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摘要：文章针对通航水域沉管的敷设、移除及使用过程中的安全风险进行分析，主要围绕上述3个阶段的安全技术管理工作展开了详细的研究和探讨，并提出勘察拟敷设区水下地形和土质情况、采取多种方式禁止航行船舶靠近沉管作业区等系列管理措施，降低了沉管故障率和安全风险，保障挖泥船的施工效率。
关键词：通航水域；沉管敷设；安全技术管理
一、引言
随着现代社会的快速发展，许多港口已不满足经济腹地发展要求，需对港口进行扩建。对于扩建型港口项目，特别是取砂区和吹填区在通航水域两侧的吹填项目，需在通航水域敷设沉管，以避免吹填管线干扰通航。沉管在敷设、移除及使用过程中存在一系列安全风险，施工中应加强安全管理，制定应对措施，杜绝水下沉管引起的人员伤亡和船舶损毁。
二、通航水域使用沉管的主要安全风险
1．沉管敷设和移除过程中安全风险
通航水域敷设和移除沉管存在多种安全风险，主要分为以下几种：船舶碰撞风险、突发恶劣环境因素引起的风险、作业船舶船机故障导致的风险、其他因素引起的风险、作业人员落水及受伤风险。
2．沉管日常使用过程中安全风险
通航水域吹填沉管日常使用过程中的安全风险主要有以下几方面：（1）因较快的涨退潮流速对固定两端沉管头的八字锚造成移位的风险；（2）因吹填过程中管壁磨损造成的钢管穿孔和胶管爆管风险，此风险为主要风险，若爆管不能及时发现并处理，会造成爆管点附近的通航水域变浅，引发船舶安全事故；（3）因吹填过程中不稳定吹填流速和海床处不稳定的水流造成的沉管弯折风险；（4）沉管头警示标志和警示灯故障带来的碰撞风险。
三、通航水域沉管的安全技术管理措施
1．沉管敷设前安全技术管理
通航水域沉管敷设前应做好以下安全管理相关工作：（1）勘察拟敷设区水下地形和土质情况提前安排测量人员利用多波束测深仪对拟敷设沉管区域进行扫海测量，掌握此区域水深情况和水下地形起伏情况，选择水深满足要求且海床平缓的区域敷设沉管，防止因地形变化较大造成的胶管弯折或钢管受力不均。如图1所示为拟敷设沉管区水下地形选择示意图。了解沉管敷设区域的水下土质情况，敷设沉管应避开土质较软的海床处，选择土质有一定强度的区域，防止沉管下放后因土质松软管线被掩埋，使沉管打起困难。（2）选取质量优的钢管和胶管对接成沉管将拟敷设的钢管和胶管逐根进行钢管管壁测厚和胶管外观质量检查，选取质量较好的钢管和胶管进行组装，降低后续施工过程中钢管壁穿孔和胶管爆管风险。（3）在沉管头布设排气阀排气阀能将泥水混合物中的空气在进入沉管之前及时排出，避免因管内残留的空气导致敷设时的管线“蛇形翻滚”及使用过程中沉管翻起或悬浮而引发安全事故。故选择新的且质量好的排气阀布设在沉管一端的浮管处，能避免灌沉过程和后续正常使用过程中管内残留空气引起的安全风险。（4）选择天气海况较好时段进行作业天气和海况条件直接影响沉管敷设时能否快速、顺利地敷设在计划海床位置上，同时良好的气象条件能使沉管移除更加迅速、平稳，减少安全风险。所以，沉管敷设前应收集近期天气海况资料，选择天气晴朗、能见度高、无风浪的平潮时段作为敷设沉管作业窗口期，上报沉管敷设时间段和封航要求，征得港调的作业许可。（5）做好沉管作业安全技术交底对拖带沉管头的锚艇驾驶员和水手、绞吸船合泵吹沉操作的船员做好安全施工技术交底，使参与沉管敷设作业的所有人员熟悉作业过程中的操作要点和安全风险点。
2．沉管敷设和移除过程中的安全管理
（1）采取多种方式禁止航行船舶靠近沉管作业区沉管敷设和移除作业准备就绪后，按事前与港调部门确定的封航时间进行沉管敷设和移除作业，同时利用专人驻守现场港调办公室值班、实时查询AIS系统和安排警戒警戒快艇等措施禁止不可控的自航船舶和小渔船靠近沉管作业区。（2）强调锚艇拖带管头作业的安全管控根据作业前收集的气象资料，驾驶员应充分考虑潮流流向和流速、风向和风压的影响，规范操舵，缓缓拖带沉管头至计划位置，进行沉管敷设和移船作业。（3）沉管的注水灌沉和充气打起处理沉管布设时，拖带完成后的沉管及时与绞吸船船尾水上管进行对接，待具备注水灌沉条件后，绞吸船可以合泵。合泵过程中必须缓慢加车，以低速向管内注清水，保证排气阀能充分排出管内空气，减少压缩空气向沉管段挤压而出现沉管在水中“蛇形”翻腾风险[1]，杜绝因管内空气造成沉管不能平铺在海床上。沉管移除时，首先将沉管两端头与水上管断开，根据现场实际情况选择一端封板打气，待沉管逐节全部上浮后，用锚艇拖带一端沉管头，将沉管拖出通航水域外进行拆管处理，同时移除沉管头警示标志。（4）布设警戒标志沉管注水灌沉后，立即安排测量人员使用多波束测深仪进行扫海测量，检查沉管敷设姿态，核实沉管是否顺直的平铺在海床上，杜绝出现悬浮的沉管造成商船航行事故。同时在两端沉管头靠航道一侧布设醒目的警戒标志，并附上锚灯。
3．沉管使用过程中的安全管理
通航水域沉管日常使用过程中安全措施主要有：（1）沉管使用过程中，定期检查排气阀工作状态。每次停机后复工时，必须先慢车抽清水，沉管头处的排气阀完全封堵后，才能逐步加大主机马力至正常施工状态。实际施工时可根据沉管头处排气阀的工作情况，进行排气阀修理和维护，必要时采用双排气阀。（2）绞吸船每次停机复工时应先观察港区船舶动态，尽量选择在无船通过沉管敷设区的时间窗口进行合泵，降低风险。（3）每天使用多波束测深仪对沉管敷设区域进行扫海测量，生成三维水下地形图，检查沉管姿态，防止半浮的沉管造成商船触管的安全事故。同时通过多波束三维水下地形图可以明显看到沉管在海床上状态，直接判断沉管是否平顺铺在海底泥面上以及沉管有无穿孔、爆管露砂，露砂面积大小及水深，多波束扫海测量是日常监测沉管状态的最有效、最直观的方法。（4）根据通航水域沉管使用时长和取砂吹填工程量，定期将沉管打起进行钢管和胶管外观质量检查，并对钢管进行测厚、翻管（即绕管线中轴线进行180°旋转，管线下部磨损一般较大，上部磨损一般较小），对不满足质量要求的管节及时进行更换。（5）定期使用RTK校核两端沉管头较初始计划位置偏移情况，偏差较大时利用锚艇重新抛锚进行调整。（6）沉管使用过程中每日安排管线队检查沉管头警示标志和夜间锚灯工作状态，发现警示标志或警示灯状态异常及时维护或更换，防止夜晚航行船舶因警示标志失效发生安全事故。
四、沉管使用过程中的应急情况处理
1．吹填过程中沉管爆管处理
因长时间的取砂吹填作业会造成钢管和胶管管壁磨损严重甚至穿孔，可能会导致吹填过程中沉管爆管，发生爆管后可通过日常多波束扫海测量、绞吸船驾驶室仪表的排压和流速表异常等方式发现，应立即进行处理。施工中发现沉管爆管时，应立即停工，安排测量人员利用多波束测深仪复测整个沉管敷设区域，核查爆管位置露砂堆积范围及浅区水深情况。若爆管露砂区域水深浅于通航水深时及时将情况汇报港区管理部门申请封航，安排挖泥船进行清除。
2．吹填过程中沉管弯折点处理
绞吸船取砂通过排泥管线吹填过程中，因管内紊流流速不稳定冲击以及海床处复杂的紊流等因素可能会导致水下沉管的胶管弯折，弯折后应力集中易致使弯折处破损，应及时发现并停工处理[2]。施工中可结合日常多波束沉管区域测量、绞吸船驾驶室排压异常和吹填管头流速和流量异常等方法发现沉管弯折。发现弯折后应立即停工，安排测量人员利用多波束测深仪复测整个沉管敷设区域，细化检查沉管弯折点情况。结合港调部门进出港计划，选择港区无船航行的窗口期打起沉管理顺后再次下放。
3．吹填过程中沉管堵管处理
疏浚土质为粘土或中粗砂、粗砂时，如果挖泥手在施工操作时过于追求施工产量，挖泥浓度控制过高，管内泥浆流速低于临界流速，就会导致堵管的情况。堵管后应立即抬起绞刀桥梁吹清水，尽可能的吹通管线。如果吹清水没有明显效果，则需要尽快用锚艇吊起被堵的沉管进行更换，防止泥沙在管内沉淀固结增加处理难度。
五、结束语
在通航水域敷设、使用沉管安全风险特别大。沉管实际使用过程中应对敷设前、敷设和移除、日常使用过程中安全风险细致分析，制定安全管理措施才能杜绝沉管引起的人员和船舶通航安全事故。通过对沉管使用过程系统的安全管理，可以极大降低沉管故障率和安全风险，保障挖泥船的施工效率。
参考文献
[1]赵明.沉管技术在给水工程穿越运河施工中的应用[J].山西建筑，2009，（28）：175-176+191.
[2]王明.绞吸式挖泥船施工的几个问题[J].中国水运（下半月刊），2010，（10）：239-240.
作者:周钦 李艳磊 单位:中交广州航道局有限公司