铁杆扫床在沙特吉赞项目的应用

程洪波

摘要 通过铁杆扫床可以检验工程施工质量，确定施工区域内是否存在障碍物，荡平施工区域内土体，平整施工区域。文章介绍了铁杆扫床在沙特吉赞一期工程港池和航道施工检验中的应用，具体说明了船舶选型、铁杆扫床系统的组成及铁杆扫床的实施过程，并对铁杆扫床的要点及取得的成果进行了总结。

关键词 铁杆扫床;检验;应用;成果

中图分类号 U616 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）05-0132-03

0 引言

沙特吉赞项目位于沙特阿拉伯西南沿海吉赞港，为沙特阿拉伯西部主要港口之一，濒临红海东南侧，北距沙特第一大港吉达港约800 km。该项目疏浚施工主要包括航道、港池、码头基槽、管道基槽、混合池等。项目业主为全世界最大的石油公司沙特阿美石油公司，项目投资金额大，施工周期长。

按照业主阿美（Aramco）技术规格书要求[1]，一期工程航道和港池在正式移交前需要应用铁杆扫床（Bar Sweep）检验施工质量。为保证移交顺利完成，沙特吉赞项目部在完成航道和港池的施工及浚后测量并获得业主和咨工批准通过后，立即进行铁杆扫床的相关准备工作，并在方案和相关设施获得审批后，相继在港池和航道区域开展铁杆扫床工作。以下分别从船舶选择、铁杆扫床系统的组成和铁杆扫床的实施过程对铁杆扫床在吉赞项目的应用进行全方位地介绍并总结实施扫床取得的成果。

1 船舶选择

铁杆扫床的相关设备需要安置在自航船舶上，通过船舶行驶进行扫床作业。为了更好地完成扫床作业，所选船舶应具备以下特点：

（1）船舶操纵性能良好，能够匀速稳定地行驶。

（2）船载卷扬机工作平稳，能够稳定地提升和下放扫床铁杆。

（3）船舶在一般风浪条件下不产生颠簸或颠簸较小，确保扫床铁杆不产生剧烈晃动。

沙特吉赞项目部有源长1、源长8和源长9三条自航锚艇，其中源长1为加油船不能进行电焊动火作业;源长8与源长9为加水船，两船船型相似，基于以上特点经过实际上船考察对比，发现两船航行稳定性均较好，但源长9的卷扬机工作性能要优于源长8，对重物提升能力较强;同时源长9抵御风浪能力较强，在一般风浪条件船舶基本无颠簸，最终选定源长9为铁杆扫船工作锚艇。源长9的相关参数如表1所示。

2 铁杆扫床系统的组成

铁杆扫床系统由扫床铁杆、钢丝缆、支架及GPS接收器组成。其中铁杆（见图1）总长10 m，主体由工字钢和铁板焊接而成，并装配底座以用于连接钢丝缆;支架（见图2）由工字钢切割焊接而成并装配手拉葫芦，支架共两个分别焊接在锚艇的左舷和右舷中部。

铁杆扫床系统各组成部分的主要功能如下：

（1）铁杆：扫床系统的核心构件，实际工作时位于船底正下方，随船舶行驶在预定路线上进行扫床，用于检测施工区是否存在浅点和碍航障碍物，同时荡平淤泥平整海床。

（2）钢丝缆：钢丝缆共有4根（2根30 m，2根20 m）均与铁杆相连，其中长度为30 m的2根钢丝缆另一端与卷扬机相连，用于抬起及下放铁杆;长度为20 m的2根钢丝缆另一端与支架上的手拉葫芦相连，其上从15 m开始在整米处均作有标记，并且16.5 m至18 m之间每隔10 cm作有标记（港池和航道的设计水深分别为16.5 m和17.5 m），同时为了方便读数在此长度范围内还粘附一段皮尺，此段钢丝缆除进行水深读数外还确保铁杆稳定的停留在锚艇下方并保持其平衡，如图3。

（3）支架：支架焊接在锚艇中部左右两侧，其上焊接挂钩并悬挂手拉葫芦。正常工作时，铁杆位于支架正下方水中，通过支架上装配的手拉葫芦配合钢丝缆读数，可以调节铁杆到达指定深度。

（4）GPS接收器：安装在锚艇顶棚中轴线上，与笔记本电脑相连。将经业主和咨工批准的分条路线图导入笔记本电脑用于导航，指示船长操纵锚艇携带铁杆沿着预先设定好的线路航行。

3 铁杆扫床实施过程

3.1 下放铁杆

在不实施扫床时，铁杆连同钢丝缆系好浮漂置于施工区边缘浅水区。铁杆扫床开始前锚艇驶入浅水区将浮漂连同钢丝缆打捞起来，并将长度为30 m的2根钢丝缆分别与两台卷扬机相连，另一端绕过船头滑轮与铁杆相连，此时转动卷扬机将铁杆拉出水面并置于船头位置;此时20 m长的2根钢丝缆一端与铁杆相连，由于另一端距离船体中部的手拉葫芦还较远无法连接，所以先将其分别固定在船体两侧的钢桩上。随后开动两台卷扬机带动钢丝缆缓缓下放铁杆，铁杆到达一定深度后，将20 m钢丝缆固定在钢桩的一端取下与手拉葫芦相连[1]。

驾驶锚艇航行至扫床路线的起点处，然后停船。开动卷扬机继续下放铁杆，并观察20 m长的两根钢丝缆。当两根钢丝缆基本竖直时，铁杆下放到位，卷扬机停止转动。此时钢丝缆和铁杆的位置如图4所示。

3.2 调整铁杆下放深度

铁杆的下放深度用以下公式计算：

D铁=D设+T+D预 （1）

式中：D铁——铁杆的下放深度;

D设——港池或航道的设计水深，取正值;

T——潮位值;

D預——预留深度，由于锚艇在航行过程中可能发生上下颠簸，为保证铁杆所处深度不小于设计深度，故取10 cm预留深度。

通过高频联系施工船舶获取实时潮位后，根据式（1）计算出铁杆的下放深度。然后通过调节手拉葫芦并结合钢丝缆上刻度在水面处的读数，将铁杆下放至计算深度。

3.3 扫床分条与数据记录

航道和港池的扫床分条以覆盖全部施工区域、方便锚艇通行、易于进行全局控制为原则。分条宽度均为8 m，而铁杆的长度为10 m，也就是说扫床过程中有2 m的重叠宽度，这样可以确保全部扫床区域都被铁杆扫过而无遗漏。港池的分条情况如图5所示。

在扫床过程中，每隔10 min要通过高频联系施工船舶获取实时潮位值，同时读取此时钢丝缆上水面处的刻度值，记录在图6所示表格中。当潮位值变动超过10 cm时，按式（1）计算下放深度，并调节手拉葫芦将铁杆下放至该深度处。

3.4 铁杆扫床结果的确认

由前期试验可知，当铁杆碰到障碍物后会带动20 m钢丝缆向后摆动同时钢丝缆发生扭转弯曲。在扫床过程中，业主代表和咨工会随时检查钢丝缆的状态以确定是否存在浅点或障碍物，并将完成扫床的分条代号和扫床结果记录在图7所示表格中，该表格在每次扫床结束后由业主代表、咨工和项目部人员三方签字确认。

3.5 回收铁杆

每次铁杆扫床结束后，在扫床终点处停船转动卷扬机将铁杆提升到合适位置后，解开两侧手拉葫芦20 m钢丝缆连接端并将其分别系在船体两侧的钢桩上。继续转动卷扬机使铁杆拉出水面并置于船头位置。

驾驶锚艇进入施工区边缘浅水区指定位置停船，松开钢柱上20 m长的钢丝缆，随即转动卷扬机将铁杆缓缓放入水中，当两根30 m长的钢丝缆与卷扬机接头出现后，松开接头并系好浮漂将其放置于水中。

3.6 扫床过程中要点

（1）确保整套扫床设备质量可靠，安全耐用。扫床铁杆和钢丝缆要长时间淹没在海水之中，因而铁杆选用钢材要质量合格并经过一定的防腐处理;同理钢丝缆要选用优质产品，且其要承受较大的拉力，所以要从全条钢丝缆中切割出指定长度（20 m和30 m），避免将几根钢丝缆通过焊接或铰接的方式的拼接至指定长度，那样容易出现受力薄弱点进而可能出现钢缆断开发生危险。

（2）虽然在划分扫床分条时已经最大限度考虑了船舶航行的便捷性，但船舶驾驶员的驾驶技术依然对扫床的实施有重要影响。良好的驾驶技术确保船舶严格按照既定的扫床路线稳定行驶，同时控制船舶以较低的速度匀速行驶能够确保扫床设备发挥良好的工作性能以达到最好的扫床效果。

（3）随时关注潮位变化。如潮位降低时没有及时升高铁杆，可能导致铁杆直接在海床上拖行，从而使垂直钢丝缆发生偏移进而产生误判;而如果潮位升高时没有及时下放铁杆，会导致铁杆离开海床面甚至距海床面距离过大而达不到扫床的目的。因而根据潮位变化及时调整铁杆下放深度是扫床工作能够取得预期效果的一个重要因素。

（4）及时排除安全隐患。在扫床设备制作过程中连接部位均应做好加固处理，并经检验合格后方可投入使用。在设备使用过程中，所有扫床工作的参与人员要加强安全意识，尤其是铁杆拉出水中和放入水中过程中，卷扬机工作区域内，禁止人员停留以免发生危险。同时铁杆要定期打捞出水对其进行检验，对出现松动的部位进行加固及防腐处理，鋼丝缆也要随时关注其性能，对有安全隐患的钢丝缆及时更换。另外对于支架位置也要定期检修，如出现支架不平、焊缝松动等现象时，要及时进行修补更正。以上措施可以确保扫床工作安全平稳地顺利实施[2]。

4 结语

吉赞项目一期港池和航道的铁杆扫床工作历时近四个月，扫床区域内未发现浅点及障碍物。铁杆扫床的顺利完成，既保证了港池和航道的顺利移交同时显示出项目部高质量地完成了这些区域的施工任务，受到业主和咨工的一致肯定。后续工程施工结束后，铁杆扫床依然将作为检测手段的一种检验工程的施工质量。

参考文献

[1]Scope of Work for Dredging and Recla mation. Project Specification[S]. Saudi Arabia： Saudi Arabian Oil Co mpany， 2013.

[2]疏浚与吹填工程技术规范：SL17—2014[S]. 北京：中国水利水电出版社， 2014.