海顯盛

(湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院， 湖南 長沙　410008)

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內(nèi)河汽車滾裝泊位創(chuàng)新設(shè)計

海顯盛

(湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院， 湖南 長沙410008)

摘要：以工程實例為背景，介紹一種新型汽車滾裝泊位結(jié)構(gòu)型式。通過在高樁梁板碼頭平臺下方設(shè)置定位躉船，以及自動升降式引橋，形成滾裝作業(yè)通道。該結(jié)構(gòu)型式具備吊裝、滾裝兩種作業(yè)模式，裝卸較為靈活。

關(guān)鍵詞：商品汽車； 滾裝泊位； 躉船； 凈空高度

岳陽港城陵磯港區(qū)松陽湖作業(yè)區(qū)，占據(jù)湖南最優(yōu)質(zhì)的長江岸線資源和獨特的區(qū)位優(yōu)勢，是岳陽港的核心作業(yè)區(qū)。松陽湖作業(yè)區(qū)規(guī)劃主要用途為集裝箱、商品汽車，并兼顧一般件雜貨。目前松陽湖作業(yè)區(qū)一期工程3個集裝箱泊位已建成投產(chǎn)，二期工程擬新建7個3 000 t級多用途泊位(4個位于一期上游、3個位于一期下游)。其中，緊鄰一期工程下游的4#泊位主要用于商品汽車裝卸(圖1)，該泊位也是城陵磯整車進口口岸的后期配套設(shè)施之一。由于4#泊位是一個中間泊位，其結(jié)構(gòu)若采用傳統(tǒng)的浮碼頭或斜坡碼頭結(jié)構(gòu)型式，將中斷前沿平臺連續(xù)性，不僅造成下游5#、6#泊位碼頭前沿交通組織困難，而且降低了一二期碼頭整體美觀度。通過多方案比選、組織專家論證，設(shè)計單位提出一種依托直立式碼頭平臺實現(xiàn)滾裝作業(yè)功能的新型結(jié)構(gòu)型式[1]，該結(jié)構(gòu)型式具備滾裝、吊裝兩種作業(yè)模式，裝卸較為靈活。

圖1　總平面布置圖

1自然條件[2]

1.1工程水文

設(shè)計高水位：33.00 m(20 a一遇，85國家高程系，下同)；

設(shè)計低水位：17.40 m(近期98%保證率水位)。

1.2工程地質(zhì)

勘探揭露的地層，按由新至老的順序分別為： ①人工填土、 ②種植土、 ③粉質(zhì)黏土、 ④淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、 ⑤粉細(xì)砂、 ⑥黏土、 ⑦圓礫、 ⑧-1全風(fēng)化板巖、 ⑧-2強風(fēng)化板巖、 ⑧-3中風(fēng)化板巖、 ⑨斷層角礫巖。碼頭樁基持力層為⑧-2強風(fēng)化板巖。

2平面布置

2.1設(shè)計船型

設(shè)計船型尺度見表1。

表1 設(shè)計船型參數(shù)表m船型總長型寬型深滿載吃水3000t雜貨船11016.2—3300TEU集裝箱船11016.35.02.8～4.3800車位汽車滾裝船10717.84.12.7

2.2碼頭前沿線

綜合考慮河勢、防洪、水深、通航等因素，一期工程碼頭前沿線基本平行+17.00 m等深線布置。一期工程運行已超過5 a，港池年維護疏浚量較小，碼頭前沿線布置基本合理。因此，二期工程下游3個泊位碼頭前沿線考慮與一期工程齊平(圖1)。

2.3水域布置

二期工程下游3個泊位總長378 m。碼頭平臺通過3#、4#引橋接岸。3#引橋采用浮躉自動升降結(jié)構(gòu)，專門用于4#泊位商品汽車裝卸。4#引橋為固定引橋，與一期工程2#引橋形成環(huán)形通道，用于碼頭前沿水平交通。

3水工結(jié)構(gòu)

3.1結(jié)構(gòu)型式

圖2　碼頭立面圖(單位： mm)

圖3　碼頭空間結(jié)構(gòu)示意圖

二期工程下游3個泊位碼頭平臺采用高樁梁板結(jié)構(gòu)，與一期工程結(jié)構(gòu)型式相同。平臺總長346 m、寬30 m，共設(shè)10個結(jié)構(gòu)分段、45榀排架。標(biāo)準(zhǔn)排架間距7.76 m，每榀排架下設(shè)5根Φ1600 mm嵌巖灌注樁。將4#泊位41號、42號排架間距拉長至15 m，并在排架間、平臺下方架設(shè)1個鋼質(zhì)躉船作為滾裝通道對接載船艙口。躉船再通過3#引橋與陸域相連(圖2～圖4)。3#引橋分為浮動段、固定段和實體段；浮動段由定位墩臺、鋼浮躉及鋼引橋構(gòu)成。

圖4　躉船及3#引橋結(jié)構(gòu)示意圖(局部)

3.2前沿躉船

4#泊位平臺下方設(shè)置躉船，主要目的是克服10 m以上的水位差進行滾裝作業(yè)。其設(shè)計主要考慮如下因素：

1) 躉船主尺度。躉船主尺度設(shè)計主要考慮自身浮力儲備及艙口銜接兩方面因素。躉船長×寬×型深×吃水=34.3 m×10 m×2.8 m×1.4 m，躉船總浮力約480 t，在上部荷載及自重(含配重)作用下，可以滿足穩(wěn)定性要求。

從船舶靠泊角度考慮，必須使?jié)L裝船艙口對準(zhǔn)前沿躉船，才能順利裝卸車輛。顯然躉船越寬越有利于船舶靠泊。但受限于躉船上方碼頭平臺軌道梁、縱梁等構(gòu)件承載能力，41號～42號排架間距不宜太大。綜合考慮船舶駕駛員定點靠泊水平以及結(jié)構(gòu)計算跨度，躉船寬度取10 m。

目前內(nèi)河商品車滾裝船型深一般在3.5～5.2 m，滿載吃水一般在2.6～2.8 m[3]，此時船舶干舷高度為0.9～2.4 m。躉船型深為1.4 m，與船舶干舷高度的高差基本控制在1 m以內(nèi)，通過滾裝船自帶跳板，可以保證汽車順利上下船。隨著裝載量的減少，船舶吃水會略有減少，干舷高度會有所增高，實際運營時可以在躉船上增設(shè)墊板來調(diào)節(jié)跳板坡度。

2) 凈空高度。不同水位條件下躉船上方凈空高度分析結(jié)果如表2所示。

表2 不同水位條件下躉船甲板上部凈高一覽表m水位碼頭梁底高程躉船干舷高度凈空高度歷史最高水位33.834.821.4-0.38碼頭設(shè)計高水位33.0034.821.40.42滾裝作業(yè)高水位30.9234.821.42.5

從表2可以看出，如不采取防范措施，發(fā)生歷史最高水位時躉船將頂托上部結(jié)構(gòu)。為此，設(shè)計考慮在躉船內(nèi)設(shè)置壓載水艙，當(dāng)水位高于設(shè)計高水位33.00 m時，通過觸發(fā)報警裝置啟動灌充壓載水將躉船干舷高度調(diào)整至1 m以下，則可解決洪水期躉船上方凈空高度不足的問題。同時，41～42號排架間梁板結(jié)構(gòu)按整體簡支設(shè)計，躉船意外頂托上部結(jié)構(gòu)，可以保證頂托力不損害鄰近結(jié)構(gòu)段。

在作業(yè)高水位30.92 m時，躉船甲板上凈空高度約2.5 m，可基本滿足大部分乘用車(轎車、面包車、微型車、城市SUV等)通行要求。根據(jù)本河段洪水歷史資料分析，水位高于30.92 m的年均限制作業(yè)天數(shù)僅5 d，對港口正常營運影響有限。

3) 躉船定位。將40、41號排架及42、43號排架用頂、底橫梁兩兩一組連接成整體，沿其豎向設(shè)4根Φ800 mm定位鋼管樁對躉船進行定位(圖4)。躉船兩側(cè)對應(yīng)位置設(shè)4塊限位牛腿，牛腿與定位樁間設(shè)DA400橡膠護舷緩沖裝置。

3.33#引橋

3.3.1縱坡度

在設(shè)計低水位工況下，鋼浮躉擱置于定位墩臺上，鋼引橋坡度最大縱坡8.2%，滿足規(guī)范限值要求[4]。隨著水位的升高，浮躉逐漸浮起，底部離開墩臺頂，鋼引橋坡度將進一步減小。

3.3.2鋼引橋

鋼引橋共包括5座活動式鋼引橋和1座固定式鋼引橋。活動式鋼引橋分為44 m和40 m兩種跨徑，其中44 m跨徑1座，40 m跨徑4座；固定式鋼引橋跨徑為44 m。44 m跨徑鋼引橋的幾何尺寸為44 m×8 m×4.5 m(長×寬×高)；40 m跨徑鋼引橋的幾何尺寸為40 m×8 m×4.5 m(長×寬×高)。

鋼引橋采用下承式簡支全焊接式平行弦桁架橋，鋼引橋由兩榀平行弦桁架、橋面系、上、下平聯(lián)和支座裝置等組成?；顒邮戒撘龢蚩亢觽?cè)一端采用滾輪支座裝置，靠岸側(cè)一端采用圓弧支座，滾輪支座可適應(yīng)水位的變化在躉船或浮躉上滾動。

3.3.3浮躉

浮躉規(guī)格設(shè)計為14 m(長)×10 m(寬)×2 m(型深)×1.0 m(吃水)，甲板頂設(shè)置3 m寬鋼引橋連接平臺及鋼引橋擱置支座。

3.3.4定位墩臺[5]

每個浮躉下設(shè)定位墩臺1座，現(xiàn)澆承臺長17.8 m，寬10 m，高2 m，基礎(chǔ)采用6根Φ1200 mm嵌巖灌注樁。在浮躉上下游側(cè)各設(shè)1根Φ1200 mm定位鋼管樁，鋼管樁內(nèi)灌充素混凝土。定位墩臺頂面設(shè)12組浮躉支撐墩，以防止回淤時浮躉坐底、起浮困難(圖5)。

圖5　浮躉定位墩臺結(jié)構(gòu)圖(單位： mm)

4裝卸工藝

4.1前沿裝卸工藝

4#泊位具備吊裝、滾裝兩種作業(yè)模式。碼頭上部平臺設(shè)10 t-25 m門機1臺，可用于車用卷板等件雜貨裝卸；下部躉船可用于商品車滾裝作業(yè)。

4.2鋼引橋?qū)挾仍O(shè)計

滾裝作業(yè)時，一般不會同時進行裝船和卸船，車輛在鋼引橋上基本為單向行駛。但考慮到應(yīng)急救援及其它不可預(yù)見因素，車道仍按雙車道設(shè)計。對于小型車，雙車道寬度可以取6 m；車道兩側(cè)富裕寬度各取1 m(含主桁架結(jié)構(gòu)寬度)，則鋼引橋總寬為8 m。

4.3交通組織

4#滾裝泊位裝卸船作業(yè)時，前沿交通相對獨立，僅在2#、3#引橋岸側(cè)端部產(chǎn)生一定車流交匯。實際調(diào)度時可用隔離墩將滾裝作業(yè)路線隔離。

交通車可以從3#引橋往返躉船甲板。如交通車在躉船甲板面掉頭困難，也可經(jīng)2#引橋行至碼頭平臺，接駁司機由前沿人孔上下，步行往返船艙。

5結(jié)語

1) 依托直立式碼頭結(jié)構(gòu)，在高樁梁板碼頭平臺下方架設(shè)定位躉船，形成滾裝船靠泊作業(yè)平臺，再通過浮躉自動升降式引橋接岸，可以滿足長江中上游10 m以上水位差條件下汽車滾裝工藝要求。

2) 躉船主尺度是關(guān)鍵設(shè)計內(nèi)容，應(yīng)綜合考慮滾裝船干舷高度、滾裝船靠泊難易程度、儲備浮力、平臺構(gòu)件承載力以及甲板凈空高度等因素綜合設(shè)定。

3) 二期工程4#泊位同時具備吊裝、滾裝兩種作業(yè)模式，對商品汽車、一般件雜貨具有較高裝卸靈活性。當(dāng)商品車吞吐量不足或岸線資源較為緊張時，采用該結(jié)構(gòu)型式是兼顧功能與效益的合理選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1] 湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院.緊鄰城陵磯港區(qū)(松陽湖)一期工程下游建設(shè)汽車滾裝泊位技術(shù)可行性論證報告[R].2014.

[2] 湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院.岳陽港城陵磯港區(qū)(松陽湖)二期工程初步設(shè)計[R].2013.

[3] 王學(xué)鋒.滾裝碼頭[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2013.

[4] JTJ294-1998，斜坡碼頭及浮碼頭設(shè)計與施工規(guī)范[S].

[5] 祖福興，李洪英.鋼導(dǎo)樁定位浮躉自動升降的大水位差浮碼頭研究[J].水運工程，2010(5)：108-110.

中圖分類號：U 65

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-844X(2016)01-0149-05