北江航道某工作船碼頭設計要點

潘杰 中鐵建港航局集團勘察設計院有限公司

近年來，隨著北江航道擴能升級的完成，帶來的運輸總量大幅度攀升，使船舶流量增多，通航環境變得復雜，航道的管理難度增大，需通過配套的工作船碼頭等增加安全監管設施，以保障航道安全暢通、實現安全生產的需要。

1.工程概況

本工作船碼頭位于北江孟洲壩樞紐與濛浬樞紐之間，擬建1個航標工作船泊位和1個小型巡標快艇泊位，后方陸域用地面積6666.66m2，擬建一座站房，總建筑面積604m2。

2.功能需求

結合北江航道區域特點，其維護管理工作主要為水上作業，航標形式以燈艇為主，工作船主要為一艘3t旋轉吊航標工作船及一艘18.8m快艇。航道工作船碼頭除具備靠離泊的基本功能外，也是航道工作人員工作與生活的場所，具有生產管理和后勤保障的雙重功能。其主要功能有：①靠離泊航道工作船，并作為工作船日常保養和補給的后勤基地；②用于小型航標器材的臨時存放和日常保養；③用于油漆、小五金等工作船舶用材料和日常維護工器具的存放；④一線航道工作人員工作的場所和船員學習、生活、休息場所；⑤作為航道現場值班處。

3.設計原則

按照內河發展目標“航道安全暢通、港口布局合理、水陸銜接、河海貫通的內河水運基礎設施體系，開放有序、平安綠色、服務完善的市場服務新體系，體制健全、監管有力、公平高效的行業管理體系，逐步建立國內一流、國際先進的現代化內河水運體系”要求，堅持以人為本，依托科技進步，突出低碳環保與協調發展，以數字航道建設為終點，充分利用已有建設成果，實現數字航道全覆蓋，航道基礎設施全面改善，主要遵循以下設計原則：

（1）整體協調：支持保障系統包含七個專項子系統，主要功能是為了航道的管理和維護服務，應根據實際工作的需要，整體協調各專項設施布局，優化資源配置，充分發揮支持保障系統的整體效應。按照北江航道管理機構設置現狀及航道管理維護工作的需求，統一優化航道管理船舶、站場及碼頭布局。

（2）項目選址：應盡可能接近航道管理站轄區河段的中心位置，水陸交通便利，且具有良好的水深、地形、河勢、水文及地質等自然條件，具備良好的外接水、電、通信、道路等依托條件，盡量鄰近周邊城鎮，以確保項目建設的可行性，保證項目建設的順利實施，同時，也便于航道的維護管理工作，降低項目建設和運行的成本。

（3）航道特色：北江航道是粵北地區連接珠江三角洲及港澳地區的唯一水運通道，各航道工作船碼頭是北江航道在轄區各河段的水上服務區，起著形象代言的作用，碼頭設計中，應結合航道轄區管理范圍，總體布局，在細節構造及建筑外觀等方面與航道特色相呼應，樹立北江航道的良好品牌，以取得當地政府及民眾對航道事業的大力支持。

（4）使用功能：設計中需結合航道管理維護功能需求，科學合理確定碼頭建設規模及建設內容，并做好相關的配套工程，實現現代化航道運行安全、管理高效、功能齊全、服務優質等特點。

4 .設計條件

北江屬于亞熱帶季風氣候，具有年平均氣溫較高，夏熱冬暖，霜小雪稀，雨期較長，秋季受臺風影響較為頻繁，春天霧較多等氣候特征。

氣溫：多年平均氣溫20.3℃，極端最高氣溫42.0 ℃，極端最低氣溫-4.3℃；

降水：多年平均降水量1516.5mm，最大降雨量達3004.7毫米（1983年），最小降雨量為1420.3毫米（1985年），4－6月多鋒面雨，7－10月多臺風雨。

風：年平均風速在1.1 m/s～1.9m/s，冬季盛行偏北風，夏季盛行偏南風，夏季受臺風影響，大風速為13米/秒，八級以上大風年日數平均為4.8天。

霧：春季霧日較多，平均年霧日為5～6天。

北江流域由于暴雨量大，流域坡陡，洪峰上漲速度快，洪峰持續時間約為6h～12h，漲水歷時約2d～3d，退水歷時約6d～10d，每年汛期發生洪水3～4次，洪峰出現最多的時段為5～7月。

工程處設計水位根據上下游樞紐庫容水位及10年一遇洪水位，設計高水位取值52.52m，設計低水位按綜合歷時保證率98%取值43.30m。

碼頭區域地層為巖溶地質，覆蓋層以卵石層為主，其下為強風化石灰巖及中風化石灰巖，且溶腔廣泛分布，半充填，有漏水現象，埋深在8m～20m，溶腔面積較大。

5.設計方案

5.1 平面方案

碼頭平面結合主航道線位置及徑流方向，采取“T”字型布置，考慮到所在水域較為開闊，為減少后期維護疏浚，碼頭前沿線布置在自然水深滿足設計深度的2m等深線處，并設置一座長45m引橋與后方陸域連接。按同時靠泊一艘3t旋轉吊航標工作船及一艘18.8m快艇設計，泊位長度71.2m，碼頭長70m，碼頭寬度按照工藝要求，考慮5t叉車回轉，取15m，引橋按雙車道設計，寬度取7m。

碼頭面高程結合水利防洪要求，橫梁底高程應高于20年一遇防洪水位，取值56.5m。

后方陸域呈規則矩形，按功能需求，設置1座站房及1座航標堆場，站房總建筑面積604m2，堆場面積約2400m2。場外道路與引橋間設置一條主干道，寬7m，站房周邊設置次干道，寬5m。

5.2 水工結構方案

碼頭所在水域水位落差大于7m，碼頭結構宜采用高樁框架或浮式躉船結構。結合本工程功能需求及地質情況，兩種結構方案各有優缺點，分析如下：

高樁框架結構通過設置三層系攬可以滿足不同水位的靠泊需求，同時可有效控制碼頭面與后方陸域的高差，引橋坡度小，便于工作車輛進出碼頭。缺點是樁基施工難度大，根據本工程地質樁基宜采用灌注樁，由于溶腔面積較大，且樁基較為分散，常規的封閉注漿或填充碎石等處理方式，造價較高，宜采用引孔后，施打鋼護筒穿透溶腔?？紤]局部溶腔埋藏較深，護筒施打難度較大，且受溶腔頂部巖層風化程度影響，存在因承載力不足而導致引孔出現局部塌孔的風險。

浮式躉船結構樁基運用少，施工難度相對較小，工程造價低。缺點是枯水季節，由于水位落差較大，且后方陸域高程較高，造成引橋坡度較陡，日常運輸車輛進出碼頭受限，維護效率較低。

綜合考慮，為滿足現代化航道要求，碼頭結構宜采用高樁框架式結構，施工期可采取超前鉆方式探明樁端以下溶腔位置，并結合溶腔深淺分別制定合理的樁基方案。溶腔埋藏較淺時采用護筒穿透，樁端進入下部穩定灰巖層；溶腔埋藏較深時，采用雙樁方案或縮短排架間距，以減小樁端壓樁力，持力層選在卵石層，避開下部溶腔。

5.3 工藝方案

工作船碼頭裝卸工藝主要考慮小型航標或小五金等器材的吊運，裝卸設備可采用固定吊或汽車吊。由于3t旋轉吊航標工作船可兼顧日常的吊運作業，為避免固定吊的維護保養，可采取根據實際所需租賃汽車吊方案。水平運輸可采用5t叉車或10t汽車進行聯合作業。航標堆場可考慮配置輪胎吊進行作業。

5.4 陸域形成方案

本工程陸域形成按土方平衡原則確定陸域高程，采用擋墻或適度放坡形成陸域。

5.5 配套工程

本工程作為北江航道該轄區的形象代言，站房設計除應滿足維護基本功能需求外，還應在總體布局及建筑風格上充分體現航道特色，提升整體形象。

同時，供電、照明、信息與通信、控制、給排水、消防等配套設計均應充分考慮工作船舶及站房的使用需求，并做到節能環保。

6.結語

本文結合北江航道某工作船碼頭，闡述其設計的主要要點，并分析其自身的特點。該碼頭既具備北江流域一般碼頭的通用性，也有作為航道工作船碼頭的特殊性。筆者結合該碼頭設計過程中的一些經驗，提供給類似工程參考，以期達到提高設計效率并保證工程質量的目的。