浅谈天津东疆海事监管基地趸船浮码头设计方案
马晓雪
摘 要：为满足天津东疆海事监管基地码头中小型巡逻艇停靠的要求，对海事监管基地原有高桩码头进行优化，设置躉船浮码头。趸船浮码头由一艘趸船、一座设有舷梯翻梯装置的活动踏步铝质引桥和钢筋混凝土墩台组成，通过比选分析提出合理的平面布置方案，供类似工程参考。
关键词：趸船；浮码头；潮差大；平面方案
中图分类号：U652 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）2-0060-03
1 工程背景
本工程位于天津港东疆港区的进出港池咽喉处，紧靠海事监管基地高桩码头，东南侧紧邻规划建设中的国际邮轮码头，西北侧是堆场码头用地，与北疆港区隔航道相望，地理位置优越便利。
随着天津港区的发展，天津海事将承担更加艰巨的任务，东疆海事监管基地已经成立，相应的基础设施如码头、巡逻船舶都陆续配置到位，现有码头岸线长约200m，高桩结构。目前，存在几个实际问题。由于东疆海事监管基地位置优越，距离锚地最近、监管对象最多，海事安全监管和海上人命安全救助任务日益繁重，因此海事监管基地码头需要停泊中小型快速反应巡逻艇。目前，基地配置有60米级、20米级及12米级巡逻艇。但是现有基地码头主要用于停靠大型巡逻船舶，不能满足12米高海况玻璃钢巡逻船等中小型快速反应巡逻船舶的进驻。同时，由于东疆海事监管基地水域潮差较大，特别对于中小型船舶，由于干舷较低，人员上下船极为不便。另外，基地位于进出港池咽喉处，受风浪、潮汐的影响巡逻船摇晃较大，经常与码头碰撞造成损坏，威胁工作人员及船舶安全，存在较大的安全隐患。基地现场图见图1。
因此，为加强东疆海事局辖区水上交通安全监管，提高快速反应救助的需要，急需在东疆海事监管基地建造一座趸船浮码头，主要解决中小型巡逻船舶安全停靠、提供物资补给等问题，完善码头功能所需。
2 设计条件及要求
2.1 设计船舶主尺度
根据海事局配备的巡逻艇状况及要求，确定本项目设计代表船型见表1。
2.2 自然条件
设计高水位：4.30m，设计低水位：0.50m，极端高水位：5.88m，极端低水位：-1.29m，年平均高潮位：3.74m，年平均低潮位：1.34m，年平均潮差：2.40m。
本工程处在现有防波堤掩护之内，波浪对码头的影响可不考虑。
港区水域潮流呈现往复流性质，海流方向基本与航道轴线平行，涨潮流速大于落潮流速。
港区海域每年冬季有不同程度的海冰出现，初冰日在12月下旬，终冰日在2月下旬，总冰期约60天，多年资料统计，严重冰期年平均仅为10天，正常年份海冰对港口营运及船舶航行无影响。
2.3 靠泊标准
波浪条件要求：顺浪≤0.5m，横浪≤0.3m。风力≤6级。能见度>1km。日降水量≤25mm。
2.4 选址要求
（1）选址应考虑船舶进出港的便利性及安全性，本工程位于天津港东疆港区的进出港池咽喉处，趸船的设置尽量不影响正常行驶船舶的通行，尽可能少的占用航道水域。
（2）选址应考虑趸船与现有海事高桩码头的岸线关系，占用最少岸线，使原有高桩码头和本项目设计的浮码头岸线在满足自身要求的情况下得以充分利用，满足船舶靠泊作业。
3 设计主尺度
3.1 码头泊位长度
根据本工程设计船型的使用要求，泊位长度应满足海巡艇船型（20m和12m级巡逻艇）组合靠泊的需要，泊位长度计算如下。
（1）浮码头一侧停靠1艘巡逻船工况：
根据《海港总平面设计规范》，独立布置单个泊位，其码头总长度可按照下式确定：Lb=L+2d
其中：Lb—码头泊位长度（m）；L—设计船型长度（m）；d—泊位富裕长度，d=5m。
a、浮码头一侧停靠一艘20m级巡逻船，需要泊位长度Lb =L+2d=25+2×5=35.0m
b、浮码头一侧停靠一艘12m级巡逻船，需要泊位长度Lb =L+2d=12.35+2×5=22.35m
（2）浮码头一侧停靠2艘巡逻船工况：
根据《海港总平面设计规范》，当在同一码头线上连续布置泊位时，其码头总长度可按照下式确定：Lb =2L+3d
其中：L—设计船型长度（m）；d—泊位富裕长度，d=5m。
a、浮码头一侧停靠两艘12m级巡逻船，需要泊位长度Lb =2L+3d=12.35+12.35+3×5=39.70m
b、浮码头一侧停靠一艘12m级和一艘20m级巡逻船，需要泊位长度Lb =2L+3d=12.35+25.0+3×5=52.35m
根据《河港工程总体设计规范》要求，货运码头，趸船长度根据靠泊船型、装卸工艺、趸船设备和堆货情况等确定，趸船长度=（0.65～0.80）L。
因此，经综合分析45米趸船满足停靠的需要。
3.2 码头前沿设计水深及底标高
根据《海港总平面设计规范》（JTS 165-2013）有关规定，在可行性研究或方案阶段，当自然资料不足时，码头前沿设计水深可按下式估算：D=kT，式中k—系数，有掩护码头取1.1～1.15，本工程属于有掩护码头，K取1.1，按最大吃水1.20m计算：D=1.32～1.38m。
码头前沿设计底标高=设计低水位（0.50m）-码头前沿设计水深，经计算，码头前沿设计底标高为-0.82～-0.88m，故码头前沿设计底标高取-1.0m。
已建成的天津海事局东疆海事监管基地工程，码头前沿设计底高程为-6.0m，满足本工程浮码头前沿设计底标高的要求。趸船可紧靠现有岸线布置。
4 趸船的选型
船体结构按中国船级社现行《钢质海船入级与建造规范》中对非自航海驳的要求进行设计，构件尺寸满足规范第二章“船体结构”有关要求和第十二章“驳船”的有关要求，其中船底结构和甲板骨架参照了第十三章“起重船”的要求。
浮码头趸船船型设计，总长45.4m，型宽9m，型深2m，吃水1m，排水量336t。
趸船船体分仓由艉至艏分别布置为：空舱、压载水舱、泵舱、备件舱，各空舱根据船舶的吃水和浮态设适当的固定压载。主甲板左右舷对称布置4对带缆桩、2对拖揽桩，甲板室由艉至艏为：物料间、水手室、应急物资仓库、岸电间。总建筑面积为38平方米。
本船船体骨架采用混合骨架式，趸船的主甲板和船底为纵骨架式，纵骨间距500mm；舷侧为横骨架式，肋骨间距600mm。舱壁为平直型，设置垂向扶强材。
本船为单底、单甲板结构，全船主甲板以下位于船体中心线处设置一道贯通全船的纵舱壁。淡水舱位置处的纵舱壁为水密舱壁。
船体钢料采用CCSA级，焊接材料为船用Ⅰ级。
5 平面布置方案
5.1 浮码头平面方案简述
本工程采用趸船浮码头结构型式，方便巡逻船的靠泊和人员上下需要；其次，浮码头施工方便，安装拆卸灵活，上部建筑还可作为临时办公和休息场所，下部船舱可以用来存储物料。因此，根据建设单位对码头使用功能的要求，本工程码头选用浮码头结构型式。
趸船码头的总平面采用顺岸式布置方案，码头前沿线与水流方向基本平行，趸船布置于现有高桩码头东侧，使原有岸线得以最大化利用，趸船系缆方便，对航道的影响小。而趸船垂直于岸线的布置型式占用水域较大，不适用于本工程，因此不予推荐。
趸船位置及接岸型式采用两种布置方案比选。
方案一接岸选用单活动踏步铝质引桥+现浇钢筋混凝土踏步结构型式。趸船紧靠码头岸线布置，系留方式采取陆侧直接系缆于码头系船柱。水位较低时，人员可通过码头上现有的人行楼梯上下趸船。水位较高时，可通过铝质引桥上下趸船。铝质引桥尺寸为8.0×1.5m，垂直于码头前沿线布置。由于水位差导致引桥坡度较大，考虑人员上下的安全和便利，特选用设有舷梯翻梯装置的活动踏步铝质引桥。引桥靠岸侧设置钢筋混凝土踏步，混凝土踏步直接做在高桩码头上，并通过铰支座固定连接，引桥的另一端通过滚轮支座直接搭在趸船上。
方案二接岸选用无踏步双铝质引桥+现浇钢筋混凝土踏步结构型式。趸船距离已建码头岸线10余米，通过两座引桥与码头前沿线连接。铝质引桥尺寸为12.0×1.5m，垂直于码头前沿线布置。因距岸一定距離，引桥坡度较缓，固选用无踏步普通引桥。两座铝质引桥靠岸侧均设置钢筋混凝土踏步，踏步直接做在码头上，并通过铰支座固定连接，引桥趸船侧也通过铰支座固定连接。两个方案的平立面图见图3～4。
5.2 方案比选
本工程的两个平面布置方案比选结果见表2。
通过技术、经济等因素的分析，推荐方案一作为实施方案。
6 结论
本工程位于天津港东疆港区的进出港池咽喉处水域，东疆海事监管基地高桩码头海测，首先，潮差变化较大，年平均潮差为2.40m，需停靠巡逻艇干舷高度仅为1.1m左右，采用趸船浮码头结构型式方便巡逻艇的靠泊和人员上下需要；其次，趸船浮码头施工方便，安装拆卸灵活，上部建筑可作为休息室，下部船舱可以用来存储物料。因此，根据建设单位对码头使用功能的要求，结合现有高桩码头的条件及优势，趸船浮码头结构选型最为合理。通过考虑建设地点、结构稳定性、实用性、安全、经济等条件，结合不同方案比选分析得出，采用趸船通过设有舷梯翻梯装置的活动踏步铝质引桥与岸相接，且紧靠码头布置的平面布置方案最为合理。
参考文献：
[1] JIJ 294-1998斜坡码头及浮码头设计与施工规范[S].
[2] 交通运输部天津水运工程科学研究所.天津海事局东疆浮码头工程可行性研究报告[R]. 交通运输部天津水运工程科学研究所，2014.
[3] 汤建忠，李银海，孙振华，等.浅谈利用趸船浮码头解决邵仙套闸靠船难题[J].中国水运，2010，10（2）：65-66.
[4] 厉泽逸，尹政兴，徐卫军.宽边滩大落差浮码头设计[J].人民长江，2011，42（20）：45-57.
[5] 黄鹏，叶前云.论大水位差山区河流客运码头型式的选择型式[J].中国水运，2015，15（3）：254-255.
摘 要：为满足天津东疆海事监管基地码头中小型巡逻艇停靠的要求，对海事监管基地原有高桩码头进行优化，设置躉船浮码头。趸船浮码头由一艘趸船、一座设有舷梯翻梯装置的活动踏步铝质引桥和钢筋混凝土墩台组成，通过比选分析提出合理的平面布置方案，供类似工程参考。
关键词：趸船；浮码头；潮差大；平面方案
中图分类号：U652 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）2-0060-03
1 工程背景
本工程位于天津港东疆港区的进出港池咽喉处，紧靠海事监管基地高桩码头，东南侧紧邻规划建设中的国际邮轮码头，西北侧是堆场码头用地，与北疆港区隔航道相望，地理位置优越便利。
随着天津港区的发展，天津海事将承担更加艰巨的任务，东疆海事监管基地已经成立，相应的基础设施如码头、巡逻船舶都陆续配置到位，现有码头岸线长约200m，高桩结构。目前，存在几个实际问题。由于东疆海事监管基地位置优越，距离锚地最近、监管对象最多，海事安全监管和海上人命安全救助任务日益繁重，因此海事监管基地码头需要停泊中小型快速反应巡逻艇。目前，基地配置有60米级、20米级及12米级巡逻艇。但是现有基地码头主要用于停靠大型巡逻船舶，不能满足12米高海况玻璃钢巡逻船等中小型快速反应巡逻船舶的进驻。同时，由于东疆海事监管基地水域潮差较大，特别对于中小型船舶，由于干舷较低，人员上下船极为不便。另外，基地位于进出港池咽喉处，受风浪、潮汐的影响巡逻船摇晃较大，经常与码头碰撞造成损坏，威胁工作人员及船舶安全，存在较大的安全隐患。基地现场图见图1。
因此，为加强东疆海事局辖区水上交通安全监管，提高快速反应救助的需要，急需在东疆海事监管基地建造一座趸船浮码头，主要解决中小型巡逻船舶安全停靠、提供物资补给等问题，完善码头功能所需。
2 设计条件及要求
2.1 设计船舶主尺度
根据海事局配备的巡逻艇状况及要求，确定本项目设计代表船型见表1。
2.2 自然条件
设计高水位：4.30m，设计低水位：0.50m，极端高水位：5.88m，极端低水位：-1.29m，年平均高潮位：3.74m，年平均低潮位：1.34m，年平均潮差：2.40m。
本工程处在现有防波堤掩护之内，波浪对码头的影响可不考虑。
港区水域潮流呈现往复流性质，海流方向基本与航道轴线平行，涨潮流速大于落潮流速。
港区海域每年冬季有不同程度的海冰出现，初冰日在12月下旬，终冰日在2月下旬，总冰期约60天，多年资料统计，严重冰期年平均仅为10天，正常年份海冰对港口营运及船舶航行无影响。
2.3 靠泊标准
波浪条件要求：顺浪≤0.5m，横浪≤0.3m。风力≤6级。能见度>1km。日降水量≤25mm。
2.4 选址要求
（1）选址应考虑船舶进出港的便利性及安全性，本工程位于天津港东疆港区的进出港池咽喉处，趸船的设置尽量不影响正常行驶船舶的通行，尽可能少的占用航道水域。
（2）选址应考虑趸船与现有海事高桩码头的岸线关系，占用最少岸线，使原有高桩码头和本项目设计的浮码头岸线在满足自身要求的情况下得以充分利用，满足船舶靠泊作业。
3 设计主尺度
3.1 码头泊位长度
根据本工程设计船型的使用要求，泊位长度应满足海巡艇船型（20m和12m级巡逻艇）组合靠泊的需要，泊位长度计算如下。
（1）浮码头一侧停靠1艘巡逻船工况：
根据《海港总平面设计规范》，独立布置单个泊位，其码头总长度可按照下式确定：Lb=L+2d
其中：Lb—码头泊位长度（m）；L—设计船型长度（m）；d—泊位富裕长度，d=5m。
a、浮码头一侧停靠一艘20m级巡逻船，需要泊位长度Lb =L+2d=25+2×5=35.0m
b、浮码头一侧停靠一艘12m级巡逻船，需要泊位长度Lb =L+2d=12.35+2×5=22.35m
（2）浮码头一侧停靠2艘巡逻船工况：
根据《海港总平面设计规范》，当在同一码头线上连续布置泊位时，其码头总长度可按照下式确定：Lb =2L+3d
其中：L—设计船型长度（m）；d—泊位富裕长度，d=5m。
a、浮码头一侧停靠两艘12m级巡逻船，需要泊位长度Lb =2L+3d=12.35+12.35+3×5=39.70m
b、浮码头一侧停靠一艘12m级和一艘20m级巡逻船，需要泊位长度Lb =2L+3d=12.35+25.0+3×5=52.35m
根据《河港工程总体设计规范》要求，货运码头，趸船长度根据靠泊船型、装卸工艺、趸船设备和堆货情况等确定，趸船长度=（0.65～0.80）L。
因此，经综合分析45米趸船满足停靠的需要。
3.2 码头前沿设计水深及底标高
根据《海港总平面设计规范》（JTS 165-2013）有关规定，在可行性研究或方案阶段，当自然资料不足时，码头前沿设计水深可按下式估算：D=kT，式中k—系数，有掩护码头取1.1～1.15，本工程属于有掩护码头，K取1.1，按最大吃水1.20m计算：D=1.32～1.38m。
码头前沿设计底标高=设计低水位（0.50m）-码头前沿设计水深，经计算，码头前沿设计底标高为-0.82～-0.88m，故码头前沿设计底标高取-1.0m。
已建成的天津海事局东疆海事监管基地工程，码头前沿设计底高程为-6.0m，满足本工程浮码头前沿设计底标高的要求。趸船可紧靠现有岸线布置。
4 趸船的选型
船体结构按中国船级社现行《钢质海船入级与建造规范》中对非自航海驳的要求进行设计，构件尺寸满足规范第二章“船体结构”有关要求和第十二章“驳船”的有关要求，其中船底结构和甲板骨架参照了第十三章“起重船”的要求。
浮码头趸船船型设计，总长45.4m，型宽9m，型深2m，吃水1m，排水量336t。
趸船船体分仓由艉至艏分别布置为：空舱、压载水舱、泵舱、备件舱，各空舱根据船舶的吃水和浮态设适当的固定压载。主甲板左右舷对称布置4对带缆桩、2对拖揽桩，甲板室由艉至艏为：物料间、水手室、应急物资仓库、岸电间。总建筑面积为38平方米。
本船船体骨架采用混合骨架式，趸船的主甲板和船底为纵骨架式，纵骨间距500mm；舷侧为横骨架式，肋骨间距600mm。舱壁为平直型，设置垂向扶强材。
本船为单底、单甲板结构，全船主甲板以下位于船体中心线处设置一道贯通全船的纵舱壁。淡水舱位置处的纵舱壁为水密舱壁。
船体钢料采用CCSA级，焊接材料为船用Ⅰ级。
5 平面布置方案
5.1 浮码头平面方案简述
本工程采用趸船浮码头结构型式，方便巡逻船的靠泊和人员上下需要；其次，浮码头施工方便，安装拆卸灵活，上部建筑还可作为临时办公和休息场所，下部船舱可以用来存储物料。因此，根据建设单位对码头使用功能的要求，本工程码头选用浮码头结构型式。
趸船码头的总平面采用顺岸式布置方案，码头前沿线与水流方向基本平行，趸船布置于现有高桩码头东侧，使原有岸线得以最大化利用，趸船系缆方便，对航道的影响小。而趸船垂直于岸线的布置型式占用水域较大，不适用于本工程，因此不予推荐。
趸船位置及接岸型式采用两种布置方案比选。
方案一接岸选用单活动踏步铝质引桥+现浇钢筋混凝土踏步结构型式。趸船紧靠码头岸线布置，系留方式采取陆侧直接系缆于码头系船柱。水位较低时，人员可通过码头上现有的人行楼梯上下趸船。水位较高时，可通过铝质引桥上下趸船。铝质引桥尺寸为8.0×1.5m，垂直于码头前沿线布置。由于水位差导致引桥坡度较大，考虑人员上下的安全和便利，特选用设有舷梯翻梯装置的活动踏步铝质引桥。引桥靠岸侧设置钢筋混凝土踏步，混凝土踏步直接做在高桩码头上，并通过铰支座固定连接，引桥的另一端通过滚轮支座直接搭在趸船上。
方案二接岸选用无踏步双铝质引桥+现浇钢筋混凝土踏步结构型式。趸船距离已建码头岸线10余米，通过两座引桥与码头前沿线连接。铝质引桥尺寸为12.0×1.5m，垂直于码头前沿线布置。因距岸一定距離，引桥坡度较缓，固选用无踏步普通引桥。两座铝质引桥靠岸侧均设置钢筋混凝土踏步，踏步直接做在码头上，并通过铰支座固定连接，引桥趸船侧也通过铰支座固定连接。两个方案的平立面图见图3～4。
5.2 方案比选
本工程的两个平面布置方案比选结果见表2。
通过技术、经济等因素的分析，推荐方案一作为实施方案。
6 结论
本工程位于天津港东疆港区的进出港池咽喉处水域，东疆海事监管基地高桩码头海测，首先，潮差变化较大，年平均潮差为2.40m，需停靠巡逻艇干舷高度仅为1.1m左右，采用趸船浮码头结构型式方便巡逻艇的靠泊和人员上下需要；其次，趸船浮码头施工方便，安装拆卸灵活，上部建筑可作为休息室，下部船舱可以用来存储物料。因此，根据建设单位对码头使用功能的要求，结合现有高桩码头的条件及优势，趸船浮码头结构选型最为合理。通过考虑建设地点、结构稳定性、实用性、安全、经济等条件，结合不同方案比选分析得出，采用趸船通过设有舷梯翻梯装置的活动踏步铝质引桥与岸相接，且紧靠码头布置的平面布置方案最为合理。
参考文献：
[1] JIJ 294-1998斜坡码头及浮码头设计与施工规范[S].
[2] 交通运输部天津水运工程科学研究所.天津海事局东疆浮码头工程可行性研究报告[R]. 交通运输部天津水运工程科学研究所，2014.
[3] 汤建忠，李银海，孙振华，等.浅谈利用趸船浮码头解决邵仙套闸靠船难题[J].中国水运，2010，10（2）：65-66.
[4] 厉泽逸，尹政兴，徐卫军.宽边滩大落差浮码头设计[J].人民长江，2011，42（20）：45-57.
[5] 黄鹏，叶前云.论大水位差山区河流客运码头型式的选择型式[J].中国水运，2015，15（3）：254-255.
