金塘大橋非通航孔攔阻工程施工技術

王彬 張博

摘 要：金塘大橋非通航孔攔阻設施主要應用了消能重力錨自動下落式浮基高架攔阻船舶設施專利技術（ZL2014101255351），是該技術在跨海通道橋梁上的首次大規模應用。本文闡述該船舶攔截體系工程的施工關鍵技術，并著重介紹了拖帶運輸、浮基安裝、攔阻網安裝中的方案優化和技術創新。

關鍵詞：金塘大橋;攔阻船舶;施工技術;海上安裝

1 工程簡介

舟山連島工程金塘大橋位于舟山金塘島與寧波鎮海間的灰鱉洋海域，大橋全長21 029 m，其中跨海橋長18 270 m。

非通航孔橋墩的橫向抗撞能力僅有2.0 MN，上部箱梁的抗撞能力更低，不具備承受大型船舶撞擊的能力。為最大限度地保障舟山跨海大橋營運安全，基于歷次前期研究成果，在金塘大橋主通航孔和西通航孔兩側建設6 006 m攔阻設施。

2 攔阻設施組成與工作原理

本工程主要應用消能重力錨自動下落式浮基高架攔阻船舶設施專利技術（ZL2014101255351）。主要由浮基、攔阻網、消能重力錨、消能錨索、系泊錨、系泊錨鏈、沉錨觸發機構和沉錨觸發索等構成。

每個浮基下方懸掛4只消能重力錨，并由沉錨觸發機構約束消能錨索，保證攔阻設施消能重力錨在受船舶撞擊后能下沉泥面，發揮拖拽消能作用。

沉錨觸發索的一端系在來船側系泊錨鏈，另一端與沉錨觸發機構的限位銷連接。來船側的任何一根系泊錨鏈的張力增大后，都可能拉斷其與浮基間的專用系泊連接裝置，進而拉動沉錨觸發索，從而釋放消能錨索，使消能錨能下落至海床。

3 施工組織和重難點分析

3.1 施工組織

本項目施工大體分為四個階段：（1）制作階段，主要是錨鏈、浮基、攔阻網等各結構、構件的制作和采購;（2）總裝階段，將系泊錨、錨鏈、攔阻網等總裝至浮基上，預安裝掛網件等小構件;（3）運輸安裝階段，拖帶運輸總裝后的浮基，之后進行浮基定位和攔阻網安裝;（4）收尾階段，調整攔阻設施線性，修補涂裝，準備交工驗收。

3.2 工程特點與技術創新

在施工階段，針對“水文條件差”、“工期緊，任務重”、“海上運輸距離遠”、“海上安裝受天氣影響大”和“通航船舶多”的特點，主要通過制作階段的設計優化、運輸安裝階段的總結提升，保障項目安全、順利的完成。

（1）水上作業安全風險巨大，在設計階段，主動通過技術創新，降低安全風險：增加掣鏈器構造，減少浮基安裝工作量;設計專用掛網連接件，提高了攔阻網掛網效率;

（2）在施工階段，針對工期及特定施工季節等諸多客觀因素，通過改變浮基預制順序、調整運輸方式、優化掛網方式等施工技術措施，加快進度、降低安全風險;

（3）根據詳細的水阻力計算，確定與之匹配的拖輪規格;根據拖帶路徑及安裝要求，確立了“候潮運輸、避潮安裝”的海上施工原則;

（4）依托浙江省交通廳科研項目《跨海橋梁水上新型防撞設施關鍵技術研究》（項目編號：2014H19），借鑒攔阻設施各構件在各自領域相關規范、標準，制定浮基高架攔阻設施建造標準和質量評定標準;

（5）對海上交通安全進行靠前管理，搶抓有利氣象潮汐下的總裝下水和海上安裝，落實海事通航管理規定，設置臨時警戒標志，確保施工安全和通航安全。

上述方案優化和技術創新，有利于工程質量控制，減小安全作業風險。本文以主通航孔東南側攔阻單元為重點，主要介紹攔阻工程海上運輸和安裝施工技術：包括總裝后浮基拖帶、浮基安裝、攔阻網安裝。

4 拖帶運輸

拖帶前，收集并分析習慣航路、礙航物等資料，規劃運輸航線，制訂拖帶應急預案等。同時在舟山長涂至金塘大橋拖帶過程，派遣大功率拖輪進行伴航警戒。

4.1 拖帶方式

本工程拖航起點為舟山長涂港，距施工現場約31～37海里。為搶抓海上有效作業時間，采用總裝浮基串拖：（1）先將浮基吊裝下水，采用小馬力船只及人工進行逐個連接;（2）采用串拖方式通過纜繩將浮基前后相互串聯。

最終實際實施的拖帶數量為4～5個浮基。拖航至金塘大橋橋位北側（不過橋）1 km處后逆流停泊，然后從尾部依次解開浮基進行海上安裝。

4.2 拖輪型號的選擇

基于《海上拖航指南2011》，依次進行拖帶阻力被拖船（浮基）阻力估算、被拖船（4個重力錨）阻力估算和拖輪阻力估算。經評估，拖輪拖帶總裝后的D1800浮基、D2500、D2800浮基時，總阻力為92.67 kN、217.36 kN和257.36 kN。

鑒于被拖船（4個重力錨）位于水面以下4.2 m～6.5 m處，阻力更大。因此，拖力為325 kN～630 kN的5艘拖輪。

4.3 浮基拖帶時間的確定

基于拖帶距離長、阻力大、航速慢，起拖時間受兩個因素制約：

4.3.1 候潮運輸

拖帶路線途徑在建秀山大橋（龜山航門），此處水深達70 m～90 m，流速可達3 m/s，拖帶阻力大。因此，過此水道時，必須候漲潮水通行。

4.3.2 避潮施工

為防止施工船舶走錨威脅大橋安全，避潮進行浮基安裝作業，以保證運抵安裝浮基時是平潮或潮水遠離大橋。在橋位北側攔阻單元，應在平潮至漲潮，反之在平潮至落潮運抵安裝。

拖輪啟航時間為長涂島海域低平潮時，約1 h至龜山航門時，確保為漲潮階段，抵達金塘大橋海域，則根據攔阻設施的位置，控制航速，確保安裝海域“避潮施工”即可。

5 浮基安裝

本次采用“浮基陸地掛消能錨→整體吊裝下水→拖帶至施工現場→浮基安裝”，避免海上掛錨，確保施工安全。

海上安裝初期，在平板船上連接系泊錨鏈、浮標筒和系泊錨，采用GPS-RTK技術輔助拋系泊錨。

浮基運至施工海域后，采用浮吊船吊起浮標筒，打撈到連接的系泊錨鏈，派遣工人抓取系泊錨鏈穿入浮基的掣鏈器，插入定制方銷，完成浮基系泊、安裝。

安裝浮動攔阻設施，對風浪條件的要求更為苛刻。在無法使用大型施工船舶靠近泊浮體的情況下，宜合理配置資源：風浪條件差時，進行材料定購和構件預制等，待條件好轉后在進行運輸安裝，不然只會事倍功半。

6 攔阻網的掛網和安裝

攔阻網由上攔阻索、中攔阻索、下攔阻網、連接索及輔助索等構成，由廠家將生產下料后的HMPE索體通過繩結連接成網。本次在陸上已把攔阻網一端安裝在浮基上。

在海上運輸安裝階段，需要將攔阻網展開后，通過掛網連接件把攔阻網安裝在支撐架頂端。之后采用打琵琶頭的方式將主索、中下攔阻索、輔助索與支撐架上的無檔鏈環相連。

為降低海上施工難度，采用了“卷揚機+滑輪組”的掛網方式，在浮基頂部安裝滑輪轉向裝置，通過船用卷揚機拖拽實現快速掛網。掛網速度由一天2孔提升至一天10孔，海上掛網施工進度的提升也顯著減小了施工的安全風險。

7 總結與建議

本項目在實施的過程中，通過發揮設計施工總承包優勢，從施工現場學習優化設計成果，充分考慮作業人員的安全保護措施，減少海上安裝相應工作量。在實施過程中，主動通過技術創新降低安全風險，并提高了攔阻網掛網效率。

本文對金塘大橋非通航孔船舶攔阻設施工程的工程內容、施工組織和主要技術方案進行分析，可供其他浮動柔性攔阻設施施工借鑒。

參考文獻：

[1]陳徐均，黃光遠，吳廣懷，等.船舶撞擊錨泊防撞系統的能量平衡關系分析[J].解放軍理工大學學報（自然科學版），2009，10（1）：71-76.

[2]張怡，陳徐均，吳廣懷，等.消能重力錨自動下落式浮基高架攔阻船舶設施：中國，201410125535.1[P].2014-12-03.