单向航道运营期间抓斗船边坡安全避让施工技术

张海军，胡俊云

随着国家、城市经济的迅猛增长，港口吞吐量也不断上升，越来越多的进出港航道急需进行二次拓宽加深。针对早期的单向通航航道的拓宽疏浚越来越普遍，而且为保证经济效益，航道的通航和拓宽疏浚施工往往同时进行。抓斗船在进行航道边坡施工时，抛锚定位需占用航道，对于单向通航的运营航道而言，由于航槽相对较窄，抓斗船抛锚占用航道后，施工与通航通常会相互制约。

1 工程概况

深圳港西部港区出海航道疏浚拓宽工程域标位于深圳西部港区，施工航道为单向通航运营的铜鼓航道，北部起点始于深圳湾口，南接广州港出海航道。施工主要内容是在铜鼓航道现有航槽基础上向西北侧拓宽41.9 m，拓宽后航道有效宽度270 m，底宽264.4 m，疏浚深至设计底标高-17.5m，边坡1颐7，超宽3m，超深0.6m，见图1。

铜鼓航道通航船舶主要包括两个部分，一是两标段疏浚拓宽工程的作业船舶，包括20艘各种规格的耙吸船，40艘抓斗船配套泥驳；二是来往港口的各类货船，月总流量稳定在400~650艘次。同时这类船舶的类型比较多，但80%以上的船舶船宽小于30m。单次避让通航船舶至少影响作业时间1 h，严重影响施工效率[1]。

图1 典型开挖断面图Fig.1 Typicalexcavation cross-section diagram

2 锚漂快速收回装置

铜鼓航道现有水深约15.8 m，当航道内有吃水深度小于11m的小型船舶通过时[2]，抓斗船可采取不起锚避让的方法。在这种情况下，只需回收靠近航道的2颗定位锚锚漂，同时将2条锚缆放松，使其到泥面，即可满足过往船舶通过。基于这样的原理，研发设计出“锚漂快速收回装置”。

“锚漂快速收回装置”重点是对锚漂进行改造，使其具备快速回收、避让通航船舶的功能。主要包含加长的钢丝绳、卡扣和锚漂。正常使用时将细钢丝绳盘成圆形放置在锚漂上，使用卡扣固定，防止脱落至海底。当需要进行避让时，由起锚艇进行作业，将卡扣解开，松放钢丝绳，直接将锚漂收回。其中需要预留的锚缆长度要结合水深、锚漂移动距离进行计算，确保锚缆在重力作用下，可沉入海底[3]，见图2。

图2 锚漂快速收回装置示意图Fig.2 Anchor drifting fast recovery device schematic

3 安全避让施工技术

铜鼓航道所在海域为不正规半日潮，作业期间海水流向呈往复变化，在不同海水流向的作用下，抓斗船通过不同抛锚方式固定船舶，进行施工。

抓斗船在施工过程中抛设4颗定位锚来固定船位，当有大型船舶通过时需起锚远离航道一侧进行避让。“适应性起、抛锚”即根据施工时的海水流向及涨退潮变化，在满足船舶稳性的情况下采用“不等距抛锚”、“单侧一字抛锚”和“等距抛锚”等方式，减少需要收起移动的定位锚数量，降低避让影响。

3.1 单侧一字抛锚

当海水流向首先流经抓斗船，再通过航槽时，可采用“单侧一字抛锚”方式（图3）。这种情况下，抓斗船需将远离航槽侧2颗定位锚抛至100~200 m以外的位置，海流的侧向力主要靠这2颗定位锚来稳定船位；靠近航道的2颗锚主要用于控制抓斗船方位及提供抓机旋转产生的反作用力，抛锚距离可以缩短至50~100m，且不需要形成太大的角度，2颗定位锚的锚位可与同侧船舷基本在同一直线。当通航船舶对通航宽度要求不高时，因近航槽侧2颗锚的锚位未进入航槽，不会影响船舶通航。此时若为消除航行波对抓斗船组的影响，可放松近航槽侧的2颗锚缆、收紧远航槽侧的2颗锚缆，在不起锚的情况下使抓斗船远离航道，起到避让效果。当确定航行波不会影响抓斗船组时，可以不移动抓斗船，使船舶连续施工。

图3 单侧一字抛锚Fig.3 One side anchor

3.2 不等距抛锚

当海水流向首先通过航槽，再斜向流经抓斗船时，可采用“不等距抛锚”方式。由于海水斜向流经船舶，船头靠近航道一侧承受海流作用力较大，近航槽侧的2颗定位锚，其中迎流方向上的定位锚主要克服水流力，需抛设距离为100~200 m的定位锚；另一颗锚因承受较小作用力，抛锚距离在50~100 m范围即可。大型船舶通过时，可采用收回近航槽迎流侧的单颗锚并移船的方式进行避让；小型船舶通过时，采用不起锚避让的方式即可[4]，见图4。

图4 不等距抛锚Fig.4 Unequal-distance anchor

3.3 等距抛锚

当海水流向首先通过航槽，再垂直流经抓斗船时，可采用“等距抛锚”方式。这种情况下，必须将4颗锚抛至距抓斗船100~200 m范围内。当有大型船舶进出航道时，抓斗船操作人员根据通航计划确定通过时间点，提前0.5 h起锚完毕进行避让。起锚过程中，利用起锚艇将近航槽侧2颗锚收回，当运营船舶即将通过时，收紧远航槽侧2颗锚缆，可以使抓斗船远离航道，达到避让目的[5]，见图5。

图5 等距抛锚Fig.5 Equal-distance anchor

4 施工安全措施

1）当铜鼓航道有5万吨级以上船舶通过时，抓斗船需提前0.5 h将对通航有影响的定位锚收起，并移船远离航道。当船舶通过航道之后，再重新将定位锚固定在原来位置，船舶恢复施工。

2）抓斗船、锚艇必须配备GPS定位系统、电子海图等设备，并在系统上标明抛锚警戒线位置，确保抛锚精度。

3）抓斗船的定位锚锚漂需设置锚灯，并且昼夜可见，能见度不小于2 nmile[6]。

4）在经得海事部门允许，在施工区域边界设置警戒船，避免其它船舶进入施工作业区。

5）向海事部门申请，发布航行通告，在夜间作业期间，禁止其它非施工船舶进入铜鼓航道。

5 结语

通过对单向通行航道在运营期间抓斗船边坡施工的特点分析，研发了“锚漂快速收回装置”，结合“适应性起、抛锚”工艺，实现了抓斗船安全避让施工作业。

1）抓斗船在单向通行航道施工过程中，根据海流情况，采用“适应性起、抛锚”适当调整抛锚方位及锚链长度，在保证船舶稳定的同时，又可减少起锚次数，节省避让时间。

2）“适应性起、抛锚”可有效减少起锚移船次数，降低起锚艇使用频率，尤其夜间施工及恶劣海况时，减少移船次数可降低安全风险。

3）采用“适应性起抛锚”方式需充分掌握现场风流情况，根据技术及经验确定抛锚方式，以保证抓斗船稳定。

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[1] 蔡法，黄钻升. 湛江港30 万吨级单向航道避让安全的探讨[C]//中国航海学会学术交流会论文集. 2008：73-83.CAI Fa, HUANG Zuan-sheng. Discussion on safe avoiding in 300000 dwt one-way channel in Zhanjiang Port[C]//Proceedings of academic exchange meeting of China Institute of Navigation, 2008:73-83.

[2]JTS 181-5—2012，疏浚与吹填工程设计规范[S].JTS181-5—2012,Design code for dredging and reclamation works[S].

[3] 王朋，胡晓东.锚漂和船：中国，201721439700.6[P].2017-11-01.WANG Peng,HU Xiao-dong.Anchor floats and boat:China,201721439700.6[P].2017-11-01.

[4] 岳文飞. 深圳港西部港区出海航道疏浚拓宽工程2 标施工组织设计[R]. 深圳：中交天航南方交通建设有限公司，2016.YUE Wen-fei. Construction organization design of seaway dredging broadening project section 2 in Shenzhen Port western harbor[R].Shenzhen: CCCC TDC Southern Communications Construction Co.,Ltd., 2016.

[5]JTS 207—2012，疏浚与吹填工程施工规范[S].JTS 207—2012,Construction code for dredging and reclama-tionworks[S].

[6] 胡甚平，陈忠，方泉根.能见度不良时船舶避碰的行为分析和对策[J].中国航海，2000（2）：44-49.HU Shen-ping,CHEN Zhong,FANG Quan-gen.Analysis and measures of anti-collision actions taken by ships in restricted visi-bility[J].Navigation ofChina,2000(2):44-49.