金塘大桥非通航孔拦阻工程施工技术

王彬 张博

摘 要：金塘大桥非通航孔拦阻设施主要应用了消能重力锚自动下落式浮基高架拦阻船舶设施专利技术（ZL2014101255351），是该技术在跨海通道桥梁上的首次大规模应用。本文阐述该船舶拦截体系工程的施工关键技术，并着重介绍了拖带运输、浮基安装、拦阻网安装中的方案优化和技术创新。

关键词：金塘大桥;拦阻船舶;施工技术;海上安装

1 工程简介

舟山连岛工程金塘大桥位于舟山金塘岛与宁波镇海间的灰鳖洋海域，大桥全长21 029 m，其中跨海桥长18 270 m。

非通航孔桥墩的横向抗撞能力仅有2.0 MN，上部箱梁的抗撞能力更低，不具备承受大型船舶撞击的能力。为最大限度地保障舟山跨海大桥营运安全，基于历次前期研究成果，在金塘大桥主通航孔和西通航孔两侧建设6 006 m拦阻设施。

2 拦阻设施组成与工作原理

本工程主要应用消能重力锚自动下落式浮基高架拦阻船舶设施专利技术（ZL2014101255351）。主要由浮基、拦阻网、消能重力锚、消能锚索、系泊锚、系泊锚链、沉锚触发机构和沉锚触发索等构成。

每个浮基下方悬挂4只消能重力锚，并由沉锚触发机构约束消能锚索，保证拦阻设施消能重力锚在受船舶撞击后能下沉泥面，发挥拖拽消能作用。

沉锚触发索的一端系在来船侧系泊锚链，另一端与沉锚触发机构的限位销连接。来船侧的任何一根系泊锚链的张力增大后，都可能拉断其与浮基间的专用系泊连接装置，进而拉动沉锚触发索，从而释放消能锚索，使消能锚能下落至海床。

3 施工组织和重难点分析

3.1 施工组织

本项目施工大体分为四个阶段：（1）制作阶段，主要是锚链、浮基、拦阻网等各结构、构件的制作和采购;（2）总装阶段，将系泊锚、锚链、拦阻网等总装至浮基上，预安装挂网件等小构件;（3）运输安装阶段，拖带运输总装后的浮基，之后进行浮基定位和拦阻网安装;（4）收尾阶段，调整拦阻设施线性，修补涂装，准备交工验收。

3.2 工程特点与技术创新

在施工阶段，针对“水文条件差”、“工期紧，任务重”、“海上运输距离远”、“海上安装受天气影响大”和“通航船舶多”的特点，主要通过制作阶段的设计优化、运输安装阶段的总结提升，保障项目安全、顺利的完成。

（1）水上作业安全风险巨大，在设计阶段，主动通过技术创新，降低安全风险：增加掣链器构造，减少浮基安装工作量;设计专用挂网连接件，提高了拦阻网挂网效率;

（2）在施工阶段，针对工期及特定施工季节等诸多客观因素，通过改变浮基预制顺序、调整运输方式、优化挂网方式等施工技术措施，加快进度、降低安全风险;

（3）根据详细的水阻力计算，确定与之匹配的拖轮规格;根据拖带路径及安装要求，确立了“候潮运输、避潮安装”的海上施工原则;

（4）依托浙江省交通厅科研项目《跨海桥梁水上新型防撞设施关键技术研究》（项目编号：2014H19），借鉴拦阻设施各构件在各自领域相关规范、标准，制定浮基高架拦阻设施建造标准和质量评定标准;

（5）对海上交通安全进行靠前管理，抢抓有利气象潮汐下的总装下水和海上安装，落实海事通航管理规定，设置临时警戒标志，确保施工安全和通航安全。

上述方案优化和技术创新，有利于工程质量控制，减小安全作业风险。本文以主通航孔东南侧拦阻单元为重点，主要介绍拦阻工程海上运输和安装施工技术：包括总装后浮基拖带、浮基安装、拦阻网安装。

4 拖带运输

拖带前，收集并分析习惯航路、碍航物等资料，规划运输航线，制订拖带应急预案等。同时在舟山长涂至金塘大桥拖带过程，派遣大功率拖轮进行伴航警戒。

4.1 拖带方式

本工程拖航起点为舟山长涂港，距施工现场约31～37海里。为抢抓海上有效作业时间，采用总装浮基串拖：（1）先将浮基吊装下水，采用小马力船只及人工进行逐个连接;（2）采用串拖方式通过缆绳将浮基前后相互串联。

最终实际实施的拖带数量为4～5个浮基。拖航至金塘大桥桥位北侧（不过桥）1 km处后逆流停泊，然后从尾部依次解开浮基进行海上安装。

4.2 拖轮型号的选择

基于《海上拖航指南2011》，依次进行拖带阻力被拖船（浮基）阻力估算、被拖船（4个重力锚）阻力估算和拖轮阻力估算。经评估，拖轮拖带总装后的D1800浮基、D2500、D2800浮基时，总阻力为92.67 kN、217.36 kN和257.36 kN。

鉴于被拖船（4个重力锚）位于水面以下4.2 m～6.5 m处，阻力更大。因此，拖力为325 kN～630 kN的5艘拖轮。

4.3 浮基拖帶时间的确定

基于拖带距离长、阻力大、航速慢，起拖时间受两个因素制约：

4.3.1 候潮运输

拖带路线途径在建秀山大桥（龟山航门），此处水深达70 m～90 m，流速可达3 m/s，拖带阻力大。因此，过此水道时，必须候涨潮水通行。

4.3.2 避潮施工

为防止施工船舶走锚威胁大桥安全，避潮进行浮基安装作业，以保证运抵安装浮基时是平潮或潮水远离大桥。在桥位北侧拦阻单元，应在平潮至涨潮，反之在平潮至落潮运抵安装。

拖轮启航时间为长涂岛海域低平潮时，约1 h至龟山航门时，确保为涨潮阶段，抵达金塘大桥海域，则根据拦阻设施的位置，控制航速，确保安装海域“避潮施工”即可。

5 浮基安装

本次采用“浮基陆地挂消能锚→整体吊装下水→拖带至施工现场→浮基安装”，避免海上挂锚，确保施工安全。

海上安装初期，在平板船上连接系泊锚链、浮标筒和系泊锚，采用GPS-RTK技术辅助抛系泊锚。

浮基运至施工海域后，采用浮吊船吊起浮标筒，打捞到连接的系泊锚链，派遣工人抓取系泊锚链穿入浮基的掣链器，插入定制方销，完成浮基系泊、安装。

安装浮动拦阻设施，对风浪条件的要求更为苛刻。在无法使用大型施工船舶靠近泊浮体的情况下，宜合理配置资源：风浪条件差时，进行材料定购和构件预制等，待条件好转后在进行运输安装，不然只会事倍功半。

6 拦阻网的挂网和安装

拦阻网由上拦阻索、中拦阻索、下拦阻网、连接索及辅助索等构成，由厂家将生产下料后的HMPE索体通过绳结连接成网。本次在陆上已把拦阻网一端安装在浮基上。

在海上运输安装阶段，需要将拦阻网展开后，通过挂网连接件把拦阻网安装在支撑架顶端。之后采用打琵琶头的方式将主索、中下拦阻索、辅助索与支撑架上的无档链环相连。

为降低海上施工难度，采用了“卷扬机+滑轮组”的挂网方式，在浮基顶部安装滑轮转向装置，通过船用卷扬机拖拽实现快速挂网。挂网速度由一天2孔提升至一天10孔，海上挂网施工进度的提升也显著减小了施工的安全风险。

7 总结与建议

本项目在实施的过程中，通过发挥设计施工总承包优势，从施工现场学习优化设计成果，充分考虑作业人员的安全保护措施，减少海上安装相应工作量。在实施过程中，主动通过技术创新降低安全风险，并提高了拦阻网挂网效率。

本文对金塘大桥非通航孔船舶拦阻设施工程的工程内容、施工组织和主要技术方案进行分析，可供其他浮动柔性拦阻设施施工借鉴。

参考文献：

[1]陈徐均，黄光远，吴广怀，等.船舶撞击锚泊防撞系统的能量平衡关系分析[J].解放军理工大学学报（自然科学版），2009，10（1）：71-76.

[2]张怡，陈徐均，吴广怀，等.消能重力锚自动下落式浮基高架拦阻船舶设施：中国，201410125535.1[P].2014-12-03.