大型施工船舶臨近海底管道拋錨作業(yè)安全措施

陳強(qiáng) 中交第三航務(wù)工程局有限公司寧波分公司

1.工程背景

浙江嘉興（平湖）LNG應(yīng)急調(diào)峰儲(chǔ)運(yùn)站項(xiàng)目碼頭工程，碼頭呈“蝶”形布置，A7泊位由工作平臺(tái)、靠船墩、系纜墩、聯(lián)系橋、集液池墩等組成，泊位長(zhǎng)度265m，A8泊位由工作平臺(tái)、系纜墩、聯(lián)系橋等組成，泊位長(zhǎng)度135m，引橋?qū)挾热?2m，長(zhǎng)度705.215m。

工程附近水域現(xiàn)有海底管道1組，即中國(guó)石油化工股份有限公司杭州灣海底輸管線道，該輸管線道是甬-滬、寧進(jìn)出原管線道的重要組成部分，分別由10.75英寸、28英寸、30英寸3條管道組成。

管線距A8泊位系纜墩最近距離為158m。本工程主要采用水上施工船舶進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工，主要施工步驟為水上沉樁→水上混凝土澆筑→水上構(gòu)件安裝→附屬設(shè)施安裝。因此，在距離海底管道如此近的情況下，對(duì)施工船舶拋錨作業(yè)對(duì)管線造成了較大大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.船舶錨位布置

本工程水上沉樁施工時(shí)打樁船所需拋設(shè)的錨位要求最高距離管線最近，其余施工船舶錨位均較打樁船距離管線更為遠(yuǎn)離。

因此，以打樁船主要錨位進(jìn)行安全分析。

施打樁基時(shí)，打樁船船頭均向西側(cè)或岸側(cè)拋錨定位，船身一直位于管線東側(cè)。在沉樁等作業(yè)時(shí)，由于錨位在管線警戒浮標(biāo)線東側(cè)，船身在錨位更東側(cè)，靠近管線的錨只有向東走錨的可能，從而確保了管線的安全。在沉樁作業(yè)、混凝土澆筑、水上起重安裝等作業(yè)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)各配備對(duì)應(yīng)管理、監(jiān)測(cè)人員及一艘警戒拖輪、一艘錨艇值班，發(fā)現(xiàn)有走錨現(xiàn)象時(shí)，立即停止施工作業(yè)，由拖輪進(jìn)行搶險(xiǎn)救援，由錨艇重新拋錨，確保安全。

3.海底管線保護(hù)方案

A8泊位西側(cè)海底有原管線道3根，情況較為復(fù)雜。施工前，根據(jù)業(yè)主及設(shè)計(jì)單位提供的水下管線相關(guān)資料，與管線所轄單位取得聯(lián)系，落實(shí)管線位置、數(shù)量，并取得施工作業(yè)許可，同時(shí)施工過(guò)程中采取相應(yīng)的措施，切實(shí)可行地做好管線的保護(hù)工作。

3.1 準(zhǔn)備工作

施工區(qū)域海底管線保護(hù)流程：

收集管線資料→地下管線與碼頭設(shè)計(jì)位置的模擬分析→復(fù)核碼頭平臺(tái)樁位設(shè)計(jì)扭角→水上設(shè)置警示浮標(biāo)→水上施工GPS定位拋錨→完工撤除警示標(biāo)志。

（1）收集管線資料。向業(yè)主及監(jiān)理單位、管線所屬單位仔細(xì)咨詢了解施工區(qū)域水下管線的數(shù)量、走向、埋置深度等信息。并請(qǐng)業(yè)主及設(shè)計(jì)單位提供管線位置數(shù)據(jù)，以此作為制定水下管線防護(hù)措施的依據(jù)。

（2）管線與碼頭設(shè)計(jì)位置的模擬分析。按照業(yè)主提供的管線資料與碼頭設(shè)計(jì)位置進(jìn)行模擬分析，在確保管線安全情況下設(shè)置合理的管線警戒位置及施工船舶的拋錨位置。

（3）復(fù)核碼頭平臺(tái)樁位設(shè)計(jì)扭角。施工前復(fù)核設(shè)計(jì)圖紙，若發(fā)現(xiàn)引橋和碼頭平臺(tái)樁位扭角不利于打樁船拋錨，或打樁船船尾在管線上方，及時(shí)與設(shè)計(jì)協(xié)商，對(duì)引橋和碼頭樁位扭角做調(diào)整，盡最大限度保障施工過(guò)程中管線不受施工影響。

3.2 海上管線保護(hù)措施

在碼頭工程施工過(guò)程中將采取設(shè)置警戒浮標(biāo)，設(shè)立禁航區(qū)，施工作業(yè)船舶GPS定點(diǎn)拋錨的技術(shù)措施以確保管線安全。同時(shí)請(qǐng)管線所屬單位同步對(duì)管線及施工過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)以確保將施工作業(yè)對(duì)管線的影響降至最低。

3.2.1 警戒浮標(biāo)設(shè)置

在施工期間，先對(duì)管線位置進(jìn)行定位，確定保護(hù)警戒區(qū)域。在管線東側(cè)25m-40m處，根據(jù)預(yù)設(shè)坐標(biāo)，在高平潮同時(shí)氣候良好，風(fēng)浪較小時(shí)，采用中海達(dá)IRTK定位系統(tǒng)，由錨艇安裝8座警戒浮標(biāo)，浮標(biāo)的錨纜長(zhǎng)度根據(jù)潮位及泥面標(biāo)高預(yù)先計(jì)算，減少其自由漂浮距離，增加定位準(zhǔn)確度。浮標(biāo)共計(jì)警戒長(zhǎng)度約650m，基本可覆蓋所需的施工拋錨海域。浮標(biāo)的設(shè)置，直觀明了地標(biāo)明了管線的位置與走向，為施工船舶的進(jìn)點(diǎn)提供參照物。同時(shí)，安排一艘警戒船值班巡邏，并向施工相關(guān)部門和施工船舶進(jìn)行交底。施工船舶拋錨設(shè)浮球，由專人負(fù)責(zé)觀測(cè)，當(dāng)浮球偏移明顯時(shí)，說(shuō)明有走錨的可能，應(yīng)重新測(cè)量及拋設(shè)。

管線防護(hù)施工所需浮標(biāo)的數(shù)量、規(guī)格、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等符合現(xiàn)場(chǎng)施工要求，本工程所需浮標(biāo)八座，均采用500KG混凝土配重塊;錨鏈采用20mm直徑鋼絲繩，錨鏈長(zhǎng)度采用浮標(biāo)投放位置設(shè)計(jì)高水位至泥面的長(zhǎng)度，盡量減少自由漂浮狀態(tài)，確保定位的精確；浮標(biāo)直徑1200mm，數(shù)量8座，采用定制成品，并設(shè)置太陽(yáng)能警示燈。

施工期間作業(yè)船舶盡量安排在高潮位拋錨就位。若不可避免需在低潮期間拋錨就位時(shí)，按照設(shè)計(jì)資料本工程所在區(qū)域高低潮位偏差約6米，低潮位浮標(biāo)自由漂浮距離約10米左右，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)船拋錨位置按照現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)向、潮流方向及現(xiàn)場(chǎng)水位合理選擇進(jìn)行偏離警戒線位置拋錨，確保錨位與水下管線的安全距離。

3.2.2 施工作業(yè)船舶控制措施

結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀髼l件，7級(jí)風(fēng)況（東南風(fēng)6級(jí)及以下）、3級(jí)海況（浪高0.5-1.25m）及以下，能見(jiàn)度大于1公里的情況下，可以進(jìn)行水上施工作業(yè)。

施工作業(yè)時(shí)，要嚴(yán)格追蹤施工現(xiàn)場(chǎng)氣候狀況，選擇合理的施工窗口期（盡量選擇小潮汛期間）進(jìn)行施工作業(yè)；一旦在施工作業(yè)中途遭遇不可預(yù)見(jiàn)的強(qiáng)對(duì)流天氣及海況突然惡化的情況，必須啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

施工船舶拋錨采用錨艇完成，配備GPS測(cè)量定位系統(tǒng)及專業(yè)定位測(cè)量技術(shù)人員指揮拋錨。拋錨前，由項(xiàng)目工程師預(yù)先在軟件上設(shè)定錨位，錨艇技術(shù)人員根據(jù)錨位坐標(biāo)精確拋錨，并做好標(biāo)記，實(shí)際坐標(biāo)反饋給項(xiàng)目工程師，若錨位距離不足，或沒(méi)有滿足施工要求則重新拋錨，直至錨位滿足施工需要。同時(shí)主要施工船上均配備7噸海軍錨，加強(qiáng)船錨的抓地力，從根本上減小走錨概率。

錨位選擇的原則：錨位拋在最東側(cè)管線的東側(cè)即警戒浮標(biāo)外側(cè)，距離最東側(cè)油管的安全距離最小為41m，最大為148m；根據(jù)施工船錨泊系統(tǒng)的配置，靠近油管側(cè)兩臺(tái)錨機(jī)鋼絲繩長(zhǎng)度均為400m，考慮預(yù)留、水深以及施工作業(yè)船體位置情況，拋錨距離不少于120m。

保護(hù)原油管道側(cè)的錨泊系統(tǒng)的計(jì)算：

1）定位錨及錨纜總抓力計(jì)算及懸垂長(zhǎng)度

水流作用力

V：流速設(shè)計(jì)值，取最大潮流值2.27m/s

C：水流阻力系數(shù)，取1.3

ρ：海水的密度1025kg/m3

A:船體遇流面面積取較大值100m2

2）過(guò)碼頭段海纜敷設(shè)最大水深15m，取值按水深h=15m計(jì)算，每側(cè)2個(gè)錨，

單個(gè)錨受力為：34.4/2=17.2t

錨纜懸垂長(zhǎng)度

3）Lc為拋出的錨纜，取750m

著底錨纜長(zhǎng)L=L c-S1=7 5 0-674=315m

4）左舷2個(gè)錨及錨纜總抓力計(jì)算：

一般情況下，德?tīng)査^錨抓力系數(shù)為為6-8，為安全起見(jiàn)本次計(jì)算選用λa=6，錨重Wa=7t

錨抓力Pa=λa×Wa=6×7=42t

錨纜重Wc=0.00545t/m，錨纜抓力系數(shù)λc=0.75

錨纜抓力Pc=λc×Wc×L=0.75×0.00545×315=1.29t

總抓力

=Pa+Pc=42+1.29=43.29t>17.2t

故左舷2 個(gè)錨，錨的懸垂長(zhǎng)度43 5m，在最大水深和最大流速工況下，單錨總抓力的安全系數(shù)為2.5倍，船舶錨泊系統(tǒng)是可以滿足施工要求的。

根據(jù)施工船舶的作業(yè)位置，詳細(xì)繪制錨位圖，確保管線的安全。在船舶進(jìn)場(chǎng)后，嚴(yán)格按預(yù)定的拋錨點(diǎn)坐標(biāo)采用GPS進(jìn)行定點(diǎn)拋錨，拋錨后并及時(shí)復(fù)測(cè)錨位確保偏差在2m以內(nèi)。派專人對(duì)施工船舶進(jìn)行交底和船舶調(diào)度，在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)錨位圖指揮船舶拋錨，錨位上設(shè)置浮標(biāo)。

施工時(shí)在施工現(xiàn)場(chǎng)配備警戒拖輪一艘，施工過(guò)程發(fā)現(xiàn)走錨或者船舶危及水下管線安全時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)立即停止施工，并將船舶拖離至管線安全范圍以外區(qū)域，危險(xiǎn)解除后方可重新就位施工。

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)嚴(yán)格落實(shí)以上措施，本工程在打樁期間未發(fā)生安全事故，保證了海底管道的安全的同時(shí)也確保了沉樁順利。

以上的安全防控措施具有鮮明的特點(diǎn)和適用范圍，在水上或水下有保護(hù)性重要設(shè)施時(shí)，均可參照選擇本施工方法。