浅析桥梁碰撞原因及主被动防撞措施

倪书兵　刘华

摘要 通过对我国航运船舶碰撞桥梁的现状进行研究，说明我国船舶与桥梁碰撞的严峻形势，并从船长或船员的疏忽、天气条件的影响、桥梁本身的缺陷或设计问题及其他原因等几方面分析出造成船舶碰撞桥梁的原因。从主动预警和被动防撞两方面给出针对性的处理建议，确保桥梁在保证通航要求下安全施工建设，最后以某大桥为例，从主动预警和被动防撞两方面着手解决施工过程中防止航运船舶撞击平台的问题。

关键词 桥梁碰撞；主动预警；被动防撞

中图分类号 U698.6文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）24-0145-03

0 前言

随着我国国民经济的快速发展以及“交通强国”的国家战略要求的提出，交通工程基础设施建设呈现突飞猛进的态势，特别是高速公路工程掀起了建设高潮，“要想富，先修路”的理念深入全国各个省、市、县（区）。以往受技术、经济水平等因素影响建不了的大桥、特大桥，现在也都不是难题。特别是进入21世纪以来，我国新建了一批大型跨海、跨江桥梁工程，如人们比较熟悉的港珠澳跨海大桥等。据交通部统计，截至2021年末，全国公路桥梁共计96.11万座，其中，特大桥梁7 417座、大桥13.45万座。与此同时，截至2021年末，我国水上运输船舶12.59万艘。

进入21世纪以来，发生过不少触目惊心的船舶与桥梁碰撞事故：2002年5月，一艘载有两艘空驳船的拖轮撞上了美国俄克拉荷马州阿肯色河上的阿肯色大桥非通航孔桥墩，造成该公路桥梁倒塌，至少17辆汽车坠入河中，造成17人死亡[1]；2007年6月，由于遭遇浓雾天气，广东佛山籍“南桂机035”号船舶偏离主航道进入非通航孔区段，与九江大桥桥墩发生碰撞，导致桥墩及所承桥面部分坍塌，4辆汽车坠河，共9人死亡[2]；2008年3月，台州籍货轮“勤丰128”在海域状况良好情况下驶入金塘大桥非通航孔区段，船舶撞击桥梁上部结构，造成桥面混凝土坍塌掉落船上，导致4名船员死亡[3]。这些桥梁船舶碰撞重大安全事故的发生给人民生命、财产安全及社会和环境安全带来了不可估量的损失。

该文从船长或船员的疏忽、天气条件的影响、桥梁本身的缺陷或设计问题及其他原因等几方面，总结分析了船舶桥梁碰撞的原因，并进一步提出主动预警和被动防撞的几点措施，最后以某大桥为例，从主动预警和被动防撞两方面着手解决施工过程中防止航运船舶撞击平台的问题。

1 船舶碰撞桥梁的原因分析

船舶碰撞桥梁事故可能由多种原因造成，主要包括船长或船员的疏忽、天气条件的影响、桥梁本身的缺陷或设计问题及其他原因等。

1.1 船长或船员疏忽

1.1.1 船舶驾驶员技术不熟练

船舶驾驶员未取得船舶驾驶操作证书或所取证书与驾驶船只不匹配。特别是在桥跨处，航道变窄后，由于技术不熟练，很难及时做出调整，导致撞击事故发生。

1.1.2 船舶超载、超速行驶

船舶驾驶员所驾驶的货运船舶存在超载、超速行为，遇前方有桥梁桥墩穿行时，无法及时控制船舶减速，致使撞击桥墩事故发生。

1.1.3 违章驾驶船舶

船舶驾驶员存在饮酒后驾驶船舶的违章行为，驾驶员由于酒精作用，在应对前方有桥墩等结构物时，精神上松懈大意，行动上反应迟缓，导致撞击事故发生。

1.1.4 船舶驾驶员职业素养不够

船舶驾驶员责任心不强，麻痹大意导致误判；专业航海技术一般，开航前准备不充分，对空船压载不到位，开航中，对桥梁净空高度估计不足，遇突发情况时，心理素质不过关，不能及时采取有效措施，导致事故发生。

1.1.5 其他方面

船舶在行驶过程中引擎失控导致驾驶人员无法操控船舶；驾驶员精神上受到刺激，情绪失控，做出过激行为；经过特殊桥区段，船长未对船员进行专业指导，遇到紧急情况时，船员无法及时处理，极易撞上桥梁；疲劳驾驶船舶等也会造成撞击桥墩事件。

1.2 环境的影响

1.2.1 恶劣气候条件

遇有强降雨、大雾、大风、大浪等恶劣天气，造成河道流量、流速加大加快以及驾驶员视线模糊等影响，严重干扰船舶驾驶员正常行驶，从而导致船舶撞击桥墩事故发生。

1.2.2 桥区水域通航环境影响

相对于开阔通航水域，桥区通航水域由于其特殊性，更容易发生船舶桥梁碰撞事件。如顺水与逆水通航风险不同，船舶顺水航行较逆水航行船速快，舵效较差，事故发生率高；因桥区水域桥墩和附近水工设施的布置，桥区可通航水域较狭窄，船舶通过桥梁时，因复杂的水动力影响，极易产生“岸推”或“岸吸”等岸壁效应，且桥区船舶流量相对较高，船舶与桥梁碰撞风险率也相应增大[4]；桥区水域水工设施较多，通航环境相对较复杂，容易造成碰撞事故的发生；山区河流桥区水位变幅大，使桥墩占据一定的航道，使得撞船风险增大。

1.3 桥梁本身的缺陷或设计问题

桥梁本身的缺陷或设计问题是造成船舶碰撞桥梁事故的重要原因。如桥梁选址时，考虑不周全，尤其是对航道的具体要求考虑不足，影响船舶的正常通航；桥梁设计规范中，由于设计船撞力值偏小，与实际情况不符，会影响桥梁的撞船安全；桥梁的设计防碰撞能力跟不上快速发展的船舶产业，随着经济的快速发展及部分航道等级的提高，早期建成的桥梁防碰撞能力跟不上现代船舶的实际抗击力；在现存设计规范中，仅对桥梁通航桥孔的抗撞能力进行了规范要求，对非通航桥孔抗撞能力未作强制要求，造成非通航桥孔抗撞能力差，而在实际通航中，通航桥孔和非通航桥孔均存在撞船风险，一旦发生船舶撞击桥孔事故，会造成无法避免的损失[5]。

1.4 其他原因

1.4.1 警示标志缺失

现场警示装置不足或缺失，未安装专业的警示系统，未安裝警示灯带等警示标志。特别是夜间船舶靠近时，驾驶员无法及时辨认前方结构物，极易发生撞击事件。

1.4.2 新造船舶变化

随着船舶事业的蓬勃发展，新造船舶规模越来越大，现存的很多桥梁净空高度已不能满足大吨位船舶的航行需求，这也成为现代船舶碰撞桥梁的一个重要因素之一。

1.4.3 其他方面

除此之外，因其他船只撞击，致使船舶失控撞击水中墩操作平台；汛期涨水淹没平台，船舶在行驶过程中无法辨识前方水中桥墩操作平台等结构物。

2 桥梁主被动防撞措施

2.1 主动预警机制

2.1.1 动态监控机制

建立货运船舶航行的全程动态监控机制，提醒驾驶人员前方有结构物等障碍物，便于驾驶员及时作出降速及避让的反应。此外还便于提醒驾驶人切勿疲劳驾驶等。

2.1.2 加强安全培训

定期对船舶驾驶人员进行安全教育培训，每次出船前，要培训交底到位，特别要将航线经过的各流域有哪些重要桥梁部位交底清楚，并提前预警。

2.1.3 设置预警装置

联合航道局、海事局等相关部门在桥梁桥墩上下游安全距离范围内安装警报装置，确保船舶靠近时驾驶员能及时感应到前方有结构物，采取降速和避让措施。

2.1.4 严格违章处罚

建立船舶驾驶扣分及罚款机制，在桥梁桥墩处安装监控摄像头，对于违章船舶行为进行严格处罚，特别是酒后驾驶、疲劳驾驶等，要重罚重扣，直至吊销驾驶证书，从主观上提醒驾驶人员避免违章驾驶。

2.2 被动防撞机制

2.2.1 设立临时防撞设施

桥梁水中墩施工过程中，水中平台上下游四周均需设置安全防撞设施，且防撞设施须与平台保持一定安全缓冲距离，确保船舶撞击时不触及平台本身。此外，如遇临时防撞设施因撞击受损，须及时恢复，确保桥梁水中墩施工过程中，临时防护设施均能发挥防护作用。防撞设施的结构形式主要有护舷、绳索、木结构、混凝土结构、钢浮箱、重力式、集群桩、防撞墩、沙围堰、钢围堰、人工岛一级浮体系泊索等。

防撞方案包括橡胶护舷、集群式防撞桩、围栏式防撞群桩、自浮式钢套箱、拱形自浮升降式防撞装置五种，每种防撞方案均有各自的优缺点。橡胶护舷无须占用航道，且安装方便，对船舶损伤小，对桥区地质条件无要求，工程投资相对较小，维护成本低，但其防撞等级低，只适用于新建桥梁，对桥墩周边水流流态有一定影响，对桥墩自身抗撞能力有一定要求；集群式防撞樁是独立式防撞装置，船舶的撞击力可不传递至桥梁结构，不占用航道宽度，但其对自身结构及船舶损伤大，工程周期长，影响桥区日常通航，无法做到桥墩全方位防撞，更换维修不方便，造价高；围栏式防撞群桩是独立的防撞装置，可实现桥墩全方位防撞，对桥梁自身抗力无硬性要求，但对自身结构及船舶损伤较大，工程周期较长，对桥区通航影响大，不易更换与维修，造价高，会占用航道宽度；自浮式钢套箱为附着式防撞装置，对船舶结构损伤小，安装时间较短，不会影响桥区的正常通航，自身修复及更换较易，对桥区的地质条件无特殊要求，可以对桥墩进行全方位防护，造价较低，但其对桥梁自身抗力和桥墩的结构线形有一定要求，对防腐质量要求较高，需占用一定的航道宽度；拱形自浮升降式防撞装置为独立的区域性防撞装置，能够对桥墩进行全方位防护，对桥墩自身抗力无特殊要求，对船舶结构的损伤较小，自身修复及更换较易，防撞等级高，对防护质量要求较高，需占用一定的航道宽度，造价相对较高。

2.2.2 考虑水平偶然作用力

在编制桥梁水中墩平台施工方案时，计算受力分析需考虑的水平偶然撞击作用力，确保临时平台承受一定的水平作用力，与临时防撞设施共同形成双保险作用。

2.2.3 及时清理撞击船只

在发生船舶撞击施工平台事件后，立即驱离撞击船只，如遇船只搁浅，需立即组织人员、设备采取清除船上货物等方式，将搁浅船只拖离，避免对平台造成持续破坏。

3 某特大桥被动防撞实例

3.1 某特大桥概况

某特大桥项目，实施周期3年，桥长2 450 m，主桥为跨江钢结构，单跨最大跨径190 m，主桥单墩基础为18根桩基支撑，具体数据见表1。

该项目实施的重难点是五个跨江主桥墩施工，需搭建临时钢栈桥，特别是中间的独立墩柱。为满足航运需求，需搭设独立临时钢平台，临时钢平台需经历两次汛期考验。施工过程中如何防止航运船舶撞击平台，成了重点研究的课题。经多方研究，一致决定从主动预警和被动防撞两方面编制实施方案。某特大桥施工见图1。

3.2 主动预警措施及取得的效果

为做好主动预警，项目施工单位联合海事、航道部门在主桥平台上下游分别设立警示爆闪浮漂，并租赁海事部门的警戒船只分别部署于上下游，既起到警戒作用，又方便应急救援。同时在平台四周安装灯带，提醒过往船只前方有施工部位。截至目前，施工2年多，未发生旱季枯水期船舶碰撞临时钢平台事件，主动预警措施发挥了应有的作用。

3.3 被动防撞措施及取得的效果

为确保临时钢平台在汛期高水位时不被船舶碰撞，该项目在平台四周及中部分别打设了临时防撞墩柱，每组防撞墩柱由3根钢管桩连接成整体，临时防撞墩柱与平台不相连，每根钢管桩均需打入河床以下，确保独立受力。项目实施期间，西江肇庆段经历了一次20年一遇的洪水，当时西江水位完全淹没了平台，主动预警措施基本失去了作用。当时有一艘载满砂石料货船，因水流速度过快，无法及时有效控制船只，撞向了钢平台方向。因有临时防撞墩设施，避免了直接撞击平台事件。目前两次汛期已过，主桥墩柱已经高出安全水位，平台经受住了高水位洪水和过往船舶的考验，未发生一起撞击事件。

综上所述，在有通航要求的水域修建桥梁，必须考虑水中墩柱施工平台防撞问题。主要从主动预警和被动防撞两方面采取更多的措施，确保桥梁建设过程中既不影响通航，也不影响施工安全。

4 结束语

随着数量庞大的跨河、跨江、跨海桥梁及繁忙的航道运输要求越来越高，桥梁建设与行驶船舶之间的矛盾日益突出。尤其是跨越大河、大江的大型桥梁，这些部位的水流急、流量大，桥梁跨度大、桥墩数量多且尺寸大，存在着较大的碰撞风险，大大增加了船舶桥梁碰撞的概率。为保障桥梁通航安全，预防船舶桥梁碰撞风险，可从主动预警和被动防撞两方面着手，预防危害人民生命财产的事故发生。

参考文献

[1]戴彤宇， 聂武. 船撞桥事故综述[J]. 黑龙江交通科技， 2003（2）： 1-3.

[2]杨洪斌. “九江大桥被撞”案破案纪实[J]. 珠江水运， 2012（17）： 58-59.

[3]方正平， 马延辉. 船舶触碰跨海大桥事故的调查和思考[J]. 中国水运， 2009（8）： 38-41.

[4]江涛. 浅析奉节长江大桥桥梁碰撞风险及监管对策[C]//中国航海学会内河海事专业委员会. 2018年海事管理学术年会优秀论文集. 《内河海事》编辑部， 2018： 3.

[5]李日鑫. 桥梁主被防撞措施研究现状分析[J]. 道路桥梁， 2021（2）： 242-243.