簡論船庫碼頭設(shè)計(jì)要素

李 辰，程澤坤

（中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200032）

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簡論船庫碼頭設(shè)計(jì)要素

李 辰，程澤坤

（中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200032）

船庫碼頭是一種服務(wù)水平較好、運(yùn)行效率較高的碼頭布置形式。該碼頭上建設(shè)避雨擋風(fēng)的船庫是其主要特征之一。本文結(jié)合國內(nèi)外該類碼頭實(shí)際建設(shè)和使用情況，對船庫的設(shè)計(jì)的重點(diǎn)進(jìn)行梳理，并提出各設(shè)計(jì)要素的解決方案，以期對未來相關(guān)項(xiàng)目建設(shè)提供借鑒。

船庫碼頭；船庫；設(shè)計(jì)要素

引 言

國內(nèi)外船庫碼頭主要是通過在港池上方加建具有避雨擋風(fēng)及貨物裝卸功能的構(gòu)建筑物，一般稱船庫（或雨棚），使得船舶在裝卸作業(yè)時期不受風(fēng)雨影響的碼頭［3～7］。

對于大型港口運(yùn)輸部門，特別是專業(yè)化港口企業(yè)，船庫碼頭是一種運(yùn)行效率高、服務(wù)水平好的碼頭型式。通過建設(shè)全天碼頭可以提高碼頭裝卸對自然條件的適應(yīng)性，改善港口作業(yè)條件，提高港機(jī)作業(yè)效率和港口整體通過能力。根據(jù)船庫碼頭運(yùn)輸貨物特點(diǎn)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)階段建成的船庫碼頭泊位等級最大為5 000 t級。

1 船庫長度

船庫長度要求完全涵蓋貨艙艙口，同時艙口邊線距離船庫首尾均留有一定艙口富裕長度。艙口富裕長度可按設(shè)計(jì)低水位時期艙口甲板至船舶進(jìn)出口門下沿高度來確定。

船庫一端或兩端應(yīng)設(shè)置船舶出入庫門洞。若船庫兩端均設(shè)置門洞，則無需考慮船艏至船庫末端的安全富裕；若船庫單側(cè)設(shè)置門洞，則應(yīng)在另一側(cè)留有安全富裕。

由于船舶在該位置主要為平行碼頭前沿線方向水平移船運(yùn)動，并無離泊等操作情況。因此該段安全富裕不應(yīng)參考《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》5.4.21.1條文［1］對于直立式岸壁折角處的安全富裕。本文根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有船庫碼頭的實(shí)際情況，該段安全富裕建議取值為1.5d（帶纜富裕長度）或0.2L（設(shè)計(jì)船長）。

船庫內(nèi)布置泊位數(shù)量根據(jù)作業(yè)船舶等級、設(shè)計(jì)吞吐量、自然條件、投資規(guī)模綜合確定。若船庫內(nèi)布置多個泊位，則應(yīng)根據(jù)《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》［1］進(jìn)行港內(nèi)布置后，參考以上內(nèi)容進(jìn)行船庫長度設(shè)計(jì)。

根據(jù)已建船庫碼頭實(shí)際情況建議整船入庫的布置方式。因此，一個1 000 t級左右的船庫碼頭，其船庫長度在80～90 m；一個3 000 t級左右的船庫碼頭，其船庫長度在90～110 m；一般來說一個5 000 t級左右的船庫碼頭，其船庫長度在110～130 m。

圖1　單泊位船庫長度布置

圖2　多泊位船庫長度布置

2 船庫寬度

船庫寬度由港池段寬度、庫內(nèi)外平臺寬度和水側(cè)平臺寬度3部分組成。

港池段寬度設(shè)計(jì)主要考慮設(shè)計(jì)船體寬度、護(hù)舷尺度以及安全富裕。若港池內(nèi)多檔停靠船舶，則船體所占港池段寬度應(yīng)根據(jù)《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》［1］進(jìn)行港內(nèi)布置后確定。

在船庫中護(hù)舷的選型不僅需要考慮作業(yè)船舶的正常靠泊和受力要求，也要與船舶進(jìn)出庫工藝相銜接。采用船舶自航進(jìn)出庫方式的船庫，一般在進(jìn)庫門洞端部加裝滾動護(hù)舷（類似干船塢塢口和火車輪渡接船渡口的滾動護(hù)舷），其余部分為一般常用鼓板或橡膠護(hù)舷，見圖3、圖4；采用輔助工藝牽引船舶進(jìn)出庫的船庫，其整體均應(yīng)以滾動護(hù)舷為主要護(hù)舷選型，中間輔以橡膠護(hù)舷。因此在船庫寬度設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)以上情況留出護(hù)舷所占用的水域?qū)挾取?/p>

庫內(nèi)平臺是船庫裝卸作業(yè)的一線區(qū)域，是滿足船庫碼頭整體高效率裝卸的重要環(huán)節(jié)之一。該區(qū)域的綜合布置不但影響船庫碼頭的運(yùn)行效率，其寬度的設(shè)置也直接決定船庫及其內(nèi)部主要設(shè)備（行車）的投資規(guī)模。庫外平臺是船庫碼頭交通組織的重要場地。因此該部分寬度設(shè)計(jì)與綜合交通組織（工藝流線）有關(guān)。

圖3　韓國浦項(xiàng)制鐵碼頭護(hù)舷布置

圖4　國內(nèi)某碼頭護(hù)舷布置［2］

水側(cè)平臺主要功能包括船庫水側(cè)立柱、船庫水側(cè)內(nèi)外立面維護(hù)、人員進(jìn)出庫、水側(cè)岸線綜合使用等。水側(cè)平臺寬度根據(jù)以上要求結(jié)合水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合確定。

3 船庫內(nèi)主要高程控制

船庫主要控制高程包括裝卸軌道層、操作平臺即樓梯（電梯）平臺、檢修平臺即爬梯（消防）平臺、屋頂層底平臺和船庫屋頂高程等（圖4）。

根據(jù)裝卸作業(yè)要求，行車吊鉤收起后下沿要求高于設(shè)計(jì)高水位時期船舶艙口甲板高度。但實(shí)際作業(yè)時期船艏會有部分設(shè)備高出艙口甲板；且船舶出入庫作業(yè)時期，船身控制受到自然條件影響，存在靠泊位置偏移，船艉駕駛臺區(qū)域進(jìn)入裝卸區(qū)域的情況。

綜合以上因素，裝卸軌道層有以下2種設(shè)置方案：

1）裝卸軌道層可設(shè)計(jì)為行車吊鉤收起后下沿高于設(shè)計(jì)高水位時期船舶頂部。

2）設(shè)置行車上移軌道，使得船舶進(jìn)出庫時期行車整體上移，離開裝卸軌道層，見圖5。

圖5　行車軌道上移作業(yè)實(shí)例

操作平臺即樓梯（電梯）平臺，是人員（司機(jī)及維護(hù)人員）上下和進(jìn)入行車駕駛艙的通道，該平臺可采用沿船庫長軸方向通長設(shè)置，方便人員進(jìn)出和消防逃離。

檢修層平臺即爬梯（消防）平臺，主要用來檢修行車設(shè)備，一般在行車頂高程之上。

屋頂層底平臺的設(shè)置要求滿足行車檢修及大修時期作業(yè)空間的要求。

船庫屋頂高程的設(shè)置要考慮以下要求：

1）屋頂結(jié)構(gòu)（桁架或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)）自身結(jié)構(gòu)高度的要求；

2）屋頂面層結(jié)構(gòu)及太陽能收集裝置（或有）所需要的荷載及結(jié)構(gòu)高度；

3）屋頂防雨坡度設(shè)計(jì)及周邊女兒墻等輔助設(shè)施設(shè)計(jì)的要求。

4 船庫與綜合交通組織（工藝流線）的關(guān)系

庫內(nèi)作業(yè)區(qū)以及和庫外作業(yè)區(qū)的設(shè)計(jì)尺度與整體作業(yè)流線安排是由船庫作業(yè)平臺的綜合交通組織（工藝流線）決定的。

根據(jù)現(xiàn)有船庫碼頭的實(shí)際作業(yè)方式，庫內(nèi)布置一般有兩種工藝流線方式：1）作業(yè)線（或稱停車位）垂直前沿線布置，如圖6；2）作業(yè)線（或稱停車位）平行前沿線布置，如圖7［8］。

圖6　作業(yè)線垂直前沿線布置

圖7　作業(yè)線平行前沿線布置

根據(jù)裝卸設(shè)備的綜合能力以及裝卸船舶的噸位設(shè)計(jì)裝卸區(qū)停車位數(shù)量及交通車道布置，結(jié)合運(yùn)行車輛的轉(zhuǎn)彎半徑、進(jìn)出船庫作業(yè)平臺的外部道路等技術(shù)參數(shù)，最終確定庫內(nèi)作業(yè)區(qū)、庫外作業(yè)區(qū)以及船庫作業(yè)平臺的設(shè)計(jì)尺度。

另外，不同的工藝流線方式對于船庫車輛通行的門洞設(shè)置也有不同的要求。而門洞設(shè)置與船庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)。

5 船庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和水工結(jié)構(gòu)的關(guān)系

該類船庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與大型車間廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是類似的。其結(jié)構(gòu)形式一般采用鋼結(jié)構(gòu)主體+維護(hù)結(jié)構(gòu)，比較傳統(tǒng)也較為常見。

由于船庫尺度相對較大（一個3 000 t級的船庫長度要達(dá)90～110 m），同時其庫內(nèi)空間的充分利用是保證船庫碼頭作業(yè)效率的重要因素，因此建議船庫結(jié)構(gòu)采用獨(dú)棟整體布置，不考慮結(jié)構(gòu)拆分成多棟建筑聯(lián)合布置的方式。基于以上考慮，水工結(jié)構(gòu)建議采用大分段布置，在單個分段上完成整個船庫基礎(chǔ)的布置。故水工結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時應(yīng)注重溫度應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的影響。

若船庫內(nèi)采用“作業(yè)線（或稱停車位）垂直前沿線布置”的工藝流線方式時期，則要求在船庫長軸方向開啟多個門洞。由于港口內(nèi)部運(yùn)輸作業(yè)車輛較一般車輛寬且長，同時進(jìn)出庫要求倒車作業(yè)。所以門洞尺度在滿足停車的要求下，需適當(dāng)留出富裕。故而該門洞的尺度相對較大（一個門洞的尺度可達(dá)到12～18 m，可同時駛?cè)?～4輛車）。因?yàn)殚T洞設(shè)置的數(shù)量直接決定庫內(nèi)作業(yè)平臺的數(shù)量，也就間接控制了碼頭的作業(yè)能力。所以在該工藝流線的情況下，要求船庫長軸方向盡可能開啟門洞。基于以上考慮，水工結(jié)構(gòu)若采用高樁梁板結(jié)構(gòu)，則在布置排架位置時，一方面為應(yīng)適當(dāng)加大排架間距，為門洞開啟留出位置，另一方面排架位置與船庫立柱基礎(chǔ)應(yīng)準(zhǔn)確對接。

6 船庫與建筑景觀及維護(hù)的關(guān)系

船庫的建筑體量大且位于水上，有其獨(dú)特的景觀特點(diǎn)。因此在具體設(shè)計(jì)時期應(yīng)考慮其整體景觀要求。

由于建筑體量較大，且呈方形。可以從面層材料入手提出建筑方案。盡量選用輕質(zhì)、耐久且易清洗（或自潔）材料作為面層材料；也可以從涂料方面著手繪制大氣、莊重、符合企業(yè)文化特點(diǎn)的涂面裝飾。

另外船庫外層維護(hù)是船庫運(yùn)營期的必要工作。可從屋頂或從船庫水側(cè)平臺上設(shè)置維護(hù)場地和設(shè)施。

7 結(jié) 語

目前我國船庫碼頭建設(shè)尚處于起步階段，但該類碼頭擁有較好的作業(yè)效率優(yōu)勢，提高碼頭運(yùn)營單位的綜合服務(wù)水平，提升港口質(zhì)量。本文提出的在往復(fù)流水域中的船庫碼頭靠離泊作業(yè)方式通過相關(guān)項(xiàng)目驗(yàn)證，取得了較好的使用效果。如果推廣到國內(nèi)相關(guān)河港和海港可以提升我國綜合港口實(shí)力。

［1]JTS165-2013 海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2]中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司. 上海港寶鋼全天候產(chǎn)成品碼頭工程可行性研究報告［R］. 2012.

［3]卜澤光. 內(nèi)河港口雨天作業(yè)的探討［J］. 水運(yùn)工程，1983（4）: 22-24.

［4]童伍華， 陳子深. 長沙港挖入式港池雨棚直立式碼頭的建設(shè)［J］. 水運(yùn)工程， 1980（6）: 27-29.

［5]南通狼山港區(qū)內(nèi)河港池晴雨作業(yè)線的設(shè)計(jì)及使用情況簡介［J］. 水運(yùn)工程， 1983（1）: 40-41.

［6]蔡崢. 上海港關(guān)港作業(yè)區(qū)工程簡介［J］. 水運(yùn)工程，1991（10）: 21-24.

［7]郭義昇. 進(jìn)出塢引船設(shè)備工藝設(shè)計(jì)［J］. 港工技術(shù)，1984（1）: 50-52.

［8]楊振凱， 唐勤華， 駱林弟， 等. 鋼鐵企業(yè)成品出運(yùn)全天候碼頭關(guān)鍵技術(shù)［J］. 港口裝卸， 2013（5）: 5-8.

Design Elements of Ship-house on All-weather wharf

Li Chen，Cheng Zekun
（CCCC Third Harbor Consultants Co.， Ltd.， Shanghai 200032， China）

All-weather wharf is of higher service level and operational efficiency. As one of main characteristics，the shielding ship-house is built on the all-weather wharf. By referring to the construction and operation of all-weather wharf in China and abroad， the design elements of ship-house are sort out and the solutions are proposed on the basis of the design elements， which will serve as

for similar projects in future.

all-weather wharf； ship-house； design elements

U651+.4

A

1004-9592（2016）03-0028-03

10.16403/j.cnki.ggjs20160308

2015-09-28

李辰（1979-），男，高級工程師，主要從事港口工程設(shè)計(jì)規(guī)劃工作。