長江口深水航道耙吸裝駁工藝通航交會寬度標準研究

劉棟，陳復奎

（1.上海航鴻工程管理有限公司，上海 200137；2.交通運輸部長江口航道管理局，上海 200003）

長江口深水航道回淤量大且在回淤時間和空間上分布不均，主要集中在洪淤季節（5-11月份），近年來，平均每年的維護疏浚量在6000 萬m左右。隨著附近橫沙島東灘區域吹填工程的完工，多個吹泥站將陸續停止使用，大量疏浚土需要外拋，導致疏浚土處理區域與施工區域距離的增長，長運距下耙吸船的運轉效率較低，核心裝備利用率沒有得到充分發揮。為了充分發揮耙吸船的挖掘能力，在長運距工程中自航耙吸船與自航泥駁船聯合施工，改變過去耙吸船疏浚挖－運－拋的單船作業模式，合理地將耙吸船挖泥環節和運輸拋泥環節進行分離，將運輸拋泥環節交由自航泥駁完成，從而提高耙吸船的有效利用率，盡量減少維護疏浚成本，有必要在長江口12.5m 深水航道的維護疏浚中研究并運用耙吸裝駁工藝。

由于長江口深水航道以往未采用過耙吸裝駁工藝，參與實船試驗的施工船組在一定程度上占用原本已經緊張的通航資源，現行通航超寬交會規則的適用在此方面也存在盲點，因此需要通過研究切實了解耙吸裝駁工藝與通航安全標準之間的關系，提出有針對性的通航安全管理措施，在確保通航及施工安全的基礎上，提高耙吸裝駁工藝的作業時間和效率。

1 工藝流程介紹

長江口深水航道耙吸裝駁工藝是由大型耙吸船艕帶自航泥駁進行聯合施工的一種新型工藝。該工藝改變了目前耙吸船挖、運一體的施工模式，通過采用耙吸船挖泥、泥駁運泥的施工工藝，使航道疏浚施工中的挖泥與疏浚土運輸兩道工序分解，從而達到提高耙吸船挖泥施工效率、降低運輸費用、解決長距離疏浚土外拋的目的。耙吸挖泥船與自航泥駁聯合施工工藝流程為：耙吸挖泥船只挖泥裝駁，運、拋全部由自航泥駁完成，實現耙吸船挖泥環節和運輸拋泥環節的合理分離，從而提高大型耙吸船的有效利用率。主要包括4 個過程：艕靠系泊操作、挖泥裝駁、滿載后離泊航行、泥駁拋泥，詳見圖1。

2 通航交會安全寬度標準論證

2.1 分析船舶交會相關設計要求和通航寬度構成要素

2.1.1 通航過程中存在的問題

經過走訪調研通航管理部門、航運企業的需求，從安全交會角度來看，大型耙吸挖泥船艕帶泥駁聯合疏浚工藝在長江口的應用急需解決通航安全性問題主要是：艕靠作業過程需占用航道內通航水域，與其它船舶的相互影響。按照現行的《長江口12.5 米深水航道通航安全管理辦法》，目前的深水航道交會船舶的寬度之和超過80m 即為超寬交會。由于船組作業時兩條船舶及碰墊的寬度達到51.8m（27.3+22+2.5），按一般理解，耙吸裝駁船組與船寬大于 28.2m 的其他船舶交會即構成超寬交會。在深水航道實際通航的船舶多數船寬大于28.2m，所以，如果認定船舶寬度之和不得超過80m 的控制標準適用于耙吸裝駁船組，船組只要在槽內作業即違反超寬交會規定。

針對現行通航寬度規則對工藝的限制問題，需要根據作業耙吸船和自航泥駁的尺度特征、操縱性能和作業特點，研究耙吸裝駁船組作業位置與占用航道寬度之間的關系。

2.1.2 雙向通航寬度的計算與確定

根據交通運輸部《海港總平面設計規范》（JTJ211-99）,雙向航道寬度按下列公式計算：

=2++2

=(sin+)

式中，W—航道有效寬度（m）；A—航跡帶寬度（m）；n—船舶漂移倍數；γ—風流壓差角（°）；b—船舶間富裕寬度（m），取設計船寬B；c—船舶與航道底邊間富裕寬度（m），集裝箱船取0.75B，散貨船取B；L—設計船長（m）。

該研究成果根據《海港總平面設計規范》的規定和長江口深水航道三期工程的初步設計，得出在長江口深水航道內船舶雙向交會時，兩交會船舶寬度之和不得超過78m 的結論。基于此項研究成果，上海海事局于2008年8月發布《長江口深水航道船舶超寬交會通航安全管理辦法（暫行）》。為便于操作，該辦法將船舶超寬交會時兩船寬度之和的控制標準放寬到80m。

2.1.3 耙吸裝駁作業船組與大型通航船舶的差異

耙吸裝駁作業船組作業期間，耙吸船與泥駁船通過系纜系統連接，在帶妥全部纜繩后，兩船車、舵、側推等操縱設備及航行會讓由耙吸船長負責，泥駁配合。艕靠裝駁工藝試驗總結指出，作業期間船組的保速保向性能良好、航向穩定性較好、停車沖程在合理范圍，船組協調操縱性能良好。

耙吸裝駁船組最大吃水不超過8.5m，施工期間航速2-3 節，長江口深水航道維護疏浚的工作特點決定了耙吸裝駁船組作業范圍不僅僅局限在航槽內，而是包括邊坡在內的整個航道寬度斷面內的所有位置都是維護疏浚的作業區域，不受邊坡效應和淺水效應的影響，不需要保持在航槽內作業，不必與航道邊線保持富裕寬度，可以在航槽內和航槽外的邊坡水域從事維護性疏浚作業。

因此，就耙吸裝駁作業船組的作業特點、作業范圍和可航水域而言，不宜完全套用交會船舶寬度之和不得超過80m 的控制標準。

2.2 實船試驗驗證

2.2.1 試驗設備

在實船實驗中，在船舶各典型位置安裝了定位定向儀、船舶姿態儀、信標機等設備，通過點位換算，實時記錄各特征點的經緯度，在電子海圖上繪成曲線，可表示作業期間耙吸船的航行軌跡。

2.2.2 耙吸裝駁作業船組與通航寬度有關數據的取值

耙吸裝駁作業試驗期間通過大、中、小潮三個階段的試驗航行數據采集與分析，形成實船試驗數據統計結果，結果表明：耙吸裝駁作業船組的航跡順直穩定，風流壓差角γ 不超過7°，船舶漂移倍數n 不超過1.69，與相關規范對大型運輸船舶的規定基本相當。

2.2.3 耙吸裝駁作業船組的航跡帶寬度測試

參與耙吸裝駁作業的代表船型“長江口01”船長132.00m，船寬27.3m；“航駁7001”船長101.70m，船寬22.00m。加上兩船間緩沖靠墊2.5m，耙吸裝駁作業船組的總寬為51.8m。比較分析耙吸裝駁作業船組與集裝箱船或散貨的船型尺度可知，耙吸裝駁作業船組最大的特點是寬度和長度的比值B/L=0.39，遠大于集裝箱船B/L=0.13 和散貨船B/L=0.15。在風流壓差角γ、船舶漂移倍數n 相同的條件下，耙吸裝駁作業船組的航跡帶寬度遠小于集裝箱船和散貨船。

計算分析表明：在風流壓差角γ=7°、船舶漂移倍數n=1.69 條件下，耙吸裝駁作業船組航跡帶寬度A=114.73m，與50000 噸級集裝箱船（船寬32.3m）、70000-100000 萬噸級散貨船（船寬32.3-43m）、50000-80000 噸級油船（船寬32.2-42m）和50000-80000 總噸級客船（船寬32.3-36m）基本相當。

2.3 提出耙吸裝駁工藝施工期間交會寬度的控制標準

通過實測數據，進一步模擬計算耙吸裝駁作業船組占用相應航跡帶寬度后航道剩余通航寬度允許通過的最大船型，以風流壓差角為7°，船舶漂移倍數為1.69，航道設計寬度為350m 為條件，參照耙吸裝駁船組的船型尺度和《海港總體設計規范》（JTS165-2013）附錄A 所列的設計船型尺度，可計算出耙吸裝駁船組在距離航道底邊線不同位置挖泥作業時，航跡帶左邊界的位置及剩余航道寬度，并以此為依據計算出允許交會的不同類型船舶的最大噸級和最大寬度。結果表明：耙吸裝駁作業船組在距離航道邊線外側10m 至航道中心線不同位置挖泥作業，航跡帶將占用航道寬度10.18-195.18m不等，剩余航道寬度339.82-154.82m，可交會350000-35000 噸級散貨船，寬度63.5-30.4m；可交會200000-20000 噸級集裝箱船，寬度59-27.6m；可交會300000-20000 噸級油船，寬度60-26m；可交會225282-30000總噸級客船，寬度60.5-30.4m；可交會40000 噸級雜貨船，寬度32.3m。

2.4 提出耙吸裝駁工藝通航安全措施

（1）鑒于耙吸裝駁船組船型尺度、航行作業水域的特殊性，應明確《長江口深水航道（12.5m）試通航期間通航安全管理辦法》關于雙向交會船舶寬度之和不得超過80m 的規定不適用于耙吸裝駁作業。應根據耙吸船實際下挖泥作業的位置來確定剩余航道寬度，并以此來控制另一側單向通航船舶的最大寬度；或者，根據另一側單向通航船舶的最大寬度，反向計算通航所需的最小剩余航道寬度，以此控制耙吸船挖泥作業點在交會斷面的橫向位置。長興高潮前3 小時至長興高潮時停止工作讓出北槽航道。

（2）明確耙吸裝駁船組是一個避碰操縱和航行安全責任的統一主體，操縱性能良好，指揮分工明確，應視為1 艘船，在同一斷面只有1 艘過往船舶交會或追越時，不構成“在北槽航道內同一斷面三船相會”。同時，進出口船舶要注意耙吸裝駁船組的動態，避免在船組施工作業單元水域會遇。

（3）對耙吸裝駁船組的號燈、號型進行專門研究后確定，并提請海事主管部門審定。

（4）明確在航道底邊線25m 以外下耙作業屬于槽外航行作業，在此情況下槽內同向航行船舶不構成“北槽航道內追越”。當船組在航道底邊線25m 以內下耙作業時，應向VTS 報告作業位置及占用的水域寬度，由VTS 根據有關避讓規定協調雙方行動。

（5）耙吸裝駁船組應采用小角度進出航道和避讓浮筒。進出航道和避讓浮筒前通過VHF 向他船通報船組的操縱意圖。與他船交會應避開浮筒及浮筒附近的上下游水域。

3 結論

（1）長江口12.5m 深水航道的維護疏浚有必要研究并運用耙吸裝駁工藝。耙吸裝駁作業船組寬度和長度的比值，遠大于集裝箱船和散貨船，在風流壓差角γ、船舶漂移倍數n 相同的條件下，其航跡帶寬度遠小于相同船寬集裝箱船和散貨船的航跡帶寬度。船舶寬度之和不超過80m 雙向交匯控制標準對于耙吸裝駁作業船組與他船的交會，并不適用。

（2）提出耙吸裝駁作業施工期間交會寬度的控制標準，應當建立剩余通航寬度的概念，把基于船組耙頭至航道底邊線的距離位置、船組的風流壓差角和橫向漂移距離計算的剩余通航寬度是否滿足另一側通航船舶單向通航來作為判斷耙吸裝駁作業船組與其他通航船舶能否安全交會的標準。