浅析捷龙轮在港珠澳大桥沉管边施工工艺

刘志平

【摘要】被誉为“海底吸尘器”的捷龙轮承担沉管安放、对接前对海底基槽清淤工作，为沉管安放扫清障碍，保证“深海之吻”工程顺利对接成功起到关键性作用。钢封门是保护沉管水密、保证沉管间彼此贯通的重要屏障。由于其裸露在沉管两侧，而捷龙轮在附近施工，其安全性得不到确切的保障。如何提高、改善捷龙轮的施工工艺成为保障钢封门安全的重要举措。

【关键词】海底沉管 施工工艺 安全保障

1、海底沉管概述

港珠澳大桥由桥梁和海底隧道两部分组成，其中施工技术难度最大的当属大桥主体工程中的海底隧道。港珠澳大桥海底隧道全长6648米，由33个沉管连接而成。因其跨越珠江口主航道，沉管隧道需沉埋深度近50米，故沉箱间对接工程是当今世界上最难的海底隧道工程，被誉为“深海之吻”。然而，两个沉管对接，沉管两端的钢封门是否能顺利打开被列为对接作业的监控重点。钢封门具有水密封门的作用且裸露在沉管外侧，它的安全被视为整个沉管隧道的生命线，一旦遭到碰撞破坏或变形，都将会造成无法估量的严重后果。

2、捷龙轮清淤工艺流程

“捷龙”轮专用于港珠澳大桥海底隧道建设项目，承担管道沉箱铺设前对海底基槽的清淤工作，被誉为“海底吸尘器”。根据工程设计要求，巨型沉管安放前，施工方需对基槽底部海水进行泥浆密度测试，当槽底海水浓度高于1.026吨/立方米时，必须进行清淤施工，净化沉管隧道基槽的海水环境，为沉管安放扫清障碍。

通过离心式泥泵作用产生的真空、利用负压经吸头吸进水下泥浆、通过吸泥管提升吸入泥泵，然后由其产生的排压挤压泥浆在排泥管中流动，通过输泥管线将浚吸的泥浆水输送并排至泥驳舱内，装驳满舱后由泥驳运至海洋许可倾倒区抛卸作业。

图2.1：吸淤排装系统组成

清淤工艺流程如下图所示：

图2.2：清淤施工工艺流程图

3、沉管边作业的安全保障

鉴于钢封门的重要性及门前邻近区域清淤施工存在较大的安全风险，我轮对此进行操作改进防范措施，以确保它的安全。具体如下：

（一）技术交底

施工前，由船长召集作业班组，根据项目部安排的施工计划、要求和现场情况进行清淤技术交底和施工安全交底。依据现场踏勘资料、有关文件、施工图纸等资料，仔细分析研究土质、水文、气象、船舶动态、排泥距离，土质对挖泥机具可能磨损的情况，与轮机长及船员干部一起合理的考虑施工机具的更换、改造、修理及备配件的安排计划。对控制施工安全、质量关键的定位仪器、仪表进行校验、检定、必要时更新。在进入作业段时，需详细作好计划，根据不同的气象条件和移动距离来确定进场时机，同时对进场路线上以及作业段周围的其他作业船和锚标的情况要作正确的影响评估，并与附近有影响的作业船进行联系和协商，特别沉箱及其舾装件构造进行讲解，防止锚缆钩到沉箱的舾装件，如导向架等。

（二）自然条件

伶仃海域风、流、浪海况复杂。选取合适的环境条件，有利于保障沉箱安全性，驾驶员操作的稳定性。故我轮进入“钢封门施工警戒区”，都将安排在白天平或缓潮时段作业，风、流向尽量与沉箱是吹开风SW风、流向NE流，如风流不适的话，只能在级数小（风力4级以下，浪高小于1.5m）时进行施工；同时注意防范天气变化，当突发恶劣天气，我轮即及时撤出“钢封门施工警戒区”，避免造成不必要的事故。

（三）锚缆系统

船舶固定船位和横摆主要靠锚缆，靠近钢封门附近起锚、布锚尤其重要。船舶首向是南北向时，抛锚方向尽量与沉箱成大角度，长距离抛锚，且不能在基槽边坡上抛锚，长度约300m；抛锚后都要保证钢丝受力，方向与锚位一致。由于施工区域不止我船单独施工，抛石船“振驳28”、铺石船“经纬”、探摸船“盐中劳386”、挖泥船“金雄轮”、“华铨轮”共同在管节附近作业，锚位交错频繁，故加强和兄弟船舶沟通合作，及时通报各种锚位作业动态，预防彼此锚缆打架，扯动他船施工船位或扯断钢丝缆。平时，水手长会认真检查每一条锚缆状况，发现断丝、变形等异常情况立即报告船长，以及时应对。

图3.1为捷龙轮在管节边清淤施工图

(四）施工操作

预防吸头与钢封门碰撞事故发生，人员操作是最为关键的环节。我轮针对在“钢封门施工警戒区”作业评估和总结，做出几项措施防范于未“燃”。

首先，清淤范围边界处理原则

基槽底边坡清淤：根据回淤检测断面图、回淤厚度及回淤强度分析确定基槽底边线外清淤宽度，底边坡清淤宽度可参考5～15m。对于回淤强度和回淤厚度大的底边坡（一般急流流向的一侧回淤较大），应拓宽清淤宽度和增大吸淤时间，以备纳淤，减少边坡上的淤泥自然塌落流入基槽中。

相邻管节边界清淤：清淤范围应超出相邻管节交界线外，并应根据邻近管节回淤厚度、基槽纵向坡度比及水流流向确定拓宽清淤长度，一般不宜少于20m。

邻近沉放管节边界清淤：临近已沉放管节的一侧的清淤必须考虑沉管的管壁及安装设备的安全，吸盘最外缘应距离已沉放管节管壁1m处吸淤，并控制吸头移动速度避免吸盘触损管壁或安装的设备。

其次、清淤安全保障措施

(1)清淤期间交叉作业时，移锚需跨压附近施工船舶的锚缆时应加强与其它施工船舶的沟通与协调；

(2)清淤期间应按海事规定悬挂施工信号等；

(3)施工锚和管线锚应加强锚标灯的检查，及时更换锚标灯；

(4)采用两套独立定位系统校对吸头及船位精度。

(5)施工文件水深图标志警戒线，严禁吸头横摆时超越该警戒线，避免与钢封门“亲密接触”。

图4.1：捷龙轮在E4管节边清淤施工图

(6)施工时间采取涨潮全时段施工，落潮流速过快时停止施工。

(7)在“钢封门施工警戒区”作业时，须船长或大副以上人员在场操作或监督其他驾驶员操作，避免发生与沉箱有任何剐碰，保证安全。

(8)提高吸淤精度，有平常的吸淤范围直径2.5-3m提高为1.5-2m，而且多遍清淤，轨迹交错重叠，做到吸淤效果符合设计验收标准。

(9)值班水手辅助瞭望，如发现大型波形浪或过往船只会给吸淤带来影响时，及时报告驾驶员采取停止作业，把吸头侧移离开钢封门门前区域。

(10)当监控GPS信号或RTK发生异常情况时，造成捷龙轮船位浮动，不适于施工时，驾驶员停止作业，远离钢封门，避免浮动的信号带来吸头碰撞钢封门局面。

(11)横流清淤时，应加强观察船位的稳定性和锚缆的受力情况，适时调整船位与水流夹角，保持船的稳性，必要时暂停施工作业。

综上所述，捷龙轮靠近沉箱尾端施工防止与沉箱钢封门及舾装件碰撞或损坏的施工工艺是有相当大难度的。这就要求挖泥长施工作业时控制好船位摆动，掌握分析判断各种事态的预判能力（如风、流、锚位等）避免船舶吸头与沉管钢封门直接接触，使得船舶处于既能施工清淤，又不会对钢封门造成威胁。33个沉管对接就需要捷龙轮在沉管边清淤33次，所以保证沉管钢封门的安全任重而到远，捷龙轮全体船员还将继续发挥先锋模范作用，团结奋进，坚定信心，脚踏实地做好岗位工作，创新拼搏攻克难关，为岛隧工程赢取胜利持续奋斗，为努力实现建设世界级跨海通道这一地标性建筑，贡献自己的一份力！

参考文献：

① 陈婕 《港珠澳大桥首节沉管对接》 2013年5月4日 金羊网-新快报

② 陈松波、何波、黄育生 《捷龙清淤作业指导书》 2013年12月

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