摘要：近年，沿海港口大规模建设，远洋运输业的迅速发展，船舶航道的船舶航次大大提高，港池航道的疏浚工程量大大增加，在航道疏浚过程中需要保证港口与航道的正常安全同行，就必然会对航道的疏浚施工的顺序和安排造成极大的营销。故此在进行航道清淤疏浚的施工过程中，需要采取强力有效的措施，在确保通航船舶的安全通行情况下，降低通航对航道疏浚施工的影响。
关键词：航道疏浚施工；航道通航安全、保障措施
一、前言
福州港位于我国东南沿海、台湾海峡西岸，是我国沿海主要港口、区域综合运输的重要枢纽和对台“三通”的主要口岸之一。根据《福州港总体规划（征求意见稿）》（2012年7月），为促进平潭综合实验区开发开放，将平潭港区纳入规划范围。根据《福州港平潭港区总体规划（报批稿）》，平潭港区由金井作业区、流水作业区、澳前作业区和草屿作业区四大部份组成，其功能性质定位为：福州港的重要组成部分；平潭综合实验区开发建设的重要依托；海峡西岸经济区对台“三通”的主要口岸和综合枢纽；服务平潭综合实验区发展外向型经济的综合性港区；我国东南沿海国际邮轮停靠港，兼顾滨海旅游、休闲和观光产业发展。
为尽快构建两岸海上直接往来的快捷通道，进一步服务和促进对台“大三通”向更深更高层次发展，平潭综合实验区决定发挥平潭港区优越的地理区位优势，启动规划的平潭港区金井、澳前作业区的建设。2012年启动建设的金井作业区1#～5#泊位工程最大靠泊能力按10万吨级集装箱船和15万GT国际邮轮设计。依此建设规模，现有金井码头5000吨级航道已不能适应港区快速发展的需要。为积极推进《国务院关于支持福建省加快建设海峡西岸经济的若干意见》的落实，加快平潭综合实验区的开发建设，保障船舶进出港的通航安全，平潭港区金井进港航道疏浚工程启动建设。
二、工程简介
2.1工程地理位置及建设规模
工程位于福州港平潭港区金井作业区进港水域，是金井作业区配套的专用进港航道，航道所在海域宽阔，水域条件较好。工程地理位置如图1-1所示。本工程建设规模为：从海坛海峡东南口外A1点起至吉钓岛前方金井作业区5#泊位调头回旋水域附近C1点，航道全长11.06km，航道按照按满足5万吨级集装箱船舶和15万GT国际邮轮全潮单向通航设计，同时兼顾10万吨级集装箱船乘潮单向通航的标准设计。航道位置如图2-1。
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图2-1 工程地理位置
2.2 航道设计尺度和参数
工程航道有效宽度300m，航道设计底标高-15.4m（当地理论最低潮面，下同），航道长11.06km。航道从海坛海峡东南口外A1点（天然水深-26.0m）起，航行6000m至B1点（航向290°11′-110°11′），B1点转角48°26′进入B1～C1航段，然后航行5062m至航道末端C1点（航向338°38′-158°38′），与吉钓岛前方的金井作业区码头回旋水域对接。
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航道设计底标高为-15.4m，可满足5万吨级船舶和15万GT邮轮可全潮通航，10万吨级集装箱船需乘潮通航（乘潮水位2.11m，潮位历时7小时，乘潮保证率95%,船舶乘潮进出港历时2小时，满足船舶乘潮进出港所需持续时间的要求）。
航道转弯半径R和加宽方式根据转向角φ和设计船长确定，“规范”规定：当10°＜φ≤30°时，R=（3～5）L，采用切角法加宽；当φ＞30°时，R=（5～10）L，采用切割法加宽。
三、施工方案
3.1施工内容及水域范围
金井航道疏浚工程的施工内容主要为疏浚工程。航道从A1～C1点全长11.06km，宽300m，设计底标高-15.4m；航道的疏浚区位于航道转向点B1附近航段，疏浚段长度约3.2km，疏浚段挖宽400m（直线段）～700m（变化段）不等。该区天然标高为-5.3～-15.4m，疏浚底标高-15.4m，疏浚面积约110万m2，疏浚挖泥数量共462.9万m3。根据疏浚岩土特点，疏浚设计边坡取1:7。为确保有足够的水域可供施工抓斗船、皮带船施工抛锚及运砂船的掉头旋回操纵，将航道挖宽方向上每侧各外扩150m，长度方向上两端各外扩200m。外扩后施工水域范围总长约为4km，宽度为700m（直线段）～1100m（变化段）不等。
图3-1 工程施工水域范围
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3.2总体施工方案
总体施工方案为利用皮带船抽砂、运砂、卸砂，另外结合抓斗船配备自航驳船，采用分层、分条开挖法进行本工程的航道疏浚施工。开挖前需对航道范围进行探摸，清除水下障碍物，不能清除的要对水下电缆等的走向设置明显的警示标志。
（1）分区施工
由于本工程为航道疏浚施工（航道狭长），不同区段的施工区距离抛泥区不等，且由于疏浚区水深、土质、图层厚度不均匀分布，将疏浚航道划分成两个区，从而因地制宜，将不同规格、生产能力的施工设备分别安排在两个施工区，即抓斗船作业区和皮带船作业区。如图3-2所示。
图3-2 两个施工作业区示意图
（2）分阶段施工
由于抓斗船施工时抛锚占用水域面积较大，影响过往船舶正常通航，因此，计划将疏浚区0+000～1+600段中线以西为西侧施工区，0+000～1+600段中线以东及1+600～2+500段为东侧施工区，2+500以南区域为皮带船施工区。先进行西侧施工区施工，待所有船舶均完成西侧施工区任务后全部转至东侧区域开始施工，皮带船施工区可持续施工。各施工区分段如图3-3所示。
图3-3 各施工区分段示意图
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（3）分层、分条重叠法施工
因疏浚航道设计底宽远大于挖泥船的单条经济挖宽，结合疏浚土质以及挖泥船的技术参数、生产能力确定各条挖泥船疏浚作业的经济挖深和挖宽。挖泥船施工时的分条宽度可按船宽及抛锚长度来确定，一般每条宽度约50～80m，开挖过程中每条的两边再超宽2m，条与条之间重叠2m，防止漏挖。
（4）开挖顺序
航道疏浚挖泥总体原则是在疏浚航道上，根据运距和疏浚土方量的分布情况，同时为避免施工船舶之间的相互干扰，在纵向将整个疏浚航道划分为长度不等的3段同时开挖，每段安排1艘挖泥船和2艘自航泥驳配合施工。3条挖泥船沿航道纵向一字排开，朝南向同时开挖，平行施工，相对独立，避免了相邻施工区段衔接部分疏浚施工时造成船舶之间的相互干扰。皮带船由于灵活性较强，故不受此影响。抓斗船分段分条开挖示意图 如图3-4所示；边坡开挖断面示意图如图3-5所示。
图3-4 抓斗船分段分条开挖示意图
图3-5 边坡开挖断面示意图
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3.3施工组织
（1）施工设备安排
工程航道疏浚工程量共422.7万m3。根据疏浚工程量、工况和土质等因素，以及参照类似工程的施工经验，拟采用7条1000m3皮带船、3艘8m3的抓斗船、6艘1000m3左右自航泥驳以及相应的辅助施工设备来完成该工程的施工任务。其他辅助船舶的配置：油料补给船、淡水补给船舶、3条交通艇、拖轮和锚艇各1艘。
3条挖泥船和7条皮带船同时进行疏浚施工，皮带船作业区位于砂料较多的区段（疏浚区2+500以南部分），皮带船抽砂后自航至金井湾施工区卸砂，每船每天乘潮可运2趟。在疏浚区0+000～2+500段安排抓斗船进行施工，抓斗船装驳后由泥驳运至抛泥区卸泥，空载返航。
（2）施工工艺流程
测原泥面标高→挖泥船就位（GPS测量）→挖泥→卸泥→测断面验收→补挖或清淤→验收。抓斗船施工工艺如图3-6所示；皮带船施工工艺如图3-7所示。挖泥船施工工艺示意图如3-8所示。
图3-6 抓斗船施工工艺
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图3-7 皮带船施工工艺
图3-8 抓斗挖泥船施工工艺示意图
（3）抛泥区选择
附近建设工地项目储泥（砂）坑设计底标高-4.0，平面布置长度为长度300m，宽度200m的矩形水域。为避免临时储泥（砂）坑因抛泥引起附近海域或航道泥沙淤泥，并影响环境，施工时应在临时储泥（砂）坑边线两端各设临时施工灯浮标一座，抛泥船抛泥时应在上述两个灯浮标连线以内的储泥坑范围内抛卸。
(4)各施工区施工影响和禁航范围
① 疏浚区0+000～1+600段西侧施工区剩余总工程量约13.16万方，其中0+700～1+200段所需时间最长，所需天数为7.38/0.85=9天，抓斗船设备完好率按80%计算，则所需天数为12天，时间利用率按70%计算，则所需天数为18天。另外，本段区域还需进行扫浅工作，时间按10天计算，则本段工程所需时间共28天，即西侧施工区禁航期时间为30天。西侧施工区范围及禁航范围如图1-13所示。西侧施工区及禁航区范围控制点坐标如表3-9所示。
图3-9 西侧施工区范围及禁航范围示意图
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② 由于东侧施工区距离东进岛和沿海小海轮航线较远，对过往船舶的正常航行干扰较小，且此部分区域工程量较大，施工时间约需8个月，即东侧施工区禁航期时间为8个月。东侧施工区范围及禁航范围见图3-10.
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图3-10 东侧施工区范围及禁航范围示意图
③ 皮带船施工区禁航时间及范围
由于皮带船施工区所处水域宽阔，范围较小，对过往船舶的正常航行影响较小，且受皮带船施工的特点所限，其不能一次达到设计要求，因此，需要抓斗船对此区域进行扫浅，故皮带船施工区禁航范围为航道上开口线外扩150米区域，施工时间约需9个月，即该区域禁航期为9个月。皮带船施工区范围及禁航范围如图3-11所示。
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图3-11 皮带船施工区范围及禁航范围示意图
（5）施工警戒安排
根据施工水域特点及施工方案，鉴于航道疏浚施工区占用了部分海峡南口水域，对该水域的船舶习惯航路产生了碍航影响，为确保施工期工程水域过往船舶的通航安全，本报告认为，应在各施工区禁航范围附近水域安排1艘警戒船舶，用以警示、沟通、协调过往船舶避开禁航区通航。
此外，疏浚施工区边界附近还应设置临时的警戒、警示标志，以提高施工期船舶的通航安全。
四、航道疏浚施工阻碍通航的工程分析
航道疏浚的计划施工时间为9个月。本工程疏浚砂总量为422.7万m3，回淤量按照3%计算，则总疏浚量为435.4万m3。皮带船额定仓容为1200m3，实际仓容为900m3,每天利用两个高潮位进行施工，则皮带船的实际生产能力为1800m3/天。本次施工共投入7艘皮带船，因此，皮带船每天往返通航的艘次为28艘次。
皮带船计划进场总天数137天，可施工天数按100天计算，则施工期可完成疏浚工程量为0.18×7×100=126万m3。因此，抓斗船需完成的疏浚量为435.4-126= 309.4万m3，疏浚强度为：309.4万m3÷8.5月≈36.4万m3/月≈1.22万m3/天，本次施工共投入6艘1000m3的自航泥驳，则自航泥驳每天往返通航的艘次为24艘次。因此，皮带船和自航泥驳每天往返通航的艘次为52艘次。如每天按施工12小时计算，则平均每小时通航4.4艘次。
航道疏浚工程抛泥区设置在黄门岛西北部的储泥（砂）坑，距离工程疏浚区最远距离约为8km（如从施工区北边界算起至抛泥区，仅为4.5km）。7条1000m3皮带船和6艘1000m3自航泥驳往返于疏浚区与抛泥区之间，增加了水域的通航密度，平均每小时增加4.4艘次，相对于该水域的通过能力而言，影响较小，其碍航程度是有限的。此外，由于施工船舶抛泥航线距离较短，且航线与海峡习惯航路基本一致，因此，施工船舶与过往船舶相互碍航影响较小，对水域的通航安全影响不大，其碍航程度是可控的因此，在落实相关的安全保障措施条件下，其碍航程度的影响是有限、可控的。
五、施工水上交通组织和安全保障措施
5.1施工期水上交通组织
施工期内，施工区为通航航道，为确保施工水域通航安全，施工期水上交通组织的具体要求如下：
（1）遵照交通运输部颁布的《中华人民共和国水上水下活动通航安全管理规定》，在进行施工作业前，必须申请办理有关“施工许可证”、“航行通告”等手续。船舶进入施工区域时，及时向海事局报告船舶动态，并遵守海事机关的进出报告制度。
（2）申请将各疏浚施工区划定为禁航区，在疏浚施工区附近设置必要的临时警戒、警示标志。这些临时标志应符合海上标志设置的有关规定，并报当地海事、航标等有关部门批准。
（3）首先发布西侧施工区禁航公告及皮带船施工区禁航公告，待所有船舶全部转至东侧施工区时解除西侧施工区禁航公告，然后发布东侧施工区及皮带船施工区禁航公告，待相关区域扫浅施工结束后解除东侧施工区及皮带船施工区禁航公告。
（4）设立专用安全警戒船，监督施工船舶在施工水域抛锚定位，不得超出航行通告所规定的范围，在所抛锚的锚位设置浮漂，标示锚位，并提醒过往船舶注意避让。
（5）专用安全警戒船在航道疏浚施工中加强值班，与过往船舶保持联系，如遇有特殊船舶通航时，施工船舶应停止施工并让出航道。
（6）施工船舶在作业期间按《交通部沿海港口信号规定》显示警示信号。
5.2施工期通航安全保障
5.2.1成立安全生产管理组织机构
安全生产工作实行“项目负责、行业管理、国家检查、群众监督、劳动者遵章守纪”的安全生产管理制度，坚持“安全第一，预防为主”的方针，建立以项目经理为安全第一负责人的安全管理组织机构
5.2.2水上施工安全管理方案
为了保障施工期间的通航秩序，确保通航安全维护工作的顺利进行，施工单位要建立并落实安全管理方案，包括安全生产责任制、安全管理制度、应急预案和作业方案。
5.2.3通航安全保障措施
本工程疏浚船舶占用航道，对船舶的航行产生一定的影响，为防范航道施工可能带来的船舶风险事故的发生，采取通航安全保障措施，以确保通航安全。
（1）施工作业期间所有施工船舶必须按照交通部信号管理规定显示信号。
（2）施工作业船舶在施工期间应加强值班了望，施工作业人员应严格按照操作规程进行操作。
（3）应配备必要的通讯器材，制定应急计划，施工作业船舶在发生紧急事件时，应立即采取必要的措施，同时向海上交管中心报告。
（4）在施工前发布航行公告，严禁无关船舶进入施工作业水域。
（5）在疏浚作业期间，应加强与当地气象预报部门的联系，在恶劣天气条件，应停止疏浚作业，以免船舶事故的发生。
（6）通过与当地海事局、港口管理局等有关部门联系，及时了解当天港口航道进出船舶情况，并采取相应的避让措施，提前避让，以避免船舶事故的发生。
（7）施工船舶应按海事部门确定的安全要求，设置必要的安全作业区或警戒区并设置符合有关规定的标志。严格遵守《国际海上避碰规则》等有关规定及要求。
（8）施工船舶必须按照交通部《沿海港口信号规定》显示号灯、号型，配备VHF通信设备，并在指定的频道上守听，主动与过往的船舶联系沟通，将本船施工、航行动向告知他船，确保航行安全。
（9）施工船舶必须安装AIS设备并始终保持开通。
经过对金井航道疏浚施工方案的细致分析研究，对安全通航工作的风险评估，确定施工方案和通航安全控制方案后，项目顺利实施，并顺利交工，施工质量和安全均达到预期，未发生一起水上安全事故，航道疏浚工程经多波束水下测量一次验收合格，航道数据纳入了国家沿海航道海图，取得了理想的效果。
六、结束语
随着现在北斗系统的商用，数字化、智能化控制技术在工程领域大范围的应用，通航航道的疏浚的控制水平也在不断提升。金井航道疏浚工程虽然疏浚量不大，但疏浚水深、航道繁忙、动态组织施工船舶较多，通过疏浚方案的合理规划设计，综合采用船舶监控站点和船载AIS的动态监控措施，实现了水上船舶施工的交通规则化，为在通航航道疏浚项目中动态管控和水上安全总结了经验和实践支持。
参考文献：
[1]《中华人民共和国海事局水上水下活动通航安全影响论证与评估管理办法》2011年7月
[2]赵仓龙。航道整治工程施工期间事故风险识别及防范措施 [J].武汉船舶职业技术学院学报。2014，（8）：30-33
[3]雷李艳，万丽.疏浚施工过程中保障港口与航道通航的措施分析[J].中国水运（下半月）。2015，（11）：264-265.[2017-09-07]