海工项目如何应对海底未爆炸物

2020-06-29中国船舶集团有限公司第七一四研究所冯书桓

中国船检 2020年3期

中国船舶集团有限公司第七一四研究所冯书桓

日前，国际标准化组织船舶与海洋技术委员会海上安全分委会(ISO/TC8/SC1)有专家指出，在欧洲海上风电建设中，战争时期遗留在海底的炮弹等未爆炸物已成为项目推进的重要阻碍。一个典型的海上风场现场勘查工作可能发现6000个潜在未爆炸物，其中约十分之一需要进一步检测，而以当前技术每天仅能检测6个，因此会造成项目工期严重拖延，严重时甚至危及检测与施工人员生命安全。据不完全统计，受影响海域包括英国北海、波罗的海、英吉利海峡等，也包括地中海、墨西哥湾、日本海和中国海域等更广大地区，而国际海事工业界尚未形成相关国际法规、标准或程序对该问题进行有效回应。

海底未爆炸物风险

海底未爆炸物泛指能够造成人员伤亡和实体破坏的水下爆炸装置，英文语境中连同陆上爆炸物通常表述为“未爆炸武器”（Unexploded ordance， UXO），主要包括存在于水下的水雷、鱼类、航弹、炸弹、地雷和炮弹等各种制式爆炸物，以及各种简易爆炸装置等。此类爆炸物来源不一，既有战争期间遗留的爆炸物，又有部队在训练、演习时因种种原因而产生的未爆炸物，为相关海域施工建设带来风险。

海底未爆炸物问题最初出现于1800年左右，当前已越来越普遍，几乎所有工业化国家都受到它的影响，尤其是以前的战斗防卫区域或试验场地，如德国、法国、比利时、荷兰、英国、中东地区、日本、老挝周边，美国和加拿大沿岸也经常受到影响。除实际战争外，其他原因也可能造成海底未爆炸物问题的出现，其中一个比较典型的例子是弹药倾倒。以二战为例，1945年在战争结束后，大量弹药被倾倒在海上。一般来说，这些弹药没有引爆，因此没有“哑弹”那么危险，而且在相当长的一段时间内，这种倾倒行为都是许多国家的惯常做法。以美国为例，美国国防部直到1972年才发布相关法案禁止这一行为。因此，废弃弹药数量巨大，仅在北海的德国海域就倾倒了130多万吨的常规弹药。此外，战争期间，英国和德国在北海和波罗的海都埋下了大量地雷，世界许多其他地区的军事活动频繁区域的情况也是如此。

海底未爆炸物（UXO）的主要风险在于，由于长达几十年海水的腐蚀作用对其理化性质的改变，它很有可能在受到扰动时爆炸，有些炮弹甚至一接触空气就会爆炸，这会给海洋工程所需的现场勘察工作，以及最终的爆炸物处理工作带来严峻挑战。

近年来出现了大量发现海底未爆炸物的报告，其中大多数案例只是造成了工程项目的延期，但在一些极端情况下确实会造成重大财产损失。海底未爆炸物的风险还会为现场工作人员带来极大的安全隐患和心理影响。根据欧洲相关从业人员的观点，海底未爆炸物问题应该成为每个疏浚和海洋工程项目准备工作的一部分，从而使行业整体意识到其重要性。海底未爆炸物问题应该交给专业人员处理，而不是毫无经验的项目工程人员，而且最好在投标阶段之前对该问题进行咨询评估，从而避免项目工期影响，使相关专家有充裕时间就工程项目现场勘查情况提供全面系统的咨询意见，并在必要时对海底未爆炸物进行处理。

开展海底未爆炸物评估的代表性工程项目

一是Hywind苏格兰海上风场项目。Hywind苏格兰海上风场是全球首座漂浮式风电场项目，由挪威国家石油公司和Masdar公司联合投资建设，离岸距离25公里，总装机功率30MW，于2017年10月18日正式投产运行。项目建设过程中，委托ORDTEK公司为其进行了未爆炸物风险评估，并于2014年2月形成了报告完整评估报告。

二是苏格兰Inch Cape海上风场。该海上风场位于安格斯海岸线以东约15公里处，占地面积约150平方公里，采用固定基础式风机，该项目目前正在开发中，预计2020年正式投入建设。项目委托6 Alpha公司为海上风场和相关海上输电装置开展了详尽的UXO威胁和风险评估案头研究，于2013年4月形成完整研究报告。

三是Galloper海上风场项目。该项目位于英国Suffolk沿岸30公里处，总装机功率353MW，投资15亿英镑，将建造56台风机。2016年，项目在现场勘查中在位于海平面17英里处探测到未爆炸地雷，随后进行进一步爆炸物探测和处理工作，共耗时约6个月。

四是丹麦能源公司Vattenfall于2018年夏天对丹麦三个海上风电场针对海底未爆炸物开展现场勘查，包括Kreigers Flak，Vesterhav Nord和Vesterhav Syd风场。Vesterhav Syd风场找到22个潜在未爆炸物目标，Vesterhav Nord海域找到22个目标，Kriegers Flak海域找到170个目标。

我国在工程项目施工中也有对海底爆炸物进行探测和清理的案例。中缅原油管道疏浚工程中，发现施工区域存在大量二战时期遗弃的未爆炸弹，这些爆炸物掩埋在海底泥沙之中，一旦受到外力撞击或挤压，仍有爆炸的可能。在航道设计选线无法进行调整的情况下，为确保疏浚施工船舶的安全和航道的航行安全，采用磁法探测确定了施工区域海底存在的铁磁性疑似爆炸物（包括危险爆炸物和铁磁性障碍物）的分布情况和精确位置，制定相应方案对整个航道疏浚施工区域海底的疑似爆炸物予以勘测和清除。

水下未爆炸物的主要探测方法

由于水下环境的复杂性，目前用于陆地的爆炸物探测仪器与技术，大多不能用于水下爆炸物探测。水下爆炸物的探测与识别一般需要多种探测技术相互配合，这里主要列出以下几种：

一是声学探测。声学探测是依靠水下声学设备（如旁侧声呐、图像声呐、潜水员手持声呐等）发现目标或对目标进行较大范围的探测，是对浑浊水域进行水下探测的重要手段。其主要优点是可安装在水面舰艇或冲锋舟上，适用于对大面积开阔水域进行排查；缺点是需要专业人员对测扫结果进行判定，相对复杂。

二是光学探测。光学探测依靠水下光学成像设备，如水下照相机、水下摄像机等对物体表面状态进行检查。其主要优点是可以呈现良好、真实的目标图像，可以将收集到的资料以照片、录像磁带等方式记录下来，所获得的资料准确性和可信度较高；缺点是由于光学探测是通过目标反射光形成水下图像的，因此在较暗或水体浑浊的条件下，很难进行光学探测。在实际水下探测作业中，可以通过水下照明灯进行水下补光获得比较清楚的图片或图像。随着激光技术的发展，目前已出现水下激光成像技术，其先进性能大大扩展水下光学探测范围。

三是磁力探测。磁力探测是通过测量不同磁化强度的物体在地磁场中所引起的磁场变化来确定目标的位置、埋深及规模的探测手段。其主要优点是对探测埋藏在海底的带有金属壳体的爆炸物十分有效；缺点是有时探测结果容易受异常磁场影响，甚至在码头附近干扰信号过于强烈，将磁异常信号完全覆盖。

四是人工探摸。对于许多特定的水下目标（如塑料制爆炸物）或特定的水域（如管道、河道等）无法利用大型声学探测设备进行严格检查。这时，可通过潜水员对水下目标进行目视检查或探摸排查。其主要优点是可以对其他探测方法进行必要补充，特别是对于关键区域及可疑区域可通过多名潜水员对相关水域进行排查以确保万无一失；缺点是潜水员进行手工排查时危险性较高，在组织潜水员进行水下探摸时应严密计划、精心组织。

其他水下爆炸物探测的设备和方法还包括X射线检测、分子探测、蒸汽探测、介电分析和分子共振等。有些仪器能够探测1000m距离远的爆炸物，并能穿透30m深的水层或10m厚的土壤，可作为对疑似水中爆炸物进行技术分析、识别的辅助手段。

海底爆炸物风险评估典型案例

Hywind苏格兰项目示意图

Hywind苏格兰项目作为全球第一个海上浮式风电项目，由挪威国家石油公司和Masdar公司联合投资建设，离岸距离25公里，总装机功率30MW，于2017年10月18日正式投产运行。项目位于苏格兰海域，风场建设区域受到一战、二战期间及战后倾倒的UXO的危险，因此委托ORDTEK公司为其进行了未爆炸物风险评估，以全面了解所涉及的风险与自然环境状况，从而进行风险管理，确保项目顺利实施。ORDTEK公司于2014年2月形成并发布了完整评估报告。

ORDTEK公司将海底未爆炸物风险处置划分为6个阶段。

首先是案头风险评估阶段。通过向英国当地政府相关部门获取研究区域内历史和地理信息，研究首先识别研究区域内每一种类未爆炸物的存在风险，而后推广到整个项目建设区域。二是现场概念模型建立和风险移除策略制定阶段。建立项目工程现场数字概念模型，针对该区域内每种可能出现的海底未爆炸物种类列出其物理化学参数和风险系数，制定相应清理计划。三是地质勘查和数据处理阶段。进行现场实际勘查，对通过技术手段取得的数据进行处理，对不同可疑物进行风险分级。四是风险移除阶段。根据前期可疑物评估结果，修改项目建设方案（避开可疑未爆炸物）或进一步探测并移除高风险未爆炸物。五是取得相应未爆炸物风险评估证明，并对项目资产进行投保。六是制定运行和维护阶段海上工程项目海底未爆炸物问题应对计划。

在评估过程中， ORDTEK公司在Hywind苏格兰风场建设范围内选定了一个研究区域（AOI），包括拟研究的海上风机及其周围海域（面积为45.29km2），以及电缆线路及其两侧±250m的缓冲区（面积为11.85km2）。研究考虑了广泛的区域性因素，并基于现有的信息，结合现场特定的历史因素，确定海上风场研究区域内的UXO危害基础水平，以此为依据评估UXO对项目的整体风险。具体考虑的因素包括历史军事区域、正式和非正式弹药倾倒区域、军事武器覆盖区域和训练范围、倾倒物的潜在漂流、可能存在未爆炸弹药的船只和飞机残骸、德国与英国布下的攻击和防御性地雷区、空战遗留物（包括轰炸、深水炸弹和鱼类）、以及海军水面和水下交战遗址等。

随着海上风电等海洋工程项目逐渐走向深远海，海底未爆炸物问题逐渐得到工业界关注。战争或军事演习遗留的炮弹、鱼雷等海底未爆炸物可以给海洋工程项目建设施工造成严重损害，轻则造成工期延误，重则危害施工人员生命安全，当前报告的受影响海域已包括北海、波罗的海、地中海、墨西哥湾、日本海和中国海域等广大地区。欧洲海洋工程项目针对海底未爆炸物的典型应对方法是请专业公司根据地区性未爆炸物清理通用规则，结合海洋工程自身特点和项目经验，遵循较为宽泛和随意的标准和程序进行风险评估和未爆炸物清理工作，我国在疏浚等工程作业中也曾遇到类似问题并积累了一些应对经验。海底未爆炸物风险评估与清理领域当前尚无国际法规、标准及相应指南，需引起国内工业界关注。