本站原创摘 要 ：十字门水道为通航海轮航道,本文通过计算航道尺度并考虑应急抛锚时的入土深度、疏浚施工的允许误差、河床下切及富裕值,得出澳门大学横琴校区过海隧道的埋设尺度.
关 键 词 ：海轮 隧道 埋设深度 长度
1 工程概况
澳门大学新校址位于横琴,与澳门仅有十字门水道相隔.北侧的莲花大桥是横琴进入澳门的口岸,鉴于过境手续繁杂,通关时间有限制,加之澳门大学采用澳门体制进行管理,与澳门社会联系紧密,为了便于澳门大学新校区与澳门的联系,十字门水道建设专用的跨海隧道是近期解决诸多不便的最佳方案.
工程位于莲花大桥下游约750m处,以“z”字型穿越十字门水道,隧道建筑长度为1.5km,其中全封闭段长度约1km.
2 通航标准
2.1航道等级
隧道处航道按照通航3000t级海轮控制.
2.2隧道处通航水位
设计最低通航水位为－0.75m(85高程)；设计最高通航水位为2.95m(85高程).
2.3隧道处通航尺度
根据《通航海轮桥梁通航标准》、《海港总平面设计规范》(JTJ211－99)局部修订(设计船型尺度部分)、《广东省沿海航道通航标准》(试行)及条文说明的要求,计算得出隧道处航道水深、航道有效宽度见表1.
3 隧道埋设尺度的论证
3.1隧道的埋设深度
隧道的埋设深度应在规划最大船型船舶通航的航道水深条件下,并考虑应急抛锚时的入土深度、疏浚施工的允许误差、河床下切及《内河通航标准》中关于水下过河建筑物顶部埋设深度的富裕值.
3.1.1船舶应急抛锚时的入土深度
根据交通部规划研究院、广东省航道局2009年7月编写的《广东省沿海航道通航标准》(试行)及条文说明第7.3条“船舶应急抛锚时的入土深度可采用2～4m”,不同吨级船舶的锚重量及尺度不尽相同,由于十字门水道规划为通航3000t级海轮,在海轮中是规模较小的船舶,因此船舶应急抛锚深度可采用2m.
3.1.2疏浚施工的允许误差
由于十字门水道目前为通航1000t级海轮,维护尺度为1.5～2×50m(水深×航宽),与规划的通航3000t级海轮航道水深的要求相差较远,日后将要进行疏浚工程.根据《疏浚工程技术规范》第7.4.1条“挖槽所最大允许的超深值根据不同的机具规格而定”,本工程采用最大允许的超深值为0.8m.
3.1.3河床下切厚度
根据2005年的测图与2010年的测图比较,隧道所在河段近几年有冲有淤,航道深泓线是基本保持稳定的.根据数模计算,在百年一遇的大水情况下,一般冲刷深度为0.98m,又由于该隧道工程的设计使用年限为100年,因此为安全起见,仍需考虑适量的河床下切厚度,本论证报告河床下切厚度取1m.
3.1.4《内河通航标准》中关于水下过河建筑物的富裕值
根据现行《内河通航标准》第5.3.2条“在航道和可能通航的水域内布设隧道,宜埋设于河床内,其顶部埋设深度,I至V级航道不应小于远期规划航道底标高以下2m”.根据《内河通航标准》(GB50139－2004)培训讲义中的说明,这里规定的2m是已考虑船舶螺旋桨的扰动和船吸下沉等现象发生时,不致影响水下过河设施的最小安全距离而确定的.
3.1.5隧道埋深的确定
隧道顶部高程等于最低通航水位－航道水深－船舶应急抛锚时锚体的入土深度－规范规定的富裕深度
综合上述因素,为保证船舶通航和隧道自身的安全,隧道埋设深度宜取－11.45m,即在规划航道底标高以下4m.
3.2隧道的埋设长度的确定
3.2.1航道有效宽度的计算
十字门水道规划为通航3000t级海轮,按照选定的海轮船型,根据《航道整治工程技术规范》(JTJ312－2003)中、《海港总平面设计规范》和《广东省沿海航道通航标准》(试行)及条文说明中有关航道有效尺度计算方法的规定,航道有效宽度由航迹带宽度和富裕宽度组成,计算公式如下：
单向航道宽度：W1等于A+2C
双向航道宽度：W2等于2A+b+2C
其中：A等于n(Lsinν+B)
按海港方法以选取的船型和确定的参数计算的航道尺度见表2.
根据上面的计算结果,十字门水道代表船型双向航道有效宽度取整为110m；单向航道有效宽度取整为55m.
3.2.2隧道满足埋深要求的长度
3.2.2.1规定要求
根据交通部规划研究院、广东省航道2009年7月编写的《广东省沿海航道通航标准》(试行)及条文说明第7.4条(1)“在海床或河床稳定、航道轴线基本不变的水域,其长度应不小于航道有效宽度的三至四倍”.根据河床演变的研究结果,工程河段河床较稳定,又依据数模研究结果,隧道工程对河床的影响较小.3倍、4倍航道有效宽度计算结果如下：
3倍单向航道有效宽度为165m；4倍单向航道有效宽度为220m.
3倍双向航道有效宽度为330m：4倍双向航道有效宽度为440m.
3.2.2.2隧道埋设深度与上游桥梁通航净宽的关系
由于工程处堤围之间航道宽度约480m,0m等深线之间的宽度约180m；并且工程上游750m的莲花大桥单孔双向的通航孔设在中间偏右岸,净宽为85m,仅能满足3000t级海轮单向通航；通过河床演变分析可知,工程处近年的河床比较稳定,而为了与上游莲花大桥通航孔的衔接,隧道埋深最深点基本位于右侧航槽.
3.2.2.3隧道埋深要求的长度
考虑工程上游750m莲花大桥单孔双向通航,隧道埋深要求的长度可取3倍单向航道有效宽度即165m；同时考虑到桥梁通航孔有两个桥墩明确显示通航孔位置,隧道为水下工程,航道标志不明显,为了船舶的通航安全,建议隧道满足埋深要求的长度考虑15m的富裕,即其长度不小于180m.
澳门大学横琴校区隧道工程满足深度－11.63m(85高程)的长度为260m,即在规划航道底标高以下4.18m的长度为260m,是合理的.
4 结束语
隧道的使用寿命较长,其建设应充分考虑航道、港口近期、远期的建设及规划的情况及相关的规定、规范要求,以确保自身及通航的安全.