工程勘察水上钻探作业施工通航安全保障方案研究：以长江流域某码头为例.pdf

1、施 工 安 全水上安全 2023 年 第 8 期166作者简介：奚新定，男，本科，高级工程师，研究方向为岩土工程勘察。工程勘察水上钻探作业施工通航安全保障方案研究：以长江流域某码头为例奚新定（安徽省交通勘察设计院有限公司，合肥 230000）摘要：工程勘察水上钻探作业会对附近水域的船舶通航环境以及船舶水上交通安全管理等会造成一定的影响，为保障工程施工期间自身安全及附近水域的通航安全，避免工程水域通航环境恶化，防止水域污染，因此需要制定有效的通航安全保障方案，本文以长江流域某码头为例，具体论文通航安全保障方案，以期为类似工程提供参考。关键词：工程勘察；水上钻探作业；通航安全保障方案0 引言本文通

2、过对长江某流域初步设计工程勘察作业为例，通过调查作业区周边通航环境，根据施工作业特点，深入分析对通航安全的影响及风险，提出相应的通航安全保障措施，确保施工作业和通航安全。1 工程概况为有效化解水泥行业产能过剩矛盾，促进产业升级和布局优化，考虑到区内 4 个浮式泊位（3 个为钢质趸船，1 个为水泥趸船）建设年代久远，设施过于简陋、趸船尺度小、通过能力不足等因素，为充分利用现有的岸线资源，拟拆除原泊位并新建 2 个万吨级散货进出口顺岸式泊位，占用长江水域岸线为 300m，以满足新增生产线进出口产品和原材料水路运输需求，促进区域经济发展。这次任务主要是码头升级改造的施工图设计阶段勘察作业。1.1 工

3、程位置钻探作业水域位于长江下游黑沙洲水道进口段右岸，芜湖南方水泥有限公司码头前沿，上距铜陵长江公铁大桥约 8km，即长江下游航道里程约 488km 处。1.2 工程勘探规模码头前沿线与已建一期码头顺接，布置在等深线-8 -12m 之间，前沿线基本与水流方向基本平行，码头停泊水域宽 40m，回旋水域布置在码头前沿。本次勘察，沿泊位码头长轴方向布置 2 条剖线，共计 14 个水上钻孔，勘探点间距约 50m，孔深约40 50m。2 勘察施工方案基本流程1）在钻探作业船上安装钻机、泥浆泵。2）钻探作业船做好工程船信号准备（白天：十字架、锚球和工程信号旗；晚上：红、白色信号灯等）。3）根据初步了解的施工

4、区域的地质情况，施工区江底表面主要为淤泥质土或砂土，拟采用铁锚，初步设计锚的数量为 5 只。链呈八字形，钢丝绳直径选用20mm，抛锚后钢丝绳与水面夹角在 20 左右。另外考虑到本次钻探点范围内有南方水泥现有 3 个浮式码头，为了防止影响趸船的稳定性和减少对作业船舶的影响，钻探船抛锚定位时将 2 个内扒锚直接系在岸上，抛 2个水上外扒锚和临水锚；趸船后沿的钻孔施工时，直接将 2 个内扒锚直接系在岸上，2 个外扒锚系固在码头上，水上只抛 1 个临水锚。4）为了起锚方便，在抛锚前在每个锚上系上一根尼龙绳，并且在绳的另一端接上一个泡沫浮标，以知道锚的具体位置和便于起锚。5）钻探作业船固定后打入直径为

5、127mm 的套管，一般深度在 20m 以上，同时起到固定稳船作用。6）套管下好后开始作业，直到单个钻孔完成。7）作业完成后，首先起拔套管，然后依次起锚，最后起领水锚。以上 7 项是整个作业程序，每个钻孔这样循环进行作业。施 工 安 全Maritime Safety 水上安全1678）水上共完成钻孔 14 个。计划钻孔施工由水流方向上游向下游钻孔，由航道侧向岸边钻孔按“Z”形顺序施工，具体施工顺序可根据现场环境、条件进行调整。3 通航安全影响及风险分析3.1 施工作业碍航行分析3.1.1 施工作业对过往船舶的影响工程钻探期间，钻探作业水域占用工程前沿一定可通航水域宽度，根据工程水域的船舶自动识

6、别系统（automaticidentificationsystem，AIS）航迹分析及现场实地调研情况，工程河段下行船舶基本在下行通航分道内居中航行，钻探作业点距离下行船舶交通流在150m 以上，钻探作业对过往船舶的影响较小。3.1.2 钻探作业对附近码头的影响根据钻孔平面布置图，芜湖南方水泥现有 3 艘趸船码头，其中钻孔主要位于下游 2 个趸船码头之间和前后沿，其中 SK1、SK2 钻孔点位于中间趸船码头前沿约 3m 的位置；SK8、SK9 钻孔点位于中间趸船码头后沿约 10m 的位置；SK10 钻孔点中间趸船码头下游约35m；SK3、SK4、SK11、SK12 钻孔点位于下游 2 艘趸船之

7、间；距离 2 艘趸船码头在 70m 以上；SK5、SK13钻孔点位于最下游趸船码头上游约 10m 的位置；SK6钻孔点位于最下游趸船码头前沿约 10m 的位置；SK14钻孔点位于最下游趸船码头后沿约 3m 的位置；SK7 钻孔点位于最下游趸船码头下游约 38m 的位置；工程施工期间，南方水泥现有码头仍处于正常营运状态，而本工程主要是对 SK1、SK2、SK5、SK6、SK7 五个钻探点施工作业将会对现有下游的 2 个码头和下游“龙元 2号”泊位进出港靠离泊的船舶造成一定影响和妨碍。3.1.3钻探作业对航道布置的影响工程位于黑沙洲水道右岸板子矶塔形侧面岸标与黑沙洲塔形侧面岸标之间，由于工程所处位

8、置局部布置为偏靠右岸的沿岸航道，其航道界限的确定与水位以及河段地形密切相关。而黑沙洲塔形侧面岸标和板子矶塔形侧面岸标处标高分别为航行基准面上 9.35m、10.95m，当水位高于 9.35m 时，黑沙洲塔形侧面岸标的最小安全距离视同泛滥标，以岸标位置 200m 安全距离连线确定航道右侧界限，此时的航道界限对拟建工程是有利的。根据工程处测图，在现行航道布置和航标配布条件下，勘探点钻探作业水域距航道右侧界限最近距离约 4m，勘探点及施工水域均处于通航分道外，且勘探作业是短时和局部的，因此对航道布置影响较小。3.2 自然环境影响安全作业分析主要包括风、流、水位、能见度等因素的影响条件分析1。3.2.

9、1风的影响钻探工程所在河段属亚热带湿润气候区，风向有明显的季节变化，全年以东风为主导风向，平均风速为 2.9m/s。船舶在不同态势下受风影响将会产生偏转、漂移，不仅增加了船舶航行操纵和锚泊作业的复杂性，同时也给现场施工船舶作业带来一定的困难。若遇强风时，工程船舶或浮动设施、过往船舶在风力作用下，稳定性降低，可能发生致倾覆、失控、触碰、碰撞。3.2.2水流的影响1）钻探工程船舶如抛锚出链长度不足，或用锚不当，可能因水域内流速增大而发生走锚事故。2）工程附近水域流场观测及实地踏勘表明，本项目所在河道前沿有扫弯环流，但项目工程选择在中洪水期钻探施工，该时段流速较大，水流对钻探作业船舶影响也较大。3）

10、水位变化的影响钻探作业船舶锚泊时承受的阻力会随着水位的涨落发生变化，从而影响钻探船定位精度，并有可能使锚泊船舶发生断缆和走锚，甚至发生漂移和失控。3.3 水上交通秩序影响分析3.3.1 钻探作业对附近交通组织的影响钻探作业点距离船舶交通流在 150m 以上，正常情况下对下行船舶的影响较小，其碍航行主要表现在作业船舶进出勘探水域及抛锚作业时，在作业区附近抛锚、起锚、移位以及回旋掉头过程中，将对附近码头船舶进出造成一定的干扰和妨碍，如遇船舶流量高峰时可能造成局部水域拥堵。3.3.2钻探作业主要通航安全风险1）钻探作业区占据了沿岸侧部分可通航水域，如果钻探船舶以及锚位标识不明确，可能造成部分船舶误闯

11、施工作业区，导致钻探船定位锚缆缠绞车舵或引起碰撞事故。2）勘探作业水域毗邻下行通航分道，下行船舶因能见度、操作失误、机械故障导致操作受限或失控，受水流的推移误入作业区，均可能危及作业船舶的安全。3）由于钻探船与辅助船船型尺度较小，且钻探船上装有钻探机，在水流和强风浪的作用下，钻探船定位的稳定性将受到一定影响，同时影响船舶和作业人员的安全。4）在起落钻具、套管过程中，操作空间受到一定限制，若疏于防范，则易造成人员落水或伤害事故。4 通航安全保障措施4.1 施工前准备1）项目部向海事管理机构呈报施工作业方案和通施 工 安 全水上安全 2023 年 第 8 期168航安全保障措施，申请办理中华人民共

12、和国水上水下活动许可证，同时申请划定安全作业区2。2）明确船舶单位并明确安全责任。3）施工前按照相关要求，对于施工期间涉及影响船舶航行和作业安全的活动按有关规定事先向海事主管机关申请发布航行通告。4）编制详尽的船舶安全管理计划，并严格贯彻水上安全操作规程。5）建立行之有效的会商制度及工作程序，及时施工作业与通航安全间的矛盾，研究制定相应的安全措施。6）参与施工作业的所有施工船舶接受海事机构安检合格后进场作业。4.2 施工期自身安全保障措施1）业主单位应将下游 2 个趸船码头和下游一期浮码头水下锚及锚缆的具体布置位置提供给施工单位，以便钻探船进出和抛锚定位避开锚缆。另外靠近岸侧的 7 个钻孔，勘

13、探船在定位时，可将内侧缆绳系在岸上；若是位于趸船内档勘探作业，勘探船外侧可系固在现有码头上，内侧缆绳系在岸上，以减小施工作业对附近船舶的影响。2）施工单位应与业主单位沟通协调，钻探作业船舶在勘探码头前、后沿临近的钻孔和最下游 SK7 钻孔时，南方水泥现有 3 个码头和龙元 2 号泊位应暂停生产和船舶靠离泊作业。3）参与钻探作业的所有船舶、设施保持适于安全航行、停泊和作业的条件，并严格遵守有关航行、停泊、作业管理规定和相关限制性规定。作业时按照有关规定设置醒目的悬挂施工船舶标志，4）进行钻探作业的船舶应服从现场调度指挥，严格按既定方案在工程区域内进行作业。同时，应充分掌握工程水域水深、风、流及碍

14、航物等情况，尽量少占用可通航水域。船舶钻探作业时，应随时保持与现场调度的联系，服从调度人员的安排。5）根据钻探作业期间不同阶段的具体情况和钻探作业对通航安全构成影响程度，制定针对性的措施以落实安全管理的要求。6）尽可能减小钻探作业对附近下行船舶的影响，主动加强与附近航行船舶联系，利用高频喇叭或者鸣放声号，警示过往船舶远离钻探施工作业区。同时应充分掌握其他船舶航行动态，合理安排施工作业顺序，并根据作业进度和不同的施工工艺对通航环境的碍航程度，适时对作业水域进行调整，必要时暂停作业。7）钻探船不作业时，在施工区尽量靠岸侧选择安全水域锚泊，并针对风、水流及附近码头作业船舶的态势等外部环境对船舶操纵和

15、锚泊安全的影响，制定有效防范对策，严禁在工程附近水域随意锚泊。8）船舶进出施工区时，密切注意附近码头作业船舶动态，在不妨碍过往船舶的前提下，充分考虑风、浪、水流及本船操纵性能，选择安全水域进行横越或旋回掉头。4.3 施工船舶调度管理措施1）船舶在作业过程中，应加强对气象信息的收集、整理和分析，当某信息经分析可能影响和危及船舶作业安全时，及时布置落实处置方案和现场防范措施，必要时停止作业，并起锚移至安全水域待泊。2）船舶在钻探作业时，应随时注意周围自然条件的变化，特别是钻探点附近水流流向和流速的变化，提前做好安全防范措施3。3）钻探作业船舶应充分掌握附近水流流态、河床变化情况，随时注意锚、锚缆的

16、异常变化，适时调整锚绳长度，防止意外事故发生。4）船舶在能见度不良的情况下航行和作业时，应随时注意雾及降雨等自然因素给航行条件带来的变化特点，制定并落实针对性的应急预案。航行中应保持高度警惕，加强瞭望，按章鸣笛，采用安全航速行驶，并服从当地海事主管机关的管理。在钻探作业过程中，当发现能见度达不到安全作业要求时，应停止作业，并严格遵守雾中锚泊相关管理规定。5 结束语综上所述，合理安排工程勘察水上钻探作业方案十分重要，直接影响航道通航安全，基于此，通过对航道通航现状及周围环境的相互影响深入分析，提前研判，科学划分作业区域及合理安排作业顺序，尽量避免限制通航的集中作业和在通航高峰期作业，可有效缓解水上钻探施工作业与通航需求之间的矛盾，希望能给类似工程提供参考。6 参考文献1 陈实,张晓柠.长江中游某重点河段地质勘察施工通航安全保障方案探讨 J.中国水运,2020(9):144-146.2 唐艺航,袁航,邓丰昌.航道通航条件影响评价报告与施工通航安全保障方案的主要区别 J.港口科技,2020(5):44-47.3 龚欢.低等级通航河道整治工程施工通航安全保障方案研究 J.城市道桥与防洪,2021(5):203-205,23.