对南京和燕路过江通道钻探期航道维护工作的实践与思考
发布时间：2022-02-16
【摘 要】本文根据南京和燕路过江通道钻探工程施工孔位分布，结合水上钻探工程施工水域航道情况，分析了钻探工程施工对航道的影响，给出了施工期航道调整方案及对应的航标配布方案，在此基础上提出了水上钻探施工期航道维护的思考，为水上钻探工程施工期航道维护提供参考。
【关键词】钻探工程;航道维护;实践与思考
1 工程概况
1.1 背景
南京市和燕路过江通道是《南京市城市总体规划(2011—2020)》和《南 京 江 北 新 区 总 体 规 划(2014—2030 年)》确定的过江通道之一。拟建和燕路过江通道位于南京长江大桥和南京长江二桥之间，距离南京长江大桥上游约7.4km，距离南京长江二桥下游约2.4km。
为保证和燕路过江通道工程质量，取得准确的地质资料，对工程地点进行勘察钻探作业。
1.2 钻探工程施工孔位分布
水上钻孔布置见图1。
和燕路过江通道钻探工程地点位于长江下游草鞋峡水道 139# 红浮、139# 黑浮连线上游 130m～ 190m，下游航道里程约 336.8km 处。工程预估钻孔总计 157 个，进尺 8648m，静力触探孔 47 个，进尺 1115m。其中：本次共布设陆上钻孔 117/5913m，水上钻孔 32/2160m，另有非江面水上孔 8/575m。水上钻孔平均钻孔深度 70m，水上钻孔需要使用船舶在江面上勘察完成。
水上钻探的孔位为非直线平均布置的，钻探孔位序号自南向北顺序编号，所有单数孔构成一条直线，所有双数序号孔构成另一条直线，奇数序号孔与偶数序号孔的两条直线之间距离约50m。
1.3 施工船情况
本次水上钻探工程施工船情况如表1所示。
1.4 工期安排
水上钻探工程分为两个阶段：第一阶段为深水航道以外水域的水上钻探，包括ZK1、ZK2、ZK19～ ZK32 共计 16 个点位。计划开工时间 2017 年 3 月 4 日，完工时间为 2017 年 4月 20 日，总工期在 48 天左右。
第二阶段为深水航道内的水上钻探，计划开工时间为2017年4月20日，完工时间为2017年6月10 日，总工期50天左右。第二阶段为深水航道内的水上钻探，共分为三个期间：第一期，在位于下行通航分道，共 6 个钻孔点位(ZK3～ZK9)的勘察钻探。第二期，位于深水航道分隔带，共3个钻孔点位(ZK10～ZK14)的勘察钻探。第三期，位于上行通航分道，共 7 个钻孔点位(ZK15～ZK18)的勘察钻探。
本文主要探讨第二阶段深水航道内的水上钻探，主要包括钻孔点(ZK3～ZK18)的勘察钻探，下文中表述的钻探工程专指水上钻探工程第二阶段。
2 水上钻探施工期对航道的影响
2.1 水上钻探工程施工水域的航道概况
水上钻探工程所在河段为草鞋峡水道，为双向通航航段，遵循各自靠右的航行原则，深水航道内设有分隔带，上、下行通航分道和分隔带分别占航标标示航道宽度的2/5、2/5和1/5。本航段内未设置小型船舶推荐航路。
2.2 水上钻探工程施工对航道的影响
水上钻孔 ZK3～ZK18 点位完全位于深水航道内，对通航船舶造成较大影响。根据钻探工程施工安排，深水航道内的钻探工作分为三个期间。
第一期为 ZK3～ZK9 点位的施工，其施工地点完全位于下行通航分道内，占用下行通航分道316m 宽度的通航水域，对下行船舶造成巨大影响，下行船舶在经过 140# 红浮以后，要进行大角度转向以避让施工水域，且经过施工水域后，仅 1000m 左右即进入南京长江二桥桥区水域。
第二期为 ZK10～ZK14 点位的施工，其施工地点位于深水航道分隔带内，占用将近 298m 宽度水域，占用上行和下行通道各 150m 宽度水域，严重缩窄了上、下行通道的有效通航宽度，最窄处航宽 230m。
第三期为 ZK15～ZK18 点位的施工，施工地点位于深水航道上行通道内，占用 275m 水域，对上行船舶造成影响，上行船舶经过南京长江二桥桥区水域二桥4# 黑浮后必须及早转向，以避让施工水域。
3 水上钻探施工期的航道调整
水上钻探施工期航道调整主要依据《中华人民共和国航道法》、《中华人民共和国航道管理条例》、《内河通航标准》(GB 50139—2014)、《长江江苏段船舶定线制规定》(2013)等相关法律、条例、标准。
考虑该段航道的船舶流量，南京海事局 2013、 2014、2015年三年对南京长江大桥断面进行的船舶流量观测结果表明，2013 年日均 1378 艘、2014 年日均 1452艘、2015年日均 1152艘。其中船长 90m 以上的船舶较少，绝大部分为船长小于 90m 的中小型船舶，占总数的99%以上，而船长90m以上的船舶只占总数不足 1%。根据以往航道维护经验，单向通航宽度保持 230m，应当可以满足船舶通航需求。同时针对航道宽度的缩窄，通过现场宣传、引导船舶有序航行、在现场设置警戒船和加强维护等手段，以尽量减小对通航的影响。具体航道调整方案如下：
ZK3～ZK18均位于深水航道以内，根据相应钻探工程施工安排，航道调整也分为三个期间。
第一期为ZK3～ZK9 区域施工期：施工水域布置在航道右侧之外，将双向通航主航道整体向左侧适当调整，航道宽度适当缩窄，最小主航道宽度约为435m。
第二期为 ZK10～14 区域施工期：施工水域布置在河道中部，在施工水域右侧布置下行主航道，航道宽度约为230m;在施工水域左侧布置上行主航道，航道宽度约为230m。上下行航道单向通航。
第三期为 ZK15～18 区域施工期：施工水域布置在航道左侧之外，将双向通航主航道整体向右侧适当调整，航道宽度适当缩窄，航道最小宽度约为 430m。
4 水上钻探施工期的航标配布
水上钻探工程施工期航标配布，遵循科学合理、安全可靠、经济实用的原则。主要依据《内河助航 标 志》(GB 5863—93)、《内 河 通 航 标 准》(GB 50139—2014)、《长江江苏段船舶定线制》(2013)等相关的规范和标准。
根据水上钻探工程的施工安排，第一期 ZK3～ ZK9点位施工，航标配布如图2所示。
1)撤销 139# 红浮，沿 ZK9施工实际占用水域北边线、拟建和燕路过江通道轴线下游约 200m 和上游约 400m 分别设置两座侧面标，命名为和燕路勘察1# 、2# 红浮，灯光为红单闪、红双闪;
2)将139# 黑浮沿拟建和燕路过江通道轴线方向往主航道左侧调整 150m，改名为和燕路勘察 1# 黑浮，灯光绿单闪。
第二期为ZK10～14点位施工，航标配布如图3 所示。
1)在拟建和燕路过江通道轴线往下游约 700m 处设置一座左右通航浮，命名为和燕路勘察下左右通航浮，灯光白三闪;
2)沿 ZK10 施工实际占用水域南边线方向、距离拟建和燕路过江通道轴线下游约 130m 和上游约 300m 设置两座侧面标，命名为和燕路勘察南 1# 、2# 白浮，灯光为绿单闪、绿双闪;
3)拟建和燕路过江通道轴线往上游约900m 处设置一座左右通航浮，命名为和燕路勘察上左右通航浮，灯光白三闪;
4)沿 ZK14 施工实际占用水域北边线方向、距离和燕路过江通道轴线下游约 190m 和上游约 300m 设置两座侧面标，命名为和燕路勘察北 1# 、2# 红浮，灯光红单闪、红双闪;
5)将139# 黑浮沿和燕路过江通道轴线方向往主航道北侧调整 150m，改名为和燕路勘察北 1# 黑浮，灯光绿单闪。
第三期为 ZK15～ZK18 点位施工，其航标配布为：撤销139# 黑浮，沿ZK15 施工实际占用水域南边线，距离过江通道轴线下游约 160m 和上游约 600m 处设置三座侧面标，命名为和燕路勘察 1# 、2# 、3# 白浮，灯光绿色，单号单闪，双号双闪。具体航标配布如下页图4所示。
5 水上钻探工程施工期的航道维护
水上钻探工程自 2017 年 5 月 5 日开始，同日按照上述航标配布方案，开始第一期航标调整，6 月 1 日进行第二期航标调整，6 月 19 日进行第三期航标调整，6月27日水上钻探工程顺利结束，施工水域航标恢复原状，期间历时53天左右，正值长江洪水期。
水上钻探工程施工地点位于长江下游草鞋峡水道，草鞋峡水道水深条件良好，航道边界相对稳定，河床冲淤变化不大。主流受南京长江大桥和八卦洲头影响，在八卦洲头处逐步由偏左岸向偏右岸过渡，至右岸燕子矶处再次向偏左岸过渡，该段水域主流流向偏右。施工水域靠近南京燕子矶，距离下游长江南京二桥桥区 2400m 左右，其河底河床多为石质或铁板沙。受自然条件和施工影响，结合钻探施工水域航道维护的特点，采取如下措施：
(1)水上钻探施工期间短，航道调整密集
水上钻探工程施工期间，施工船舶大幅占用主航道水域，航宽缩窄，航行船舶拥挤，严重影响船舶通行安全。为及时放宽施工船占用的航道水域，根据施工船实时钻孔进度，一定水域的钻孔完成，立即组织调整航道边线，释放占用水域，优化施工水域航标配布。水上钻探工程历时 53 天，共计调整航道边线7次。
(2)局部水域航标调整幅度较大，航标被碰现象严重
第一期施工由于原下行通道被占用将近 316m 宽度，整体航道向北调整300多m，航道调整幅度较大，主流流速较快，船舶航行不适应，时常出现船舶转向不及时导致的航标被碰现象，仅和燕路勘察 2# 红浮，5 月 6 日—13 日期间，共计被碰 6 次。因此，航标工作船驻守施工水域现场，一旦航标被碰，立即恢复航标，并通过甚高频不断提醒过往船舶及早转向，避免碰撞航标。
(3)受河床影响，时有航标走锚现象
受施工水域河床及流速较大影响，设置的航标多次出现走锚现象，为此采取原有锚碇系统再加两只 50kg 四爪锚，以加固锚碇系统的抓附力，确保航标处于准确位置。
对于水上钻探工程施工期的航道维护工作，严格按照《内河航道维护技术规范》(JTJ 287—2015)的相关要求开展。同时在设置的航标上安装数字航道监控终端设备，实现实时监控、快速维护、高效管理，确保施工水域航标、航道的正常畅通，以保障水上钻探施工作业的顺利进行。
6 水上钻探施工期航道维护的思考
(1)关于设置左右通航浮的考虑
在本工程的航标配布中，第二期施工设置了上、下两座左右通航浮，在《内河助航标志》(GB 5863—93)中规定，左右通航浮功能为设在航道中个别河心碍航物或航道分汊处，表示该标两侧都是通航航道。为防止误导船舶，在设置左右通航浮的同时，也应对左右通航浮两侧的通航航道性质进行了通电，明确右侧通航航道为下行通道，左侧通航航道为上行通道。
(2)施工水域下行通道处于航道主流时，对于其右侧航道边线的考虑
水上钻探施工工程位于主航道时，必然要占用船舶航行水域，特别是占用处于主流的下行通道时，水域流速较快，下行船舶在通过该水域时其航速相对较快，可能会导致船舶下行经过施工水域时发生转向不及时而发生船舶碰撞航标或者施工船舶。因此，在施工水域下行通道处于航道主流时，其右侧航道边线应适当加长其引导距离，适当增加引导标志，引导船舶尽早转向，避免碰撞事故的发生。
(3)根据工程进度，及时放宽航道尺度
在施工过程中，对于占用水域较大的施工期间，应当根据实际施工进度，及时对已经完成施工水域放宽航道尺度，尽量减少对航行船舶造成影响，确保航道及船舶通行安全。
7 结论
在南京和燕路过江通道水上钻探施工期的航道维护过程中，为尽量减小钻探施工对航行船舶及航道的影响，结合钻探施工进度安排，将钻探施工分为三个阶段。
本文针对每个阶段的特点，以减小影响为目的，对航道、航标做出相应调整。同时采取了及时放宽完工水域的航道尺度、驻守施工水域及时恢复失常航标、运用数字航道终端设备实时监控、加强现场宣传引导船舶有序航行等手段，保障了水上钻探施工期航道的安全畅通，工程的顺利实施，船舶的安全航行，也为其他水上工程施工期航道维护提供参考。——论文作者：袁 淞
【参考文献】
[1]南京飞度航道工程咨询公司.南京和燕路过江通道工程可行性深化阶段勘察施工专用航标配布方案[R].南京：南京飞度航道工程咨询有限公司, 2017.
[2]中华人民共和国国家标准(GB 5863—93).内河助航标志[S].北京：中国标准出版社,1994.
[3]中华人民共和国国家标准(GB 5864—93).内河助航标志的主要外形尺寸[S].北京：中国标准出版社,1994.
[4]中华人民共和国国家标准(GB 50139—2014).内河通航标准[S].北京：中国计划出版社,2014.
[5]中华人民共和国行业标准(JTJ 287—2005).内河航道维护技术规范[S].北京：人民交通出版社, 2006.
