超大水位差客運(yùn)碼頭上下船工藝方式

李華帥 王曉琨

中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司

1 引言

目前客運(yùn)碼頭旅客上下船常見的方式為登船橋、鋼引橋、多級(jí)提升平臺(tái)等，但這些主要用于水位差不太大的地區(qū)。對(duì)于長(zhǎng)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(dá)30 m左右，一般的方式已經(jīng)難以應(yīng)用。結(jié)合工程實(shí)例對(duì)適應(yīng)超大水位差的客運(yùn)碼頭上下船工藝方案進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

2 項(xiàng)目概況

工程位于恩施州巴東縣，擬建設(shè)1個(gè)570客位旅游船泊位和2個(gè)300客位旅游船泊位，年旅客人數(shù)120萬(wàn)人次。設(shè)計(jì)低水位143.4 m，設(shè)計(jì)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(jì)方案

根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)、自然情況，本著機(jī)械自動(dòng)化程度高的原則，在設(shè)計(jì)中提出如下幾個(gè)方案進(jìn)行比選。

3.1 斜坡道纜車方案

斜坡道纜車方案是通過(guò)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(jìn)行上下往復(fù)運(yùn)行，一般2臺(tái)纜車為1對(duì)，由1臺(tái)絞車牽引驅(qū)動(dòng)。根據(jù)本工程的客運(yùn)量和船型，布置3組纜車，共計(jì)6臺(tái)。纜車軌距6 m，尺寸11 m×5 m，纜車載客能力為60人/臺(tái)，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(shí)可作為檢修通道，緊急故障時(shí)刻作為應(yīng)急疏散通道(見圖1)。每對(duì)纜車在碼頭平臺(tái)前沿設(shè)1座操作室，操作室要求盡量靠近所操控的1對(duì)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(hù)裝置：

(1)坡頂限位保護(hù)裝置。當(dāng)纜車運(yùn)行到接近坡頂時(shí)，坡頂限制裝置發(fā)揮作用，阻擋纜車?yán)^續(xù)上行，避免撞擊到上部的碼頭平臺(tái)；當(dāng)纜車停在斜坡頂部時(shí)，如果因?yàn)楣收蠈?dǎo)致繩索斷裂或者脫開，坡頂保護(hù)裝置可阻止纜車因重力下滑。

(2)斷繩保護(hù)裝置。該裝置可在纜車運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生斷繩時(shí)自動(dòng)夾住鋼軌防止下滑。

(3)纜車超載保護(hù)裝置。該裝置可在纜車超載時(shí)發(fā)出警報(bào)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(tái)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(gè)泊位設(shè)4臺(tái)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(tái)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(shí)可密閉，防止江水進(jìn)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(tái)。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(shí)，通過(guò)鋼引橋的另一端擱置在不同高度電梯層外的擱置小平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)不同高度電梯層處的乘客通行于碼頭平臺(tái)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(shí)，鋼引橋搭接在電梯層的最低高程處電梯層，電梯運(yùn)行區(qū)間為碼頭平臺(tái)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(shí)，鋼引橋搭接電梯層不變，電梯運(yùn)行區(qū)間不變，通過(guò)鋼引橋的仰角變化來(lái)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(shí)，鋼引橋搭接層往上提升1層，電梯運(yùn)行區(qū)間為碼頭平臺(tái)面至155.9 m高程電梯層處，此時(shí)最低層鋼化玻璃防水門關(guān)閉，防止水進(jìn)入電梯井。當(dāng)水位進(jìn)一步升高時(shí)，鋼引橋搭接層按照此規(guī)律逐步抬升，電梯運(yùn)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(gè)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(shí)，鋼引橋搭接層逐步下移，電梯運(yùn)行區(qū)間逐步增大，逐步打開露在水位之上的各個(gè)防水門，與水位上升的過(guò)程相反。

旅客上下船流程為：碼頭平臺(tái)面?電梯?某一高度電梯?？繉?鋼引橋?鋼制躉船?客船。

3.3 提升鋼引橋+自動(dòng)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(jí)可提升的自動(dòng)人行道，每級(jí)可提升的自動(dòng)人行道可克服高差6 m，根據(jù)不同的水位差，組合不同級(jí)數(shù)的可提升自動(dòng)人行道。為了提升自動(dòng)人行道，碼頭平臺(tái)后方設(shè)置有多個(gè)提升平臺(tái)，每個(gè)提升平臺(tái)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(dòng)人行道(見圖3)。

圖3 提升鋼引橋+自動(dòng)人行道方案平面圖

在最低設(shè)計(jì)水位時(shí)，旅客從#1提升平臺(tái)176.2 m樓層進(jìn)入，依次通過(guò)#1～#7/#8自動(dòng)人行道，然后通過(guò)鋼引橋，分別到達(dá)各自登船浮躉進(jìn)行登船(見圖4)。當(dāng)水位位于最低設(shè)計(jì)水位和最下一層146.2 m提升平臺(tái)樓層時(shí)，水位的升降通過(guò)登船浮躉和#7、#8提升平臺(tái)之間的鋼引橋變換俯仰角度來(lái)實(shí)現(xiàn)，各個(gè)提升平臺(tái)不動(dòng)，旅客上下船需通過(guò)5座自動(dòng)人行道(見圖5)。當(dāng)水位超過(guò)146.2 m提升平臺(tái)樓層時(shí)，鋼引橋一端提升，搭接在#7/#8提升平臺(tái)的上一層152.2 m高程樓層。所有自動(dòng)人行道均通過(guò)設(shè)置在其兩端的提升平臺(tái)頂部的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)同步提升，提升至上一級(jí)擱置。此時(shí)#1自動(dòng)人行道位于最高處，全部位于設(shè)計(jì)高水位之上，其退出上下船通道流程，旅客將從#2提升平臺(tái)的172.2 m樓層進(jìn)入，依次通過(guò)#2～#7/#8自動(dòng)人行道，然后通過(guò)鋼引橋，分別到達(dá)對(duì)應(yīng)的登船浮躉后進(jìn)行登船。當(dāng)水位繼續(xù)上漲時(shí)，不斷重復(fù)上述操作過(guò)程，逐漸減少上下船所需通行的自動(dòng)人行道級(jí)數(shù)，直至最高設(shè)計(jì)水位，旅客直接從#4、#7提升平臺(tái)172.2 m樓層和#1鋼引橋或者通過(guò)#5、#6、#8提升平臺(tái)和#2鋼引橋分別到達(dá)登船浮躉進(jìn)行登船。當(dāng)水位由設(shè)計(jì)高水位逐漸降低時(shí)，將逐漸下放各自動(dòng)人行道，增多上下船過(guò)程中需要通過(guò)的自動(dòng)人行道，與上述所述過(guò)程相反。

圖4 提升鋼引橋+自動(dòng)人行道方案斷面圖1

3.4 改進(jìn)型垂直電梯方案

該方案采用直立式碼頭結(jié)構(gòu)，每個(gè)泊位配備4臺(tái)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(tái)、過(guò)渡平臺(tái)、鋼引橋、浮躉平臺(tái)組成(見圖6)。過(guò)渡平臺(tái)在提升平臺(tái)頂部的卷?yè)P(yáng)裝置的提升下，可以根據(jù)水位進(jìn)行升降，并擱置在具有固定高差的不同擱置平臺(tái)上(高差3 m)。電梯的運(yùn)行區(qū)間為碼頭平臺(tái)至過(guò)渡平臺(tái)，即電梯運(yùn)行區(qū)間的上行程是固定的，而電梯運(yùn)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(guò)渡平臺(tái)。為了確保電梯在運(yùn)行下行程準(zhǔn)確?？?，電梯運(yùn)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(guò)渡平臺(tái)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(shí)，通過(guò)改變鋼引橋仰角來(lái)適應(yīng)過(guò)渡平臺(tái)和浮躉平臺(tái)之間的高差。

圖5 提升鋼引橋+自動(dòng)人行道方案斷面圖2

圖6 改進(jìn)型垂直電梯方案斷面圖

考慮到在高水位狀態(tài)電梯運(yùn)行到最上部行程點(diǎn)時(shí)，電梯配重可能降至水面下的問(wèn)題，電梯的卷?yè)P(yáng)裝置采用雙滾筒結(jié)構(gòu)形式，一個(gè)滾筒驅(qū)動(dòng)電梯轎廂升降，另一個(gè)滾筒驅(qū)動(dòng)電梯配重升降。雙滾筒中間設(shè)置離合器，離合器打開時(shí)，雙滾筒可分別單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，離合器閉合時(shí)2個(gè)滾筒同步運(yùn)行。當(dāng)水位較高時(shí)，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)配重鋼絲繩卷?yè)P(yáng)滾筒，將配重鋼絲繩卷繞在滾筒上，避免沒(méi)入水中；配重鋼絲繩長(zhǎng)度調(diào)節(jié)完畢后，閉合離合器，恢復(fù)雙滾筒的同步運(yùn)行。反之，當(dāng)水位下降到一定高度之下時(shí)，為滿足配重對(duì)應(yīng)的行程，打開雙滾筒中間的離合器，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)配重鋼絲繩卷?yè)P(yáng)滾筒，將配重鋼絲繩從其滾筒上放出；配重鋼絲繩長(zhǎng)度調(diào)節(jié)完畢后，閉合離合器，恢復(fù)雙滾筒的同步運(yùn)行。如此保證旅客轎廂和配重系統(tǒng)的運(yùn)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(méi)問(wèn)題。

4 方案對(duì)比

上述各個(gè)方案均能夠克服較大的水位差，實(shí)現(xiàn)旅客上下船，各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)見表1。

5 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)超大水位差的客運(yùn)碼頭上下船工藝提出了幾個(gè)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(dòng)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(yùn)碼頭建設(shè)時(shí)的設(shè)計(jì)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(jiǎn)單、快捷、舒適的優(yōu)勢(shì)，將可能成為未來(lái)大水位差客運(yùn)碼頭上下船應(yīng)用的趨勢(shì)。