刘小强;宋文涛
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【摘 要】针对山区河流滚装斜坡码头正向丁靠时斜坡道内侧停泊水域较大、港池疏浚及山体开挖较多、投资较高等问题,结合山区河流地形地貌及水流条件, 分析滚装斜坡码头船舶丁靠时靠泊特点, 通过改变船舶丁靠角度, 提出一种滚装斜坡码头船舶斜向丁靠的作业形式.工程实例对比说明, 滚装斜坡码头斜向丁靠可减小斜坡道内侧水域宽度, 减少工程量, 节省工程投资, 且能为其他类似工程的设计提供参考.
【期刊名称】八角钢《水运工程》
【年(卷),期】2018(000)011
【总页数】6页(P75-79,119)
【关键词】山区河流;滚装;斜坡码头;斜向丁靠
【作 者】刘小强;宋文涛
【作者单位】中交第二航务工程勘察设计院有限公司, 湖北 武汉430071;中交第二航务工程勘察设计院有限公司, 湖北 武汉430071
【正文语种】中 文
【中图分类】U656.1
山区河流河床横断面多呈“V”形或“U”形[1]，通常表现为水位变幅大以及岸坡地形陡等特征。根据山区河流形态上的特点，其码头形式多为斜坡式。
斜坡码头是以岸坡上建造的固定斜坡道结构作为载体，供货物装卸运输、旅客或车辆上下的码头[2-3]。根据装卸工艺方式的不同，斜坡码头可分为缆车码头、皮带机码头及汽车下河道码头[4]。由于缆车码头及皮带机码头装卸工艺较为繁琐，使用及维护成本较高，所以在山区河流中，吞吐量较小的码头适宜采用滚装作业方式，以简化港口装卸作业流程、提高装卸效率、节省装卸设备及工程基础性设施的投资。因此，开展滚装斜坡码头的相关研究，对山区河流码头的建设具有重要意义。
在现有研究中，许增泽[5]对滚装斜坡码头建设条件性进行了研究，认为在河床比较狭窄、
坡陡流急的区域，可兴建滚装斜坡码头；刘庆志[6]、刘全兴[7]结合汽车行驶特点，对滚装斜坡道合理纵坡进行了研究；麦宇雄[8]根据滚装船跳板特点，对岸线布置进行分类，归纳了各种滚装码头的泊位长度计算公式。
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当前研究多数集中于滚装码头平面布置的分类统计以及相关结构性能分析，对山区河流滚装斜坡道的平面布置及船舶靠泊方式的研究较少。本文根据当前领域研究成果，结合山区河流基本特征，在常规的滚装船舶丁靠布置基础上，提出一种能减少工程量及工程投资的滚装斜坡码头斜向丁靠作业形式。
1 滚装斜坡码头船舶正向丁靠
根据文献[8]，艏(艉)直跳板滚装斜坡码头丁靠布置见图1。
图1 艏(艉)直跳板滚装斜坡码头丁靠布置
泊位长度按下列公式计算：
Lb=3B
(1)
式中：Lb为泊位长度(m)，B为滚装船型宽(m)。
从图1看出，滚装船丁靠于斜坡码头上，船体纵轴线与斜坡道纵轴线平行，泊位长度为3倍船宽。这种滚装船垂直码头前沿线的靠泊方式(简称“正向丁靠”)在地形平缓、无需高挖深填的区域较为合适。当码头建设地点地形陡峭、船舶正向丁靠时，随着水位变化，船舶沿斜坡道上下移动，则在水位变幅范围内，斜坡码头内侧始终存在较大的停泊水域，这将导致港池疏浚及后方山体开挖范围及土石方工程量的增大，对周边设施造成破坏且显著增加工程投资。如将滚装斜坡道位置往外侧(水域)移动以减少岸侧开挖量，若采用实体结构，则会增加水域回填(或高挡墙)工程量，增大施工难度，同时，过大范围的水域回填将占用一定的河道断面，存在影响行洪或通航安全的隐患；若采用架空结构时，则桩基及其自由长度均较长，工程投资及水下施工难度均较大，不利于山区河流中小型码头的施工建设。
因此，在地形陡峭的山区河流中，滚装斜坡码头正向丁靠适应性不强，其平面布置有待进一步研究，故需在满足船舶正常靠泊的前提下，构建一种既可以减少港池疏浚及后方山体开挖、又可以减少水域回填或桩基工程量的丁靠布置形式。
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通过对常规的滚装斜坡码头船舶正向丁靠进行分析，以实体斜坡道为例，为减少滚装斜坡码头内侧水域开挖量，则需将斜坡道轴线外移，这势必增加外侧水域回填量。因此，考虑对船舶正向丁靠布置进行优化，通过改变船舶丁靠角度，形成一种斜向丁靠，从而在满足船舶正常靠泊的前提下，减小斜坡道内侧水域宽度，相应减小水域工程量，节约工程投资。
2.1 斜向丁靠主要特征及实施方案
斜向丁靠即船舶靠泊码头时其船体纵轴线与斜坡道纵轴线及水流方向均存在一定夹角的靠泊方式，滚装船通过一定的辅助措施，斜向丁靠在既定斜坡道上，且能满足车辆安全通行的要求。其平面布置见图2。
图2 滚装码头船舶斜向丁靠布置
从图2可知，船舶斜向丁靠时，在满足船体纵轴线与水流方向夹角小于15°的前提下，斜坡道可尽量内移，以减小斜坡道内侧水域宽度[9-10]。船舶停泊水域宽度(船体段)仍可取3倍
船宽，但对于船跳板区域，其水域宽度可适当减小。根据上述方案，船舶斜向丁靠时，斜坡道内侧水域宽度可按式(2)计算，见图3。
(2)
式中：Lx为斜坡道内侧水域宽度(m)，B为滚装船型宽(m)，Lt为船跳板长度(m)，bt为船跳板宽度(m)，α为船体纵轴线与斜坡道纵轴线之间夹角，即斜向丁靠角度(°)，Bx为加宽段斜坡道宽度，b为船跳板与斜坡道搭接长度(m)。
图3 斜坡道内侧水域宽度计算图示
根据规范规定，船跳板与斜坡道搭接长度可取1 m。则式(2)可简化成式(3)形式。
(3)
从式(3)看出，斜坡道内侧水域宽度与滚装船型宽、船跳板长度、船跳板宽度、船舶斜向丁靠角度及加宽段斜坡道宽度有关。实际滚装斜坡码头设计中，设计船型参数既定，故斜坡道内侧水域宽度主要与船舶斜向丁靠角度及加宽段斜坡道宽度相关。实际工程中，可结合
式(3)，选取合适的船舶丁靠角度，并适当加宽靠泊段斜坡道宽度，从而减小斜坡道内侧水域宽度，进而减小土石方工程量，降低工程投资。
另外，为保证滚装车辆通行安全，在设计高水位以下区域临水侧设置可拆卸式防撞桶。防撞桶外侧间隔设置系船环，以满足不同水位船舶靠泊时系泊需要。
由于船舶斜向丁靠，在船跳板与斜坡道搭接处存在一定高差，实际使用中可设置可移动式楔形垫块进行处理。垫块厚度可按下式计算：
ΔH=btisinα
(4)
式中：ΔH为垫块厚度(m)，bt为船跳板宽度(m)，i为斜坡道纵坡。康复辅助器具技术
2.2 适用性及优缺点
光伏板安装2.2.1 适应性
通过对常规的滚装斜坡道进行局部加宽，在斜坡码头上设置相应的附属设施，并通过改变船舶丁靠角度，可有效解决山区河流高陡地形、大变幅、大水位差下滚装斜坡码头土石方工程量及水下施工难度较大、工程投资较高等问题。采用斜向丁靠的作业形式，斜坡码头平面布置更加灵活，水工结构方案可进行优化比选，对地形的适应性更强，比常规的正向丁靠作业形式更具优势。
2.2.2 优缺点
斜向丁靠较好地解决了正向丁靠存在的一系列问题，但也存在一定的局限性，其优缺点如下。
1)优点。①减小斜坡道内侧水域宽度，有利于减小土石方工程量，节约工程投资；②当斜坡道采用架空结构形式时，可将斜坡道整体往岸侧偏移，减小桩基及其自由长度，有利于施工及结构稳定；③当斜坡道采用实体结构形式时，可将斜坡道整体往岸侧偏移，减少水域回填工程量，避免对河道行洪及通航安全造成不利影响。
2)缺点。①由于船舶斜向丁靠，需要在斜坡道上设置可移动式垫块及防撞桶，操作流程略
复杂；②船舶需与斜坡道成一定夹角靠泊，实际实施中对相关操作人员要求较高；③在船舶斜向丁靠后的滚装作业过程中，由于客货车辆需在船跳板与斜坡道搭接处进行慢速转弯操作，会对作业效率有一定影响，但对于吞吐量较小的山区河流滚装码头而言，该作业形式对码头实际使用及总体工作效率影响不大。
2.3 注意事项
1)参照文献[10-11]，对于山区河流滚装斜坡码头，实施时应根据具体的边界条件，合理确定船舶与水流夹角，实施中不宜大于15°。
2)船舶斜向丁靠时，在考虑垫块厚度的同时，尚需考虑流速(或横流)[11]影响。
①当流速v≤0.2 ms时，船舶斜向丁靠角度在满足滚装工艺的情况下，可适当取大值，但不宜大于45°；
②当流速0.2 ms< v≤0.5 ms时，船舶斜向丁靠角度不宜大于30°；
③当流速0.5 ms< v≤1.0 ms时，船舶斜向丁靠角度不宜大于20°；
④当流速1.0 ms< v≤1.5 ms时，船舶斜向丁靠角度不宜大于10°；
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