大型施工船舶临近海底管道抛锚作业安全措施

陈强 中交第三航务工程局有限公司宁波分公司

1.工程背景

浙江嘉兴（平湖）LNG应急调峰储运站项目码头工程，码头呈“蝶”形布置，A7泊位由工作平台、靠船墩、系缆墩、联系桥、集液池墩等组成，泊位长度265m，A8泊位由工作平台、系缆墩、联系桥等组成，泊位长度135m，引桥宽度取12m，长度705.215m。

工程附近水域现有海底管道1组，即中国石油化工股份有限公司杭州湾海底输管线道，该输管线道是甬-沪、宁进出原管线道的重要组成部分，分别由10.75英寸、28英寸、30英寸3条管道组成。

管线距A8泊位系缆墩最近距离为158m。本工程主要采用水上施工船舶进行结构施工，主要施工步骤为水上沉桩→水上混凝土浇筑→水上构件安装→附属设施安装。因此，在距离海底管道如此近的情况下，对施工船舶抛锚作业对管线造成了较大大的安全风险。

2.船舶锚位布置

本工程水上沉桩施工时打桩船所需抛设的锚位要求最高距离管线最近，其余施工船舶锚位均较打桩船距离管线更为远离。

因此，以打桩船主要锚位进行安全分析。

施打桩基时，打桩船船头均向西侧或岸侧抛锚定位，船身一直位于管线东侧。在沉桩等作业时，由于锚位在管线警戒浮标线东侧，船身在锚位更东侧，靠近管线的锚只有向东走锚的可能，从而确保了管线的安全。在沉桩作业、混凝土浇筑、水上起重安装等作业时，现场各配备对应管理、监测人员及一艘警戒拖轮、一艘锚艇值班，发现有走锚现象时，立即停止施工作业，由拖轮进行抢险救援，由锚艇重新抛锚，确保安全。

3.海底管线保护方案

A8泊位西侧海底有原管线道3根，情况较为复杂。施工前，根据业主及设计单位提供的水下管线相关资料，与管线所辖单位取得联系，落实管线位置、数量，并取得施工作业许可，同时施工过程中采取相应的措施，切实可行地做好管线的保护工作。

3.1 准备工作

施工区域海底管线保护流程：

收集管线资料→地下管线与码头设计位置的模拟分析→复核码头平台桩位设计扭角→水上设置警示浮标→水上施工GPS定位抛锚→完工撤除警示标志。

（1）收集管线资料。向业主及监理单位、管线所属单位仔细咨询了解施工区域水下管线的数量、走向、埋置深度等信息。并请业主及设计单位提供管线位置数据，以此作为制定水下管线防护措施的依据。

（2）管线与码头设计位置的模拟分析。按照业主提供的管线资料与码头设计位置进行模拟分析，在确保管线安全情况下设置合理的管线警戒位置及施工船舶的抛锚位置。

（3）复核码头平台桩位设计扭角。施工前复核设计图纸，若发现引桥和码头平台桩位扭角不利于打桩船抛锚，或打桩船船尾在管线上方，及时与设计协商，对引桥和码头桩位扭角做调整，尽最大限度保障施工过程中管线不受施工影响。

3.2 海上管线保护措施

在码头工程施工过程中将采取设置警戒浮标，设立禁航区，施工作业船舶GPS定点抛锚的技术措施以确保管线安全。同时请管线所属单位同步对管线及施工过程进行监测以确保将施工作业对管线的影响降至最低。

3.2.1 警戒浮标设置

在施工期间，先对管线位置进行定位，确定保护警戒区域。在管线东侧25m-40m处，根据预设坐标，在高平潮同时气候良好，风浪较小时，采用中海达IRTK定位系统，由锚艇安装8座警戒浮标，浮标的锚缆长度根据潮位及泥面标高预先计算，减少其自由漂浮距离，增加定位准确度。浮标共计警戒长度约650m，基本可覆盖所需的施工抛锚海域。浮标的设置，直观明了地标明了管线的位置与走向，为施工船舶的进点提供参照物。同时，安排一艘警戒船值班巡逻，并向施工相关部门和施工船舶进行交底。施工船舶抛锚设浮球，由专人负责观测，当浮球偏移明显时，说明有走锚的可能，应重新测量及抛设。

管线防护施工所需浮标的数量、规格、技术标准等符合现场施工要求，本工程所需浮标八座，均采用500KG混凝土配重块;锚链采用20mm直径钢丝绳，锚链长度采用浮标投放位置设计高水位至泥面的长度，尽量减少自由漂浮状态，确保定位的精确；浮标直径1200mm，数量8座，采用定制成品，并设置太阳能警示灯。

施工期间作业船舶尽量安排在高潮位抛锚就位。若不可避免需在低潮期间抛锚就位时，按照设计资料本工程所在区域高低潮位偏差约6米，低潮位浮标自由漂浮距离约10米左右，现场作业船抛锚位置按照现场风向、潮流方向及现场水位合理选择进行偏离警戒线位置抛锚，确保锚位与水下管线的安全距离。

3.2.2 施工作业船舶控制措施

结合当地气象条件，7级风况（东南风6级及以下）、3级海况（浪高0.5-1.25m）及以下，能见度大于1公里的情况下，可以进行水上施工作业。

施工作业时，要严格追踪施工现场气候状况，选择合理的施工窗口期（尽量选择小潮汛期间）进行施工作业；一旦在施工作业中途遭遇不可预见的强对流天气及海况突然恶化的情况，必须启动对应的应急预案。

施工船舶抛锚采用锚艇完成，配备GPS测量定位系统及专业定位测量技术人员指挥抛锚。抛锚前，由项目工程师预先在软件上设定锚位，锚艇技术人员根据锚位坐标精确抛锚，并做好标记，实际坐标反馈给项目工程师，若锚位距离不足，或没有满足施工要求则重新抛锚，直至锚位满足施工需要。同时主要施工船上均配备7吨海军锚，加强船锚的抓地力，从根本上减小走锚概率。

锚位选择的原则：锚位抛在最东侧管线的东侧即警戒浮标外侧，距离最东侧油管的安全距离最小为41m，最大为148m；根据施工船锚泊系统的配置，靠近油管侧两台锚机钢丝绳长度均为400m，考虑预留、水深以及施工作业船体位置情况，抛锚距离不少于120m。

保护原油管道侧的锚泊系统的计算：

1）定位锚及锚缆总抓力计算及悬垂长度

水流作用力

V：流速设计值，取最大潮流值2.27m/s

C：水流阻力系数，取1.3

ρ：海水的密度1025kg/m3

A:船体遇流面面积取较大值100m2

2）过码头段海缆敷设最大水深15m，取值按水深h=15m计算，每侧2个锚，

单个锚受力为：34.4/2=17.2t

锚缆悬垂长度

3）Lc为抛出的锚缆，取750m

着底锚缆长L=L c-S1=7 5 0-674=315m

4）左舷2个锚及锚缆总抓力计算：

一般情况下，德尔塔锚锚抓力系数为为6-8，为安全起见本次计算选用λa=6，锚重Wa=7t

锚抓力Pa=λa×Wa=6×7=42t

锚缆重Wc=0.00545t/m，锚缆抓力系数λc=0.75

锚缆抓力Pc=λc×Wc×L=0.75×0.00545×315=1.29t

总抓力

=Pa+Pc=42+1.29=43.29t>17.2t

故左舷2 个锚，锚的悬垂长度43 5m，在最大水深和最大流速工况下，单锚总抓力的安全系数为2.5倍，船舶锚泊系统是可以满足施工要求的。

根据施工船舶的作业位置，详细绘制锚位图，确保管线的安全。在船舶进场后，严格按预定的抛锚点坐标采用GPS进行定点抛锚，抛锚后并及时复测锚位确保偏差在2m以内。派专人对施工船舶进行交底和船舶调度，在现场根据锚位图指挥船舶抛锚，锚位上设置浮标。

施工时在施工现场配备警戒拖轮一艘，施工过程发现走锚或者船舶危及水下管线安全时，现场立即停止施工，并将船舶拖离至管线安全范围以外区域，危险解除后方可重新就位施工。

4.结语

通过严格落实以上措施，本工程在打桩期间未发生安全事故，保证了海底管道的安全的同时也确保了沉桩顺利。

以上的安全防控措施具有鲜明的特点和适用范围，在水上或水下有保护性重要设施时，均可参照选择本施工方法。