超大水位差客運碼頭上下船工藝方式

李華帥 王曉琨

中交第二航務工程勘察設計院有限公司

1 引言

目前客運碼頭旅客上下船常見的方式為登船橋、鋼引橋、多級提升平臺等，但這些主要用于水位差不太大的地區。對于長江上游地區豐水期和枯水期水位差較大的區域，例如重慶、恩施地區高達30 m左右，一般的方式已經難以應用。結合工程實例對適應超大水位差的客運碼頭上下船工藝方案進行簡要分析。

2 項目概況

工程位于恩施州巴東縣，擬建設1個570客位旅游船泊位和2個300客位旅游船泊位，年旅客人數120萬人次。設計低水位143.4 m，設計高水位173.4 m，高低水位差為30 m。如何克服如此大的水位差，讓旅客安全、快捷、舒適的上下船，是本工程的關鍵所在。

3 設計方案

根據項目的特點、自然情況，本著機械自動化程度高的原則，在設計中提出如下幾個方案進行比選。

3.1 斜坡道纜車方案

斜坡道纜車方案是通過布置在后方的絞車收放鋼絲繩，牽引載客纜車在斜坡道上進行上下往復運行，一般2臺纜車為1對，由1臺絞車牽引驅動。根據本工程的客運量和船型，布置3組纜車，共計6臺。纜車軌距6 m，尺寸11 m×5 m，纜車載客能力為60人/臺，纜車斜坡道坡度為1∶2.25，每組纜車之間布置有3 m寬的人行斜坡踏步通道，該通道平時可作為檢修通道，緊急故障時刻作為應急疏散通道(見圖1)。每對纜車在碼頭平臺前沿設1座操作室，操作室要求盡量靠近所操控的1對纜車，保證視野良好。

圖1 斜坡道纜車方案斷面圖

纜車設有各類安裝保護裝置：

(1)坡頂限位保護裝置。當纜車運行到接近坡頂時，坡頂限制裝置發揮作用，阻擋纜車繼續上行，避免撞擊到上部的碼頭平臺；當纜車停在斜坡頂部時，如果因為故障導致繩索斷裂或者脫開，坡頂保護裝置可阻止纜車因重力下滑。

(2)斷繩保護裝置。該裝置可在纜車運行過程中發生斷繩時自動夾住鋼軌防止下滑。

(3)纜車超載保護裝置。該裝置可在纜車超載時發出警報并保證纜車處于停止狀態。

旅客上下船流程為：碼頭平臺面?纜車?躉船?客船。

3.2 垂直電梯+水密門方案

該方案采用直立式碼頭結構形式，在碼頭前沿側每個泊位設4臺垂直升降電梯，電梯每3 m一層，最低處高程152.9 m，最高層位于碼頭平臺面，高程176.9m。電梯靠江側開門處每層均設置有鋼化玻璃防水門，關閉時可密閉，防止江水進入電梯井道。每層電梯的防水門外，即靠江側前沿處設置有鋼引橋擱置小平臺。碼頭前沿設置鋼制躉船，鋼制躉船甲板上建筑物2層，其二層處設置可俯仰的鋼引橋，在不同水位時，通過鋼引橋的另一端擱置在不同高度電梯層外的擱置小平臺，可以實現不同高度電梯層處的乘客通行于碼頭平臺和鋼制躉船(見圖2)。

圖2 垂直電梯+水密門方案斷面圖

在最低水位時，鋼引橋搭接在電梯層的最低高程處電梯層，電梯運行區間為碼頭平臺面到最低高程152.9 m電梯層處，所有鋼化玻璃防水門均打開。當水位上升高度小于147.4 m時，鋼引橋搭接電梯層不變，電梯運行區間不變，通過鋼引橋的仰角變化來適應該范圍內的水位變化。當水位位于147.4～150.4 m時，鋼引橋搭接層往上提升1層，電梯運行區間為碼頭平臺面至155.9 m高程電梯層處，此時最低層鋼化玻璃防水門關閉，防止水進入電梯井。當水位進一步升高時，鋼引橋搭接層按照此規律逐步抬升，電梯運行區間逐步減小，逐步增多下方關閉的鋼化玻璃防水門個數，直至到最高水位。

當水位從最高水位逐步降到最低水位時，鋼引橋搭接層逐步下移，電梯運行區間逐步增大，逐步打開露在水位之上的各個防水門，與水位上升的過程相反。

旅客上下船流程為：碼頭平臺面?電梯?某一高度電梯停靠層?鋼引橋?鋼制躉船?客船。

3.3 提升鋼引橋+自動人行道方案

該方案采用直立式碼頭結構，旅客上下船通道采用多級可提升的自動人行道，每級可提升的自動人行道可克服高差6 m，根據不同的水位差，組合不同級數的可提升自動人行道。為了提升自動人行道，碼頭平臺后方設置有多個提升平臺，每個提升平臺根據水位差設置有多層固定高差的樓層，用于旅客通行和擱置自動人行道(見圖3)。

圖3 提升鋼引橋+自動人行道方案平面圖

在最低設計水位時，旅客從#1提升平臺176.2 m樓層進入，依次通過#1～#7/#8自動人行道，然后通過鋼引橋，分別到達各自登船浮躉進行登船(見圖4)。當水位位于最低設計水位和最下一層146.2 m提升平臺樓層時，水位的升降通過登船浮躉和#7、#8提升平臺之間的鋼引橋變換俯仰角度來實現，各個提升平臺不動，旅客上下船需通過5座自動人行道(見圖5)。當水位超過146.2 m提升平臺樓層時，鋼引橋一端提升，搭接在#7/#8提升平臺的上一層152.2 m高程樓層。所有自動人行道均通過設置在其兩端的提升平臺頂部的卷揚機構同步提升，提升至上一級擱置。此時#1自動人行道位于最高處，全部位于設計高水位之上，其退出上下船通道流程，旅客將從#2提升平臺的172.2 m樓層進入，依次通過#2～#7/#8自動人行道，然后通過鋼引橋，分別到達對應的登船浮躉后進行登船。當水位繼續上漲時，不斷重復上述操作過程，逐漸減少上下船所需通行的自動人行道級數，直至最高設計水位，旅客直接從#4、#7提升平臺172.2 m樓層和#1鋼引橋或者通過#5、#6、#8提升平臺和#2鋼引橋分別到達登船浮躉進行登船。當水位由設計高水位逐漸降低時，將逐漸下放各自動人行道，增多上下船過程中需要通過的自動人行道，與上述所述過程相反。

圖4 提升鋼引橋+自動人行道方案斷面圖1

3.4 改進型垂直電梯方案

該方案采用直立式碼頭結構，每個泊位配備4臺垂直升降電梯。該種上下船系統主要由垂直升降電梯、提升平臺、過渡平臺、鋼引橋、浮躉平臺組成(見圖6)。過渡平臺在提升平臺頂部的卷揚裝置的提升下，可以根據水位進行升降，并擱置在具有固定高差的不同擱置平臺上(高差3 m)。電梯的運行區間為碼頭平臺至過渡平臺，即電梯運行區間的上行程是固定的，而電梯運行區間的下行程則是隨著水位變化的具有固定高程值的過渡平臺。為了確保電梯在運行下行程準確停靠，電梯運行區間設置成可選擇的具有固定高差的一系列高度數值，并且電梯和過渡平臺上均裝有限位及感應裝置。當水位差的變化小于3 m時，通過改變鋼引橋仰角來適應過渡平臺和浮躉平臺之間的高差。

圖5 提升鋼引橋+自動人行道方案斷面圖2

圖6 改進型垂直電梯方案斷面圖

考慮到在高水位狀態電梯運行到最上部行程點時，電梯配重可能降至水面下的問題，電梯的卷揚裝置采用雙滾筒結構形式，一個滾筒驅動電梯轎廂升降，另一個滾筒驅動電梯配重升降。雙滾筒中間設置離合器，離合器打開時，雙滾筒可分別單獨驅動，離合器閉合時2個滾筒同步運行。當水位較高時，單獨驅動配重鋼絲繩卷揚滾筒，將配重鋼絲繩卷繞在滾筒上，避免沒入水中；配重鋼絲繩長度調節完畢后，閉合離合器，恢復雙滾筒的同步運行。反之，當水位下降到一定高度之下時，為滿足配重對應的行程，打開雙滾筒中間的離合器，單獨驅動配重鋼絲繩卷揚滾筒，將配重鋼絲繩從其滾筒上放出；配重鋼絲繩長度調節完畢后，閉合離合器，恢復雙滾筒的同步運行。如此保證旅客轎廂和配重系統的運行始終處于水位之上，解決了水位上漲后的電梯系統被淹沒問題。

4 方案對比

上述各個方案均能夠克服較大的水位差，實現旅客上下船，各個方案的優缺點見表1。

5 結語

結合工程實例，對超大水位差的客運碼頭上下船工藝提出了幾個方案，既有目前廣泛應用的斜坡道纜車方式，也有垂直電梯、自動人行道等非常規方案，這幾種方式可以作為大水位差客運碼頭建設時的設計參考。隨著相關技術的不斷發展完善，垂直電梯以其簡單、快捷、舒適的優勢，將可能成為未來大水位差客運碼頭上下船應用的趨勢。