在航槽內(nèi)和航槽外的邊坡水域從事維護(hù)性疏浚作業(yè)。

因此，就耙吸裝駁作業(yè)船組的作業(yè)特點(diǎn)、作業(yè)范圍和可航水域而言，不宜完全套用交會(huì)船舶寬度之和不得超過80m 的控制標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 實(shí)船試驗(yàn)驗(yàn)證

2.2.1 試驗(yàn)設(shè)備

在實(shí)船實(shí)驗(yàn)中，在船舶各典型位置安裝了定位定向儀、船舶姿態(tài)儀、信標(biāo)機(jī)等設(shè)備，通過點(diǎn)位換算，實(shí)時(shí)記錄各特征點(diǎn)的經(jīng)緯度，在電子海圖上繪成曲線，可表示作業(yè)期間耙吸船的航行軌跡。

2.2.2 耙吸裝駁作業(yè)船組與通航寬度有關(guān)數(shù)據(jù)的取值

耙吸裝駁作業(yè)試驗(yàn)期間通過大、中、小潮三個(gè)階段的試驗(yàn)航行數(shù)據(jù)采集與分析，形成實(shí)船試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，結(jié)果表明：耙吸裝駁作業(yè)船組的航跡順直穩(wěn)定，風(fēng)流壓差角γ 不超過7°，船舶漂移倍數(shù)n 不超過1.69，與相關(guān)規(guī)范對(duì)大型運(yùn)輸船舶的規(guī)定基本相當(dāng)。

2.2.3 耙吸裝駁作業(yè)船組的航跡帶寬度測試

參與耙吸裝駁作業(yè)的代表船型“長江口01”船長132.00m，船寬27.3m；“航駁7001”船長101.70m，船寬22.00m。加上兩船間緩沖靠墊2.5m，耙吸裝駁作業(yè)船組的總寬為51.8m。比較分析耙吸裝駁作業(yè)船組與集裝箱船或散貨的船型尺度可知，耙吸裝駁作業(yè)船組最大的特點(diǎn)是寬度和長度的比值B/L=0.39，遠(yuǎn)大于集裝箱船B/L=0.13 和散貨船B/L=0.15。在風(fēng)流壓差角γ、船舶漂移倍數(shù)n 相同的條件下，耙吸裝駁作業(yè)船組的航跡帶寬度遠(yuǎn)小于集裝箱船和散貨船。

計(jì)算分析表明：在風(fēng)流壓差角γ=7°、船舶漂移倍數(shù)n=1.69 條件下，耙吸裝駁作業(yè)船組航跡帶寬度A=114.73m，與50000 噸級(jí)集裝箱船（船寬32.3m）、70000-100000 萬噸級(jí)散貨船（船寬32.3-43m）、50000-80000 噸級(jí)油船（船寬32.2-42m）和50000-80000 總噸級(jí)客船（船寬32.3-36m）基本相當(dāng)。

2.3 提出耙吸裝駁工藝施工期間交會(huì)寬度的控制標(biāo)準(zhǔn)

通過實(shí)測數(shù)據(jù)，進(jìn)一步模擬計(jì)算耙吸裝駁作業(yè)船組占用相應(yīng)航跡帶寬度后航道剩余通航寬度允許通過的最大船型，以風(fēng)流壓差角為7°，船舶漂移倍數(shù)為1.69，航道設(shè)計(jì)寬度為350m 為條件，參照耙吸裝駁船組的船型尺度和《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTS165-2013）附錄A 所列的設(shè)計(jì)船型尺度，可計(jì)算出耙吸裝駁船組在距離航道底邊線不同位置挖泥作業(yè)時(shí)，航跡帶左邊界的位置及剩余航道寬度，并以此為依據(jù)計(jì)算出允許交會(huì)的不同類型船舶的最大噸級(jí)和最大寬度。結(jié)果表明：耙吸裝駁作業(yè)船組在距離航道邊線外側(cè)10m 至航道中心線不同位置挖泥作業(yè)，航跡帶將占用航道寬度10.18-195.18m不等，剩余航道寬度339.82-154.82m，可交會(huì)350000-35000 噸級(jí)散貨船，寬度63.5-30.4m；可交會(huì)200000-20000 噸級(jí)集裝箱船，寬度59-27.6m；可交會(huì)300000-20000 噸級(jí)油船，寬度60-26m；可交會(huì)225282-30000總噸級(jí)客船，寬度60.5-30.4m；可交會(huì)40000 噸級(jí)雜貨船，寬度32.3m。

2.4 提出耙吸裝駁工藝通航安全措施

（1）鑒于耙吸裝駁船組船型尺度、航行作業(yè)水域的特殊性，應(yīng)明確《長江口深水航道（12.5m）試通航期間通航安全管理辦法》關(guān)于雙向交會(huì)船舶寬度之和不得超過80m 的規(guī)定不適用于耙吸裝駁作業(yè)。應(yīng)根據(jù)耙吸船實(shí)際下挖泥作業(yè)的位置來確定剩余航道寬度，并以此來控制另一側(cè)單向通航船舶的最大寬度；或者，根據(jù)另一側(cè)單向通航船舶的最大寬度，反向計(jì)算通航所需的最小剩余航道寬度，以此控制耙吸船挖泥作業(yè)點(diǎn)在交會(huì)斷面的橫向位置。長興高潮前3 小時(shí)至長興高潮時(shí)停止工作讓出北槽航道。

（2）明確耙吸裝駁船組是一個(gè)避碰操縱和航行安全責(zé)任的統(tǒng)一主體，操縱性能良好，指揮分工明確，應(yīng)視為1 艘船，在同一斷面只有1 艘過往船舶交會(huì)或追越時(shí)，不構(gòu)成“在北槽航道內(nèi)同一斷面三船相會(huì)”。同時(shí)，進(jìn)出口船舶要注意耙吸裝駁船組的動(dòng)態(tài)，避免在船組施工作業(yè)單元水域會(huì)遇。

（3）對(duì)耙吸裝駁船組的號(hào)燈、號(hào)型進(jìn)行專門研究后確定，并提請(qǐng)海事主管部門審定。

（4）明確在航道底邊線25m 以外下耙作業(yè)屬于槽外航行作業(yè)，在此情況下槽內(nèi)同向航行船舶不構(gòu)成“北槽航道內(nèi)追越”。當(dāng)船組在航道底邊線25m 以內(nèi)下耙作業(yè)時(shí)，應(yīng)向VTS 報(bào)告作業(yè)位置及占用的水域?qū)挾?，由VTS 根據(jù)有關(guān)避讓規(guī)定協(xié)調(diào)雙方行動(dòng)。

（5）耙吸裝駁船組應(yīng)采用小角度進(jìn)出航道和避讓浮筒。進(jìn)出航道和避讓浮筒前通過VHF 向他船通報(bào)船組的操縱意圖。與他船交會(huì)應(yīng)避開浮筒及浮筒附近的上下游水域。

3 結(jié)論

（1）長江口12.5m 深水航道的維護(hù)疏浚有必要研究并運(yùn)用耙吸裝駁工藝。耙吸裝駁作業(yè)船組寬度和長度的比值，遠(yuǎn)大于集裝箱船和散貨船，在風(fēng)流壓差角γ、船舶漂移倍數(shù)n 相同的條件下，其航跡帶寬度遠(yuǎn)小于相同船寬集裝箱船和散貨船的航跡帶寬度。船舶寬度之和不超過80m 雙向交匯控制標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于耙吸裝駁作業(yè)船組與他船的交會(huì)，并不適用。

（2）提出耙吸裝駁作業(yè)施工期間交會(huì)寬度的控制標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)建立剩余通航寬度的概念，把基于船組耙頭至航道底邊線的距離位置、船組的風(fēng)流壓差角和橫向漂移距離計(jì)算的剩余通航寬度是否滿足另一側(cè)通航船舶單向通航來作為判斷耙吸裝駁作業(yè)船組與其他通航船舶能否安全交會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)。