大型抓斗船在开放海域浅水航道的施工

田舟 TIAN Zhou；王树兵 WANG Shu-bing

（中港疏浚有限公司，上海 200136）

1 工程概况

苏里南位于南美洲北部，东邻法属圭亚那，南界巴西，西连圭亚那，北濒大西洋。地势南高北低，河流众多，水力资源丰富，最重要的是流贯中部的苏里南河。本次需要疏浚的航道是苏里南河km0-km68 段，该段河流位于苏里南首都帕拉马里博，是苏里南主要的水运通道，航道疏浚工程设计航道宽度为70m，设计深度为-6m，该工程的关键点在Outer Bank 区域的km22.5-km23.8段（下文简称A 区段），该区段位于苏里南河的外海，处于洋流与潮水集中交汇处，水流情况复杂，平均水深为-3m，是制约工程的关键点。施工区域平面布置如图1 所示。

图1 施工区域平面示意图

2 工程难点与应对方案

航道疏浚，通常是以耙吸船作业为主。在本工程的A 区段，一是水深很浅，大型疏浚船舶低潮水时无法施工，只能趁潮施工，但是，涨潮时，货运船舶要通航，需要占用航道，疏浚船舶需要避让，因此，大型疏浚船舶无法使用。二是土质（如表1 所示），该区段土质中有一层厚度为0.5～1.5m 的板结砂粘土，比较坚硬，一般的小型耙吸船开挖难度大，施工效率低。三是风浪大，A 区段地处外海，无任何的遮挡，常年吹东风，该风向与航道垂直，因此风与涌浪都较大，其他类型的施工船舶也较难以应用。四是淤积快，涨潮落潮的流速达到2 节以上，特别是雨季，上游带来大量的泥沙，沉积于A 区段。同时，快速的洋流也带动周边的浅滩迅速的淤回已经开挖过的航道。项目前期，我们使用小型耙吸船疏浚作业，但是受限于该段坚硬的沙粘土板结层，小型耙吸船开挖难度大，施工效率低下，效果不明显。受制于该段水深浅，大型耙吸船无法进入施工，难以发挥效果。通过综合分析，施工该段需要一种开挖能力和抗风浪能力都较强的设备，能够短期内快速讲过航道开挖到位，然后通过小型的耙吸船进行维护疏浚，以维持航道的通航水深。根据现场条件，决定更换抓斗船进行尝试施工。使用的抓斗船为双桩定位船舶, 无锚，船长67.2m，船宽26m，船舶吃水2.75m。配备的抓斗容量为56m3，重125 吨，可以开挖标准贯入试验锤击数N≤50 的土质及中度风化的岩石；配套两艘自航开体驳船，船长91.2m，船宽17.6m，船舶吃水3.2～5.3m。抓斗船组如图2所示。

图2 抓斗施工船组

表1 施工区域土质

3 风与流对施工的影响分析

3.1 顶流施工

当船顶流流速大于1.5 节，抓斗船前移进关时，前移钢丝及压缆桩葫芦片受力增大，损伤大，船舶前进困难，因此顶流施工时，进关距离不足，耗时长，施工效率低。

3.2 船位控制困难

小鹰号抓斗船采用两根钢桩定位，没有锚机设备，因此，抓斗船在前移进关过程中，当受横风、横流时，船体易发生偏移，导致施工质量失控。

3.3 易造成主要设备损坏

小鹰号抓斗船的两个定位钢桩在桩架上未固定，受风浪（0.8m 以上）影响，船舶摇晃，钢桩会敲击桩架顶部左右提升钢桩葫芦片，一旦葫芦片损坏，钢桩将无法提升，导致船舶无法移动，带来重大安全隐患。

3.4 驳船靠离困难

船舶顺着航道方向施工，来自东边的风和流使自航驳靠、离泊难度大，风险系数高。驳船在靠泊施工时，若靠小鹰号上风侧时，自航驳在风浪作用下紧贴小鹰号船体，由于水深浅，自航驳螺旋桨以及侧推无法发挥最大力度，这增大了自航驳靠离泊难度和风险系数；靠小鹰号下风侧时，靠泊难度大，且与小鹰号联接的缆绳受力很大，极易造成缆绳崩断，同时由于自航驳处于下风侧，随着装舱施工，船体与小鹰号距离增大，造成小鹰号装驳难度变大。

4 风流影响应对措施

4.1 事前谋划

根据现场的工况条件分析，在布置抓斗船到A 区段施工之前，做足充分的谋划。一是对抓斗船和驳船进行为期3 天的专项检查，排查安全隐患；对设备进行事先防护，如在桩架上对提升葫芦片安装轮胎防护，减少钢桩对葫芦片的撞击；备足相关的配件，便于更换，如钢丝，缆绳。二是对抓斗船，驳船，拖轮的船长进行安全技术交底，将施工方案交底清楚。三是关注天气情况，选择气象较好的一段时间出去施工。

4.2 过程控制

在实施过程中，加强过程控制，一是船舶根据风和流的实际情况，在施工条件不利时，可暂停施工。在停工间隙，做好船舶的维修保养，合理利用时间。

二是指派人员在现场统一协调各船舶，在抓斗船前移，换桩，避让等时，指挥拖轮辅助抓斗船，防止抓斗船位置偏移；在驳船出档抛泥时，指挥拖轮辅助驳船，助使驳船顺利离档。三是添置球形靠把，减小抓斗船与驳船之间的碰撞。

5 浅水施工的难点分析

5.1 在施工上

A 区段航道设计宽度为70m，中间水深在3.5m 左右，两侧在2.9m 左右，航道周边的水深为3m 左右。小鹰号抓斗船吃水约2.8m，可以满足施工条件。自航驳的空载吃水为3.2m，满载5.3m。当地为半日潮，低潮在0.5～1m，高潮水2～3m，因此，按常规施工方法，自航驳稍微一装仓，就可能导致自航驳搁浅。

为此，笔者提出基于文化工程、系统工程和信息工程的风险管理改进途径，分别从文化根源角度、系统角度和技术角度3个方面进行风险管理实践效果的提升，以期实现高速公路营运的本质安全.

5.2 在设备上

小鹰号抓斗船施工浅水区域时设备主要有2 个风险，一是冷却水系统风险，由于水深很浅，在风浪和自航驳螺旋桨的搅动下，造成较多泥土堵塞冷却水口，容易造成吸空现象；二是中桩前移钢丝随钢桩深插入泥土中，前移进关时受力大，其与联接的葫芦片易损。

5.3 在施工时间上

因为航道有通航需求，根据苏里南海事局的要求，船舶需在高潮前3 小时，高潮后2 小时避开航道，并且施工船舶需要撤离到航道外100m。对于没有航行系统的小鹰号抓斗而言，移船避让耗时长、难度大。同时，因为水深浅，驳船只能在高潮水附件装舱，出档。如果高潮水避让，则将大大严重影响抓斗船的施工效率。

5.4 在安全试生产上

一是在恶劣的工况条件下，可能会产生的一些安全隐患风险。

二是抓斗船无航行系统，无锚机系统，仅有定位钢桩，在海外施工，若遇到突发的恶劣气象情况，则需要避风。当地合适的拖轮资源匮乏。

6 浅水施工应对方案

6.1 乘潮施工

为了防止自航驳搁浅，抓斗船只能乘潮施工。根据苏里南外海涨落潮规律，在潮水1.5m 以上时开始装舱，且根据潮水的情况，合理分配装舱量，保证装舱后可以乘潮水去抛泥区抛泥。根据前期对施工时间及装舱量的控制，在不避让进出口船舶情况下，每个高潮位有效施工时间在7小时左右，每日可施工时间约为14 小时。施工潮位如图3所示。

图3 潮位图

6.2 调整自航驳压载舱水位

自航驳空载的情况下，船首吃水在1.9m，船尾吃水在4m，呈现的前高后低的状况，因此，通过调整自航驳压载水，将尾部吃水调整至3m 左右，这样既可以提前装舱，同时可以增加装舱量，大大的提高了施工的效率。

6.3 统筹安排时间

图4 分条施工图

安排合理调整自航驳靠泊侧和自航驳上下档、靠离泊时间，做到早上档靠泊施工、潮水足够就装舱、缩短换驳时间等，增加日产量和日进度量。根据一些列调整，小鹰号船组每个高潮位大部分时间可装驳3 船，其中前两船装舱量约1600m3，最后一船由于处于落潮期间，为航行安全，装舱量约1000m3，日平均完成装舱量约7400m3，日完成前移最大可达150m，平均每日可完成100m。

6.4 合理分条施工

尽快打通一条通道，解决制约船舶浅水施工的问题，是提高施工效率的关键所在。项目根据实际情况，三是分条施工，力求快速贯穿一条通道。将70m 的航道分成3条，每条约25m，在遇到大风等天气，抓斗船前移困难时，抓斗船可以扩大开挖宽度，将旁边的一条也附带进行开挖，增加施工效率；当施工状况较好时，可以适当缩减开挖宽度，快速向前推进，在贯彻一条通道以后，可以有效的减小自航驳吃水限制。在施工顺序上，先将东侧第3 条打通，便于自航驳靠上方侧，远离通航航道，再将中间侧第2 条打通，满足自航驳满载通航要求，最后施工离通航航道最近的西侧第1 条，保证在高潮避让进出口船舶情况下，在风浪平稳时，中低潮也能进行疏浚施工，加快了施工进度。

6.5 积极开展隐患排查

在施工前，备足配件，在施工期间避让或者等潮水的间隙时间，勤检查，发现隐患，及时更换，保证安全生产。

6.6 船舶避让应对方案

因此，项目部一方面积极与海事局进行沟通联系，并协商将每日进出港船舶动态发送至各施工船舶，同时各船舶通过船讯网实时查看进出口船舶动态，并通过VH12 与海事局调度控制中心积极联系，做到精准避让，将避让的时间提前量大大缩减。另一方面与海事局协商，根据水深情况，启用备用航道，以缩减施工船舶需要避让的点。通过协商，船舶只需在该施工段两侧进行避让，且避让的距离又由以前需要避让至航道外200m 调整为必然到航道外50m。

6.7 船舶避风应对方案

在施工前，积极寻找拖轮资源，但苏里南当地并无这样合适的拖轮，因此，项目部与当地的拖轮公司就拖轮进行适当的改装，以适应我方船舶。制定相应的拖带方案，进行实际拖带，对发现的问题进行调整，完善拖带方案。

在苏里南避风，正常需要进港靠码头，而可用码头距离使用区域有40km 左右的距离，而经过与当地的海事部门沟通，在km40 的地方，划出一块临时锚地，大大减小避风的路程时间和航行的安全风险，增加施工时间。

项目部一是关注天气情况，关注远期近期的天气情况，及时做好应对计划。二是通过积极根据现场情况，事先与海事局商定好避风的锚地。三是结合测量情况，规划好避风撤离航行路线。

7 总结

通过使用抓斗船，在外海较大风浪和浅水区的施工，顺利的完成了该段的施工任务，一方面解决了困扰工程很久的问题，对苏里南航道的通航具有重要的意义，另一方面也是对抓斗船在该工况条件下的积极探索，为后续类似工程积累了宝贵的实践经验，最后，在打通航道的那一刻，整个团队都异常兴奋，增强了团队的凝聚力和战胜困难的勇气和信心。