沈家湾区域复杂水域环境对船舶施工的影响

(中交上航局航道建设有限公司，浙江 宁波 315200)

沈家湾东侧场地及护岸处理工程新建围堤647m，采用袋装沙斜坡堤结构型式，堤基采用铺设袋装沙被处理工艺。工程施工地点位于浙江嵊泗小洋山岛东北侧的沈家湾，为围堤和陆域形成工程，计划工期8个月。西侧以沈家湾岛山体为依托，北侧为薄刀嘴岛，西北侧为已建东围堤连通小洋山岛和薄刀嘴岛，东侧为在建中的沈家湾薄刀嘴防波堤，南邻已建沈家湾客运中心北防波堤，见图1。该区域波浪条件对施工影响较大，水上交通频繁，台风、冬季寒潮大风等恶劣天气盛行，工程附近海底埋设多根海底电缆，因此通过对诸多因素的分析考量，寻求一个安全便利的吹沙船布置点是工程顺利进行的前提条件。

图1 沈家湾区域

1 吹沙船位布置影响因素

沈家湾东侧场地及护岸处理工程水域施工条件复杂，主要存在以下影响因素：薄刀嘴防波堤工程、沈家湾客运站船舶、海底电缆、水深条件、波浪条件、气象条件(台风寒潮大风等恶劣天气)。综合考量各类影响因素，保障往来各类船舶通航安全、尽量有利于船舶施工作业是吹沙船位置选择的前提。

1.1 在建薄刀嘴防波堤工程的影响

薄刀嘴防波堤工程距该工程东侧约1200m，该防波堤工程为南北走向，长1113m，目前仍在建设中，低潮时堤身上端露出水面，高潮时堤身淹没于水下，处于适淹状态。考虑到防波堤东侧过江电缆的安全，该工程的安全作业区位于在建防波堤内侧水域，每天有数艘船在现场施工，包括吊机船、定位船及平板驳船等施工船舶。薄刀嘴防波堤与已建沈家湾客运站防波堤形成口门约400m，为避免双方船舶交叉施工、避开防波堤施工船舶安全作业区域、预留足够的口门宽度方便船舶通行，该工程吹沙船位置选择受到了极大的限制。

1.2 沈家湾客运站船舶的影响

该工程与沈家湾客运站仅一堤之隔，吹沙作业区西边界线与沈家湾客运站码头相距约360m。客运站每天有60班左右的各类客船、客滚船、高速客船等船舶进出，节假日、旅游旺季等还有较大增幅。来往嵊泗岛的客船航线为东北-西南，将航经吹沙作业区南侧水域；驶往舟山群岛南部的岱山、定海的客船，将南驶经虎啸蛇岛与筲箕岛间的水道，客轮航线见图2。因此，该工程施工期间运输船舶的进出，导致航行安全风险增大，同时进出沈家湾码头的客船需改变平时的航线，需绕过吹沙作业区后进出码头。

图2 沈家湾客运站主要客轮航线

吹沙作业区距离老人家门约1200m，常有过境航行的小型船舶航经此通道，与进出工程吹沙作业区的运沙船形成交叉。虎啸蛇岛与筲箕岛间水道宽约1400m，可航水域约1000m，水深20m以上。由于进出洋山港内支线船舶的逐步大型化，而东海大桥最大仅可通过载重5000t的散货船，因此，超过载重5000t的集装箱船舶，大部分航经主航道东口，通过虎啸蛇岛与筲箕岛间的水道，以及该工程吹沙作业区附近水域，然后进入航道航行,如这些船舶需要临时等待，往往会在此水域滞航等待。因此，该水道水域已经成为内支线船舶进出洋山港的主要通航水域，与进出工程吹沙作业区的船舶形成交叉。

据此，工程吹沙作业区的南侧正对着3个不同流向航行船舶的交叉汇集水域，再加上进出本工程吹沙作业区船舶，将形成4个方向船舶流的交叉，该水域将成为航行风险较大的水域。

1.3 水深条件的影响

该工程施工船舶吃水约4.5m，该工程主要区域水深均不足4m，仅临近防波堤口门处水深能满足运沙船吃水。吹沙船管线长约1～2km，且薄刀嘴防波堤内侧为其施工船舶安全作业区，吹沙船不得在此布设。

1.4 波浪和潮汐的影响

工程区域存在较大的涌浪，对施工船舶影响较大。该海区属非正规半日潮海区，据短期同步验潮资料和邻近长期潮位站资料分析，潮汐特征及设计水位见表1。

表1 潮汐特征及设计水位

从上述资料知悉，该区域平均潮差2.74m，因施工船舶吃水约4.5m，如将船舶布置于水深4～5m处，在预留安全水深的前提下，可进行候潮施工，但影响施工效率。

1.5 台风、寒潮大风等恶劣天气的影响

台风是影响洋山区域及沿海海面最重要的海洋气象灾害之一。当台风入侵时，由于洋山位于海上，洋面摩擦阻力小，因而风速比陆地大；当台风到达陆上时，地面摩擦力增大，风速将逐渐减小。洋山曾出现超过40m/s的大风，过程雨量达216.2mm，港区和航道最大风力达12级，码头最大风力达11级，东海大桥风力达13级，造成大浪大涌。历年气象统计资料表明：影响沈家湾的台风最早出现在5月，最晚出现在11月，其中7—9月台风最为集中，8月为全年台风发生最多的月份。

寒潮主要发生在12月至次年2月，该区域受寒潮影响较大，每年都有寒潮发生，寒潮造成剧烈降温、大风和大浪，对施工船舶造成极大的制约。

1.6 工程海域附近海底电缆的影响

根据电力部门提供的电缆坐标，已知施工区域海底电缆共两条，分别为沈大3451线和沈洋3428线，皆位于薄刀嘴防波堤东侧，由北向南逐渐靠近防波堤。沈大3451线电缆线与薄刀嘴防波堤最远距离为237m，最近距离为45m；沈洋3482线电缆线与薄刀嘴防波堤最远距离为327m，最近距离为157m；两条电缆线平均距离约100m。吹沙船位应布置在海底电缆安全警戒线以外，因此吹沙船位的选点空间将进一步被压缩。

2 吹沙船位布置方案

为避开沈家湾客运站客轮主航道，保护海底电缆的安全，同时保障不影响薄刀嘴防波堤施工船舶航行安全，可使用的安全水域面积有限，因此吹沙船位布设仅考虑如下方案。

2.1 吹沙船布置在防波堤口门内

如吹沙船位布置在在建防波堤内侧水域，为了不与防波堤工程的安全作业区发生冲突，且不影响防波堤工程船舶的安全进出和双方施工安全。据实测水深数据，防波堤口门内仅沈家湾客运站导堤内侧水域在高潮时满足水深要求，故考虑将吹沙船布置在图3蓝色区域处。

2.2 吹沙船布置在防波堤口门外

如将吹沙安全作业区布置在在建防波堤外侧水域，且为避开沈家湾客轮主航道，吹沙船位仅能布置于图4红框范围处，且因距薄刀嘴防波堤东垂线约135m的海底铺设有海底电缆，吹沙船抛锚范围较大，将越过海底电缆的警戒线。

3 不同船位布置方案的比较

3.1 吹沙船布置在口门内

若将吹沙船位布置在防波堤口门内，该处不会对沈家湾客运站来往客轮产生影响，且此船位在海底电缆警戒线以外，不会触发电缆警报，并预留出足够的口门宽度，不会影响双方施工船舶的安全进出。但该区域水深相对于口门外水深较浅，工程运沙船满载吃水约6m，该区域仅高潮时能满足运沙船进出的水深，因而需运沙船趁潮施工，对工程进度影响较大，有效作业时间大大削减。

3.2 吹沙船布置在口门外

若将吹沙船位布置在防波堤口门外，该区域相较于前者水深足够，船舶无需趁潮施工。然而此位置距沈家湾客轮主航道较近，吹沙船抛锚后会部分越过海底电缆警戒线，触发警报，安全风险较大。

图4 吹沙船位布置2(防波堤口门外)

3.3 方案对比

口门内的布置方案安全性较高，但需趁潮施工，施工进度缓慢；口门外的布置方案水深足够，无需趁潮施工，施工进度较快，但需承担船锚触碰海底电缆的风险，且口门外无遮拦，涌浪较大，安全性较前者低。

4 结 语

综上所述，在尽量满足工期要求的情况下，该工程吹沙船位应布置在防波堤口门内沈家湾导堤内侧水域，该区域能较好地保障船舶施工安全、各类船舶通航安全，虽受诸多条件的制约，运沙船需趁潮施工，施工进度受到较大影响，但仍在可控范围内。通过对沈家湾薄刀嘴水域复杂的水文、航运等因素进行分析研究，有效解决了沈家湾东侧场地及护岸处理工程船舶施工的方案布置问题，为工程顺利进行提供了理论依据，为该水域航运安全提供了保障。