自航耙吸式挖泥船與皮帶船組合施工的安全防范措施

陳影東

（中交廣州航道局有限公司,廣東 廣州 510000）

自航耙吸式挖泥船由耙頭、耙臂、泥泵、閘閥、管道系統(tǒng)和泥艙等組成，在作業(yè)時，從底部挖掘沙和沉積物，通過溢流完成裝載。耙吸式挖泥船作業(yè)時無需拋錨定位，因此，耙吸式挖泥船進行常規(guī)作業(yè)時基本不會對其他船舶造成航行上的阻礙。本文主要闡述的是耙吸式挖泥船進行非常規(guī)作業(yè)：在安全許可的環(huán)境下，拋艏艉錨進行自身錨碇，皮帶船就位，與耙吸式挖泥船組成施工組合設備，進行定點輸沙作業(yè)，及如何防范這種組合作業(yè)的安全事故。皮帶船具有操作靈活、建造和施工成本低等優(yōu)點，但是由于皮帶船尺寸小，對取沙深度有要求，其吃水的限制也導致了皮帶船在應用時會受限。

在實際應用中，由于種種現(xiàn)場條件的限制，可以實施自航耙吸式挖泥船和皮帶船相結合的方式，將皮帶船操作靈活、建造和施工成本低的優(yōu)點和自航耙吸式挖泥船高效的填吹優(yōu)勢相結合，進行組合施工。但是在施工過程中往往會存在安全問題，比如皮帶船自身機械設備相比于自航耙吸式挖泥船要簡陋得多，存在一定的安全風險，皮帶船在組合施工時，組合方式和拋錨定位方式都會對施工的安全性造成影響。因此組合施工時的安全防范措施顯得尤為重要。

本文以港珠澳大橋香港通關口岸人工島填海工程為例，從自航耙吸式挖泥船與皮帶船組合施工的實際應用經(jīng)驗出發(fā)，對組合施工的安全防范措施進行分析和總結。

1 船舶資源條件分析

對現(xiàn)有船舶資源進行分析才能合理優(yōu)化資源的配置。施工時，擁有的船舶資源為若干艘自航耙吸式挖泥船，一定數(shù)量的供沙皮帶船，船只基本信息如表1 所示。

表1 船舶資源基本信息

自航耙吸式挖泥船是集挖泥設備于一身的挖泥船，船只較皮帶船船型大，但機動靈活，抗風浪能力強，可以單獨作業(yè)，需要的輔助設備較少，其空載和滿載的吃水深度為皮帶船的4 倍和2 倍左右，因此更合適在沿海港口和寬闊水深的水域進行作業(yè)。由于受粵港兩地海關通關的影響，在沒有實現(xiàn)集中通關的情況下，自航耙吸式挖泥船從內(nèi)地水域采沙、通關、運輸?shù)较愀圻M行吹沙作業(yè)，流程長，時間久，無法充分發(fā)揮自航耙吸式挖泥船的施工效果，會嚴重影響施工效率，無法按時完工。往來粵港兩地的皮帶船可以集中通關，且數(shù)量龐大，可以快速將珠三角的沙料運達香港。皮帶船操作靈活、建造和施工成本低，整體施工具有較高的可靠性，非常適用于遮蔽水域中的短距離運輸，但是作為一種新興的船舶類型，由于發(fā)展時間的限制，還未形成系統(tǒng)化的設計和建造，并且國內(nèi)大型的疏浚企業(yè)均未對該類船舶進行建設。這也導致皮帶船機械設備相對簡陋，并且從業(yè)施工人員水平參差不齊，增加了施工過程中的安全管理風險。

因此，基于施工限制條件及現(xiàn)場可調配船舶資源的分析，決定采用皮帶船和自航耙吸式挖泥船聯(lián)動組合施工的方式進行施工。

2 自航耙吸式挖泥船和皮帶船組合施工

2.1 施工原理

將皮帶船靈活的操作性能和自航耙吸式挖泥船的高效吹填性能相結合，形成如圖1 的組合施工模式示意圖。

圖1 組合施工模式示意圖

如圖1 所示，由皮帶船負責供沙，由自航耙吸式挖泥船負責吹沙。皮帶船通過運輸皮帶將沙料運至船艏然后進入到自航耙吸式挖泥船的艙內(nèi)，最后通過自航耙吸式挖泥船的泥泵系統(tǒng)，將輸送到其艙內(nèi)的沙料泵送到施工區(qū)的預定位置。如圖2 為自航耙吸式挖泥船與皮帶船組合供吹沙平面布置圖，設計上可以從自航耙吸式挖泥船的兩側通過輸沙皮帶船給自航耙吸式挖泥船供沙，可以選擇圖2 左圖的方式，輸沙皮帶船于自航耙吸式挖泥船左舷船邊就位，由一艘供沙皮帶船給輸沙皮帶船供沙，根據(jù)漲退水的水流方向確定供沙船船首朝向，保持供沙船船首與水流方向相反即可。也可以選擇圖2右圖方式，輸沙皮帶船于自航耙吸式挖泥船右舷船邊就位，由兩艘供沙皮帶船給輸沙皮帶船供沙，這樣可以提高供沙效率，進而提升整個工程的進度。選擇組合方式時，首先考慮作業(yè)水域是否充足，水深條件是否滿足組合船舶吃水要求；另外，還需要詳細、認真考慮當?shù)厮蛩臈l件因素的影響，特別是流速、流向、潮汐等。應選擇在水深條件良好、水流較緩、受風浪影響較小、海床底質利于增大錨的抓力的區(qū)域進行組合施工。

圖2 自航耙吸式挖泥船與皮帶船組合供吹沙平面布置圖

2.2 組合施工操作

組合施工操作步驟如下。

（1）自航耙吸式挖泥船拋艏、艉錨錨定自身船位，并保持船舶艏艉方向與水流方向一致，減少潮流力帶來的沖擊，保持船舶在水中穩(wěn)駐。為有效應對可能出現(xiàn)的突風和急流的影響，船艏一般拋“一點錨（平行錨）”，保證之后的吹沙過程不會發(fā)生走錨等意外。錨艇配合自航耙吸式挖泥船拋艉錨。自航耙吸式挖泥船通過絞錨的方式，調整艏艉錨的下水錨鏈長度，達到最佳的駐位狀態(tài)。

（2）以錨定好的自航耙吸式挖泥船為參照物，操控輸沙皮帶船下雙船艏錨就位，保持輸沙皮帶船與自航耙吸式挖泥船體呈90°角的組合姿態(tài)。然后，利用錨艇配合輸沙皮帶船拋兩舷的錨。最后從輸沙皮帶船艏兩側引兩條鋼絲纜綁固到自航耙吸式挖泥船上。輸沙皮帶船在就位過程中，皮帶船兩側拋錨系掛長度和強度均應使用適宜的錨纜，確保過沙船在橫流狀態(tài)下保持船位的穩(wěn)定。

自航耙吸式挖泥船與輸沙皮帶船組合形成穩(wěn)固后，供沙皮帶船即可就位供沙給輸沙皮帶船，待自航耙吸式挖泥船艙內(nèi)沙料達到一定量后，即可以進行艏吹施工。

3 組合施工過程中的安全防范措施

3.1 不同裝載下的高差匹配的可行性分析

由于自航耙吸式挖泥船和皮帶船匹配時，裝載情況的不同，會導致吃水深度變化，進而導致船舶之間高度差的變化，在高差不合適的情況下作業(yè)會存在安全問題，因此需要對滿載和空載時高差的匹配可行性進行分析。

首先，自航耙吸式挖泥船和皮帶船滿載時，皮帶船橋梁高度匹配可行。其次，自航耙吸式挖泥船在艏吹過程中吃水變化較大，因此需要皮帶船在卸沙過程中不斷調節(jié)橋梁角度以升高橋梁頭的高度，避免橋梁壓碰到自航耙吸式挖泥船的泥門柱塞缸。最后，皮帶船受橫流壓力較大，其所配置的錨具抓力不足以系留船舶，因此需要對自航耙吸式挖泥船和皮帶船之間進行穩(wěn)固的連接，保持皮帶船在橫流狀態(tài)下的穩(wěn)駐。

自航耙吸式挖泥船空載，皮帶船滿載時，皮帶船橋梁高度一般很難匹配，因皮帶船滿載時其橋梁的最大仰角高度與自航耙吸式挖泥船泥門柱塞缸安全距離不夠。因此，在這種狀態(tài)下的高差不理想，可行性較差，特別是一些皮帶橋梁較短的皮帶船。自航耙吸式挖泥船和皮帶船空載時，皮帶船橋梁高度匹配可行。

綜合以上的情況，在組合施工時，首先讓自航耙吸式挖泥船在船艙里預先壓載一定量的水，降低其干舷高度。其次，選擇皮帶橋梁較長、可調角度大的皮帶船作為輸沙皮帶船，保證皮帶橋梁與自航耙吸式挖泥船泥門柱塞缸距離滿足安全要求。同時，在整個輸沙艏吹作業(yè)中，保持一定的平衡，即自航耙吸式挖泥船船艙內(nèi)保持一定的儲沙量，穩(wěn)定自航耙吸式挖泥船的吃水量；輸沙皮帶船船艙內(nèi)儲沙量不能過多，預防吃水過大，影響橋與缸的安全距離；控制供沙皮帶船的數(shù)量，一般情況下，不超過2 艘供沙皮帶船同時給輸沙皮帶船供沙。

3.2 組合供吹沙作業(yè)方式安全要點分析

本次實操供吹作業(yè)中實際遇到的問題以及應該注意的安全防范要點歸結如下。

(1)自航耙吸式挖泥船拋下艉錨約為6 節(jié)錨鏈（流急的施工區(qū)域，可考慮在艉錨上加一子錨），右艏錨約為5 節(jié)錨鏈，接好艏吹管后，視水流和船位情況拋下左前錨2 節(jié)錨鏈。拋錨及停泊方向應當與水流方向保持一致，以保證船舶可以在水流中穩(wěn)駐。

（2）船舶選型：自航耙吸式挖泥船的選型，需要考慮作業(yè)水域的限制條件、吹距的長短等，應選用吹距合適、有DGPS 定位系統(tǒng)的耙吸式挖泥船，建議最好選用有動力定位系統(tǒng)的耙吸式挖泥船。輸沙皮帶船的選型，應選用船型尺寸合適且一致的皮帶船作為過駁轉送設備；皮帶船的機械設備相對簡陋，但操作靈活，提高相關操作人員的熟練度，不僅可以有效地提升整個環(huán)節(jié)的效率,還可保證作業(yè)過程的安全。

(3)皮帶船盡量與自航耙吸式挖泥船成垂直角度，在皮帶船的左右側（即漲、退水流方向）拋錨并系掛合適長度（約80m）和強度的錨纜，加強自航耙吸式挖泥船和皮帶船之間的連接強度，確保皮帶船在橫水流作用下相對船位的穩(wěn)定。輸沙皮帶船需時刻提醒供沙皮帶船注意，避免鉤掛其錨或錨纜。自航耙吸式挖泥船每次起吹時，要注意自浮管線的張力變化對船位可能存在的影響，及時通知輸沙皮帶船做出相應的調整動作。

（4）輸沙皮帶船橋梁與耙吸船泥門柱塞缸頂部最近點應保持至少1.5m 的安全距離。輸沙皮帶船出沙口運沙至自航耙吸式挖泥船泥艙時，兩者之間存在較大的高差，因此在組合施工前，應對自航耙吸式挖泥船的泥艙灌注壓載水，并且對自航耙吸式挖泥船進沙口附近區(qū)域做好遮蔽防護工作，減輕因高差較大造成的沙料對進沙口附近設備的沖擊和磨損。

（5）皮帶船橋梁頭防塵布改短至約3m 長度，防止防塵布拖掛到自航耙吸式挖泥船甲板面的其他設備、物件以及工作人員，同時防止揚沙損壞船舶泥門液壓柱塞閥件及周邊設施。

（6）自航耙吸式挖泥船泥艙及甲板面相應位置可能堆積飛沙，應對其以及附近的設備做好遮蓋防護。

（7）輸沙皮帶船過沙過程中實操環(huán)節(jié)有：船艏管頭輪流值班、對自航耙吸式挖泥船抽艙的控制、自航耙吸式挖泥船甲板帶纜及泥艙的操作、皮帶船過沙的操作，供沙船向輸沙皮帶船供沙的操作等，除向輸沙皮帶船供沙的控制與擺位由輸沙皮帶船指揮調度外，其他環(huán)節(jié)動作均由自航耙吸式挖泥船統(tǒng)一指揮。因此，自航耙吸式挖泥船指揮操作時，應當嚴格遵守流程，并建立順暢的溝通聯(lián)系制度，以保證實操過程的順利完成。

（8）若發(fā)生走錨或其他異常移位，輸沙皮帶船立即升高橋梁，停止作業(yè)，避免碰撞，盡快解散組合。解散工作完成后，及時分析產(chǎn)生異常現(xiàn)象的原因，再次進行作業(yè)前，要確保產(chǎn)生異常現(xiàn)象的原因均已排除。

（9）實操作業(yè)時，應當盡量避開每月大潮流急時段、惡劣天氣（如大風大浪）進行該項作業(yè)。需要時，自航耙吸式挖泥船船尾加3t 海軍錨1 具（子錨），錨纜鋼絲適量，以保證船舶在水流中穩(wěn)駐。

（10）組合施工過程中，應配備一艘拖輪在附近保持待命和警戒。需要時，自航耙吸式挖泥船可以直接調用該拖輪進行應急協(xié)助。

4 結語

本文以自航耙吸式挖泥船和皮帶船組合施工實操供吹作業(yè)為例，對現(xiàn)有的自航耙吸式挖泥船和皮帶船的優(yōu)缺點進行了分析，受外界條件的影響下，為了提高施工效率加快工程進度，將自航耙吸式挖泥船和皮帶船的優(yōu)點相結合，提出了將兩者進行組合施工的方案，對組合施工原理進行了分析，并詳細介紹了實操供吹施工作業(yè)的流程。最后，對過沙船和自航耙吸式挖泥船之間的高差匹配進行了可行性分析，并對實操過程中實際遇到的問題以及過程中應該注意的安全防范要點進行了歸納總結。