金塘大橋非通航孔攔阻工程施工技術(shù)

王彬 張博

摘 要：金塘大橋非通航孔攔阻設(shè)施主要應(yīng)用了消能重力錨自動下落式浮基高架攔阻船舶設(shè)施專利技術(shù)（ZL2014101255351），是該技術(shù)在跨海通道橋梁上的首次大規(guī)模應(yīng)用。本文闡述該船舶攔截體系工程的施工關(guān)鍵技術(shù)，并著重介紹了拖帶運(yùn)輸、浮基安裝、攔阻網(wǎng)安裝中的方案優(yōu)化和技術(shù)創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：金塘大橋;攔阻船舶;施工技術(shù);海上安裝

1 工程簡介

舟山連島工程金塘大橋位于舟山金塘島與寧波鎮(zhèn)海間的灰鱉洋海域，大橋全長21 029 m，其中跨海橋長18 270 m。

非通航孔橋墩的橫向抗撞能力僅有2.0 MN，上部箱梁的抗撞能力更低，不具備承受大型船舶撞擊的能力。為最大限度地保障舟山跨海大橋營運(yùn)安全，基于歷次前期研究成果，在金塘大橋主通航孔和西通航孔兩側(cè)建設(shè)6 006 m攔阻設(shè)施。

2 攔阻設(shè)施組成與工作原理

本工程主要應(yīng)用消能重力錨自動下落式浮基高架攔阻船舶設(shè)施專利技術(shù)（ZL2014101255351）。主要由浮基、攔阻網(wǎng)、消能重力錨、消能錨索、系泊錨、系泊錨鏈、沉錨觸發(fā)機(jī)構(gòu)和沉錨觸發(fā)索等構(gòu)成。

每個浮基下方懸掛4只消能重力錨，并由沉錨觸發(fā)機(jī)構(gòu)約束消能錨索，保證攔阻設(shè)施消能重力錨在受船舶撞擊后能下沉泥面，發(fā)揮拖拽消能作用。

沉錨觸發(fā)索的一端系在來船側(cè)系泊錨鏈，另一端與沉錨觸發(fā)機(jī)構(gòu)的限位銷連接。來船側(cè)的任何一根系泊錨鏈的張力增大后，都可能拉斷其與浮基間的專用系泊連接裝置，進(jìn)而拉動沉錨觸發(fā)索，從而釋放消能錨索，使消能錨能下落至海床。

3 施工組織和重難點(diǎn)分析

3.1 施工組織

本項(xiàng)目施工大體分為四個階段：（1）制作階段，主要是錨鏈、浮基、攔阻網(wǎng)等各結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的制作和采購;（2）總裝階段，將系泊錨、錨鏈、攔阻網(wǎng)等總裝至浮基上，預(yù)安裝掛網(wǎng)件等小構(gòu)件;（3）運(yùn)輸安裝階段，拖帶運(yùn)輸總裝后的浮基，之后進(jìn)行浮基定位和攔阻網(wǎng)安裝;（4）收尾階段，調(diào)整攔阻設(shè)施線性，修補(bǔ)涂裝，準(zhǔn)備交工驗(yàn)收。

3.2 工程特點(diǎn)與技術(shù)創(chuàng)新

在施工階段，針對“水文條件差”、“工期緊，任務(wù)重”、“海上運(yùn)輸距離遠(yuǎn)”、“海上安裝受天氣影響大”和“通航船舶多”的特點(diǎn)，主要通過制作階段的設(shè)計(jì)優(yōu)化、運(yùn)輸安裝階段的總結(jié)提升，保障項(xiàng)目安全、順利的完成。

（1）水上作業(yè)安全風(fēng)險巨大，在設(shè)計(jì)階段，主動通過技術(shù)創(chuàng)新，降低安全風(fēng)險：增加掣鏈器構(gòu)造，減少浮基安裝工作量;設(shè)計(jì)專用掛網(wǎng)連接件，提高了攔阻網(wǎng)掛網(wǎng)效率;

（2）在施工階段，針對工期及特定施工季節(jié)等諸多客觀因素，通過改變浮基預(yù)制順序、調(diào)整運(yùn)輸方式、優(yōu)化掛網(wǎng)方式等施工技術(shù)措施，加快進(jìn)度、降低安全風(fēng)險;

（3）根據(jù)詳細(xì)的水阻力計(jì)算，確定與之匹配的拖輪規(guī)格;根據(jù)拖帶路徑及安裝要求，確立了“候潮運(yùn)輸、避潮安裝”的海上施工原則;

（4）依托浙江省交通廳科研項(xiàng)目《跨海橋梁水上新型防撞設(shè)施關(guān)鍵技術(shù)研究》（項(xiàng)目編號：2014H19），借鑒攔阻設(shè)施各構(gòu)件在各自領(lǐng)域相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，制定浮基高架攔阻設(shè)施建造標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn);

（5）對海上交通安全進(jìn)行靠前管理，搶抓有利氣象潮汐下的總裝下水和海上安裝，落實(shí)海事通航管理規(guī)定，設(shè)置臨時警戒標(biāo)志，確保施工安全和通航安全。

上述方案優(yōu)化和技術(shù)創(chuàng)新，有利于工程質(zhì)量控制，減小安全作業(yè)風(fēng)險。本文以主通航孔東南側(cè)攔阻單元為重點(diǎn)，主要介紹攔阻工程海上運(yùn)輸和安裝施工技術(shù)：包括總裝后浮基拖帶、浮基安裝、攔阻網(wǎng)安裝。

4 拖帶運(yùn)輸

拖帶前，收集并分析習(xí)慣航路、礙航物等資料，規(guī)劃運(yùn)輸航線，制訂拖帶應(yīng)急預(yù)案等。同時在舟山長涂至金塘大橋拖帶過程，派遣大功率拖輪進(jìn)行伴航警戒。

4.1 拖帶方式

本工程拖航起點(diǎn)為舟山長涂港，距施工現(xiàn)場約31～37海里。為搶抓海上有效作業(yè)時間，采用總裝浮基串拖：（1）先將浮基吊裝下水，采用小馬力船只及人工進(jìn)行逐個連接;（2）采用串拖方式通過纜繩將浮基前后相互串聯(lián)。

最終實(shí)際實(shí)施的拖帶數(shù)量為4～5個浮基。拖航至金塘大橋橋位北側(cè)（不過橋）1 km處后逆流停泊，然后從尾部依次解開浮基進(jìn)行海上安裝。

4.2 拖輪型號的選擇

基于《海上拖航指南2011》，依次進(jìn)行拖帶阻力被拖船（浮基）阻力估算、被拖船（4個重力錨）阻力估算和拖輪阻力估算。經(jīng)評估，拖輪拖帶總裝后的D1800浮基、D2500、D2800浮基時，總阻力為92.67 kN、217.36 kN和257.36 kN。

鑒于被拖船（4個重力錨）位于水面以下4.2 m～6.5 m處，阻力更大。因此，拖力為325 kN～630 kN的5艘拖輪。

4.3 浮基拖帶時間的確定

基于拖帶距離長、阻力大、航速慢，起拖時間受兩個因素制約：

4.3.1 候潮運(yùn)輸

拖帶路線途徑在建秀山大橋（龜山航門），此處水深達(dá)70 m～90 m，流速可達(dá)3 m/s，拖帶阻力大。因此，過此水道時，必須候漲潮水通行。

4.3.2 避潮施工

為防止施工船舶走錨威脅大橋安全，避潮進(jìn)行浮基安裝作業(yè)，以保證運(yùn)抵安裝浮基時是平潮或潮水遠(yuǎn)離大橋。在橋位北側(cè)攔阻單元，應(yīng)在平潮至漲潮，反之在平潮至落潮運(yùn)抵安裝。

拖輪啟航時間為長涂島海域低平潮時，約1 h至龜山航門時，確保為漲潮階段，抵達(dá)金塘大橋海域，則根據(jù)攔阻設(shè)施的位置，控制航速，確保安裝海域“避潮施工”即可。

5 浮基安裝

本次采用“浮基陸地掛消能錨→整體吊裝下水→拖帶至施工現(xiàn)場→浮基安裝”，避免海上掛錨，確保施工安全。

海上安裝初期，在平板船上連接系泊錨鏈、浮標(biāo)筒和系泊錨，采用GPS-RTK技術(shù)輔助拋系泊錨。

浮基運(yùn)至施工海域后，采用浮吊船吊起浮標(biāo)筒，打撈到連接的系泊錨鏈，派遣工人抓取系泊錨鏈穿入浮基的掣鏈器，插入定制方銷，完成浮基系泊、安裝。

安裝浮動攔阻設(shè)施，對風(fēng)浪條件的要求更為苛刻。在無法使用大型施工船舶靠近泊浮體的情況下，宜合理配置資源：風(fēng)浪條件差時，進(jìn)行材料定購和構(gòu)件預(yù)制等，待條件好轉(zhuǎn)后在進(jìn)行運(yùn)輸安裝，不然只會事倍功半。

6 攔阻網(wǎng)的掛網(wǎng)和安裝

攔阻網(wǎng)由上攔阻索、中攔阻索、下攔阻網(wǎng)、連接索及輔助索等構(gòu)成，由廠家將生產(chǎn)下料后的HMPE索體通過繩結(jié)連接成網(wǎng)。本次在陸上已把攔阻網(wǎng)一端安裝在浮基上。

在海上運(yùn)輸安裝階段，需要將攔阻網(wǎng)展開后，通過掛網(wǎng)連接件把攔阻網(wǎng)安裝在支撐架頂端。之后采用打琵琶頭的方式將主索、中下攔阻索、輔助索與支撐架上的無檔鏈環(huán)相連。

為降低海上施工難度，采用了“卷揚(yáng)機(jī)+滑輪組”的掛網(wǎng)方式，在浮基頂部安裝滑輪轉(zhuǎn)向裝置，通過船用卷揚(yáng)機(jī)拖拽實(shí)現(xiàn)快速掛網(wǎng)。掛網(wǎng)速度由一天2孔提升至一天10孔，海上掛網(wǎng)施工進(jìn)度的提升也顯著減小了施工的安全風(fēng)險。

7 總結(jié)與建議

本項(xiàng)目在實(shí)施的過程中，通過發(fā)揮設(shè)計(jì)施工總承包優(yōu)勢，從施工現(xiàn)場學(xué)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)成果，充分考慮作業(yè)人員的安全保護(hù)措施，減少海上安裝相應(yīng)工作量。在實(shí)施過程中，主動通過技術(shù)創(chuàng)新降低安全風(fēng)險，并提高了攔阻網(wǎng)掛網(wǎng)效率。

本文對金塘大橋非通航孔船舶攔阻設(shè)施工程的工程內(nèi)容、施工組織和主要技術(shù)方案進(jìn)行分析，可供其他浮動柔性攔阻設(shè)施施工借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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