1.沉船概况
2004年4月21日2230时塞浦路斯籍“潘特门”轮与柬埔寨籍“海风”轮在长江口深水航道附近水域相撞,“海风”轮倾覆沉没。沉船概位31º06ˊ.970N/122º20ˊ.050E。该沉船为艉机型杂货船,船长:79.7米,船宽:11.9米,型深:5.65米,载重吨:1857吨,空船重量:1201吨(另加常数40吨)。沉船船内剩油情况:轻柴油共计38吨:主要分布在机舱下双层底NO11油舱(17m3)、NO12油舱(13.3m3)内,此外在机舱实用油柜中。
2004年5月18日,我局派遣工程船到现场,潜水员对沉船进行了探摸测量。沉船目前艏向260°,右倾93°,基本无纵倾;由于沉船位置处海底地质松软、流急、风浪大的特殊环境条件,沉船以比较快的速度下陷,目前左舷船体甲板面驾驶台附近仅露出泥面6.45m,在第一货舱处仅露出泥面6.5m;左舷船体船底面,后端舭龙骨处仅露出泥面6.9m,前端舭龙骨处仅露出泥面6.8m;也就是沉船约1/2船体已下陷在泥下。由于相撞处坏洞在泥下,潜水员未能探摸到坏洞的尺寸。
2.打捞方案比较和选择
由于沉船位于长江口深水航道附近,严重影响航行船舶的安全和深水航道的发展,根据海事局要求,必须将沉船予以清除。
由于沉船所处长江口特殊的环境条件水域,不具备整体打捞的条件。该水域属于无遮蔽开阔海域、风浪大,一旦有大风,施工船舶就需避风;该水域流速快,达到4-5节以上,可供潜水员水下作业的慢流时间少;该水域为抛泥区,海底地质松软,流沙多,回淤快;加上目前沉船1/2船体已下陷在泥下,潜水员要在泥下6-7m深度攻穿整体打捞用的船底钢缆,显然存在严重的不安全因素,随时塌方的泥沙对潜水员安全产生严重威胁。总之整体打捞该沉船,工期长、工作量大、安全隐患多,人财物投入巨大但成功的可能性很小。所以,该沉船打捞不宜采用整体打捞方案,以选择解体打捞方案为宜。
解体清航打捞方案是指采用水下爆破技术,将沉船解体,然后采用浮吊船专用大抓斗将船体残骸抓捞出水,达到泥面上残骸全部清除,无碍航物,恢复原海图水深的要求。因沉船内有剩油:#0柴油38吨,为防止油污染,在对沉船爆破解体前,调遣工程船和专用水下抽油设备到现场,采用水下抽油技术先对船内剩油尽可能抽出。并对机舱内污油注入消油剂消除,尽最大可能减少油污染。
3.爆破方案
3.1总体爆破方案设计
根据沉船海域的条件,爆破方案采用爆破切割、爆破撕裂和爆破挤压相关作业的原理,在沉船上合理布设炸药,爆破后使沉船钢板集中,符合大力号抓捞要求,防止残骸飞散。
3.2爆破器材的选用
炸药采用乳化炸药,雷管采用毫秒电雷管,导线采用双芯屏蔽线。
3.3炸药量计算
Q=K×S[1]
Q为条形药包药量(Kg),K为单位断面积耗药量,对于钢材:K=0.025~0.04Kg/cm,S为切割处断面积cm2.
经计算炸药量共计12吨。
3.4条形切割药条的加工
由直径90mm×长550mm定形塑料卷筒包装的EL系列乳化炸药3×2支并在一起,用帆布或塑料彩条布捆成每条长30m直径350mm每米重30-35Kg的药条,在药条中纵向安放一根直径24mm左右的旧钢丝绳,作压重与起吊药包用,在条药的适当位置安装二个起爆药块。
3.5条药水下布设
在沉船两舷泥线纵向布设条形药,切割解体沉船两舷旁板在沉船机舱、大舱、艏尖舱、隔舱壁等加强部位适当布放横向条药。总药量控制在12吨以内。为了提高水下爆破效果,潜水员在水下布药时应尽可能使药条紧贴船体,条药之间相互搭按0.5m,并用绳子扎紧,甲板上的布药位置如有泥沙,应予冲除,使条药紧贴甲板。横向和竖向条药都要可靠接触搭接,且扎牢,以确保爆破后解体充分、完全。不同段起爆的条药应采取隔离措施。布药前应由设计人员向施工作业人员详细技术交底,并加强指导和监督。布药注意事项:
水下布药是一项艰巨、细致的工作,既关系到爆破效果,又关系整个作业船及人员的安全,不能有丝毫的马虎,水面与水下密切配合,水面服从水下。
(1)按照预先系好走脚布药,药条必须紧贴沉船,使炸药同船体吻合密切,并固定在钢缆上(走脚绳);
(2)舷外泥线一圈同船舷横向4条药条之间相互搭接0.5m,并用绳子扎紧;
(3)沉船7只洞内的条药是独立体系,不得和甲板条药搭接,以防殉爆窜段;
(4)按放起爆块时,潜水员要明确安放起爆块的位置,对号安放、并做到防碰撞、防绞缠、防拉脱、防错位、防丢失;
(5)起爆块一定要安放在条药中间,并做到二个固定a、起爆块固定、b、电线固定;
(6)沉船7只洞内的起爆块电线为了防止被铁板快口磨断,必须将电线穿在塑料管中并将塑料管一端固定在沉船上。
3.6起爆块制作与安放
起爆块由4块200g的TNT炸药组合而成,每个起爆块并联2发电雷管,每段条药各安放二个起爆块,以保证引爆万无一失。
3.7爆破网络
爆破网络采用并、串、并的电爆网络,即每个起爆块设置2发电雷管,并联后再同相邻的起爆药包的一个起爆体串联,形成二路独立的网络。水下电线均选用耐磨、耐拉的屏敝电线。
3.8水下爆破冲击波的计算
炸药在水中爆破产生的冲击波压力在开始瞬间就可以增至峰值压力,随后开始递减。水中某点的冲击波峰值压力的大小与该点到起爆中心的距离及起爆药量有关。经验公式如下:
[2]
式中: 为某点峰值压力(Mpa);R 为离爆炸中心的距离(m);Q 为装药量(以NTN炸药计算)(kg)。
“海风”轮沉船爆破根据公式推导出不同药量,不同距离的冲击波压力值(略)。
一般认为,船舶的距离应保证船舶受冲击波压力小于5Mpa。根据实践,为了保证船上设备的安全,保证船上机器的正常运转,建议工程船舶承受的冲击波压力限值 =2Mpa以下,航运船舶限值1Mpa以下。航行船舶水中冲击波安全距离为1000米。
4.安全警戒程序
作业程序:爆前2小时实施警戒区域的清场;爆前30分钟执行区域封航,禁止任何船只通过爆破警戒范围;爆前30秒以倒计数形式下达起爆令;爆破后由爆后检查组检查现场确认安全后方可解除警戒,并恢复正常通航。
作业联系频道:爆破现场统一使用VHF对讲机联系,工作频道为VHF15频道。
5.引爆计划
在全部放置条药、引爆块作业完成后,所有引爆块的电缆由作业船舶转移到机动工作小艇上。
在作业船舶撤离沉船地点后,机动工作小艇开始负责接线、放设起爆主电缆线。
机动工作小艇将主电缆放出1000米后,汇报所有起爆准备工作结束, 指挥作业船上的总指挥下达引爆命令,由机动工作艇上的爆破员打开电缆接线,在指定的起爆时间,充电引爆。
6.爆破效果
“海风”轮的打捞施工,采用爆破切割解体、浮吊船打捞清除的施工方法,施工时间为22天。采用切割爆破进行沉船打捞方法,经切割爆破后,块度适中,适宜打捞。此种施工方法的特点是:打捞清障速度快、效果好,水下作业时间短,比较适合不需要整体打捞的沉船及工期短,工程量大的打捞工作。沉船切割解体属于控制爆破,分段爆破用药量不大,对环境影响较小,设备利用率高,施工成本相对较低。水下爆破切割工艺要点是:条形药包应尽可能贴近船体的钢板,起爆网路必须连接可靠。
12月4日-6日经上海海事局海测大队扫测验收,泥面无“海风”轮残骸,恢复海图水深,达到了清航的预期目的。