復雜通航環境下水上作業對通航的影響及對策

徐冰

摘 要：通過對水上作業區域通航現狀及周圍環境相互影響深入分析，研究復雜通航環境下存在的施工船舶占用航道與通航安全及港區生產之間的矛盾，科學合理制定出最安全、最有效的作業方案，最大程度實現航道作業與航道通航及港區安全生產最優化。

關鍵詞：通航環境;作業方案;港區生產

隨著我國航運事業蓬勃發展，各地港口專業性碼頭不斷建成運營，航道愈加繁忙，通航船舶數量逐日增多，尤其是船舶大型化趨勢明顯，隨之產生的航道作業與船舶通航之間的矛盾愈加突出，安全形勢愈加嚴峻。本文以沿海某航道擴建工程補充地質勘察作業為例，通過對作業現場及周圍環境情況進行深入分析，統籌、合理安排作業方案，盡量做到作業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口門處，現有航道寬度280m，航道設計底標高-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化泊位的投產，現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行擴建。這次任務主要是該航道擴建工程的補充地質勘查作業，根據需要共布置28個孔（ZK1～ZK28），詳見鉆孔平面布置圖，如圖1。全部為標貫孔，工期一個月。

2 通航環境條件分析

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

2.1航道區域內通航環境條件分析

本次勘察作業區域為港區航道，該區域來往船只頻繁，船舶進出港時間不確定，且部分鉆孔位于航道甚至口門的位置，故給勘察作業帶來一定的難度。為確保作業安全，當鉆探船的作業占用區域在航道中心線以北及口門位置時應絕對禁航。當鉆探船的作業占用區域在航道中心線以南時，根據現場情況可兼顧港口生產。

2.2航道周圍通航環境條件分析

該航道北側是20萬噸級礦石碼頭航道（航道底標高為-20米），兩條航道有重疊區域，航道擴建設計北側底邊線距礦石碼頭進港航道右側底邊線最窄處約為220米。相互位置關系示意圖如圖2。

當大型礦石船舶出港和大型集裝箱船舶進港會船時，鉆探船在航道區域內作業則造成對遇的緊迫局面，極易發生碰撞事故，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，當鉆探船在現有航道區域內作業時，應避免大型集裝箱船舶和大型礦石船舶同時進出港時，此時禁止雙向通航。

該航道南側為港區南岸作業區泊位，該泊位尚未運行，故鉆探船作業時對該區域無影響。

3 施工方案研究

3.1難點分析及應對措施

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

根據本次勘察作業鉆孔的位置及對航道的影響程度，將本次勘察分三個作業區域進行，通過實時調查進出港船舶的情況，包括進出港時間、航線類別等，并根據潮汐規律合理安排三個作業區勘察點的作業順序，盡量保證勘察作業船舶不占或者少占用航道水域，最大程度減少作業給港口生產帶來的影響，從而既能按工期完成勘察作業任務，又能保證船舶航行安全及港區正常生產。

3.2施工分區分析

針對本次地質勘察項目，共布置鉆孔28個，根據前期地質勘察資料揭示，該勘察區域鉆孔進尺約2～5m，鉆探每完成一個鉆孔，大約需要的時間約2～3個小時。現將勘察作業區按照作業受影響程度分為三個作業區，依次為作業影響嚴重區、作業不受影響區、作業影響中等區。

3.2.1作業影響嚴重區

該作業區位于航道內和港區口門處，包括ZK22、ZK24、ZK26以及ZK14—ZK21共11個鉆孔（見下圖3所示）。該區域進行勘察作業時，施工船舶占用水域面積較大（φ=246m的區域），完全影響航道的正常通航。根據以往經驗，完成該區域一個鉆孔大約需要時間3個小時（包括定位、下錨、鉆探作業和起錨），為盡量減少對港口生產的影響并保證通航的安全，擬定在該區域作業時每天只進行一個鉆孔的作業，作業過程中進行封航，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域。

3.2.2作業不受影響區

該區域位于航道的南側，包括ZK1、ZK2、ZK4—ZK13共12個鉆孔。在作業過程中，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，船舶錨繩與現有航道南側邊線的距離約為35m，不影響航道的正常通航，如下圖4所示。

3.2.3 作業影響中等區

該區域包括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或航道南側，施工船舶拋錨時占用水域面積較大，單船作業時占用的最大水域面積為φ=246m的區域，占用部分航道或占用航道半幅以上，同時考慮到風向、流向及流速等的不確定性，故該作業區的勘察作業將影響航道的正常運行，需制定船舶疏導方案。

航道北側為20萬噸級礦石碼頭航道（航道底標高-20米），經調研，20萬噸級大型礦石到港艘次較少，故此時進出港區的船舶可以根據情況以繞行為主，實施單向通航，避開勘察作業區，這樣能在一定程度保證港口正常生產。同時，在勘察作業的過程中加強與交管中心、引航站、港調的聯系，謹慎駕駛，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《海港總平面設計規范》（JTJ211-99），航道寬度是指設計低水位或乘潮水位時，航槽斷面設計水深（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進度計劃及作業程序

3.3.1 進度計劃

根據劃分的三個作業區在航道中對港口生產的影響程度，勘察作業可將部分區域組合作業，同時進行。首先，進行作業影響嚴重區，在封航的時間段（白天低潮后的3小時）按照ZK22、ZK24、ZK26和ZK14～ZK21的順序依次進行勘察作業。同時，在作業影響嚴重區每完成一個鉆孔后，立即進入作業不受影響區，依次進行ZK1、ZK2、ZK4、ZK5、ZK6、ZK7、ZK8、ZK9、ZK10、ZK11、ZK12、ZK13鉆孔的作業，經計算，影響嚴重區和不受影響區共需要約13個工作日。最后，進行作業影響中等區，該區域需要約3個工作日。在作業影響嚴重區作業時，嚴格按照每天封航的時間段進行。如遇到臺風等特殊情況，工期相應延長。

3.3.2作業程序

（1）將施工船開往施工區域。

（2）交通船起錨船在設計鉆孔位置拋入漂子。

（3）施工船開往設計鉆孔位置，先自行下入一顆錨繩。

（4）由交通起錨船協助下剩余三顆錨繩。

（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計鉆孔位置。

（7）待施工船穩定后，鉆探工作開始。

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

3.4安全措施

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

（2）安全警戒。現場配備一艘值班交通艇，非作業時間應安排專人值班，隨時處理應急事件。

施工過程中，在海上施工區域及時設置有效的安全警示標志，施工區域錨泊船舶，錨位必須設置晝夜警示標志，防止與過往船舶發生纏纜等異常事件。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 結語

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