李華帥 王曉琨

中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)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(qū)。對于長江上游地區(qū)豐水期和枯水期水位差較大的區(qū)域，例如重慶、恩施地區(qū)高達30 m左右，一般的方式已經(jīng)難以應(yīng)用。結(jié)合工程實例對適應(yīng)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(shè)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(shù)120萬人次。設(shè)計低水位143.4 m，設(shè)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(guān)鍵所在。

3 設(shè)計方案

根據(jù)項目的特點、自然情況，本著機械自動化程度高的原則，在設(shè)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(fù)運行，一般2臺纜車為1對，由1臺絞車牽引驅(qū)動。根據(jù)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(yīng)急疏散通道(見圖1)。每對纜車在碼頭平臺前沿設(shè)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(shè)有各類安裝保護裝置：

(1)坡頂限位保護裝置。當(dāng)纜車運行到接近坡頂時，坡頂限制裝置發(fā)揮作用，阻擋纜車繼續(xù)上行，避免撞擊到上部的碼頭平臺；當(dāng)纜車停在斜坡頂部時，如果因為故障導(dǎo)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(fā)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(fā)出警報并保證纜車處于停止?fàn)顟B(tài)。

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(jié)構(gòu)形式，在碼頭前沿側(cè)每個泊位設(shè)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(cè)開門處每層均設(shè)置有鋼化玻璃防水門，關(guān)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(cè)前沿處設(shè)置有鋼引橋擱置小平臺。碼頭前沿設(shè)置鋼制躉船，鋼制躉船甲板上建筑物2層，其二層處設(shè)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(xiàn)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(qū)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(dāng)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(qū)間不變，通過鋼引橋的仰角變化來適應(yīng)該范圍內(nèi)的水位變化。當(dāng)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(qū)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(guān)閉，防止水進入電梯井。當(dāng)水位進一步升高時，鋼引橋搭接層按照此規(guī)律逐步抬升，電梯運行區(qū)間逐步減小，逐步增多下方關(guān)閉的鋼化玻璃防水門個數(shù)，直至到最高水位。

當(dāng)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(qū)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(jié)構(gòu)，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(jù)不同的水位差，組合不同級數(shù)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(shè)置有多個提升平臺，每個提升平臺根據(jù)水位差設(shè)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(shè)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(dāng)水位位于最低設(shè)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(xiàn)，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(dāng)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(shè)置在其兩端的提升平臺頂部的卷揚機構(gòu)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(shè)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(yīng)的登船浮躉后進行登船。當(dāng)水位繼續(xù)上漲時，不斷重復(fù)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(shù)，直至最高設(shè)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(dāng)水位由設(shè)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(jié)構(gòu)，每個泊位配備4臺垂直升降電梯。該種上下船系統(tǒng)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(jù)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(qū)間為碼頭平臺至過渡平臺，即電梯運行區(qū)間的上行程是固定的，而電梯運行區(qū)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(zhǔn)確?？?，電梯運行區(qū)間設(shè)置成可選擇的具有固定高差的一系列高度數(shù)值，并且電梯和過渡平臺上均裝有限位及感應(yīng)裝置。當(dāng)水位差的變化小于3 m時，通過改變鋼引橋仰角來適應(yīng)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(tài)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(jié)構(gòu)形式，一個滾筒驅(qū)動電梯轎廂升降，另一個滾筒驅(qū)動電梯配重升降。雙滾筒中間設(shè)置離合器，離合器打開時，雙滾筒可分別單獨驅(qū)動，離合器閉合時2個滾筒同步運行。當(dāng)水位較高時，單獨驅(qū)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(diào)節(jié)完畢后，閉合離合器，恢復(fù)雙滾筒的同步運行。反之，當(dāng)水位下降到一定高度之下時，為滿足配重對應(yīng)的行程，打開雙滾筒中間的離合器，單獨驅(qū)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(diào)節(jié)完畢后，閉合離合器，恢復(fù)雙滾筒的同步運行。如此保證旅客轎廂和配重系統(tǒng)的運行始終處于水位之上，解決了水位上漲后的電梯系統(tǒng)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(xiàn)旅客上下船，各個方案的優(yōu)缺點見表1。

5 結(jié)語

結(jié)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(yīng)用的斜坡道纜車方式，也有垂直電梯、自動人行道等非常規(guī)方案，這幾種方式可以作為大水位差客運碼頭建設(shè)時的設(shè)計參考。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展完善，垂直電梯以其簡單、快捷、舒適的優(yōu)勢，將可能成為未來大水位差客運碼頭上下船應(yīng)用的趨勢。