复杂通航环境下水上作业对通航的影响及对策

徐冰

摘 要：通过对水上作业区域通航现状及周围环境相互影响深入分析，研究复杂通航环境下存在的施工船舶占用航道与通航安全及港区生产之间的矛盾，科学合理制定出最安全、最有效的作业方案，最大程度实现航道作业与航道通航及港区安全生产最优化。

关键词：通航环境;作业方案;港区生产

随着我国航运事业蓬勃发展，各地港口专业性码头不断建成运营，航道愈加繁忙，通航船舶数量逐日增多，尤其是船舶大型化趨势明显，随之产生的航道作业与船舶通航之间的矛盾愈加突出，安全形势愈加严峻。本文以沿海某航道扩建工程补充地质勘察作业为例，通过对作业现场及周围环境情况进行深入分析，统筹、合理安排作业方案，尽量做到作业船舶不占或少占用航道水域，有效解决了航道资源紧张和船舶进出港需求之间的矛盾。

1 工程概况

该航道扩建工程位于港区口门处，现有航道宽度280m，航道设计底标高-15m，10万吨级以上集装箱船舶需乘潮才能通过航道，随着湾底及南岸大型专业化泊位的投产，现有航道宽度不能满足船舶通航密度的要求，特别是集装箱船舶，要求航道能够全天候通航，故迫切需要对该航道进行扩建。这次任务主要是该航道扩建工程的补充地质勘查作业，根据需要共布置28个孔（ZK1～ZK28），详见钻孔平面布置图，如图1。全部为标贯孔，工期一个月。

2 通航环境条件分析

航道所在港区是该港综合运输核心枢纽的骨干和主要基础，以国际集装箱干线运输为主，同时承担铁矿石、煤炭等大宗干散货运输任务，是该港目前现代化程度最高的生产性港区，作业相对繁忙。

2.1航道区域内通航环境条件分析

本次勘察作业区域为港区航道，该区域来往船只频繁，船舶进出港时间不确定，且部分钻孔位于航道甚至口门的位置，故给勘察作业带来一定的难度。为确保作业安全，当钻探船的作业占用区域在航道中心线以北及口门位置时应绝对禁航。当钻探船的作业占用区域在航道中心线以南时，根据现场情况可兼顾港口生产。

2.2航道周围通航环境条件分析

该航道北侧是20万吨级矿石码头航道（航道底标高为-20米），两条航道有重叠区域，航道扩建设计北侧底边线距矿石码头进港航道右侧底边线最窄处约为220米。相互位置关系示意图如图2。

当大型矿石船舶出港和大型集装箱船舶进港会船时，钻探船在航道区域内作业则造成对遇的紧迫局面，极易发生碰撞事故，对各方船舶的安全航行是极为不利的，同时其它双方船舶都为超大型船舶，船型尺度大且操纵难度大，因此可以分析，当钻探船在现有航道区域内作业时，应避免大型集装箱船舶和大型矿石船舶同时进出港时，此时禁止双向通航。

该航道南侧为港区南岸作业区泊位，该泊位尚未运行，故钻探船作业时对该区域无影响。

3 施工方案研究

3.1难点分析及应对措施

本港区的码头已基本投入使用，船舶进出港航次频繁，出入港时间不确定，给正常连续施工带来极大影响，船舶有效作业时间利用率低。

根据本次勘察作业钻孔的位置及对航道的影响程度，将本次勘察分三个作业区域进行，通过实时调查进出港船舶的情况，包括进出港时间、航线类别等，并根据潮汐规律合理安排三个作业区勘察点的作业顺序，尽量保证勘察作业船舶不占或者少占用航道水域，最大程度减少作业给港口生产带来的影响，从而既能按工期完成勘察作业任务，又能保证船舶航行安全及港区正常生产。

3.2施工分区分析

针对本次地质勘察项目，共布置钻孔28个，根据前期地质勘察资料揭示，该勘察区域钻孔进尺约2～5m，钻探每完成一个钻孔，大约需要的时间约2～3个小时。现将勘察作业区按照作业受影响程度分为三个作业区，依次为作业影响严重区、作业不受影响区、作业影响中等区。

3.2.1作业影响严重区

该作业区位于航道内和港区口门处，包括ZK22、ZK24、ZK26以及ZK14—ZK21共11个钻孔（见下图3所示）。该区域进行勘察作业时，施工船舶占用水域面积较大（φ=246m的区域），完全影响航道的正常通航。根据以往经验，完成该区域一个钻孔大约需要时间3个小时（包括定位、下锚、钻探作业和起锚），为尽量减少对港口生产的影响并保证通航的安全，拟定在该区域作业时每天只进行一个钻孔的作业，作业过程中进行封航，封航的时间段定在白天低潮后的3小时，封航期间禁止任何船舶通过该区域。

3.2.2作业不受影响区

该区域位于航道的南侧，包括ZK1、ZK2、ZK4—ZK13共12个钻孔。在作业过程中，合理安排船舶定位及锚绳的布置，做到不占用任何航道。钻探船舶船长约45m，宽约12m，抛锚时锚绳呈八字形，长约100m，船舶走向与航道轴线平行，抛锚后，船舶锚绳与现有航道南侧边线的距离约为35m，不影响航道的正常通航，如下图4所示。

3.2.3 作业影响中等区

该区域包括ZK3、ZK23、ZK25、ZK27、ZK28共5个钻孔（见下图5所示）。上述钻孔位于航道内或航道南侧，施工船舶抛锚时占用水域面积较大，单船作业时占用的最大水域面积为φ=246m的区域，占用部分航道或占用航道半幅以上，同时考虑到风向、流向及流速等的不确定性，故该作业区的勘察作业将影响航道的正常运行，需制定船舶疏导方案。

航道北侧为20万吨级矿石码头航道（航道底标高-20米），经调研，20万吨级大型矿石到港艘次较少，故此时进出港区的船舶可以根据情况以绕行为主，实施单向通航，避开勘察作业区，这样能在一定程度保证港口正常生产。同时，在勘察作业的过程中加强与交管中心、引航站、港调的联系，谨慎驾驶，主动避让，在确保安全的情况下施工。

施工时允许航行船舶计算：根据《海港总平面设计规范》（JTJ211-99），航道宽度是指设计低水位或乘潮水位时，航槽断面设计水深（一般为公告水深，不含备淤深度）处两底边线之间的宽度。航道有效宽度一般由航迹带宽度、船舶间富裕宽度以及船舶与航道底边之间的富裕宽度等3部分组成。

3.2.3.1航迹带宽度A（m）按下式确定：

3.2.3.2 船舶与航道底边间的富裕间距C

3.3进度计划及作业程序

3.3.1 进度计划

根据划分的三个作业区在航道中对港口生产的影响程度，勘察作业可将部分区域组合作业，同时进行。首先，进行作业影响严重区，在封航的时间段（白天低潮后的3小时）按照ZK22、ZK24、ZK26和ZK14～ZK21的顺序依次进行勘察作业。同时，在作业影响严重区每完成一个钻孔后，立即进入作业不受影响区，依次进行ZK1、ZK2、ZK4、ZK5、ZK6、ZK7、ZK8、ZK9、ZK10、ZK11、ZK12、ZK13鉆孔的作业，经计算，影响严重区和不受影响区共需要约13个工作日。最后，进行作业影响中等区，该区域需要约3个工作日。在作业影响严重区作业时，严格按照每天封航的时间段进行。如遇到台风等特殊情况，工期相应延长。

3.3.2作业程序

（1）将施工船开往施工区域。

（2）交通船起锚船在设计钻孔位置抛入漂子。

（3）施工船开往设计钻孔位置，先自行下入一颗锚绳。

（4）由交通起锚船协助下剩余三颗锚绳。

（5）施工船共下入四颗锚绳，前后各两颗锚绳，分别呈八字型。

（6）根据GPS指示，由船长指挥绞动锚绳，将施工船上的钻孔平台绞到设计钻孔位置。

（7）待施工船稳定后，钻探工作开始。

（8）待钻探工作完成后，由交通起锚船协助，将施工船的四颗锚绳分别提起。施工船进入下一个设计钻孔位置。

3.4安全措施

（1）联系机制。钻探船进出场服从港调安排，并同时报请交管中心同意。在作业过程中始终保持通讯畅通，作业船舶坚守甚高频，随时与港调、引航及交管中心保持联系，掌握船舶的进出港动态。加强报告制度，作业期间出现船舶在超出规定的水域进行活动或出现紧急故障的情况，及时向交管中心报告，一切服从指挥。

（2）安全警戒。现场配备一艘值班交通艇，非作业时间应安排专人值班，随时处理应急事件。

施工过程中，在海上施工区域及时设置有效的安全警示标志，施工区域锚泊船舶，锚位必须设置昼夜警示标志，防止与过往船舶发生缠缆等异常事件。施工船舶加强瞭望和沟通，做到保持秩序，合理避让，安全通行。

4 结语

综上所述，复杂通航环境下合理安排航道作业方案十分重要，直接影响航道通航安全及港口生产，基于此，通过对航道通航现状及周围环境的相互影响深入分析，提前研判，科学划分作业区域及合理安排作业顺序，尽量避免限制通航的集中作业和在通航高峰期作业，可有效缓解当前航道施工作业与通航需求之间的矛盾，希望能给类似工程提供参考。