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平陆运河航道工程城区段施工通航安全保障措施研究

  2024-11-01    131  上传者:管理员

摘要:平陆运河航道工程城区段是运河施工的重要部分,位于钦州市城区且穿越多座城市桥梁,其通航安全不可忽视。文章结合平陆运河航道工程城区段施工情况,以安全理念为指导,从工程安全作业条件和工程水上通航安全秩序两个方面进行通航安全分析,并从船舶通航组织、施工警示标志及照明等三个方面提出通航安全保障措施。

  • 关键词:
  • 保障措施
  • 平陆运河
  • 施工
  • 航道工程
  • 通航安全
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平陆运河是西部陆海新通道的骨干工程,始于西江干流西津库区南宁横州市平塘江口,跨沙坪河与钦江支流旧州江分水岭,经钦州市灵山县陆屋镇沿钦江干流南下进入北部湾钦州港海域,全长约135 km,是一条通江达海的水运通道[1]。平陆运河航道工程施工共分为15个标段,工程№.HD13标段位于钦州市城区,施工航道穿越多座城市桥梁且桥梁均需拆除重建,施工通航环境较为复杂,其施工作业安全性受到制约。本文结合№.HD13标段(以下称城区段)施工作业方案及河道通航水域环境,从工程安全作业条件和工程水上通航安全秩序两个方面进行通航安全分析[2],并从通航及作业安全的角度提出保障措施,保障平陆运河钦州城区段船舶通航及施工作业安全。


1、平陆运河航道工程城区段施工概况


平陆运河航道工程城区段全程4.7 km,航道桩号为K98+491.1~K103+190。航道主尺度为6.3 m×90 m×450 m(水深×宽度×最小弯曲半径),航道开挖底高程为-7.61 m。工程开挖量大,施工沿线环境较为复杂,施工现场的布置需要重点考虑水深、潮流情况和方便施工三方面,将施工项目特点和施工条件有机地结合起来,合理布置,保证施工的顺利进行。

航道里程桩号范围内,桥梁段干地施工采取半幅枯水围堰;青年水闸计划于2024年10月枯水期进行施工,先拆除水闸的机电设备,混凝土采用小药量预裂爆破,辅以钢筋切割机、风动凿岩机、风镐,作局部开挖修整,不涉及施工船舶作业;水上施工采用疏浚、炸礁、液压破碎施工工艺,疏浚及炸礁土石方通过上渣点临时码头转运上岸,晾晒后由汽车运输至堆存场;陆上施工主要对航道两侧陆上土石方进行干地开挖及液压破碎,青年水闸至北环段、永福大桥及子材大桥桥区采用围堰进行分幅干地施工;岸线采用模袋混凝土、混凝土板的结构进行岸线守护。陆上土石方开挖工程量共计约403×104m3,由汽车运输至堆存场。


2、平陆运河航道工程城区段施工通航安全分析


平陆运河航道工程城区段施工涉及水上作业,工程的建设将不可避免对钦江河道水域通航环境产生影响[3]。为了更好地对施工通航安全进行分析,本文从工程安全作业条件和工程水上通航安全秩序两个方面进行研究。

2.1工程安全作业条件分析

2.1.1风对工程施工的影响

工程所在地区季风分布特征较明显,每年5~8月份多偏南风,10月至翌年3月多偏北风且每年5~11月份受台风影响。大风会引起船舶的摇摆,会对施工船舶的定位、锚泊、挖泥及抛泥、运输等作业造成影响,使施工船挖泥作业出现走锚、移位等现象,使运输航行船舶出现漂移偏航现象。由于钦江河道较窄且水深较浅,施工船舶移位极易产生碰撞或者搁浅风险,从而对施工船的自身安全产生不利影响;同时施工船舶作业期间运输船舶频繁穿越桥梁,增加了船桥碰撞风险。

2.1.2水流对施工的影响

工程河段属感潮河段,受两岸岸地的影响,水流流向基本与河道走向一致,施工船舶受涨落潮流的影响容易移位,尤其是涨落潮流急时刻,抛锚、定位困难,船舶受潮流影响易产生流致漂移,进而与附近水上设施及船舶产生碰撞风险或遇浅滩搁浅;顺流航行船舶航速增加(尤其是汛期水流流速对船舶影响较为明显),增大了船舶停车制动距离及转弯半径,由于钦江河道较窄且水深较浅,且分布有其他施工船舶,一旦未及时停船极易产生碰撞或者搁浅风险;同时工程施工水域施工环境复杂,除该标段施工航道外,还有水上桥梁的改建,施工期间船舶通航条件受到限制,施工船组在桥区水域作业及航行期间受水域的影响,尤其是过桥期间桥墩绕流易引起船舶偏转,进而产生碰撞桥梁的风险。

2.2工程水上通航安全秩序分析

2.2.1施工与水上设施的相互影响

工程施工期间主要对临近大桥以及青年船闸(旧)产生影响:施工航道沿线涉及桥梁7座,其中人行栈桥1座(拆除)、公路桥1座(改建)、城市桥3座(改建)、1座铁路桥(改建)和1座高铁桥(保护),青年船闸在上游新青年水利枢纽具备使用条件后进行拆除,施工期间不可避免产生相互影响。

结合工程施工安排,在青年船闸不具备拆除条件前,先推进青年水闸以北左侧护岸陆上土石方开挖(土方开挖、液压破碎)、护岸施工;待完成拆除,航道施工与青年船闸(旧)的相互影响将消除。此外,工程船舶进出期间将穿越本标段河道上施工桥梁(旧桥及保通桥),船舶频繁穿越桥梁或者靠近桥梁施工作业期间,受到外界风流的影响(包括桥墩绕流的影响),易使施工船挖泥作业出现走锚、移位等现象,运输航行时船舶出现漂移偏航,增加了船桥碰撞风险[4]。同时由于旧桥拆建及保通桥施工期间会改变施工桥梁水域通航孔位置,若未及时通知该标段施工船舶极易导致船舶误入非通航孔产生碰撞;桥梁施工期间涉及高空作业,高空作业期间容易引起高空坠物,若船舶通过期间出现高空坠物,施工安全威胁极大。

2.2.2施工与钦江河道之间的相互影响

为了创造干地施工条件,工程分别建设青年水闸坝下至北环路跨江桥上游段围堰、永福大桥围堰和子材大桥围堰。其中青年水闸坝下至北环路跨江桥上游段围堰采用分幅分期围护,一期围护右岸,二期围护左岸;永福大桥上下游各200 m范围内河段,左右幅分期干地施工,一期围护左岸,二期围护右岸;子材大桥段围堰仅围护左岸。围堰施工将缩窄钦江河道船舶通航水域宽度,影响船舶通航。工程水域基本无通航船舶,后续施工期间只有该标段施工船舶进出,由于围堰的存在使得河道半幅通航,且受到大桥施工的影响,船舶航行所能施工的水域受到了较大限制。

工程所在钦江水域为天然河道,未设有导助航标志,施工期间除本工程施工船舶外,基本无其他船舶,但是该标段内施工船舶之间将产生相互需影响。工程挖泥船、炸礁船等施工期间需要外抛锚链,施工船舶及伸向四周的锚具会占用一定的水域,影响施工船舶。同时工程水域涉及炸礁作业,炸礁产生的冲击波会对上下游1 000 m范围内的河道航行船舶产生影响,导致船舶出现偏航,进而产生碰撞或搁浅风险。

2.2.3施工与其他水上施工作业的影响

平陆运河项目从2023年5月份开始全线施工,工程上游为青年枢纽施工区域,下游为№.HD14标段施工区域,同时工程施工区域河道上跨河桥梁的改建及拆除亦同步进行施,施工期间不可避免产生相互影响。

结合工程上游青年枢纽施工安排,青年枢纽施工主要为干地施工(由上下游围堰创造干地施工条件)。施工期间工程现场疏浚及清礁作业不会对青年枢纽主体施工产生影。但是需要考虑炸礁产生的冲击波会影响围堰结构,当一次爆破炸药量过大,将会对青年枢纽主体施工围堰结构产生不利影响。

工程标段与下游№.HD14标段施工的影响主要体现在边界施工及炸礁施工期间。两标段连接水域施工期间一旦出现船舶近距离同时作业,可能会出现绞缠锚链的现象;挖泥船、泥驳船在两标段边界施工期间,船舶掉头转向期间将占用临近标段施工水域,可能会与同样在边界处施工的船舶产生碰撞风险。工程水域相邻№.HD14标段同样涉及炸礁作业,炸礁产生的冲击波会导致船舶出现偏航,进而产生碰撞或搁浅风险。


3、平陆运河航道工程城区段施工通航安全保障措施


3.1施工期船舶通航组织方案

混乱、无序的水上交通是造成船舶交通事故发生的重要原因,其本质在于混乱、无序的水上交通增加了船舶会遇概率,尤其是内河水域通航水域首先,极大增大了船舶间的碰撞风险,因此船舶交通组织是保障水上施工作业安全的核心措施。结合施工及通航现状,平陆运河城区段交通组织方式如下。

3.1.1合理调配船舶

施工期间,每天作业前由工程项目部收集工程标段水上施工作业及通航信息并向施工船舶进行通报,船舶施工作业及运输航行期间根据获取的施工作业及通航信息选择合适的航行线路,避免因对标段内施工及通航环境不熟悉导致碰撞发生;施工船舶禁止在围堰区、桥梁区会船,施工船舶单向通过围堰区、桥梁区主要有三种方式:由生产调度室在第一现场调度船舶、指挥水上船舶通过围堰区、桥梁区;在围堰区、桥梁区设置安全警戒维护人员,专门负责协调船舶单向通过围堰区、桥梁区;船舶利用AIS及VHF协调船舶之间的避让,当船舶通过AIS发现其他船舶正在围堰区、桥梁区航行,施工船舶通过VHF协调船舶通航顺序,待围堰区、桥梁区船舶通航后,其余船舶方可驶入。

3.1.2规范船舶行为

由于工程水域基本无其他通航船舶,工程标段内的船舶基本为标段自由施工作业船舶,施工期间加强对施工船舶的管理,船舶作业及航行运输期间必须按照避碰规则驾驶,全程采用安全航速。船舶位于钦江河道施工期间,船舶在航经施工现场作业水域期间在警戒船舶的引导下能够安全驶过,必要时现场作业人员根据实际情况收回船舶通航一侧锚链或将锚链沉入河底,待船舶通过后继续重新放锚作业。

3.1.3实施交通管制

由于钦江河道较窄且水域较浅,受水上爆破的影响,航行中船舶极易受到影响偏离航线,造成船舶碰撞或搁浅。炸礁作业期间做好安全警戒,处于炸礁影响区域内的施工船舶由工程项目部统一通知,提醒船舶在爆破期间禁止船舶航行(停船等待);非工程施工船舶由警戒船在爆破前通知。

平陆运河城区段施工作业期间通过合理调配施工作业船舶、规范船舶航行行为、做好交通管制,能够有效疏导船舶交通,规范船舶行为,避免出现交通拥堵的情况出现,尤其是平陆运河施工范围内的围堰区、桥梁区等极易出现交通紊乱的单向通行水域,通过交通组织疏导能够很大程度上降低船舶交通事故发生[5]。

3.2施工警示标志及照明

施工水域、水上设施、作业船舶能够被外界其他船舶感知并采取相应的避让行为是保障施工作业安全的重要手段,因此施工警示标志及照明是保障水上施工作业安全的重要措施。结合施工作业实际情况及水域通航环境现状,平陆运河城区段施工警示标志及照明方式如下。

3.2.1施工水域警示标志

标明施工作业水域范围能够有效防范临近其他水上施工作业船舶误入,平陆运河航道工程城区段上下游分布有青年枢纽标段、№.HD14标段,同时标段内亦分布有桥梁标,因此在平陆运河航道工程城区段分界处岸标设置警示牌,用以标示标段分界点,提醒非工程标段施工船舶禁止驶入。

3.2.2围堰警示标志

围堰施工是平陆运河航道工程城区段的一种重要形式,水上围堰在方便施工的同时亦会对船舶通航产生不利影响,临近围堰航行期间可能会受到围堰扰流或水底围堰的影响,出现触底的风险。对于围堰施工警示标志,考虑在岸边及施工围堰入水部分端部设置警示牌及警示浮标,警示牌标志颜色鲜艳,标有提示性文字:前方围堰,减速航行,与围堰保持安全距离。

3.2.3临时码头警示标志

临时码头是疏浚物转运的重要平台,由于临时码头顺岸形布置,在夜间或能见度不良时难以发现临时码头位置进行准确停靠。为了在夜间及能见度不良的情况下能够显示码头位置,在临时码头四周安装夜间闪灯及探照灯,防止在夜间及能见度不良时出现碰撞的情况。

3.2.4施工船舶警示标志

施工船舶警示标志是保证船舶作业安全的重要手段,能够有效提醒周边船舶了解本船作业情况,及时采取避让措施。所有施工船舶上按照《中华人民共和国内河避碰规则》规定悬挂作业信号灯、信号球、信号旗帜等警示标识物。

平陆运河城区段施工作业期间通过设置施工作业水域警示标准、围堰及临时码头警示标识、施工船舶警示标志,能够有效标示水域、设施、船舶的范围及具体情况,避免外界船舶影响施工水域内作业安全,防止船舶碰撞临时码头、围堰及船舶之间发生碰撞。

3.3施工警戒

施工警戒是保证水上施工作业安全的重要手段[6]。水上施工期间不免受到外界其他船舶或设施的影响,由于水上作业期间施工作业船舶本身往往不能主动对他船进行避让,这就导致一旦外界船舶为未时发现施工作业水域及水域内船舶,极易误入水域或距离作业船舶过近,进而产生紧迫局面,导致碰撞发生。结合施工作业实际情况及水域通航环境现状,平陆运河城区段施工警戒方式如下。

3.3.1施工警戒值班室

工程标段警戒船舶指挥调度室设在项目部生产调度室下,警戒值班室全权负责警戒船舶的调度工作,便于在第一时间指挥警戒船舶、疏导水上船舶交通流,警戒值班室配合生产调度室做好施工船舶的安全警戒。警戒值班室由一名船长负责总协调,值班室24 h在岗带班。室内配备远程视频监控大屏、无人机、应急喊话等设备。值班室通过对讲机、电话、观测设备、无人机巡视等多种手段监控检查警戒现场,经常性突击检查警戒艇的值班情况。

3.3.2警戒船舶维护方式

工程标段内各施工段在进行疏浚开挖、清礁及水下液压破碎施工期间,警戒船在各自警戒位置定点警戒,每天早晚进行两次巡航(巡航工作由永福大桥、北环大桥两处位置警戒船进行);炸礁期间,在爆破安全警戒线(上下游1 000 m)外拦截过往船舶,确认所有船舶、设备和人员处于安全区后,移船起爆。

3.3.3警戒设备

警戒船舶在实施警戒期间采用专用警戒设备对周边水域进行有效预警,同时采用警戒旗帜、高音喇叭、对讲机等方式提示附近船舶,并保持全程瞭望,监控工程水域附近船舶动态;结合船载AIS及观测船舶方位判断是否存在碰撞施工船舶的风险;警戒船对于过桥船舶提供信息引导,指引船舶从指定通航孔经过,并提醒安全航行。

平陆运河城区段施工作业期间通过设置警戒值班室、警戒船维护及警戒设备等警戒维护方式对作业水域及船舶实施全方位警戒,能够有效防止外界船舶闯入施工作业水域,疏通、引导标段内船舶安全通行,保障平陆运河城区段施工作业安全。


4、结语


本文结合平陆运河航道工程城区段施工情况及钦州河道水域实际通航环境对平陆运河航道工程城区段施工进行了通航安全分析,得出风、水流对于工程安全作业存在影响,尤其是在台风及汛期,将严重影响施工作业安全;同时,工程标段施工与水上设施设施、河道通航、临近施工作业存在相互影响,尤其是标段内跨河桥梁的拆除及重建对于工程标段航道施工安全存在较大影响;出于安全的角度,施工期间必须采取通航安全措施,并分别从交通组织、警示标志、警戒三个方面提出可行的通航安全措施,用以保障平陆运河航道工程城区段施工安全。


参考文献:

[1]刘宁.平陆运河工程建设关键问题研究与思考[J].水运工程,2024(6):1-11.

[2]杨乾.金鼓江疏港公路工程——玉垌根江大桥区段施工通航安全研究[J].珠江水运,2023(9):98-100.

[3]廖艺佳,林运飞,刘意楠.平陆运河安全隐患问题排查及整治方法研究[J].西部交通科技,2024(4):14-15,33.

[4]巴添.影响桥梁船撞概率的主要因素分析[J].科技视界,2019(35):225-226.

[5]完剑侠.限制水域通航环境安全动态评价指数的研究[D].大连:大连海事大学,2014.

[6]曾斌华,何欢翔.航道工程水上作业船只防碰撞等风险控制技术研究[J].珠江水运,2022(15):12-14.


文章来源:林运飞,杨金龙.平陆运河航道工程城区段施工通航安全保障措施研究[J].西部交通科技,2024,(11):219-221.

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