北江航道某工作船碼頭設(shè)計要點

潘杰 中鐵建港航局集團勘察設(shè)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(huán)境變得復(fù)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(jiān)管設(shè)施，以保障航道安全暢通、實現(xiàn)安全生產(chǎn)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(biāo)工作船泊位和1個小型巡標(biāo)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(jié)合北江航道區(qū)域特點，其維護管理工作主要為水上作業(yè)，航標(biāo)形式以燈艇為主，工作船主要為一艘3t旋轉(zhuǎn)吊航標(biāo)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(chǎn)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(yǎng)和補給的后勤基地；②用于小型航標(biāo)器材的臨時存放和日常保養(yǎng)；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(xué)習(xí)、生活、休息場所；⑤作為航道現(xiàn)場值班處。

3.設(shè)計原則

按照內(nèi)河發(fā)展目標(biāo)“航道安全暢通、港口布局合理、水陸銜接、河海貫通的內(nèi)河水運基礎(chǔ)設(shè)施體系，開放有序、平安綠色、服務(wù)完善的市場服務(wù)新體系，體制健全、監(jiān)管有力、公平高效的行業(yè)管理體系，逐步建立國內(nèi)一流、國際先進的現(xiàn)代化內(nèi)河水運體系”要求，堅持以人為本，依托科技進步，突出低碳環(huán)保與協(xié)調(diào)發(fā)展，以數(shù)字航道建設(shè)為終點，充分利用已有建設(shè)成果，實現(xiàn)數(shù)字航道全覆蓋，航道基礎(chǔ)設(shè)施全面改善，主要遵循以下設(shè)計原則：

（1）整體協(xié)調(diào)：支持保障系統(tǒng)包含七個專項子系統(tǒng)，主要功能是為了航道的管理和維護服務(wù)，應(yīng)根據(jù)實際工作的需要，整體協(xié)調(diào)各專項設(shè)施布局，優(yōu)化資源配置，充分發(fā)揮支持保障系統(tǒng)的整體效應(yīng)。按照北江航道管理機構(gòu)設(shè)置現(xiàn)狀及航道管理維護工作的需求，統(tǒng)一優(yōu)化航道管理船舶、站場及碼頭布局。

（2）項目選址：應(yīng)盡可能接近航道管理站轄區(qū)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(zhì)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(zhèn)，以確保項目建設(shè)的可行性，保證項目建設(shè)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(shè)和運行的成本。

（3）航道特色：北江航道是粵北地區(qū)連接珠江三角洲及港澳地區(qū)的唯一水運通道，各航道工作船碼頭是北江航道在轄區(qū)各河段的水上服務(wù)區(qū)，起著形象代言的作用，碼頭設(shè)計中，應(yīng)結(jié)合航道轄區(qū)管理范圍，總體布局，在細節(jié)構(gòu)造及建筑外觀等方面與航道特色相呼應(yīng)，樹立北江航道的良好品牌，以取得當(dāng)?shù)卣懊癖妼降朗聵I(yè)的大力支持。

（4）使用功能：設(shè)計中需結(jié)合航道管理維護功能需求，科學(xué)合理確定碼頭建設(shè)規(guī)模及建設(shè)內(nèi)容，并做好相關(guān)的配套工程，實現(xiàn)現(xiàn)代化航道運行安全、管理高效、功能齊全、服務(wù)優(yōu)質(zhì)等特點。

4 .設(shè)計條件

北江屬于亞熱帶季風(fēng)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(fēng)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(fēng)雨。

風(fēng)：年平均風(fēng)速在1.1 m/s～1.9m/s，冬季盛行偏北風(fēng)，夏季盛行偏南風(fēng)，夏季受臺風(fēng)影響，大風(fēng)速為13米/秒，八級以上大風(fēng)年日數(shù)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(xù)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(fā)生洪水3～4次，洪峰出現(xiàn)最多的時段為5～7月。

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

碼頭區(qū)域地層為巖溶地質(zhì)，覆蓋層以卵石層為主，其下為強風(fēng)化石灰?guī)r及中風(fēng)化石灰?guī)r，且溶腔廣泛分布，半充填，有漏水現(xiàn)象，埋深在8m～20m，溶腔面積較大。

5.設(shè)計方案

5.1 平面方案

碼頭平面結(jié)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(shè)計深度的2m等深線處，并設(shè)置一座長45m引橋與后方陸域連接。按同時靠泊一艘3t旋轉(zhuǎn)吊航標(biāo)工作船及一艘18.8m快艇設(shè)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(zhuǎn)，取15m，引橋按雙車道設(shè)計，寬度取7m。

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

后方陸域呈規(guī)則矩形，按功能需求，設(shè)置1座站房及1座航標(biāo)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(shè)置一條主干道，寬7m，站房周邊設(shè)置次干道，寬5m。

5.2 水工結(jié)構(gòu)方案

碼頭所在水域水位落差大于7m，碼頭結(jié)構(gòu)宜采用高樁框架或浮式躉船結(jié)構(gòu)。結(jié)合本工程功能需求及地質(zhì)情況，兩種結(jié)構(gòu)方案各有優(yōu)缺點，分析如下：

高樁框架結(jié)構(gòu)通過設(shè)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(jù)本工程地質(zhì)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(guī)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(fēng)化程度影響，存在因承載力不足而導(dǎo)致引孔出現(xiàn)局部塌孔的風(fēng)險。

浮式躉船結(jié)構(gòu)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(jié)，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(xiàn)代化航道要求，碼頭結(jié)構(gòu)宜采用高樁框架式結(jié)構(gòu)，施工期可采取超前鉆方式探明樁端以下溶腔位置，并結(jié)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(wěn)定灰?guī)r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(biāo)或小五金等器材的吊運，裝卸設(shè)備可采用固定吊或汽車吊。由于3t旋轉(zhuǎn)吊航標(biāo)工作船可兼顧日常的吊運作業(yè)，為避免固定吊的維護保養(yǎng)，可采取根據(jù)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(lián)合作業(yè)。航標(biāo)堆場可考慮配置輪胎吊進行作業(yè)。

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(qū)的形象代言，站房設(shè)計除應(yīng)滿足維護基本功能需求外，還應(yīng)在總體布局及建筑風(fēng)格上充分體現(xiàn)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(shè)計均應(yīng)充分考慮工作船舶及站房的使用需求，并做到節(jié)能環(huán)保。

6.結(jié)語

本文結(jié)合北江航道某工作船碼頭，闡述其設(shè)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(jié)合該碼頭設(shè)計過程中的一些經(jīng)驗，提供給類似工程參考，以期達到提高設(shè)計效率并保證工程質(zhì)量的目的。