深中通道橋梁工程施工期航標(biāo)設(shè)計(jì)研究

閆科諦，劉強(qiáng)，胡鵬

（中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京100007）

隨著我國(guó)交通行業(yè)的發(fā)展，各種跨海大橋、海底隧道等大型水上工程越來(lái)越多，橋梁工程施工期間通常會(huì)占用一部分通航水域。如何保障施工作業(yè)與通航安全是施工期間需要考慮的重要問(wèn)題。航標(biāo)是幫助引導(dǎo)船舶航行、定位和標(biāo)示礙航物與表示警告的人工標(biāo)志。在橋梁施工期間合理布置助航標(biāo)志對(duì)施工作業(yè)及船舶通航安全有重要意義。

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于橋梁通航導(dǎo)助航設(shè)施設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范及研究主要針對(duì)運(yùn)營(yíng)期，施工期的航標(biāo)配布設(shè)計(jì)尚無(wú)具體規(guī)范，對(duì)此類問(wèn)題的研究也較少。《海區(qū)浮動(dòng)助航標(biāo)志配布導(dǎo)則》規(guī)定，海上作業(yè)區(qū)影響船舶通航安全的，應(yīng)在作業(yè)區(qū)周邊或靠近航道（路）一側(cè)適當(dāng)位置設(shè)置海上作業(yè)區(qū)專用標(biāo)志[1]，但對(duì)專用標(biāo)志的設(shè)置要求并未詳細(xì)規(guī)定。黃炎潮、謝華東對(duì)港珠澳大橋施工期間龍鼓西水道臨時(shí)航路的航標(biāo)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究[2]。李勤榮對(duì)深中通道施工及營(yíng)運(yùn)期間的航標(biāo)布設(shè)方案進(jìn)行了初步研究[3]，但由于其論文發(fā)表時(shí)深中通道施工并未全面開(kāi)展，故文中提出的方案偏向于理論性指導(dǎo)，與實(shí)際情況有所差別。

本文結(jié)合深中通道橋梁工程建設(shè)實(shí)例，對(duì)跨海大橋施工期施工水域航標(biāo)配布設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為今后類似工程提供借鑒和參考。

1 工程概況

深中通道項(xiàng)目全長(zhǎng)約24km，其中橋梁工程全長(zhǎng)15.43km，共157 個(gè)橋墩。主要包括東泄洪區(qū)非通航孔橋、伶仃洋大橋、西泄洪區(qū)非通航孔橋、跨淺灘區(qū)非通航孔橋、中山大橋幾部分。自東向西分為S04～S06 三個(gè)施工標(biāo)段。

圖1 深中通道橋梁工程施工水域及通航環(huán)境平面圖

2 工程建設(shè)區(qū)域船舶交通環(huán)境分析

橋梁工程施工區(qū)域跨越多條航道，深中通道施工水域附近航道的日交通量如下表所示。通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及船舶AIS 軌跡圖可知，施工水域及周邊區(qū)域船舶交通量較大，且航行方向不集中，部分區(qū)域船舶航行隨意性較大。施工水域通航條件非常復(fù)雜，如何合理布置助航標(biāo)志對(duì)保障施工安全及船舶通航安全至關(guān)重要。

表1 深中通道施工區(qū)域附近航道船舶日交通量統(tǒng)計(jì)表

圖2 深中通道施工水域附近船舶AIS 軌跡圖

3 施工區(qū)航標(biāo)配布設(shè)計(jì)

橋梁工程自東向西分為S04～S06 三個(gè)施工標(biāo)段。

3.1 S04 標(biāo)段施工水域航標(biāo)配布設(shè)計(jì)

S04 標(biāo)段施工水域東西長(zhǎng)約3.7km。施工水域西側(cè)底高程約-6.3～-4.7m（85 高程系，下同），東側(cè)底高程約-14.5～-10m。東側(cè)水深條件較好，根據(jù)AIS流量統(tǒng)計(jì)，該區(qū)域年化交通流為21276 艘，日均58.3 艘。這表明此位置雖未規(guī)劃航道，但已成為部分船舶的習(xí)慣性航路。為兼顧施工作業(yè)與通航安全，在施工水域東側(cè)設(shè)置臨時(shí)航道。

根據(jù)船舶數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，此位置通航船舶噸級(jí)為3000t級(jí)以下占比為98%，故臨時(shí)航道通航等級(jí)設(shè)為3000t 級(jí)船舶單向通航，通航寬度107～133m，共布置5 對(duì)側(cè)面標(biāo)。

施工水域西半部分在北側(cè)邊界布置4 座施工專用標(biāo)，南側(cè)邊界布置5 座施工專用標(biāo)，相鄰施工標(biāo)間距約0.3n mile。施工區(qū)東半部靠近臨時(shí)航道且水深條件良好，為減小無(wú)關(guān)船舶誤入施工區(qū)的概率，需要加密施工專用標(biāo)，北側(cè)邊界布置4 座施工專用標(biāo)，南側(cè)布置5 座施工專用標(biāo)，間距為130m。S04 標(biāo)段施工區(qū)共布置18 座施工專用標(biāo)。

圖3 S04 標(biāo)段施工水域航標(biāo)配布示意圖

3.2 S05 標(biāo)段施工水域航標(biāo)配布設(shè)計(jì)

S05 標(biāo)段施工水域東西寬度約3.5km。龍穴南航道為3000 噸級(jí)航道，從施工區(qū)域穿過(guò)，將施工水域分為兩部分。

圖4 伶仃洋大橋西錨碇與龍穴南航道位置關(guān)系示意圖

伶仃洋大橋西錨碇及過(guò)渡墩距離龍穴南航道最近距離約80m，西錨碇在施工期間施工船舶來(lái)往很頻繁，與航道通航船舶之間存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)，需采取措施降低風(fēng)險(xiǎn)概率。

若將航道整體改線，則開(kāi)挖疏浚量較大，所需投資大。為兼顧投資與通航安全，在施工區(qū)域北側(cè)建設(shè)龍穴南輔助支線航道，通航等級(jí)為1000t 級(jí)船舶雙向通航，將原來(lái)在龍穴南航道通航的1000t 級(jí)以下的船舶分流至輔助支線航道，減少龍穴南航道的船舶流量，降低事故風(fēng)險(xiǎn)。開(kāi)通輔助支線航道相對(duì)于航道整體改線投資減少約31%。

表2 龍穴南航道整體改線與建設(shè)輔助支線航道投資對(duì)比

由于龍穴南航道從施工區(qū)域穿過(guò)，因此該施工區(qū)域靠近航道的邊線采用航道側(cè)面標(biāo)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，在航道兩側(cè)施工水域角點(diǎn)分別設(shè)置H1～H2、H9～H10 兩對(duì)側(cè)面標(biāo)，同時(shí)將航道原有的1#～2#、3#～4#兩對(duì)側(cè)面標(biāo)移動(dòng)至新設(shè)側(cè)面標(biāo)之間，相鄰側(cè)面標(biāo)間距約600m。龍穴南航道西側(cè)施工區(qū)域北邊線布置2 座施工專用標(biāo)，南邊線布置4 座施工專用標(biāo)，間距為0.5n mile 左右。龍穴南航道東側(cè)施工區(qū)域水深較西側(cè)深，且此區(qū)域位于龍穴南航道與伶仃航道之間，通航情況較復(fù)雜，施工專用標(biāo)適當(dāng)加密，共布置2 座施工標(biāo)，間距約0.25n mile。

圖5 S05 標(biāo)段施工水域航標(biāo)配布示意圖

3.3 S06 標(biāo)段施工水域航標(biāo)配布設(shè)計(jì)

S06 標(biāo)段施工水域東西寬度約7.2km，橫門東水道將其分為東西兩部分，橫門東水道現(xiàn)狀滿足3000 噸級(jí)海輪通航。在施工水域西北側(cè)存在一條沿岸的小型船舶航道，為萬(wàn)頃沙南航道，共布置萬(wàn)頃沙南1#～6#六座側(cè)面燈樁，通航船舶為300 噸以下的內(nèi)河船。

橫門東水道船舶流量較大，為提高施工水域通航安全性，施工水域邊界與航道邊線距離約140m。在施工區(qū)南北邊界距離深中軸線500m 的角點(diǎn)處新增兩對(duì)側(cè)面標(biāo)（編號(hào)HM1#～4#）。在中山大橋主墩施工平臺(tái)上布置四個(gè)燈樁（編號(hào)PT1#～4#），標(biāo)志類型為側(cè)面標(biāo)，用來(lái)指示平臺(tái)位置并指引船舶通航，減少船舶誤撞概率。萬(wàn)頃沙南航道位于施工區(qū)內(nèi)，船舶流量小，在施工期間將其封航，原有通航船舶可經(jīng)橫門東水道—龍橫航道—伶仃航道—龍穴南航道到達(dá)原航道終點(diǎn)。在航道與施工水域南北交界處分別布設(shè)兩座禁航燈樁J1、J2。萬(wàn)頃沙南航道其余燈樁按《中國(guó)海區(qū)水上助航標(biāo)志》規(guī)定改造為孤立危險(xiǎn)物標(biāo)志，燈質(zhì)為白光。

S06 標(biāo)段東側(cè)施工水域主要為淺灘區(qū)，水深很淺，故此區(qū)域北側(cè)邊界布置2 座施工專用標(biāo)，南側(cè)布置3 座施工專用標(biāo)，相鄰航標(biāo)間距約1n mile。施工水域東側(cè)邊界與S05 標(biāo)施工水域西側(cè)邊界重合，可重疊利用其西側(cè)邊界兩座專用標(biāo)。S06 標(biāo)段西側(cè)施工水域東邊界布置兩座側(cè)面標(biāo)（HM2、HM4），東側(cè)邊界靠近岸邊，且水深較淺，船舶流量小，可不布置航標(biāo)，在南北兩側(cè)布置警戒船即可。

圖6 S06 標(biāo)段施工水域航標(biāo)配布平面圖

4 橋梁工程施工區(qū)航標(biāo)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）施工區(qū)域的航標(biāo)配布應(yīng)根據(jù)區(qū)域水深、船舶流量合理布置。航標(biāo)的布置有兩面性，布置合理有助于船舶通航，相反則會(huì)礙航。應(yīng)根據(jù)區(qū)域具體情況和實(shí)際需要，合理選擇間距。施工專用標(biāo)布置距離與區(qū)域水深、船舶流量成反比。在水深較深、船舶流量較大的區(qū)域應(yīng)該適當(dāng)加密布置，相反則間距可適當(dāng)加寬，但一般不應(yīng)超過(guò)1n mile。另外在水深條件良好，雖未規(guī)劃航道但實(shí)質(zhì)上已成為船舶習(xí)慣性航路的區(qū)域，若船舶流量較大，應(yīng)考慮設(shè)置臨時(shí)航道。

（2）施工區(qū)域跨越航道時(shí)應(yīng)兼顧航道通航需求，采取相應(yīng)措施降低通航風(fēng)險(xiǎn)。施工區(qū)域跨越航道對(duì)航道通航安全及施工水域作業(yè)安全均有較大影響。施工區(qū)域邊界應(yīng)與航道保持足夠間距。在空間不足的情況下，則應(yīng)考慮將航道臨時(shí)改線，有條件的水域可設(shè)置輔助支線航道，減少船舶流量。對(duì)于通航等級(jí)不高的航道，若影響可控，可以考慮施工期間臨時(shí)封航。

（3）航標(biāo)設(shè)計(jì)應(yīng)與其他通航安全保障措施緊密結(jié)合。航標(biāo)作為通航安全保障措施中的一種，應(yīng)與其他保障措施緊密配合。如在臨時(shí)棧橋和施工平臺(tái)上布置警示燈帶，爆閃燈等設(shè)施，與航標(biāo)燈配合可顯著提高施工區(qū)夜間警示效果。另外航標(biāo)設(shè)計(jì)方案還應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)警戒船配布方案統(tǒng)籌考慮。

5 結(jié)論與展望

深中通道作為世界級(jí)的特大型跨海通道，橫跨的珠江口水域是我國(guó)沿海航線最密集、船舶密度最大、通航船舶種類最多的水域之一，通航環(huán)境非常復(fù)雜。本文結(jié)合深中通道橋梁施工各標(biāo)段所在區(qū)域的水深條件、通航情況等要素，對(duì)各施工區(qū)助航標(biāo)志進(jìn)行了合理布置，兼顧了水域通航安全與施工作業(yè)安全，分析了橋梁工程施工期航標(biāo)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，為今后的類似工程提供參考與借鑒。