武漢王家巷輪渡碼頭改造工程設(shè)計(jì)方案改進(jìn)對(duì)通航安全影響分析

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(1.中交武漢港灣工程設(shè)計(jì)研究院有限公司,武漢 430040;2.武漢理工大學(xué) a.航運(yùn)學(xué)院；b.能源與動(dòng)力工程學(xué)院,武漢 430063)

1 改造工程概況

1.1 改造碼頭結(jié)構(gòu)方案

改造碼頭所在地緊鄰漢江與長江的交匯處、灘地較窄、水流條件較復(fù)雜，上下游碼頭相距較近，諸多通航安全因素制約了碼頭伸進(jìn)江中的長度。為克服乘客上下船的安全隱患，要求碼頭伸進(jìn)江中的長度應(yīng)保證其坡度比。根據(jù)自然條件，碼頭布置方案選用“之”字型布置，以減小坡度，采用兩鋼引橋垂直升降式浮碼頭形式。

1.2 改造碼頭的設(shè)計(jì)船型

本工程設(shè)計(jì)代表船型主尺度見表1。

表1 設(shè)計(jì)船型尺度

1.3 改造碼頭上下游的碼頭情況

在擬改造的王家巷輪渡碼頭附近，其上游與之相距約25 m有鄂航碼頭、與之相距約65 m有華航集團(tuán)碼頭，其下游與之相距約78 m有長江海事港區(qū)巡航救助基地碼頭、與之相距約126 m有長航公安警備碼頭，這4座碼頭均為斜坡道加浮碼頭結(jié)構(gòu)型式。

1.4 改造碼頭水域的水文情況

擬改造的碼頭附近設(shè)有漢口(武漢關(guān))水文站，本工程水位特征值參見表2。

表2 工程水位特征值

1.5 改造碼頭水域風(fēng)況

擬改造的碼頭工程附近風(fēng)向在6～8月以東南風(fēng)為主，間有東北風(fēng)及西南風(fēng)，最大風(fēng)力為7～8級(jí)；其余各月多為北風(fēng)及東北風(fēng)，最大風(fēng)力可達(dá)9級(jí)，多發(fā)生在9月。最大風(fēng)速達(dá)29.4 m/s。

1.6 改造碼頭航道邊界及航標(biāo)布配

擬改造的碼頭工程位于長江下游漢口水道內(nèi)，工程所在局部河段航道按深槽走向布置。工程河段航標(biāo)配布情況為：航道左側(cè)自下而上依次設(shè)置有武漢長江二橋橋區(qū)#2～#3白浮、漢口#1～#2白浮、武漢長江大橋橋下#1～#2白?。汉降烙覀?cè)自下而上依次設(shè)置有武漢長江二橋橋區(qū)#2、#3紅浮、漢口#1～#3紅浮。見圖1。

圖1 擬改造碼頭工程水域航道邊界及航標(biāo)布配示意

2 改造工程通航安全的影響因素

擬改造碼頭的泊位水深、泊位長度、停泊水域?qū)挾?、回旋水域、碼頭前沿設(shè)計(jì)高程、躉船平面尺度均滿足平面布置適應(yīng)性要求[1]，對(duì)通航安全影響有限。改造工程通航安全影響因素主要體現(xiàn)在改造碼頭工程對(duì)習(xí)慣航路小型船舶的影響，對(duì)上游約25 m鄂航碼頭的影響和洪水期漢江與長江交匯處對(duì)改造碼頭工程的影響。

2.1 改造工程對(duì)習(xí)慣航路小型船舶的影響

對(duì)于習(xí)慣航路航行的和進(jìn)入漢江的小型船舶，改造碼頭工程船舶回旋及靠離泊作業(yè)會(huì)對(duì)習(xí)慣航路的上行船舶及進(jìn)入漢江的船舶的通航環(huán)境構(gòu)成一定的影響。由于改造碼頭工程前沿船舶停泊水域外緣與航道左側(cè)界限的距離約為244 m，該可航水域的寬度能夠滿足習(xí)慣航路及進(jìn)入漢江的船舶的安全通航需求，改造碼頭工程對(duì)習(xí)慣航路航行的小型船舶及進(jìn)入漢江的船舶的影響是有限的。另外，從王家巷輪渡碼頭出發(fā)的下行輪渡需穿越上行船舶的通航分道，與上行船舶形成交叉會(huì)遇態(tài)勢(shì)，從而對(duì)該河段水域的過往船舶的通航環(huán)境也會(huì)構(gòu)成比較大的影響。如果操作不當(dāng)，可能引發(fā)船舶碰撞等水上交通事故。王家巷輪渡碼頭靠離泊方案見圖2。

2.2 改造工程對(duì)上游約25 m鄂航碼頭的影響

對(duì)于上游的鄂航碼頭而言，由于其相距的最短距離約為25 m，且進(jìn)出港的船舶相對(duì)較大，靠泊時(shí)通常采用頂流靠泊。而改造工程的碼頭前沿又超出鄂航碼頭，因此，改造碼頭工程將對(duì)上游的鄂航碼頭的進(jìn)出港船舶的礙航性比較突出。

2.3 洪水期對(duì)改造碼頭工程的影響

擬改建工程汛期受長江和漢江影響較大，當(dāng)漢江流量較大時(shí)，王家巷碼頭水域流速和流態(tài)將會(huì)發(fā)生變化，流速增大和回流的產(chǎn)生[2]，會(huì)迫使上行小型船舶向王家巷碼頭側(cè)岸邊靠攏，沿緩流區(qū)域上行。因此，上行小型船舶對(duì)王家巷碼頭的迫近會(huì)導(dǎo)致碼頭營運(yùn)船舶與小型船舶緊迫局面的產(chǎn)生。改造的碼頭工程附近風(fēng)向在6～8月以東南風(fēng)為主，間有東北風(fēng)及西南風(fēng)，而長江下游漢口水道呈西南-東北方向，漢江洪水期東南風(fēng)對(duì)擬改建工程來說為吹攏風(fēng)，上行小型船舶在風(fēng)、流共同作用下甚至?xí)?duì)碼頭安全照成一定的影響，應(yīng)予以關(guān)注。洪水期漢江與長江交匯處對(duì)改造碼頭工程的影響見圖3。

圖3 洪水期漢江與長江交匯處對(duì)改造碼頭工程的影響

3 改造工程設(shè)計(jì)方案對(duì)通航安全的影響分析

改造工程通航安全主要影響因素集中體現(xiàn)在改造碼頭工程躉船前沿線伸進(jìn)江中的距離，要求改造碼頭工程躉船前沿線伸進(jìn)江中的長度盡可能小，可接受范圍是2倍設(shè)計(jì)船型船寬(16 m)。

3.1 方案一

碼頭結(jié)構(gòu)由架空斜坡道、承臺(tái)、提升樓、活動(dòng)鋼引橋及鋼質(zhì)躉船組成，平面采用“之”字形布置以減小斜坡道坡度。架空斜坡道水平方向長度為35.2 m，寬10 m，坡度為1∶8，頂部與2#承臺(tái)銜接。當(dāng)水位低于18.0 m時(shí)，躉船及與其相連的活動(dòng)鋼引橋沿架空斜坡道上軌道移動(dòng)，當(dāng)水位高于18.0 m時(shí)，活動(dòng)鋼引橋移動(dòng)至2#承臺(tái)上提升裝置上固定并與2#承臺(tái)上活動(dòng)平臺(tái)及鋼引橋同步提升。2#承臺(tái)平面尺度為18.0 m×18.0 m，承臺(tái)頂部設(shè)置提升樓；2#承臺(tái)與3#承臺(tái)通過48 m×8.0 m×7.0 m的活動(dòng)鋼引橋連接，最大坡度為1∶8。3#承臺(tái)平面尺度為11.0 m×11.0 m，通過一段長17.9 m的水平引橋連接至岸端入口。設(shè)計(jì)低水位時(shí)躉船前沿線距后方堤頂102.37 m，設(shè)計(jì)高水位時(shí)躉船前沿線距后方堤頂68.39 m。

方案一對(duì)通航安全影響見表3。

表3 方案一對(duì)通航安全影響

3.2 方案二

碼頭平面采用“之”字形布置以減小坡度，陸域與躉船之間由固定引橋、承臺(tái)、提升樓及活動(dòng)鋼引橋銜接。因陸域出入口處中間有票房，為便于乘客通行，固定引橋采用喇叭口型式，岸端寬度14 m，江側(cè)寬度9 m。固定引橋江側(cè)與1#承臺(tái)連接，1#承臺(tái)與2#承臺(tái)間采用活動(dòng)鋼引橋順岸向銜接，2#承臺(tái)平面尺度為16 m×16 m，頂高程17.0 m，承臺(tái)上擱置有活動(dòng)平臺(tái)及鋼引橋、活動(dòng)平臺(tái)，承臺(tái)上方設(shè)置提升樓，樓內(nèi)設(shè)提升設(shè)備。2#承臺(tái)與前沿躉船間通過活動(dòng)鋼引橋銜接。當(dāng)水位低于17.0 m時(shí)，活動(dòng)鋼引橋及活動(dòng)平臺(tái)均無需提升；當(dāng)水位高于17.0 m時(shí)，活動(dòng)鋼引橋及活動(dòng)平臺(tái)開始分級(jí)提升。鋼引橋最大坡度為1∶7，躉船前沿線位置基本不變，距后方堤頂約81.5 m。

方案二對(duì)通航安全影響見表4。

表4 方案二對(duì)通航安全影響

3.3 方案三

在方案二的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，當(dāng)遇洪水期或極端水文狀況(如2011年漢江秋汛)，輪渡停航，為安全考慮，通過躉船絞錨，將活動(dòng)鋼引橋沿活動(dòng)平臺(tái)鋼軌頂推擱置于活動(dòng)平臺(tái)上，以保證躉船前沿不外伸過多。

方案三對(duì)通航安全影響見表5。

表5 方案三對(duì)通航安全影響

4 結(jié)束語

通過對(duì)方案的不斷改進(jìn)，武漢王家巷輪渡碼

頭改造工程在保證坡度，降低乘客安全隱患的前提下，在枯水期和洪水期均能使上下游碼頭基本保持一致，使通航安全得以保證。方案的不斷改進(jìn)，其實(shí)質(zhì)是使碼頭改造工程在完成既定功能的前提下，對(duì)現(xiàn)有的通航水域和通航環(huán)境影響最小，使碼頭改造后的通航風(fēng)險(xiǎn)降至最低，這不僅是海事監(jiān)管人員所關(guān)心和強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)，也是設(shè)計(jì)人員以安全為原則努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。與早期的水工設(shè)計(jì)相比，此次方案的改進(jìn)吸取了通航安全專業(yè)人員的建議和意見，使碼頭改造工程在實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)上基本滿足通航安全的需要，實(shí)現(xiàn)了改造功能與安全的完美結(jié)合。

[1] 中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)有限公司.JTJ212-2006河港工程總體設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2007.

[2] 張華慶,金 生.同流區(qū)水流運(yùn)動(dòng)二維數(shù)值模擬[J].港口航道，2004(2):64-68.

[3] 鄭中義,李紅喜.通航水域航行安全評(píng)估的研究[J].中國航海,2008(2):130-133.