自航耙吸式挖泥船与皮带船组合施工的安全防范措施

陈影东

（中交广州航道局有限公司,广东 广州 510000）

自航耙吸式挖泥船由耙头、耙臂、泥泵、闸阀、管道系统和泥舱等组成，在作业时，从底部挖掘沙和沉积物，通过溢流完成装载。耙吸式挖泥船作业时无需抛锚定位，因此，耙吸式挖泥船进行常规作业时基本不会对其他船舶造成航行上的阻碍。本文主要阐述的是耙吸式挖泥船进行非常规作业：在安全许可的环境下，抛艏艉锚进行自身锚碇，皮带船就位，与耙吸式挖泥船组成施工组合设备，进行定点输沙作业，及如何防范这种组合作业的安全事故。皮带船具有操作灵活、建造和施工成本低等优点，但是由于皮带船尺寸小，对取沙深度有要求，其吃水的限制也导致了皮带船在应用时会受限。

在实际应用中，由于种种现场条件的限制，可以实施自航耙吸式挖泥船和皮带船相结合的方式，将皮带船操作灵活、建造和施工成本低的优点和自航耙吸式挖泥船高效的填吹优势相结合，进行组合施工。但是在施工过程中往往会存在安全问题，比如皮带船自身机械设备相比于自航耙吸式挖泥船要简陋得多，存在一定的安全风险，皮带船在组合施工时，组合方式和抛锚定位方式都会对施工的安全性造成影响。因此组合施工时的安全防范措施显得尤为重要。

本文以港珠澳大桥香港通关口岸人工岛填海工程为例，从自航耙吸式挖泥船与皮带船组合施工的实际应用经验出发，对组合施工的安全防范措施进行分析和总结。

1 船舶资源条件分析

对现有船舶资源进行分析才能合理优化资源的配置。施工时，拥有的船舶资源为若干艘自航耙吸式挖泥船，一定数量的供沙皮带船，船只基本信息如表1 所示。

表1 船舶资源基本信息

自航耙吸式挖泥船是集挖泥设备于一身的挖泥船，船只较皮带船船型大，但机动灵活，抗风浪能力强，可以单独作业，需要的辅助设备较少，其空载和满载的吃水深度为皮带船的4 倍和2 倍左右，因此更合适在沿海港口和宽阔水深的水域进行作业。由于受粤港两地海关通关的影响，在没有实现集中通关的情况下，自航耙吸式挖泥船从内地水域采沙、通关、运输到香港进行吹沙作业，流程长，时间久，无法充分发挥自航耙吸式挖泥船的施工效果，会严重影响施工效率，无法按时完工。往来粤港两地的皮带船可以集中通关，且数量庞大，可以快速将珠三角的沙料运达香港。皮带船操作灵活、建造和施工成本低，整体施工具有较高的可靠性，非常适用于遮蔽水域中的短距离运输，但是作为一种新兴的船舶类型，由于发展时间的限制，还未形成系统化的设计和建造，并且国内大型的疏浚企业均未对该类船舶进行建设。这也导致皮带船机械设备相对简陋，并且从业施工人员水平参差不齐，增加了施工过程中的安全管理风险。

因此，基于施工限制条件及现场可调配船舶资源的分析，决定采用皮带船和自航耙吸式挖泥船联动组合施工的方式进行施工。

2 自航耙吸式挖泥船和皮带船组合施工

2.1 施工原理

将皮带船灵活的操作性能和自航耙吸式挖泥船的高效吹填性能相结合，形成如图1 的组合施工模式示意图。

图1 组合施工模式示意图

如图1 所示，由皮带船负责供沙，由自航耙吸式挖泥船负责吹沙。皮带船通过运输皮带将沙料运至船艏然后进入到自航耙吸式挖泥船的舱内，最后通过自航耙吸式挖泥船的泥泵系统，将输送到其舱内的沙料泵送到施工区的预定位置。如图2 为自航耙吸式挖泥船与皮带船组合供吹沙平面布置图，设计上可以从自航耙吸式挖泥船的两侧通过输沙皮带船给自航耙吸式挖泥船供沙，可以选择图2 左图的方式，输沙皮带船于自航耙吸式挖泥船左舷船边就位，由一艘供沙皮带船给输沙皮带船供沙，根据涨退水的水流方向确定供沙船船首朝向，保持供沙船船首与水流方向相反即可。也可以选择图2右图方式，输沙皮带船于自航耙吸式挖泥船右舷船边就位，由两艘供沙皮带船给输沙皮带船供沙，这样可以提高供沙效率，进而提升整个工程的进度。选择组合方式时，首先考虑作业水域是否充足，水深条件是否满足组合船舶吃水要求；另外，还需要详细、认真考虑当地水域水文条件因素的影响，特别是流速、流向、潮汐等。应选择在水深条件良好、水流较缓、受风浪影响较小、海床底质利于增大锚的抓力的区域进行组合施工。

图2 自航耙吸式挖泥船与皮带船组合供吹沙平面布置图

2.2 组合施工操作

组合施工操作步骤如下。

（1）自航耙吸式挖泥船抛艏、艉锚锚定自身船位，并保持船舶艏艉方向与水流方向一致，减少潮流力带来的冲击，保持船舶在水中稳驻。为有效应对可能出现的突风和急流的影响，船艏一般抛“一点锚（平行锚）”，保证之后的吹沙过程不会发生走锚等意外。锚艇配合自航耙吸式挖泥船抛艉锚。自航耙吸式挖泥船通过绞锚的方式，调整艏艉锚的下水锚链长度，达到最佳的驻位状态。

（2）以锚定好的自航耙吸式挖泥船为参照物，操控输沙皮带船下双船艏锚就位，保持输沙皮带船与自航耙吸式挖泥船体呈90°角的组合姿态。然后，利用锚艇配合输沙皮带船抛两舷的锚。最后从输沙皮带船艏两侧引两条钢丝缆绑固到自航耙吸式挖泥船上。输沙皮带船在就位过程中，皮带船两侧抛锚系挂长度和强度均应使用适宜的锚缆，确保过沙船在横流状态下保持船位的稳定。

自航耙吸式挖泥船与输沙皮带船组合形成稳固后，供沙皮带船即可就位供沙给输沙皮带船，待自航耙吸式挖泥船舱内沙料达到一定量后，即可以进行艏吹施工。

3 组合施工过程中的安全防范措施

3.1 不同装载下的高差匹配的可行性分析

由于自航耙吸式挖泥船和皮带船匹配时，装载情况的不同，会导致吃水深度变化，进而导致船舶之间高度差的变化，在高差不合适的情况下作业会存在安全问题，因此需要对满载和空载时高差的匹配可行性进行分析。

首先，自航耙吸式挖泥船和皮带船满载时，皮带船桥梁高度匹配可行。其次，自航耙吸式挖泥船在艏吹过程中吃水变化较大，因此需要皮带船在卸沙过程中不断调节桥梁角度以升高桥梁头的高度，避免桥梁压碰到自航耙吸式挖泥船的泥门柱塞缸。最后，皮带船受横流压力较大，其所配置的锚具抓力不足以系留船舶，因此需要对自航耙吸式挖泥船和皮带船之间进行稳固的连接，保持皮带船在横流状态下的稳驻。

自航耙吸式挖泥船空载，皮带船满载时，皮带船桥梁高度一般很难匹配，因皮带船满载时其桥梁的最大仰角高度与自航耙吸式挖泥船泥门柱塞缸安全距离不够。因此，在这种状态下的高差不理想，可行性较差，特别是一些皮带桥梁较短的皮带船。自航耙吸式挖泥船和皮带船空载时，皮带船桥梁高度匹配可行。

综合以上的情况，在组合施工时，首先让自航耙吸式挖泥船在船舱里预先压载一定量的水，降低其干舷高度。其次，选择皮带桥梁较长、可调角度大的皮带船作为输沙皮带船，保证皮带桥梁与自航耙吸式挖泥船泥门柱塞缸距离满足安全要求。同时，在整个输沙艏吹作业中，保持一定的平衡，即自航耙吸式挖泥船船舱内保持一定的储沙量，稳定自航耙吸式挖泥船的吃水量；输沙皮带船船舱内储沙量不能过多，预防吃水过大，影响桥与缸的安全距离；控制供沙皮带船的数量，一般情况下，不超过2 艘供沙皮带船同时给输沙皮带船供沙。

3.2 组合供吹沙作业方式安全要点分析

本次实操供吹作业中实际遇到的问题以及应该注意的安全防范要点归结如下。

(1)自航耙吸式挖泥船抛下艉锚约为6 节锚链（流急的施工区域，可考虑在艉锚上加一子锚），右艏锚约为5 节锚链，接好艏吹管后，视水流和船位情况抛下左前锚2 节锚链。抛锚及停泊方向应当与水流方向保持一致，以保证船舶可以在水流中稳驻。

（2）船舶选型：自航耙吸式挖泥船的选型，需要考虑作业水域的限制条件、吹距的长短等，应选用吹距合适、有DGPS 定位系统的耙吸式挖泥船，建议最好选用有动力定位系统的耙吸式挖泥船。输沙皮带船的选型，应选用船型尺寸合适且一致的皮带船作为过驳转送设备；皮带船的机械设备相对简陋，但操作灵活，提高相关操作人员的熟练度，不仅可以有效地提升整个环节的效率,还可保证作业过程的安全。

(3)皮带船尽量与自航耙吸式挖泥船成垂直角度，在皮带船的左右侧（即涨、退水流方向）抛锚并系挂合适长度（约80m）和强度的锚缆，加强自航耙吸式挖泥船和皮带船之间的连接强度，确保皮带船在横水流作用下相对船位的稳定。输沙皮带船需时刻提醒供沙皮带船注意，避免钩挂其锚或锚缆。自航耙吸式挖泥船每次起吹时，要注意自浮管线的张力变化对船位可能存在的影响，及时通知输沙皮带船做出相应的调整动作。

（4）输沙皮带船桥梁与耙吸船泥门柱塞缸顶部最近点应保持至少1.5m 的安全距离。输沙皮带船出沙口运沙至自航耙吸式挖泥船泥舱时，两者之间存在较大的高差，因此在组合施工前，应对自航耙吸式挖泥船的泥舱灌注压载水，并且对自航耙吸式挖泥船进沙口附近区域做好遮蔽防护工作，减轻因高差较大造成的沙料对进沙口附近设备的冲击和磨损。

（5）皮带船桥梁头防尘布改短至约3m 长度，防止防尘布拖挂到自航耙吸式挖泥船甲板面的其他设备、物件以及工作人员，同时防止扬沙损坏船舶泥门液压柱塞阀件及周边设施。

（6）自航耙吸式挖泥船泥舱及甲板面相应位置可能堆积飞沙，应对其以及附近的设备做好遮盖防护。

（7）输沙皮带船过沙过程中实操环节有：船艏管头轮流值班、对自航耙吸式挖泥船抽舱的控制、自航耙吸式挖泥船甲板带缆及泥舱的操作、皮带船过沙的操作，供沙船向输沙皮带船供沙的操作等，除向输沙皮带船供沙的控制与摆位由输沙皮带船指挥调度外，其他环节动作均由自航耙吸式挖泥船统一指挥。因此，自航耙吸式挖泥船指挥操作时，应当严格遵守流程，并建立顺畅的沟通联系制度，以保证实操过程的顺利完成。

（8）若发生走锚或其他异常移位，输沙皮带船立即升高桥梁，停止作业，避免碰撞，尽快解散组合。解散工作完成后，及时分析产生异常现象的原因，再次进行作业前，要确保产生异常现象的原因均已排除。

（9）实操作业时，应当尽量避开每月大潮流急时段、恶劣天气（如大风大浪）进行该项作业。需要时，自航耙吸式挖泥船船尾加3t 海军锚1 具（子锚），锚缆钢丝适量，以保证船舶在水流中稳驻。

（10）组合施工过程中，应配备一艘拖轮在附近保持待命和警戒。需要时，自航耙吸式挖泥船可以直接调用该拖轮进行应急协助。

4 结语

本文以自航耙吸式挖泥船和皮带船组合施工实操供吹作业为例，对现有的自航耙吸式挖泥船和皮带船的优缺点进行了分析，受外界条件的影响下，为了提高施工效率加快工程进度，将自航耙吸式挖泥船和皮带船的优点相结合，提出了将两者进行组合施工的方案，对组合施工原理进行了分析，并详细介绍了实操供吹施工作业的流程。最后，对过沙船和自航耙吸式挖泥船之间的高差匹配进行了可行性分析，并对实操过程中实际遇到的问题以及过程中应该注意的安全防范要点进行了归纳总结。