湖區新型航標研究

王亞武

引言

我國湖泊水蕩眾多，航線常穿湖、蕩而過。據統計，我國湖泊總面積約8萬平方公里。長江中、下游大多數湖泊有航線貫穿。如上海的淀山湖、江蘇的陽澄湖、太湖、安徽的巢湖、江西的鄱陽湖、湖南的洞庭湖等星羅棋布鑲嵌在縱橫交織的水網之間，構成一幅“水鄉澤國”的圖景，給航運事業提供了良好的水域條件。湖泊水面寬闊，水中固定天然目標少，湖泊內風浪大，枯水時航槽淺而狹。為保障船舶航行安全，一般采用側面標標示航道的側面界限。在水位升降幅度不大（枯洪水位相差四米以內），航槽穩定時，現有側面標一般采用燈樁形式，下部為樁基礎混凝土承臺結構，以達到保證率高、視距遠、維護成本低、防盜性能好等優點。在水位升降幅度較大時，一般采用側面浮標，其具有造價低、移位方便等優點。

湖泊燈樁、浮標的優缺點比較

湖泊燈樁由標體（含航標燈組）和基礎組成，標體多為玻璃鋼材料制作，標體直徑及高度根據視距等條件確定。基礎由圓型鋼筋砼承臺和樁基組成，基礎與標體間用預埋螺栓聯接。有些水位差小的湖泊航標為防止船舶碰撞對航標產生破壞，在圓型鋼筋砼承臺外側加設帶橡膠護舷的環形鋼質浮筒，取得較好效果。側面燈樁具有保證率高、視距遠、能保證最小安全航行距離、對航線標示準確、維護成本低、防盜性能好等優點。其缺點主要為造價高，特別是對于地質條件差的湖泊，基礎造價更高，施工困難、施工期長。不能根據航線變化移位，不能滿足水位升降幅度較大的湖泊要求。防撞性能差，雖加設防撞浮筒，也只能解決船舶側面擦過問題，不能從根本上解決防撞問題。特別是在高水位且空載船舶撞擊時，船舶會直接撞擊到玻璃鋼標體，造成破壞，如在巢湖湖區航標中類似情況多次出現。

湖泊浮標由標體（含航標燈組）、浮具和系留裝置組成，標體和浮具多為鋼質或玻璃鋼制作。系留裝置由鏈條、錨或沉石組成，鏈條分別與浮具及錨或沉石連接，依靠系留裝置所起固定作用，將浮標停留在確定位置上。側面浮標具有造價低、能快速設標、根據航線變化移位方便、防撞性能好等優點。其缺點主要為防盜性能差，丟失現象嚴重。由于連接鏈條長度為定值，所以在水位升降幅度較大時，受湖泊風浪影響，其漂移范圍變化較大，使標示的安全航行距離有較大差別，不能準確標示航線，對船舶安全有一定影響。

湖泊燈樁、浮標的優缺點都非常突出，如何在吸取二者優點的基礎上，盡量克服二者存在的不足，開發一種兼顧燈樁、浮標優點的新型航標，是擺在我們面前需要解決的課題。

湖區新型航標設計

設計思路：根據湖泊的自然條件、航道條件等，結合湖泊燈樁、浮標具有的優點，明確湖區新型航標應該滿足的要求及達到的目的。

新型湖區航標應滿足：①保證率高、視距遠；②造價較低、施工方便；③防盜性能好；④移位方便；⑤安全航行距離有保障、位置相對固定；⑥抗撞擊性能較好。

新型湖區航標由標體（含航標燈組）、浮具和系留裝置組成，其原理為：由浮具作為承受標體重量及船舶撞擊的主要承載結構，通過其上部的標體滿足航標的使用功能。系留裝置作為航標定位的組成部分，并滿足風浪影響、船舶撞擊影響而產生航標漂移后快速復位的功能。標體采用玻璃鋼結構燈樁（含航標燈組），以減輕上部結構自重及提高抗腐蝕性能。浮具采用鋼質環形浮筒結構，浮筒為航標的承重及船舶與航標碰撞時的受力構件，其表面進行噴鋅防腐處理，浮筒內部加筋桿，以保證局部穩定性要求，滿足船舶撞擊的要求。浮筒外側安裝橡膠護舷，以起到保護航標的作用。鋼質浮筒與標體間通過法蘭盤用螺栓進行連接。系留裝置由抗拔樁、鍍鋅鋼絲繩、連接件、滑輪組、導向裝置及配重組成。鍍鋅鋼絲繩一端通過連接件與抗拔樁連接，另一端通過導向裝置、滑輪組連接配重，定滑輪設置在標體的適當位置。抗拔樁的定位由航標設置位置的坐標確定，在配重的作用下，使航標準確定位。在有風浪及船舶撞擊時，標體及浮具會產生漂移，待風平浪靜或失去船舶撞擊外力時，在配重的作用下能快速移回原來的位置。

標體主要受風載荷，根據所受風載荷、波浪、視距及玻璃鋼的材料特性確定其高度及結構尺寸。鋼質浮筒設計為新型航標設計的關鍵，需要滿足風浪影響及船舶撞擊時的整體穩定性和局部穩定性要求，同時也要滿足作為標體的載體浮心要高于重心的要求。系留裝置中的抗拔樁根據湖區地質條件、風浪影響及船舶撞擊影響所產生的最不利載荷組合確定樁長及截面尺寸。鋼絲繩規格及配重根據最大拉力確定，滑輪組可根據湖區的水位變化幅度大小確定倍率。

新型湖區航標由于上部結構與燈樁相同，因此滿足保證率高、視距遠的要求。采用鋼質浮筒為承載結構，且系留采用單樁僅需要滿足抗拔要求，故在整體造價上遠遠小于固定燈樁的造價，且施工方便、工期短。新型航標為整體結構，系留裝置在航標內部與標體連接，且有抗拔力大的水下抗拔樁固定，因此防盜性能較好。通過拆卸系留裝置中的連接件可快速將航標進行移位（在新位置需重新施工樁基礎）。在風浪影響或船舶撞擊時，航標會產生一定的漂移距離，但在配重的作用下，可快速復位，能滿足安全航行距離、位置相對固定的要求，克服了普通浮標漂移半徑大的缺陷。由于新型航標的系留為柔性連接，在船舶撞擊時，其能產生一定位移，能起到緩沖作用，再加上配備橡膠護舷，故對航標的破壞力較小，能滿足抗撞擊性能好的要求。

結束語

湖泊水面寬闊，無參照物，湖區航道只有采用航標標示航線。由于湖區燈樁的工程造價高，一些經濟不發達地區無財力進行設置，采用浮標又存在被盜丟失現象嚴重等問題，因此國內許多湖泊沒有進行必要的航標配布，船舶航行只能靠經驗，造成了很大了安全隱患，也限制了水路交通的發展。采用新型湖區航標能較好地解決湖區燈樁和浮標存在的不足，為湖區航標設置提供了一種新的思路。

（作者單位：安徽省交通勘察設計院）