淺析橋梁碰撞原因及主被動防撞措施

倪書兵　劉華

摘要 通過對我國航運船舶碰撞橋梁的現(xiàn)狀進行研究，說明我國船舶與橋梁碰撞的嚴峻形勢，并從船長或船員的疏忽、天氣條件的影響、橋梁本身的缺陷或設(shè)計問題及其他原因等幾方面分析出造成船舶碰撞橋梁的原因。從主動預警和被動防撞兩方面給出針對性的處理建議，確保橋梁在保證通航要求下安全施工建設(shè)，最后以某大橋為例，從主動預警和被動防撞兩方面著手解決施工過程中防止航運船舶撞擊平臺的問題。

關(guān)鍵詞 橋梁碰撞；主動預警；被動防撞

中圖分類號 U698.6文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）24-0145-03

0 前言

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展以及“交通強國”的國家戰(zhàn)略要求的提出，交通工程基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)呈現(xiàn)突飛猛進的態(tài)勢，特別是高速公路工程掀起了建設(shè)高潮，“要想富，先修路”的理念深入全國各個省、市、縣（區(qū)）。以往受技術(shù)、經(jīng)濟水平等因素影響建不了的大橋、特大橋，現(xiàn)在也都不是難題。特別是進入21世紀以來，我國新建了一批大型跨海、跨江橋梁工程，如人們比較熟悉的港珠澳跨海大橋等。據(jù)交通部統(tǒng)計，截至2021年末，全國公路橋梁共計96.11萬座，其中，特大橋梁7 417座、大橋13.45萬座。與此同時，截至2021年末，我國水上運輸船舶12.59萬艘。

進入21世紀以來，發(fā)生過不少觸目驚心的船舶與橋梁碰撞事故：2002年5月，一艘載有兩艘空駁船的拖輪撞上了美國俄克拉荷馬州阿肯色河上的阿肯色大橋非通航孔橋墩，造成該公路橋梁倒塌，至少17輛汽車墜入河中，造成17人死亡[1]；2007年6月，由于遭遇濃霧天氣，廣東佛山籍“南桂機035”號船舶偏離主航道進入非通航孔區(qū)段，與九江大橋橋墩發(fā)生碰撞，導致橋墩及所承橋面部分坍塌，4輛汽車墜河，共9人死亡[2]；2008年3月，臺州籍貨輪“勤豐128”在海域狀況良好情況下駛?cè)虢鹛链髽蚍峭ê娇讌^(qū)段，船舶撞擊橋梁上部結(jié)構(gòu)，造成橋面混凝土坍塌掉落船上，導致4名船員死亡[3]。這些橋梁船舶碰撞重大安全事故的發(fā)生給人民生命、財產(chǎn)安全及社會和環(huán)境安全帶來了不可估量的損失。

該文從船長或船員的疏忽、天氣條件的影響、橋梁本身的缺陷或設(shè)計問題及其他原因等幾方面，總結(jié)分析了船舶橋梁碰撞的原因，并進一步提出主動預警和被動防撞的幾點措施，最后以某大橋為例，從主動預警和被動防撞兩方面著手解決施工過程中防止航運船舶撞擊平臺的問題。

1 船舶碰撞橋梁的原因分析

船舶碰撞橋梁事故可能由多種原因造成，主要包括船長或船員的疏忽、天氣條件的影響、橋梁本身的缺陷或設(shè)計問題及其他原因等。

1.1 船長或船員疏忽

1.1.1 船舶駕駛員技術(shù)不熟練

船舶駕駛員未取得船舶駕駛操作證書或所取證書與駕駛船只不匹配。特別是在橋跨處，航道變窄后，由于技術(shù)不熟練，很難及時做出調(diào)整，導致撞擊事故發(fā)生。

1.1.2 船舶超載、超速行駛

船舶駕駛員所駕駛的貨運船舶存在超載、超速行為，遇前方有橋梁橋墩穿行時，無法及時控制船舶減速，致使撞擊橋墩事故發(fā)生。

1.1.3 違章駕駛船舶

船舶駕駛員存在飲酒后駕駛船舶的違章行為，駕駛員由于酒精作用，在應(yīng)對前方有橋墩等結(jié)構(gòu)物時，精神上松懈大意，行動上反應(yīng)遲緩，導致撞擊事故發(fā)生。

1.1.4 船舶駕駛員職業(yè)素養(yǎng)不夠

船舶駕駛員責任心不強，麻痹大意導致誤判；專業(yè)航海技術(shù)一般，開航前準備不充分，對空船壓載不到位，開航中，對橋梁凈空高度估計不足，遇突發(fā)情況時，心理素質(zhì)不過關(guān)，不能及時采取有效措施，導致事故發(fā)生。

1.1.5 其他方面

船舶在行駛過程中引擎失控導致駕駛?cè)藛T無法操控船舶；駕駛員精神上受到刺激，情緒失控，做出過激行為；經(jīng)過特殊橋區(qū)段，船長未對船員進行專業(yè)指導，遇到緊急情況時，船員無法及時處理，極易撞上橋梁；疲勞駕駛船舶等也會造成撞擊橋墩事件。

1.2 環(huán)境的影響

1.2.1 惡劣氣候條件

遇有強降雨、大霧、大風、大浪等惡劣天氣，造成河道流量、流速加大加快以及駕駛員視線模糊等影響，嚴重干擾船舶駕駛員正常行駛，從而導致船舶撞擊橋墩事故發(fā)生。

1.2.2 橋區(qū)水域通航環(huán)境影響

相對于開闊通航水域，橋區(qū)通航水域由于其特殊性，更容易發(fā)生船舶橋梁碰撞事件。如順水與逆水通航風險不同，船舶順水航行較逆水航行船速快，舵效較差，事故發(fā)生率高；因橋區(qū)水域橋墩和附近水工設(shè)施的布置，橋區(qū)可通航水域較狹窄，船舶通過橋梁時，因復雜的水動力影響，極易產(chǎn)生“岸推”或“岸吸”等岸壁效應(yīng)，且橋區(qū)船舶流量相對較高，船舶與橋梁碰撞風險率也相應(yīng)增大[4]；橋區(qū)水域水工設(shè)施較多，通航環(huán)境相對較復雜，容易造成碰撞事故的發(fā)生；山區(qū)河流橋區(qū)水位變幅大，使橋墩占據(jù)一定的航道，使得撞船風險增大。

1.3 橋梁本身的缺陷或設(shè)計問題

橋梁本身的缺陷或設(shè)計問題是造成船舶碰撞橋梁事故的重要原因。如橋梁選址時，考慮不周全，尤其是對航道的具體要求考慮不足，影響船舶的正常通航；橋梁設(shè)計規(guī)范中，由于設(shè)計船撞力值偏小，與實際情況不符，會影響橋梁的撞船安全；橋梁的設(shè)計防碰撞能力跟不上快速發(fā)展的船舶產(chǎn)業(yè)，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展及部分航道等級的提高，早期建成的橋梁防碰撞能力跟不上現(xiàn)代船舶的實際抗擊力；在現(xiàn)存設(shè)計規(guī)范中，僅對橋梁通航橋孔的抗撞能力進行了規(guī)范要求，對非通航橋孔抗撞能力未作強制要求，造成非通航橋孔抗撞能力差，而在實際通航中，通航橋孔和非通航橋孔均存在撞船風險，一旦發(fā)生船舶撞擊橋孔事故，會造成無法避免的損失[5]。

1.4 其他原因

1.4.1 警示標志缺失

現(xiàn)場警示裝置不足或缺失，未安裝專業(yè)的警示系統(tǒng)，未安裝警示燈帶等警示標志。特別是夜間船舶靠近時，駕駛員無法及時辨認前方結(jié)構(gòu)物，極易發(fā)生撞擊事件。

1.4.2 新造船舶變化

隨著船舶事業(yè)的蓬勃發(fā)展，新造船舶規(guī)模越來越大，現(xiàn)存的很多橋梁凈空高度已不能滿足大噸位船舶的航行需求，這也成為現(xiàn)代船舶碰撞橋梁的一個重要因素之一。

1.4.3 其他方面

除此之外，因其他船只撞擊，致使船舶失控撞擊水中墩操作平臺；汛期漲水淹沒平臺，船舶在行駛過程中無法辨識前方水中橋墩操作平臺等結(jié)構(gòu)物。

2 橋梁主被動防撞措施

2.1 主動預警機制

2.1.1 動態(tài)監(jiān)控機制

建立貨運船舶航行的全程動態(tài)監(jiān)控機制，提醒駕駛?cè)藛T前方有結(jié)構(gòu)物等障礙物，便于駕駛員及時作出降速及避讓的反應(yīng)。此外還便于提醒駕駛?cè)饲形鹌隈{駛等。

2.1.2 加強安全培訓

定期對船舶駕駛?cè)藛T進行安全教育培訓，每次出船前，要培訓交底到位，特別要將航線經(jīng)過的各流域有哪些重要橋梁部位交底清楚，并提前預警。

2.1.3 設(shè)置預警裝置

聯(lián)合航道局、海事局等相關(guān)部門在橋梁橋墩上下游安全距離范圍內(nèi)安裝警報裝置，確保船舶靠近時駕駛員能及時感應(yīng)到前方有結(jié)構(gòu)物，采取降速和避讓措施。

2.1.4 嚴格違章處罰

建立船舶駕駛扣分及罰款機制，在橋梁橋墩處安裝監(jiān)控攝像頭，對于違章船舶行為進行嚴格處罰，特別是酒后駕駛、疲勞駕駛等，要重罰重扣，直至吊銷駕駛證書，從主觀上提醒駕駛?cè)藛T避免違章駕駛。

2.2 被動防撞機制

2.2.1 設(shè)立臨時防撞設(shè)施

橋梁水中墩施工過程中，水中平臺上下游四周均需設(shè)置安全防撞設(shè)施，且防撞設(shè)施須與平臺保持一定安全緩沖距離，確保船舶撞擊時不觸及平臺本身。此外，如遇臨時防撞設(shè)施因撞擊受損，須及時恢復，確保橋梁水中墩施工過程中，臨時防護設(shè)施均能發(fā)揮防護作用。防撞設(shè)施的結(jié)構(gòu)形式主要有護舷、繩索、木結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼浮箱、重力式、集群樁、防撞墩、沙圍堰、鋼圍堰、人工島一級浮體系泊索等。

防撞方案包括橡膠護舷、集群式防撞樁、圍欄式防撞群樁、自浮式鋼套箱、拱形自浮升降式防撞裝置五種，每種防撞方案均有各自的優(yōu)缺點。橡膠護舷無須占用航道，且安裝方便，對船舶損傷小，對橋區(qū)地質(zhì)條件無要求，工程投資相對較小，維護成本低，但其防撞等級低，只適用于新建橋梁，對橋墩周邊水流流態(tài)有一定影響，對橋墩自身抗撞能力有一定要求；集群式防撞樁是獨立式防撞裝置，船舶的撞擊力可不傳遞至橋梁結(jié)構(gòu)，不占用航道寬度，但其對自身結(jié)構(gòu)及船舶損傷大，工程周期長，影響橋區(qū)日常通航，無法做到橋墩全方位防撞，更換維修不方便，造價高；圍欄式防撞群樁是獨立的防撞裝置，可實現(xiàn)橋墩全方位防撞，對橋梁自身抗力無硬性要求，但對自身結(jié)構(gòu)及船舶損傷較大，工程周期較長，對橋區(qū)通航影響大，不易更換與維修，造價高，會占用航道寬度；自浮式鋼套箱為附著式防撞裝置，對船舶結(jié)構(gòu)損傷小，安裝時間較短，不會影響橋區(qū)的正常通航，自身修復及更換較易，對橋區(qū)的地質(zhì)條件無特殊要求，可以對橋墩進行全方位防護，造價較低，但其對橋梁自身抗力和橋墩的結(jié)構(gòu)線形有一定要求，對防腐質(zhì)量要求較高，需占用一定的航道寬度；拱形自浮升降式防撞裝置為獨立的區(qū)域性防撞裝置，能夠?qū)蚨者M行全方位防護，對橋墩自身抗力無特殊要求，對船舶結(jié)構(gòu)的損傷較小，自身修復及更換較易，防撞等級高，對防護質(zhì)量要求較高，需占用一定的航道寬度，造價相對較高。

2.2.2 考慮水平偶然作用力

在編制橋梁水中墩平臺施工方案時，計算受力分析需考慮的水平偶然撞擊作用力，確保臨時平臺承受一定的水平作用力，與臨時防撞設(shè)施共同形成雙保險作用。

2.2.3 及時清理撞擊船只

在發(fā)生船舶撞擊施工平臺事件后，立即驅(qū)離撞擊船只，如遇船只擱淺，需立即組織人員、設(shè)備采取清除船上貨物等方式，將擱淺船只拖離，避免對平臺造成持續(xù)破壞。

3 某特大橋被動防撞實例

3.1 某特大橋概況

某特大橋項目，實施周期3年，橋長2 450 m，主橋為跨江鋼結(jié)構(gòu)，單跨最大跨徑190 m，主橋單墩基礎(chǔ)為18根樁基支撐，具體數(shù)據(jù)見表1。

該項目實施的重難點是五個跨江主橋墩施工，需搭建臨時鋼棧橋，特別是中間的獨立墩柱。為滿足航運需求，需搭設(shè)獨立臨時鋼平臺，臨時鋼平臺需經(jīng)歷兩次汛期考驗。施工過程中如何防止航運船舶撞擊平臺，成了重點研究的課題。經(jīng)多方研究，一致決定從主動預警和被動防撞兩方面編制實施方案。某特大橋施工見圖1。

3.2 主動預警措施及取得的效果

為做好主動預警，項目施工單位聯(lián)合海事、航道部門在主橋平臺上下游分別設(shè)立警示爆閃浮漂，并租賃海事部門的警戒船只分別部署于上下游，既起到警戒作用，又方便應(yīng)急救援。同時在平臺四周安裝燈帶，提醒過往船只前方有施工部位。截至目前，施工2年多，未發(fā)生旱季枯水期船舶碰撞臨時鋼平臺事件，主動預警措施發(fā)揮了應(yīng)有的作用。

3.3 被動防撞措施及取得的效果

為確保臨時鋼平臺在汛期高水位時不被船舶碰撞，該項目在平臺四周及中部分別打設(shè)了臨時防撞墩柱，每組防撞墩柱由3根鋼管樁連接成整體，臨時防撞墩柱與平臺不相連，每根鋼管樁均需打入河床以下，確保獨立受力。項目實施期間，西江肇慶段經(jīng)歷了一次20年一遇的洪水，當時西江水位完全淹沒了平臺，主動預警措施基本失去了作用。當時有一艘載滿砂石料貨船，因水流速度過快，無法及時有效控制船只，撞向了鋼平臺方向。因有臨時防撞墩設(shè)施，避免了直接撞擊平臺事件。目前兩次汛期已過，主橋墩柱已經(jīng)高出安全水位，平臺經(jīng)受住了高水位洪水和過往船舶的考驗，未發(fā)生一起撞擊事件。

綜上所述，在有通航要求的水域修建橋梁，必須考慮水中墩柱施工平臺防撞問題。主要從主動預警和被動防撞兩方面采取更多的措施，確保橋梁建設(shè)過程中既不影響通航，也不影響施工安全。

4 結(jié)束語

隨著數(shù)量龐大的跨河、跨江、跨海橋梁及繁忙的航道運輸要求越來越高，橋梁建設(shè)與行駛船舶之間的矛盾日益突出。尤其是跨越大河、大江的大型橋梁，這些部位的水流急、流量大，橋梁跨度大、橋墩數(shù)量多且尺寸大，存在著較大的碰撞風險，大大增加了船舶橋梁碰撞的概率。為保障橋梁通航安全，預防船舶橋梁碰撞風險，可從主動預警和被動防撞兩方面著手，預防危害人民生命財產(chǎn)的事故發(fā)生。

參考文獻

[1]戴彤宇， 聶武. 船撞橋事故綜述[J]. 黑龍江交通科技， 2003（2）： 1-3.

[2]楊洪斌. “九江大橋被撞”案破案紀實[J]. 珠江水運， 2012（17）： 58-59.

[3]方正平， 馬延輝. 船舶觸碰跨海大橋事故的調(diào)查和思考[J]. 中國水運， 2009（8）： 38-41.

[4]江濤. 淺析奉節(jié)長江大橋橋梁碰撞風險及監(jiān)管對策[C]//中國航海學會內(nèi)河海事專業(yè)委員會. 2018年海事管理學術(shù)年會優(yōu)秀論文集. 《內(nèi)河海事》編輯部， 2018： 3.

[5]李日鑫. 橋梁主被防撞措施研究現(xiàn)狀分析[J]. 道路橋梁， 2021（2）： 242-243.