通航海域吹填造陆施工船舶的动态管理技术应用

通航海域吹填造陆施工船舶的动态管理技术应用

代宝龙

中国电建集团港航建设有限公司

摘要：本文结合福建平潭金井湾区域吹填造陆工程的施工，对通航区域进行大规模海上施工的过程中，如何解决海上施工过程中由高强度引起的多种船舶设备同时施工的通航与施工的矛盾，保证海上施工进度和安全的一系列措施。通航区域海上施工的动态检测技术经验，可为海上大规模填海和造岛工程提供有益的借鉴作用。

关键词：吹填造陆 通航 施工 船舶 监测

吹填造陆工程是指通过船舶等水力施工机械，将水中的泥沙输送到指定区域进行填筑，形成人造陆地的施工作业。目前水力吹填工艺应用已经扩展到吹填造岛、海岸防护、填塘固堤、提防压盖等多方面。

吹填造陆工程常用的施工船舶主要有绞吸式挖泥船、抓斗船、耙吸船、皮带船、吸运吹一体设备组合等，施工方案选择设备时，主要需要考虑吹填区的工况、取砂区工况、吹填料材质和运输距离、施工强度等因素，无论选择何种施工方案，均需考虑施工过程中施工设备航行和施工对水域通航的影响，同时通航状态下进行施工，工程自身的安全、船舶航行的安全危险性都将增加。

本文结合福建平潭金井湾区域同时组织大量的施工船舶进场施工，取砂区和吹填区需经过沿海通航航道，在通航状态下进行多个吹填工程施工，的组织管理和安全警戒技术进行总结，供在大型人工岛等海上工程的组织管理上，提供可供借鉴的经验。

一、工程概述

福建省平潭县陆地总面积392.92平方公里，海域面积6064平方公里，素有“千礁岛县”之称，为福建省第一大岛，中国第五大岛。从2010年开始我们在福建平潭进行了平潭金井湾区域的10平方公里的填海造陆工程，总造价近15亿元。工程位置见图1。

图1 工程位置示意图

二、工程难点和矛盾

1、工期紧，日均强度大。

本工程由于为平潭综合试验区的首个填海项目，项目完成后在造陆区域，新建平潭综合试验区的政务中心等公建设施，高峰期日均强度需要达到15万方/天。

2. 投入船机设备多，通航干扰大，安全风险高。

本项目投入船机设备包括：皮带船70艘、绞吸式挖泥船2艘、吸运吹12套，及其他辅助船舶设备等。船舶设备从取砂区到吹填区需要经过穿越正在施工的福州—平潭大桥，航线上施工船舶、运输船舶较多，互相干扰大，存在重大安全风险。

2. 施工区域风高浪大，危险系数高

施工区域位于海坛海峡内，属于台湾海峡主航道的分支沿海小轮航道，多年平均风速为9.0m/s，台风年平均为3.5次，大风影响施工天数达到115天，常年平均6级风以上天数在200天以上。

3. 工程施工方案

1、施工方案选择

根据本工程的特点，取砂区位于幸福洋，吹填区位于金井码头，输砂距离在18海里，经充分论证，最终吹填造陆工程选择采用的施工工艺为：皮带船施工和吸-运-吹工艺为主，电力泵接力、绞吸式挖泥船封闭接力输砂为辅的多种船机设备进场组合施工，互相配合，达到优势互补的效果。主要工程内容见图2.

图2 施工工艺图

2. 船机设备配置

投入了大量的船机设备，船舶总数154艘，其中130艘船需要频繁往返与取砂区和吹填区之间。设备投入表见表1。

表1-设备投入表

2. 施工平面布置

施工平面布置原则为皮带船能航行的区域采用皮带船工艺直接吹填，吹填区域皮带船航行不到的近端区域投入电力泵接力吹填，远端区域采用绞吸式挖泥船吹填。施工平面布置图见图3。

图3 - 施工平面布置图

2. 施工工艺流程

总体施工流程为采用皮带船对航行条件较好的吹填区进行直接卸砂造陆，对航行条件达不到的区域，由皮带船从取砂区取砂，然后通过吸运吹施工、电力泵接力、绞吸船接力等多种接力方式，进行吹填造陆，达到设计要求。

吸运吹施工工艺流程：

电力泵接力吹填施工流程:

绞吸船接力吹填施工流程:

吹填区

挖泥船接力

储砂池

皮带船吸、运、吹

3. 通航船舶动态监测措施

本工程动工前，取砂区和吹填区之间航道上正在建设渔平高速公路延伸线亦称平潭海峡大桥复桥，紧邻平潭海峡大桥，通航形势本就复杂，金井湾填海工程动工后，施工砂船、运输船每日穿越平潭海峡大桥临时航道400多航次，通航形势即为严峻，如何有效地对施工水域进行安全管理，防止发生水上交通事故，保证海上施工是摆在施工单位面前的一个课题，为维护施工水域良好秩序，结合海坛海峡和施工实际，专门制订了施工期间船舶警戒方案，与海事局、二航局联合设立警戒管理中心，制订区域航行规则，动态监控管理。

1、工作目标

总体目标：保障水上施工安全，服务平潭综合实验区建设。

具体目标：通过使用FSA分析方法对施工水域的风险因素分析与风险评估，列出施工期间不同阶段的风险源，根据不同风险源的性质和该阶段施工特点，制定相应的警戒内容、措施和具体操作程序手册，建立、健全安全警戒组织机构和各项安全警戒制度，达到迅速、及时有效组织应急力量，采取有效防御、抢险、施救等措施，保护设施、船舶和人员安全和施工水域海洋环境清洁的目的，从而实现安全、有序的管理目标

2、动态监测布置和警戒区域

（一）安全警戒力量

（1）、安全警戒采用水陆并举、动静结合、双套人员的配置要求和工作方针。

（2）、在岸上设置安全警戒值班室，对外名称“金井-大桥联合警戒中心”。配备至少10名具有一定航海知识，能看懂海图、熟练使用甚高频、雷达观测与标绘、健康和适任的人员；值守人员、警戒船舶的值守人员具有丙类二副以上资质，同时具有1年以上的海上从业经历；分成两组，每组5名，一名值班长具有3年以上航海驾驶员资历负责带班，其余4名分成2个班，每班6小时循环；两组人员定期轮换。

（3）联合警戒中心共配备六艘船舶，适合海坛海峡航行作业，具有良好的机动性和抗风能力，最大航速12节以上；其中四艘为警戒船，两艘为应急拖轮（与生产共用，24小时值班随时听从大桥海事监管处和岸上值班人员调度），具体分布位置见图4；每艘船舶符合最低配员要求，另四艘警戒船舶各增加至少专职3名瞭望人员，具有航海驾驶员资历；分成六组，每组1人，每人值班四小时循环，六组定期轮换负责施工期间对运输砂船、桥梁施工保持不间断监控。

（二）安全警戒区域

根
据施工水域范围确定安全警戒水域，渔平高速公路延伸线安全警戒水域以施工桥为中心，3海里水域的范围，北至海坛6#浮，南至东进岛，即图4中的黄色区域范围。金井湾组团施工水域范围北至幸福洋采砂现场水域，南至吉钓海底电缆禁锚区以北，其中B6浮南面300米处以南至吉钓海底电缆禁锚区以北之间的海域为采砂船舶规定候泊区。

图4-施工期间安全监测示意图

3、安全警戒监测的职责分工

（一）警戒中心值班室职责

（1）贯彻执行施工期间的各项安全管理规定和警戒任务，根据施工特点和风险源及时向警戒船下达不同的警戒方案。

（2）值班人员严格遵守值班制度，利用现有监控设施，保持24小时不间断雷达观测和甚高频守听（16和72频道），对拟将进入安全警戒区域的船舶，通过甚高频72频道进行安全提示包括备车/备锚、安全航速8节以下航行、在指定位置适时播报船舶动态，并监控其船舶是否偏离航道和超吨位（3000总吨以上），每日1800至次日0600禁止500总吨以上船舶通过大桥等。

（3）注意气象、海况变化，出现大风或能见度不良等恶劣天气时立即上报海事部门，并配合海事部门实施的临时交通管制工作和暂停砂船运输作业的措施。

（4）加强同施工水域的巡航警戒船及应急拖轮的联系，确保相互间信息畅通，并督促其严守岗位职责和各项安全与防污染措施。

（5）发现超吨位和违反夜航禁令等违章船舶，适时指挥警戒船舶或应急拖轮实施有效拦截。

（6）发现船舶超速、超吨位、未备锚和违反夜航禁令等违章行为，通过雷达图像和甚高频音频采集系统实施现场取证。

（二）施工现场巡航警戒船职责

（1）船况良好，各种助航设备、通讯设备、监控设备和应急设备齐全，注意日常保养，确保其处于随时可用状态。

（2）根据警戒中心值班室下达的警戒任务，在指定地点（北侧在船浪礁附近水域；南侧在金鱘礁附近水域）做好安全警戒工作。

（3）保证全天24小时人员在岗值守，在甚高频16及工作频道（72）保持不间断守听。

（4）利用船上雷达设备、AIS设备、电子海图设备及辅助瞭望设备对进入警戒区的船舶保持跟踪，对可能施工安全的船舶行为要及时制止、纠正，对不熟悉大桥施工通航水域的船舶进行有效引领，对不服从现场管理的船舶，做好记录、拍照和违章证据的搜集，同时将情况通报给警戒中心值班室。

（5）加强对警戒标、航标等助航设施的检查，发现问题及时报告警戒中心值班室。

（三）应急拖轮职责

（1）船况良好，各种助航设备、通讯设备等监控设备和应急设备齐全，注意日常保养，确保其处于随时可用状态。

（2）坚守岗位，在指定的地点做好应急保障工作。根据警戒中心值班室下达的警戒任务，在指定地点做好安全警戒工作

（3）保证全天24小时人员值班，确保机器处于随时可用状态，保证在接到出动指令后5分钟内启动并前往指定位置处置紧急事务；尤其是夜间时段，应能保证在接到出动指令后15分钟内抵达指定位置处置紧急事务。

（4）对不服从警戒船指挥的船舶，要加大引导力度，必要时通知海事部门，确保船舶安全通过施工水域。

（5）严格遵守相关法律法规以及各项海事规定。

（四）、施工船舶

（1、）仅限在制定的港内水域航行、停泊以及在指定的作业区作业，并在明显处昼夜显示规定的号型和灯号。

（2）遵守《海船船员值班规则》，专人守听VHF16和72频道，保持24小时通信畅通。

（3）遵守《避碰规则》，在狭长水道内航行应尽量靠本船右舷一侧航行。穿越航道时应报告警戒中心值班员并取得同意后，在不影响航道内其他正常行驶的船舶情况下，尽可能垂直穿越航道；遵守大桥通航管理规定，大桥东通孔为北上航道，西通航孔为南下航道。

（4）严格按安全操作规程进行施工作业，严禁超载。

（5）遇六级以上大风必须避风、禁止作业，禁止能见度不良时航行、作业，禁止夜航。

（6）船舶航行、作业期间，所有在船人员必须穿着救生衣。

（7）作业船舶不得占用或阻塞海坛海峡通航航道，妨碍过往船舶的正常通行，遵守平潭大桥通航规定，遇大桥航道施工实行交通管制时，必须服从大桥警戒中心指挥，不得强行过桥。

（8）遵守船舶动态报告制度。船舶或编组船队在南下的应在海坛5#和6#浮之间，北上应开航前向大桥警戒中心用VHF在72频道报告过桥信息，按规定程序在VHF的16频道上适时主动播报船舶动态。

（9）禁止在电缆禁锚区锚泊，禁止在大桥航道追越，抢道。

（10）规范船舶装载，严禁超载。

4、安全警戒监控设备的配置

（一）安全警戒值班室监控设备配备

安全警戒值班室监控设备按照一艘现代化船舶驾驶台标准配备，设置双套电源，确保任何时候都能正常运作，同时应与相关有资质的机构签订维护协议以便保持所有设备连续可用。设备包括而不局限于大屏幕ARPA雷达两台、AIS设备、能集成显示船舶AIS信号、ARPA雷达信号的电子海图系统、甚高频设备数台、雷达图像和甚高频音频自动采集系统、风速风向仪一架、海图、潮汐表等航海图书资料、太空望远镜一个、电脑数台等。

（二）施工船舶、安全警戒船舶的设备配置

所有作业船舶配备气象信息接收设备、至少两部VHF通信设备，AIS船舶识别系统。每艘船舶配备能承载全船总人数100%的气胀式救生筏以及2只救生圈，配备船员总人数110%的救生衣，2只手持红色火焰信号和2只手持橙色烟雾信号。

在海上值班的警戒船，除按照海事部门和船检的要求配备必要的安全设备外，还务必配备雷达，AIS设备，高清晰度望远镜两个、警笛、双套高音喇叭系统、双套探照灯系统、警示灯、警戒旗帜多面、加配烟雾信号和救生设备等，并在显著位置标识“大桥警戒船”字样。

（三）应急拖轮的设备配置

应急拖轮除按照海事部门和船检的要求配备必要的安全设备外，还应配备AIS设备、雷达双套高音喇叭系统、双套探照灯系统、警示灯、警笛、警戒旗帜多面。

五、经验总结

量变引起质变，由单一工序的强度提升引发的短时间内设备资源大量投入，造成的组织管理难度、安全管理难度均大幅度上升。特别是海上施工，船舶设备航行的特殊性，更加要求集群施工的协作性、多环节综合考虑，对人员、设备、物资、信息等进行统一调度。平潭金井填海造地项目，通过紧抓施工船舶的动态监控这个牛鼻子，采用先进的监测管理技术，加大资源投入，做到了施工船舶随时随地都在受控的状态下施工，有效解决了工期紧，日均强度大，投入船机设备多，通航干扰大，工况条件差，安全风险高等各种矛盾和风险，整个施工过程随时围绕着这个核心要素开展管理工作，提前发现施工过程中的危险因素，通过不断整顿和防范，方能及时应对各种突发事件，最终整个工程未发生一起船舶施工施工安全事故，项目顺利完工。

参考文献：

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[4] 席明军;荣万岭;钱华伟;叶跃平;;外海人工岛工程施工技术[A];第十四届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集（下册）[C];2009年