鐵桿掃床在沙特吉贊項目的應用

程洪波

摘要 通過鐵桿掃床可以檢驗工程施工質量，確定施工區域內是否存在障礙物，蕩平施工區域內土體，平整施工區域。文章介紹了鐵桿掃床在沙特吉贊一期工程港池和航道施工檢驗中的應用，具體說明了船舶選型、鐵桿掃床系統的組成及鐵桿掃床的實施過程，并對鐵桿掃床的要點及取得的成果進行了總結。

關鍵詞 鐵桿掃床;檢驗;應用;成果

中圖分類號 U616 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）05-0132-03

0 引言

沙特吉贊項目位于沙特阿拉伯西南沿海吉贊港，為沙特阿拉伯西部主要港口之一，瀕臨紅海東南側，北距沙特第一大港吉達港約800 km。該項目疏浚施工主要包括航道、港池、碼頭基槽、管道基槽、混合池等。項目業主為全世界最大的石油公司沙特阿美石油公司，項目投資金額大，施工周期長。

按照業主阿美（Aramco）技術規格書要求[1]，一期工程航道和港池在正式移交前需要應用鐵桿掃床（Bar Sweep）檢驗施工質量。為保證移交順利完成，沙特吉贊項目部在完成航道和港池的施工及浚后測量并獲得業主和咨工批準通過后，立即進行鐵桿掃床的相關準備工作，并在方案和相關設施獲得審批后，相繼在港池和航道區域開展鐵桿掃床工作。以下分別從船舶選擇、鐵桿掃床系統的組成和鐵桿掃床的實施過程對鐵桿掃床在吉贊項目的應用進行全方位地介紹并總結實施掃床取得的成果。

1 船舶選擇

鐵桿掃床的相關設備需要安置在自航船舶上，通過船舶行駛進行掃床作業。為了更好地完成掃床作業，所選船舶應具備以下特點：

（1）船舶操縱性能良好，能夠勻速穩定地行駛。

（2）船載卷揚機工作平穩，能夠穩定地提升和下放掃床鐵桿。

（3）船舶在一般風浪條件下不產生顛簸或顛簸較小，確保掃床鐵桿不產生劇烈晃動。

沙特吉贊項目部有源長1、源長8和源長9三條自航錨艇，其中源長1為加油船不能進行電焊動火作業;源長8與源長9為加水船，兩船船型相似，基于以上特點經過實際上船考察對比，發現兩船航行穩定性均較好，但源長9的卷揚機工作性能要優于源長8，對重物提升能力較強;同時源長9抵御風浪能力較強，在一般風浪條件船舶基本無顛簸，最終選定源長9為鐵桿掃船工作錨艇。源長9的相關參數如表1所示。

2 鐵桿掃床系統的組成

鐵桿掃床系統由掃床鐵桿、鋼絲纜、支架及GPS接收器組成。其中鐵桿（見圖1）總長10 m，主體由工字鋼和鐵板焊接而成，并裝配底座以用于連接鋼絲纜;支架（見圖2）由工字鋼切割焊接而成并裝配手拉葫蘆，支架共兩個分別焊接在錨艇的左舷和右舷中部。

鐵桿掃床系統各組成部分的主要功能如下：

（1）鐵桿：掃床系統的核心構件，實際工作時位于船底正下方，隨船舶行駛在預定路線上進行掃床，用于檢測施工區是否存在淺點和礙航障礙物，同時蕩平淤泥平整海床。

（2）鋼絲纜：鋼絲纜共有4根（2根30 m，2根20 m）均與鐵桿相連，其中長度為30 m的2根鋼絲纜另一端與卷揚機相連，用于抬起及下放鐵桿;長度為20 m的2根鋼絲纜另一端與支架上的手拉葫蘆相連，其上從15 m開始在整米處均作有標記，并且16.5 m至18 m之間每隔10 cm作有標記（港池和航道的設計水深分別為16.5 m和17.5 m），同時為了方便讀數在此長度范圍內還粘附一段皮尺，此段鋼絲纜除進行水深讀數外還確保鐵桿穩定的停留在錨艇下方并保持其平衡，如圖3。

（3）支架：支架焊接在錨艇中部左右兩側，其上焊接掛鉤并懸掛手拉葫蘆。正常工作時，鐵桿位于支架正下方水中，通過支架上裝配的手拉葫蘆配合鋼絲纜讀數，可以調節鐵桿到達指定深度。

（4）GPS接收器：安裝在錨艇頂棚中軸線上，與筆記本電腦相連。將經業主和咨工批準的分條路線圖導入筆記本電腦用于導航，指示船長操縱錨艇攜帶鐵桿沿著預先設定好的線路航行。

3 鐵桿掃床實施過程

3.1 下放鐵桿

在不實施掃床時，鐵桿連同鋼絲纜系好浮漂置于施工區邊緣淺水區。鐵桿掃床開始前錨艇駛入淺水區將浮漂連同鋼絲纜打撈起來，并將長度為30 m的2根鋼絲纜分別與兩臺卷揚機相連，另一端繞過船頭滑輪與鐵桿相連，此時轉動卷揚機將鐵桿拉出水面并置于船頭位置;此時20 m長的2根鋼絲纜一端與鐵桿相連，由于另一端距離船體中部的手拉葫蘆還較遠無法連接，所以先將其分別固定在船體兩側的鋼樁上。隨后開動兩臺卷揚機帶動鋼絲纜緩緩下放鐵桿，鐵桿到達一定深度后，將20 m鋼絲纜固定在鋼樁的一端取下與手拉葫蘆相連[1]。

駕駛錨艇航行至掃床路線的起點處，然后停船。開動卷揚機繼續下放鐵桿，并觀察20 m長的兩根鋼絲纜。當兩根鋼絲纜基本豎直時，鐵桿下放到位，卷揚機停止轉動。此時鋼絲纜和鐵桿的位置如圖4所示。

3.2 調整鐵桿下放深度

鐵桿的下放深度用以下公式計算：

D鐵=D設+T+D預 （1）

式中：D鐵——鐵桿的下放深度;

D設——港池或航道的設計水深，取正值;

T——潮位值;

D預——預留深度，由于錨艇在航行過程中可能發生上下顛簸，為保證鐵桿所處深度不小于設計深度，故取10 cm預留深度。

通過高頻聯系施工船舶獲取實時潮位后，根據式（1）計算出鐵桿的下放深度。然后通過調節手拉葫蘆并結合鋼絲纜上刻度在水面處的讀數，將鐵桿下放至計算深度。

3.3 掃床分條與數據記錄

航道和港池的掃床分條以覆蓋全部施工區域、方便錨艇通行、易于進行全局控制為原則。分條寬度均為8 m，而鐵桿的長度為10 m，也就是說掃床過程中有2 m的重疊寬度，這樣可以確保全部掃床區域都被鐵桿掃過而無遺漏。港池的分條情況如圖5所示。

在掃床過程中，每隔10 min要通過高頻聯系施工船舶獲取實時潮位值，同時讀取此時鋼絲纜上水面處的刻度值，記錄在圖6所示表格中。當潮位值變動超過10 cm時，按式（1）計算下放深度，并調節手拉葫蘆將鐵桿下放至該深度處。

3.4 鐵桿掃床結果的確認

由前期試驗可知，當鐵桿碰到障礙物后會帶動20 m鋼絲纜向后擺動同時鋼絲纜發生扭轉彎曲。在掃床過程中，業主代表和咨工會隨時檢查鋼絲纜的狀態以確定是否存在淺點或障礙物，并將完成掃床的分條代號和掃床結果記錄在圖7所示表格中，該表格在每次掃床結束后由業主代表、咨工和項目部人員三方簽字確認。

3.5 回收鐵桿

每次鐵桿掃床結束后，在掃床終點處停船轉動卷揚機將鐵桿提升到合適位置后，解開兩側手拉葫蘆20 m鋼絲纜連接端并將其分別系在船體兩側的鋼樁上。繼續轉動卷揚機使鐵桿拉出水面并置于船頭位置。

駕駛錨艇進入施工區邊緣淺水區指定位置停船，松開鋼柱上20 m長的鋼絲纜，隨即轉動卷揚機將鐵桿緩緩放入水中，當兩根30 m長的鋼絲纜與卷揚機接頭出現后，松開接頭并系好浮漂將其放置于水中。

3.6 掃床過程中要點

（1）確保整套掃床設備質量可靠，安全耐用。掃床鐵桿和鋼絲纜要長時間淹沒在海水之中，因而鐵桿選用鋼材要質量合格并經過一定的防腐處理;同理鋼絲纜要選用優質產品，且其要承受較大的拉力，所以要從全條鋼絲纜中切割出指定長度（20 m和30 m），避免將幾根鋼絲纜通過焊接或鉸接的方式的拼接至指定長度，那樣容易出現受力薄弱點進而可能出現鋼纜斷開發生危險。

（2）雖然在劃分掃床分條時已經最大限度考慮了船舶航行的便捷性，但船舶駕駛員的駕駛技術依然對掃床的實施有重要影響。良好的駕駛技術確保船舶嚴格按照既定的掃床路線穩定行駛，同時控制船舶以較低的速度勻速行駛能夠確保掃床設備發揮良好的工作性能以達到最好的掃床效果。

（3）隨時關注潮位變化。如潮位降低時沒有及時升高鐵桿，可能導致鐵桿直接在海床上拖行，從而使垂直鋼絲纜發生偏移進而產生誤判;而如果潮位升高時沒有及時下放鐵桿，會導致鐵桿離開海床面甚至距海床面距離過大而達不到掃床的目的。因而根據潮位變化及時調整鐵桿下放深度是掃床工作能夠取得預期效果的一個重要因素。

（4）及時排除安全隱患。在掃床設備制作過程中連接部位均應做好加固處理，并經檢驗合格后方可投入使用。在設備使用過程中，所有掃床工作的參與人員要加強安全意識，尤其是鐵桿拉出水中和放入水中過程中，卷揚機工作區域內，禁止人員停留以免發生危險。同時鐵桿要定期打撈出水對其進行檢驗，對出現松動的部位進行加固及防腐處理，鋼絲纜也要隨時關注其性能，對有安全隱患的鋼絲纜及時更換。另外對于支架位置也要定期檢修，如出現支架不平、焊縫松動等現象時，要及時進行修補更正。以上措施可以確保掃床工作安全平穩地順利實施[2]。

4 結語

吉贊項目一期港池和航道的鐵桿掃床工作歷時近四個月，掃床區域內未發現淺點及障礙物。鐵桿掃床的順利完成，既保證了港池和航道的順利移交同時顯示出項目部高質量地完成了這些區域的施工任務，受到業主和咨工的一致肯定。后續工程施工結束后，鐵桿掃床依然將作為檢測手段的一種檢驗工程的施工質量。

參考文獻

[1]Scope of Work for Dredging and Recla mation. Project Specification[S]. Saudi Arabia： Saudi Arabian Oil Co mpany， 2013.

[2]疏浚與吹填工程技術規范：SL17—2014[S]. 北京：中國水利水電出版社， 2014.