沈家灣區(qū)域復(fù)雜水域環(huán)境對(duì)船舶施工的影響

(中交上航局航道建設(shè)有限公司，浙江 寧波 315200)

沈家灣東側(cè)場(chǎng)地及護(hù)岸處理工程新建圍堤647m，采用袋裝沙斜坡堤結(jié)構(gòu)型式，堤基采用鋪設(shè)袋裝沙被處理工藝。工程施工地點(diǎn)位于浙江嵊泗小洋山島東北側(cè)的沈家灣，為圍堤和陸域形成工程，計(jì)劃工期8個(gè)月。西側(cè)以沈家灣島山體為依托，北側(cè)為薄刀嘴島，西北側(cè)為已建東圍堤連通小洋山島和薄刀嘴島，東側(cè)為在建中的沈家灣薄刀嘴防波堤，南鄰已建沈家灣客運(yùn)中心北防波堤，見圖1。該區(qū)域波浪條件對(duì)施工影響較大，水上交通頻繁，臺(tái)風(fēng)、冬季寒潮大風(fēng)等惡劣天氣盛行，工程附近海底埋設(shè)多根海底電纜，因此通過對(duì)諸多因素的分析考量，尋求一個(gè)安全便利的吹沙船布置點(diǎn)是工程順利進(jìn)行的前提條件。

圖1 沈家灣區(qū)域

1 吹沙船位布置影響因素

沈家灣東側(cè)場(chǎng)地及護(hù)岸處理工程水域施工條件復(fù)雜，主要存在以下影響因素：薄刀嘴防波堤工程、沈家灣客運(yùn)站船舶、海底電纜、水深條件、波浪條件、氣象條件(臺(tái)風(fēng)寒潮大風(fēng)等惡劣天氣)。綜合考量各類影響因素，保障往來各類船舶通航安全、盡量有利于船舶施工作業(yè)是吹沙船位置選擇的前提。

1.1 在建薄刀嘴防波堤工程的影響

薄刀嘴防波堤工程距該工程?hào)|側(cè)約1200m，該防波堤工程為南北走向，長(zhǎng)1113m，目前仍在建設(shè)中，低潮時(shí)堤身上端露出水面，高潮時(shí)堤身淹沒于水下，處于適淹狀態(tài)?？紤]到防波堤?hào)|側(cè)過江電纜的安全，該工程的安全作業(yè)區(qū)位于在建防波堤內(nèi)側(cè)水域，每天有數(shù)艘船在現(xiàn)場(chǎng)施工，包括吊機(jī)船、定位船及平板駁船等施工船舶。薄刀嘴防波堤與已建沈家灣客運(yùn)站防波堤形成口門約400m，為避免雙方船舶交叉施工、避開防波堤施工船舶安全作業(yè)區(qū)域、預(yù)留足夠的口門寬度方便船舶通行，該工程吹沙船位置選擇受到了極大的限制。

1.2 沈家灣客運(yùn)站船舶的影響

該工程與沈家灣客運(yùn)站僅一堤之隔，吹沙作業(yè)區(qū)西邊界線與沈家灣客運(yùn)站碼頭相距約360m。客運(yùn)站每天有60班左右的各類客船、客滾船、高速客船等船舶進(jìn)出，節(jié)假日、旅游旺季等還有較大增幅。來往嵊泗島的客船航線為東北-西南，將航經(jīng)吹沙作業(yè)區(qū)南側(cè)水域；駛往舟山群島南部的岱山、定海的客船，將南駛經(jīng)虎嘯蛇島與筲箕島間的水道，客輪航線見圖2。因此，該工程施工期間運(yùn)輸船舶的進(jìn)出，導(dǎo)致航行安全風(fēng)險(xiǎn)增大，同時(shí)進(jìn)出沈家灣碼頭的客船需改變平時(shí)的航線，需繞過吹沙作業(yè)區(qū)后進(jìn)出碼頭。

圖2 沈家灣客運(yùn)站主要客輪航線

吹沙作業(yè)區(qū)距離老人家門約1200m，常有過境航行的小型船舶航經(jīng)此通道，與進(jìn)出工程吹沙作業(yè)區(qū)的運(yùn)沙船形成交叉?；[蛇島與筲箕島間水道寬約1400m，可航水域約1000m，水深20m以上。由于進(jìn)出洋山港內(nèi)支線船舶的逐步大型化，而東海大橋最大僅可通過載重5000t的散貨船，因此，超過載重5000t的集裝箱船舶，大部分航經(jīng)主航道東口，通過虎嘯蛇島與筲箕島間的水道，以及該工程吹沙作業(yè)區(qū)附近水域，然后進(jìn)入航道航行,如這些船舶需要臨時(shí)等待，往往會(huì)在此水域滯航等待。因此，該水道水域已經(jīng)成為內(nèi)支線船舶進(jìn)出洋山港的主要通航水域，與進(jìn)出工程吹沙作業(yè)區(qū)的船舶形成交叉。

據(jù)此，工程吹沙作業(yè)區(qū)的南側(cè)正對(duì)著3個(gè)不同流向航行船舶的交叉匯集水域，再加上進(jìn)出本工程吹沙作業(yè)區(qū)船舶，將形成4個(gè)方向船舶流的交叉，該水域?qū)⒊蔀楹叫酗L(fēng)險(xiǎn)較大的水域。

1.3 水深條件的影響

該工程施工船舶吃水約4.5m，該工程主要區(qū)域水深均不足4m，僅臨近防波堤口門處水深能滿足運(yùn)沙船吃水。吹沙船管線長(zhǎng)約1～2km，且薄刀嘴防波堤內(nèi)側(cè)為其施工船舶安全作業(yè)區(qū)，吹沙船不得在此布設(shè)。

1.4 波浪和潮汐的影響

工程區(qū)域存在較大的涌浪，對(duì)施工船舶影響較大。該海區(qū)屬非正規(guī)半日潮海區(qū)，據(jù)短期同步驗(yàn)潮資料和鄰近長(zhǎng)期潮位站資料分析，潮汐特征及設(shè)計(jì)水位見表1。

表1 潮汐特征及設(shè)計(jì)水位

從上述資料知悉，該區(qū)域平均潮差2.74m，因施工船舶吃水約4.5m，如將船舶布置于水深4～5m處，在預(yù)留安全水深的前提下，可進(jìn)行候潮施工，但影響施工效率。

1.5 臺(tái)風(fēng)、寒潮大風(fēng)等惡劣天氣的影響

臺(tái)風(fēng)是影響洋山區(qū)域及沿海海面最重要的海洋氣象災(zāi)害之一。當(dāng)臺(tái)風(fēng)入侵時(shí)，由于洋山位于海上，洋面摩擦阻力小，因而風(fēng)速比陸地大；當(dāng)臺(tái)風(fēng)到達(dá)陸上時(shí)，地面摩擦力增大，風(fēng)速將逐漸減小。洋山曾出現(xiàn)超過40m/s的大風(fēng)，過程雨量達(dá)216.2mm，港區(qū)和航道最大風(fēng)力達(dá)12級(jí)，碼頭最大風(fēng)力達(dá)11級(jí)，東海大橋風(fēng)力達(dá)13級(jí)，造成大浪大涌。歷年氣象統(tǒng)計(jì)資料表明：影響沈家灣的臺(tái)風(fēng)最早出現(xiàn)在5月，最晚出現(xiàn)在11月，其中7—9月臺(tái)風(fēng)最為集中，8月為全年臺(tái)風(fēng)發(fā)生最多的月份。

寒潮主要發(fā)生在12月至次年2月，該區(qū)域受寒潮影響較大，每年都有寒潮發(fā)生，寒潮造成劇烈降溫、大風(fēng)和大浪，對(duì)施工船舶造成極大的制約。

1.6 工程海域附近海底電纜的影響

根據(jù)電力部門提供的電纜坐標(biāo)，已知施工區(qū)域海底電纜共兩條，分別為沈大3451線和沈洋3428線，皆位于薄刀嘴防波堤?hào)|側(cè)，由北向南逐漸靠近防波堤。沈大3451線電纜線與薄刀嘴防波堤最遠(yuǎn)距離為237m，最近距離為45m；沈洋3482線電纜線與薄刀嘴防波堤最遠(yuǎn)距離為327m，最近距離為157m；兩條電纜線平均距離約100m。吹沙船位應(yīng)布置在海底電纜安全警戒線以外，因此吹沙船位的選點(diǎn)空間將進(jìn)一步被壓縮。

2 吹沙船位布置方案

為避開沈家灣客運(yùn)站客輪主航道，保護(hù)海底電纜的安全，同時(shí)保障不影響薄刀嘴防波堤施工船舶航行安全，可使用的安全水域面積有限，因此吹沙船位布設(shè)僅考慮如下方案。

2.1 吹沙船布置在防波堤口門內(nèi)

如吹沙船位布置在在建防波堤內(nèi)側(cè)水域，為了不與防波堤工程的安全作業(yè)區(qū)發(fā)生沖突，且不影響防波堤工程船舶的安全進(jìn)出和雙方施工安全。據(jù)實(shí)測(cè)水深數(shù)據(jù)，防波堤口門內(nèi)僅沈家灣客運(yùn)站導(dǎo)堤內(nèi)側(cè)水域在高潮時(shí)滿足水深要求，故考慮將吹沙船布置在圖3藍(lán)色區(qū)域處。

2.2 吹沙船布置在防波堤口門外

如將吹沙安全作業(yè)區(qū)布置在在建防波堤外側(cè)水域，且為避開沈家灣客輪主航道，吹沙船位僅能布置于圖4紅框范圍處，且因距薄刀嘴防波堤?hào)|垂線約135m的海底鋪設(shè)有海底電纜，吹沙船拋錨范圍較大，將越過海底電纜的警戒線。

3 不同船位布置方案的比較

3.1 吹沙船布置在口門內(nèi)

若將吹沙船位布置在防波堤口門內(nèi)，該處不會(huì)對(duì)沈家灣客運(yùn)站來往客輪產(chǎn)生影響，且此船位在海底電纜警戒線以外，不會(huì)觸發(fā)電纜警報(bào)，并預(yù)留出足夠的口門寬度，不會(huì)影響雙方施工船舶的安全進(jìn)出。但該區(qū)域水深相對(duì)于口門外水深較淺，工程運(yùn)沙船滿載吃水約6m，該區(qū)域僅高潮時(shí)能滿足運(yùn)沙船進(jìn)出的水深，因而需運(yùn)沙船趁潮施工，對(duì)工程進(jìn)度影響較大，有效作業(yè)時(shí)間大大削減。

3.2 吹沙船布置在口門外

若將吹沙船位布置在防波堤口門外，該區(qū)域相較于前者水深足夠，船舶無需趁潮施工。然而此位置距沈家灣客輪主航道較近，吹沙船拋錨后會(huì)部分越過海底電纜警戒線，觸發(fā)警報(bào)，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。

圖4 吹沙船位布置2(防波堤口門外)

3.3 方案對(duì)比

口門內(nèi)的布置方案安全性較高，但需趁潮施工，施工進(jìn)度緩慢；口門外的布置方案水深足夠，無需趁潮施工，施工進(jìn)度較快，但需承擔(dān)船錨觸碰海底電纜的風(fēng)險(xiǎn)，且口門外無遮攔，涌浪較大，安全性較前者低。

4 結(jié) 語

綜上所述，在盡量滿足工期要求的情況下，該工程吹沙船位應(yīng)布置在防波堤口門內(nèi)沈家灣導(dǎo)堤內(nèi)側(cè)水域，該區(qū)域能較好地保障船舶施工安全、各類船舶通航安全，雖受諸多條件的制約，運(yùn)沙船需趁潮施工，施工進(jìn)度受到較大影響，但仍在可控范圍內(nèi)。通過對(duì)沈家灣薄刀嘴水域復(fù)雜的水文、航運(yùn)等因素進(jìn)行分析研究，有效解決了沈家灣東側(cè)場(chǎng)地及護(hù)岸處理工程船舶施工的方案布置問題，為工程順利進(jìn)行提供了理論依據(jù)，為該水域航運(yùn)安全提供了保障。