超大水位差客运码头上下船工艺方式

李华帅 王晓琨

中交第二航务工程勘察设计院有限公司

1 引言

目前客运码头旅客上下船常见的方式为登船桥、钢引桥、多级提升平台等，但这些主要用于水位差不太大的地区。对于长江上游地区丰水期和枯水期水位差较大的区域，例如重庆、恩施地区高达30 m左右，一般的方式已经难以应用。结合工程实例对适应超大水位差的客运码头上下船工艺方案进行简要分析。

2 项目概况

工程位于恩施州巴东县，拟建设1个570客位旅游船泊位和2个300客位旅游船泊位，年旅客人数120万人次。设计低水位143.4 m，设计高水位173.4 m，高低水位差为30 m。如何克服如此大的水位差，让旅客安全、快捷、舒适的上下船，是本工程的关键所在。

3 设计方案

根据项目的特点、自然情况，本着机械自动化程度高的原则，在设计中提出如下几个方案进行比选。

3.1 斜坡道缆车方案

斜坡道缆车方案是通过布置在后方的绞车收放钢丝绳，牵引载客缆车在斜坡道上进行上下往复运行，一般2台缆车为1对，由1台绞车牵引驱动。根据本工程的客运量和船型，布置3组缆车，共计6台。缆车轨距6 m，尺寸11 m×5 m，缆车载客能力为60人/台，缆车斜坡道坡度为1∶2.25，每组缆车之间布置有3 m宽的人行斜坡踏步通道，该通道平时可作为检修通道，紧急故障时刻作为应急疏散通道(见图1)。每对缆车在码头平台前沿设1座操作室，操作室要求尽量靠近所操控的1对缆车，保证视野良好。

图1 斜坡道缆车方案断面图

缆车设有各类安装保护装置：

(1)坡顶限位保护装置。当缆车运行到接近坡顶时，坡顶限制装置发挥作用，阻挡缆车继续上行，避免撞击到上部的码头平台；当缆车停在斜坡顶部时，如果因为故障导致绳索断裂或者脱开，坡顶保护装置可阻止缆车因重力下滑。

(2)断绳保护装置。该装置可在缆车运行过程中发生断绳时自动夹住钢轨防止下滑。

(3)缆车超载保护装置。该装置可在缆车超载时发出警报并保证缆车处于停止状态。

旅客上下船流程为：码头平台面↔缆车↔趸船↔客船。

3.2 垂直电梯+水密门方案

该方案采用直立式码头结构形式，在码头前沿侧每个泊位设4台垂直升降电梯，电梯每3 m一层，最低处高程152.9 m，最高层位于码头平台面，高程176.9m。电梯靠江侧开门处每层均设置有钢化玻璃防水门，关闭时可密闭，防止江水进入电梯井道。每层电梯的防水门外，即靠江侧前沿处设置有钢引桥搁置小平台。码头前沿设置钢制趸船，钢制趸船甲板上建筑物2层，其二层处设置可俯仰的钢引桥，在不同水位时，通过钢引桥的另一端搁置在不同高度电梯层外的搁置小平台，可以实现不同高度电梯层处的乘客通行于码头平台和钢制趸船(见图2)。

图2 垂直电梯+水密门方案断面图

在最低水位时，钢引桥搭接在电梯层的最低高程处电梯层，电梯运行区间为码头平台面到最低高程152.9 m电梯层处，所有钢化玻璃防水门均打开。当水位上升高度小于147.4 m时，钢引桥搭接电梯层不变，电梯运行区间不变，通过钢引桥的仰角变化来适应该范围内的水位变化。当水位位于147.4～150.4 m时，钢引桥搭接层往上提升1层，电梯运行区间为码头平台面至155.9 m高程电梯层处，此时最低层钢化玻璃防水门关闭，防止水进入电梯井。当水位进一步升高时，钢引桥搭接层按照此规律逐步抬升，电梯运行区间逐步减小，逐步增多下方关闭的钢化玻璃防水门个数，直至到最高水位。

当水位从最高水位逐步降到最低水位时，钢引桥搭接层逐步下移，电梯运行区间逐步增大，逐步打开露在水位之上的各个防水门，与水位上升的过程相反。

旅客上下船流程为：码头平台面↔电梯↔某一高度电梯停靠层↔钢引桥↔钢制趸船↔客船。

3.3 提升钢引桥+自动人行道方案

该方案采用直立式码头结构，旅客上下船通道采用多级可提升的自动人行道，每级可提升的自动人行道可克服高差6 m，根据不同的水位差，组合不同级数的可提升自动人行道。为了提升自动人行道，码头平台后方设置有多个提升平台，每个提升平台根据水位差设置有多层固定高差的楼层，用于旅客通行和搁置自动人行道(见图3)。

图3 提升钢引桥+自动人行道方案平面图

在最低设计水位时，旅客从#1提升平台176.2 m楼层进入，依次通过#1～#7/#8自动人行道，然后通过钢引桥，分别到达各自登船浮趸进行登船(见图4)。当水位位于最低设计水位和最下一层146.2 m提升平台楼层时，水位的升降通过登船浮趸和#7、#8提升平台之间的钢引桥变换俯仰角度来实现，各个提升平台不动，旅客上下船需通过5座自动人行道(见图5)。当水位超过146.2 m提升平台楼层时，钢引桥一端提升，搭接在#7/#8提升平台的上一层152.2 m高程楼层。所有自动人行道均通过设置在其两端的提升平台顶部的卷扬机构同步提升，提升至上一级搁置。此时#1自动人行道位于最高处，全部位于设计高水位之上，其退出上下船通道流程，旅客将从#2提升平台的172.2 m楼层进入，依次通过#2～#7/#8自动人行道，然后通过钢引桥，分别到达对应的登船浮趸后进行登船。当水位继续上涨时，不断重复上述操作过程，逐渐减少上下船所需通行的自动人行道级数，直至最高设计水位，旅客直接从#4、#7提升平台172.2 m楼层和#1钢引桥或者通过#5、#6、#8提升平台和#2钢引桥分别到达登船浮趸进行登船。当水位由设计高水位逐渐降低时，将逐渐下放各自动人行道，增多上下船过程中需要通过的自动人行道，与上述所述过程相反。

图4 提升钢引桥+自动人行道方案断面图1

3.4 改进型垂直电梯方案

该方案采用直立式码头结构，每个泊位配备4台垂直升降电梯。该种上下船系统主要由垂直升降电梯、提升平台、过渡平台、钢引桥、浮趸平台组成(见图6)。过渡平台在提升平台顶部的卷扬装置的提升下，可以根据水位进行升降，并搁置在具有固定高差的不同搁置平台上(高差3 m)。电梯的运行区间为码头平台至过渡平台，即电梯运行区间的上行程是固定的，而电梯运行区间的下行程则是随着水位变化的具有固定高程值的过渡平台。为了确保电梯在运行下行程准确停靠，电梯运行区间设置成可选择的具有固定高差的一系列高度数值，并且电梯和过渡平台上均装有限位及感应装置。当水位差的变化小于3 m时，通过改变钢引桥仰角来适应过渡平台和浮趸平台之间的高差。

图5 提升钢引桥+自动人行道方案断面图2

图6 改进型垂直电梯方案断面图

考虑到在高水位状态电梯运行到最上部行程点时，电梯配重可能降至水面下的问题，电梯的卷扬装置采用双滚筒结构形式，一个滚筒驱动电梯轿厢升降，另一个滚筒驱动电梯配重升降。双滚筒中间设置离合器，离合器打开时，双滚筒可分别单独驱动，离合器闭合时2个滚筒同步运行。当水位较高时，单独驱动配重钢丝绳卷扬滚筒，将配重钢丝绳卷绕在滚筒上，避免没入水中；配重钢丝绳长度调节完毕后，闭合离合器，恢复双滚筒的同步运行。反之，当水位下降到一定高度之下时，为满足配重对应的行程，打开双滚筒中间的离合器，单独驱动配重钢丝绳卷扬滚筒，将配重钢丝绳从其滚筒上放出；配重钢丝绳长度调节完毕后，闭合离合器，恢复双滚筒的同步运行。如此保证旅客轿厢和配重系统的运行始终处于水位之上，解决了水位上涨后的电梯系统被淹没问题。

4 方案对比

上述各个方案均能够克服较大的水位差，实现旅客上下船，各个方案的优缺点见表1。

5 结语

结合工程实例，对超大水位差的客运码头上下船工艺提出了几个方案，既有目前广泛应用的斜坡道缆车方式，也有垂直电梯、自动人行道等非常规方案，这几种方式可以作为大水位差客运码头建设时的设计参考。随着相关技术的不断发展完善，垂直电梯以其简单、快捷、舒适的优势，将可能成为未来大水位差客运码头上下船应用的趋势。