武汉王家巷轮渡码头改造工程设计方案改进对通航安全影响分析

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(1.中交武汉港湾工程设计研究院有限公司,武汉 430040;2.武汉理工大学 a.航运学院；b.能源与动力工程学院,武汉 430063)

1 改造工程概况

1.1 改造码头结构方案

改造码头所在地紧邻汉江与长江的交汇处、滩地较窄、水流条件较复杂，上下游码头相距较近，诸多通航安全因素制约了码头伸进江中的长度。为克服乘客上下船的安全隐患，要求码头伸进江中的长度应保证其坡度比。根据自然条件，码头布置方案选用“之”字型布置，以减小坡度，采用两钢引桥垂直升降式浮码头形式。

1.2 改造码头的设计船型

本工程设计代表船型主尺度见表1。

表1 设计船型尺度

1.3 改造码头上下游的码头情况

在拟改造的王家巷轮渡码头附近，其上游与之相距约25 m有鄂航码头、与之相距约65 m有华航集团码头，其下游与之相距约78 m有长江海事港区巡航救助基地码头、与之相距约126 m有长航公安警备码头，这4座码头均为斜坡道加浮码头结构型式。

1.4 改造码头水域的水文情况

拟改造的码头附近设有汉口(武汉关)水文站，本工程水位特征值参见表2。

表2 工程水位特征值

1.5 改造码头水域风况

拟改造的码头工程附近风向在6～8月以东南风为主，间有东北风及西南风，最大风力为7～8级；其余各月多为北风及东北风，最大风力可达9级，多发生在9月。最大风速达29.4 m/s。

1.6 改造码头航道边界及航标布配

拟改造的码头工程位于长江下游汉口水道内，工程所在局部河段航道按深槽走向布置。工程河段航标配布情况为：航道左侧自下而上依次设置有武汉长江二桥桥区#2～#3白浮、汉口#1～#2白浮、武汉长江大桥桥下#1～#2白浮：航道右侧自下而上依次设置有武汉长江二桥桥区#2、#3红浮、汉口#1～#3红浮。见图1。

图1 拟改造码头工程水域航道边界及航标布配示意

2 改造工程通航安全的影响因素

拟改造码头的泊位水深、泊位长度、停泊水域宽度、回旋水域、码头前沿设计高程、趸船平面尺度均满足平面布置适应性要求[1]，对通航安全影响有限。改造工程通航安全影响因素主要体现在改造码头工程对习惯航路小型船舶的影响，对上游约25 m鄂航码头的影响和洪水期汉江与长江交汇处对改造码头工程的影响。

2.1 改造工程对习惯航路小型船舶的影响

对于习惯航路航行的和进入汉江的小型船舶，改造码头工程船舶回旋及靠离泊作业会对习惯航路的上行船舶及进入汉江的船舶的通航环境构成一定的影响。由于改造码头工程前沿船舶停泊水域外缘与航道左侧界限的距离约为244 m，该可航水域的宽度能够满足习惯航路及进入汉江的船舶的安全通航需求，改造码头工程对习惯航路航行的小型船舶及进入汉江的船舶的影响是有限的。另外，从王家巷轮渡码头出发的下行轮渡需穿越上行船舶的通航分道，与上行船舶形成交叉会遇态势，从而对该河段水域的过往船舶的通航环境也会构成比较大的影响。如果操作不当，可能引发船舶碰撞等水上交通事故。王家巷轮渡码头靠离泊方案见图2。

2.2 改造工程对上游约25 m鄂航码头的影响

对于上游的鄂航码头而言，由于其相距的最短距离约为25 m，且进出港的船舶相对较大，靠泊时通常采用顶流靠泊。而改造工程的码头前沿又超出鄂航码头，因此，改造码头工程将对上游的鄂航码头的进出港船舶的碍航性比较突出。

2.3 洪水期对改造码头工程的影响

拟改建工程汛期受长江和汉江影响较大，当汉江流量较大时，王家巷码头水域流速和流态将会发生变化，流速增大和回流的产生[2]，会迫使上行小型船舶向王家巷码头侧岸边靠拢，沿缓流区域上行。因此，上行小型船舶对王家巷码头的迫近会导致码头营运船舶与小型船舶紧迫局面的产生。改造的码头工程附近风向在6～8月以东南风为主，间有东北风及西南风，而长江下游汉口水道呈西南-东北方向，汉江洪水期东南风对拟改建工程来说为吹拢风，上行小型船舶在风、流共同作用下甚至会对码头安全照成一定的影响，应予以关注。洪水期汉江与长江交汇处对改造码头工程的影响见图3。

图3 洪水期汉江与长江交汇处对改造码头工程的影响

3 改造工程设计方案对通航安全的影响分析

改造工程通航安全主要影响因素集中体现在改造码头工程趸船前沿线伸进江中的距离，要求改造码头工程趸船前沿线伸进江中的长度尽可能小，可接受范围是2倍设计船型船宽(16 m)。

3.1 方案一

码头结构由架空斜坡道、承台、提升楼、活动钢引桥及钢质趸船组成，平面采用“之”字形布置以减小斜坡道坡度。架空斜坡道水平方向长度为35.2 m，宽10 m，坡度为1∶8，顶部与2#承台衔接。当水位低于18.0 m时，趸船及与其相连的活动钢引桥沿架空斜坡道上轨道移动，当水位高于18.0 m时，活动钢引桥移动至2#承台上提升装置上固定并与2#承台上活动平台及钢引桥同步提升。2#承台平面尺度为18.0 m×18.0 m，承台顶部设置提升楼；2#承台与3#承台通过48 m×8.0 m×7.0 m的活动钢引桥连接，最大坡度为1∶8。3#承台平面尺度为11.0 m×11.0 m，通过一段长17.9 m的水平引桥连接至岸端入口。设计低水位时趸船前沿线距后方堤顶102.37 m，设计高水位时趸船前沿线距后方堤顶68.39 m。

方案一对通航安全影响见表3。

表3 方案一对通航安全影响

3.2 方案二

码头平面采用“之”字形布置以减小坡度，陆域与趸船之间由固定引桥、承台、提升楼及活动钢引桥衔接。因陆域出入口处中间有票房，为便于乘客通行，固定引桥采用喇叭口型式，岸端宽度14 m，江侧宽度9 m。固定引桥江侧与1#承台连接，1#承台与2#承台间采用活动钢引桥顺岸向衔接，2#承台平面尺度为16 m×16 m，顶高程17.0 m，承台上搁置有活动平台及钢引桥、活动平台，承台上方设置提升楼，楼内设提升设备。2#承台与前沿趸船间通过活动钢引桥衔接。当水位低于17.0 m时，活动钢引桥及活动平台均无需提升；当水位高于17.0 m时，活动钢引桥及活动平台开始分级提升。钢引桥最大坡度为1∶7，趸船前沿线位置基本不变，距后方堤顶约81.5 m。

方案二对通航安全影响见表4。

表4 方案二对通航安全影响

3.3 方案三

在方案二的基础上进行修改，当遇洪水期或极端水文状况(如2011年汉江秋汛)，轮渡停航，为安全考虑，通过趸船绞锚，将活动钢引桥沿活动平台钢轨顶推搁置于活动平台上，以保证趸船前沿不外伸过多。

方案三对通航安全影响见表5。

表5 方案三对通航安全影响

4 结束语

通过对方案的不断改进，武汉王家巷轮渡码

头改造工程在保证坡度，降低乘客安全隐患的前提下，在枯水期和洪水期均能使上下游码头基本保持一致，使通航安全得以保证。方案的不断改进，其实质是使码头改造工程在完成既定功能的前提下，对现有的通航水域和通航环境影响最小，使码头改造后的通航风险降至最低，这不仅是海事监管人员所关心和强调的重点，也是设计人员以安全为原则努力实现的目标。与早期的水工设计相比，此次方案的改进吸取了通航安全专业人员的建议和意见，使码头改造工程在实现功能的基础上基本满足通航安全的需要，实现了改造功能与安全的完美结合。

[1] 中交第二航务工程勘察设计有限公司.JTJ212-2006河港工程总体设计规范[S].北京：人民交通出版社，2007.

[2] 张华庆,金 生.同流区水流运动二维数值模拟[J].港口航道，2004(2):64-68.

[3] 郑中义,李红喜.通航水域航行安全评估的研究[J].中国航海,2008(2):130-133.