恒逸文萊項目大件設(shè)備滾卸方案設(shè)計

王玉東

（中國外運大件物流有限公司，上海201204）

0 引言

隨著中國“一帶一路”倡議的提出，一帶一路下的國際化大型工程越來越多[1]，文萊恒逸石化項目（以下簡稱PMB項目）即是一個典型的一帶一路國際工程項目。PMB項目位于文萊大摩拉島，水域水深較淺，項目建設(shè)前期航道尚未疏浚，項目所需大件設(shè)備運輸船無法直接靠泊PMB大件碼頭，因此PMB項目所有大件設(shè)備只能從重吊船倒駁至吃水較淺的甲板駁上，隨后拖航至PMB項目大件碼頭滾卸上島。因此如何根據(jù)建設(shè)工程設(shè)備重量、碼頭標(biāo)高、水文等情況合理確定過駁駁船大小、駁船配備資源及滾卸方案等，對整個工程的建設(shè)至關(guān)重要。本文對PMB項目大件貨物過駁及滾卸方案的設(shè)計及成功實施經(jīng)驗進行總結(jié)，以供其他類似項目參考。

1 滾卸方式

滾卸作業(yè)時根據(jù)運輸船舶所停靠碼頭的方式不同，可分為側(cè)向滾裝和縱向滾裝[2]，如圖1、圖2所示。

圖1 縱向滾裝

圖2 側(cè)向滾裝

PMB項目大件碼頭為樁基式碼頭，由2座引橋連接至碼頭后場，同時PMB項目大件設(shè)備類型多為塔器設(shè)備，長度較長，因此大件設(shè)備均采用縱向滾卸方式。

2 甲板駁船配置

2.1 甲板駁船選擇

根據(jù)PMB碼頭前沿吃水6.0m、碼頭標(biāo)高4.42m、當(dāng)?shù)爻蔽?.2～2.4m及滾卸技術(shù)要求（船舶甲板平面與碼頭平面保持水平），因此駁船選擇干舷可在2.4～4.42m內(nèi)調(diào)節(jié)，吃水及調(diào)載能力滿足項目大件滾卸要求；據(jù)于此PMB項目選擇YC7和YC12姊妹無動力甲板駁船作為PMB項目大件設(shè)備短駁及滾卸駁船，YC7和YC12船長85m，船寬24m，型深4.88m，空船吃水0.8m。

2.2 甲板駁船資源配置

（1）YC7和YC12均為無動力駁船，滾卸靠泊系纜時，人工無法收緊纜繩，因此駁船上需配備纜繩收緊設(shè)備，本項目駁船上配置鋼絲繩卷揚機及發(fā)電機協(xié)助駁船靠泊作業(yè)。卷揚機布置位置及角度應(yīng)根據(jù)靠泊時纜樁位置計算，若卷揚機角度方位布置不正確，收纜時會造成鋼絲繩損壞。

（2）YC7和YC12各有21個壓載艙，調(diào)整能力較強，但無壓載水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，無法滿足滾卸過程中的壓載水調(diào)節(jié)，因此需配備水泵系統(tǒng)。根據(jù)駁船壓載水艙位信息，每條駁船設(shè)計6個水泵，4個固定水泵和2個移動水泵，4個固定水泵分別布置在駁船左右舷2艙和7艙邊艙，2個活動水泵布置在駁船中間邊艙，可來回移動使用。

（3）PMB項目大件貨物過駁至駁船后，拖航距離較遠，需綁扎加固，因此駁船上布置一個工具箱，放置綁扎用工索具，如電焊機、氣割、鏈條、地令等。

（4）基于拖航安全考慮，甲板駁在拖航過程中，如遇惡劣天氣，需有人員及時增加綁扎，因此布置一個休息集裝箱，以供拖航及大件接駁過程中人員休息。

圖3 為駁船設(shè)備布置位置，所有設(shè)備均應(yīng)靠船邊擺放，不影響大件接駁及滾卸且進行有效的綁扎加固。

圖3 駁船設(shè)備位置

3 靠泊系纜

根據(jù)PMB項目大件碼頭設(shè)計圖紙及當(dāng)?shù)厮臈l件，駁船尾靠后，西側(cè)僅有一個系纜樁，經(jīng)計算無法滿足系纜力要求，需增加一處新纜樁或系纜柱。

根據(jù)現(xiàn)有纜樁布置滾卸系泊示意圖如圖4所示。

圖4 滾卸系泊示意圖

系泊力計算：

狀態(tài)一（船舷受風(fēng)、流作用力）：系泊力最小應(yīng)與引起船舶運動的外力之和大小相同。根據(jù)船舶運動原理：

根據(jù)船舶受到右正橫方向的風(fēng)動力與水動力，且兩者方向相同的最危險情況，此時系泊纜繩受到最大拉力。

（1）風(fēng)動力

式中：F風(fēng)—水線以上船體所受的風(fēng)力；ρa—空氣密度，為1.25kg/m3；

θ—相對風(fēng)舷角，按假設(shè)中取90°；

Ca—風(fēng)力系數(shù)，正橫時取1.4；

υa—相對風(fēng)速，取4級風(fēng)風(fēng)速8m/s；

Aa—水線以上船體正投影面積，取船寬×凈空高度；

Ba—水線以上船體側(cè)投影面積，取船舶總長×3m；

則有：F風(fēng)=0.5×1.25×1.4×（118.00×3×12）×64=19.824KN。

（2）水動力

①靜止的船舶在一定流速的水域內(nèi)受到的壓強可表示為：

ρ—水域內(nèi)水的密度，取最大值1.045kg/m3；

C—水動力系數(shù)，取最大值2；

L—水線長度，取船舶總長118.00m；

d—船舶吃水，取滿載吃水5.30m；

v—水域內(nèi)水流速度。

則有：F水=1/2×1.045×2×118.00×5.30×0.62=235.276KN。

所以F外=19.824+235.276=255.1KN。

船舶右舷最大約束力：F約束力=sin12.6°×350KN=76.351KN

狀態(tài)二（船首受風(fēng)、流作用力）：船首受風(fēng)、流作用的系泊力計算與船舷受風(fēng)、流作用的系泊力計算方法相同，只是參數(shù)略有不同，故此狀態(tài)下的風(fēng)動力和水動力的計算結(jié)果如下：

（1）風(fēng)動力

（2）水動力

（3）滾裝作業(yè)時，平板車對船的推力

當(dāng)平板車驅(qū)動輪剛好離開船時，平板車對船的推力最大，此時：

式中：

m—車貨總重，取2 000t；

i—道路的百分比坡度，取為0；

f—滾動阻力系數(shù)，取0.03；

g—重力及速度，取9.81m/s2。

所 以，F(xiàn)外=F風(fēng)+F水+F推=3.92+55.828+588.6=648.35KN。

船舶首尾方向受到的最大約束力：

滿足安全系泊要求。

綜合上述計算，船首受風(fēng)流影響的系泊力可滿足要求，但是船舷受風(fēng)流影響的系泊力不滿足要求，因此需對碼頭增加系泊能力。建議在PMB項目大件碼頭，如圖5所示位置增加一處纜樁，從而增大船舶系泊力。增加系纜樁后滾卸的系泊示意圖如圖5所示。

圖5 滾卸系泊示意圖

增加纜樁后，船舶右舷最大系泊約束力：

船舶左舷最大系泊約束力：

滿足船舶的系泊安全要求。

最終在PMB項目大件碼頭西側(cè)增加2個三角鋼樁，以供系泊使用，如圖6所示。

圖6 三角系纜樁

實際靠泊作業(yè)時，在2個三角纜樁上設(shè)置2根環(huán)纜，非工作狀態(tài)時系在碼頭西側(cè)纜樁上，工作時由25t卸扣與駁船卷揚機鋼絲繩連接或自航式甲板駁自帶纜繩連接。

操作注意點：

（1）由于是環(huán)纜，駁船上卷揚機鋼絲繩和自航式甲板駁纜繩須系掛溜繩以供解纜時使用；

（2）卸扣連接時，卸扣銷應(yīng)在卷揚機鋼絲繩和甲板駁船纜繩一段，以防環(huán)纜滑動，卸扣脫銷；

（3）滾卸作業(yè)時，至少保留一條拖輪守護。

4 滾卸方案

4.1 滾卸駁船姿態(tài)調(diào)整要求

重大件貨物在滾裝上下船過程中有很多技術(shù)要求，如天氣、海況（一般選擇天氣情況較好，風(fēng)力小于5級，海面輕浪或微浪）、穩(wěn)性等，但其中較為關(guān)鍵的技術(shù)要求是：滾卸過程中，由于運輸船舶載荷的變化使得船舶發(fā)生縱傾和橫傾，此時要通過運輸船舶的壓載系統(tǒng)或其他措施調(diào)節(jié)船舶姿態(tài)，使船舶甲板與碼頭平面保持在同一水平面上，其高度差控制在10cm以內(nèi)。

4.2 滾卸作業(yè)潮位

駁船裝載完成后，可根據(jù)水尺讀出駁船尾部吃水，計算出船尾干舷高度或者實際測量出駁船船尾干舷高度h，根據(jù)式（5）可計算出滾卸潮位[3]Td：

一般情況選擇落潮時滾卸，漲潮時滾裝，但PMB大件碼頭落流速較大，落潮滾卸安全隱患較大，因此選擇漲潮流速較小時滾卸，潮位上漲對駁船的影響使用駁船壓載水調(diào)節(jié)。

4.3 駁船姿態(tài)調(diào)節(jié)

重大件滾卸時，駁船的姿態(tài)調(diào)節(jié)可通過駁船壓載水系統(tǒng)和船上重物移動進行調(diào)節(jié)，以下分別對兩種方式進行說明：

（1）壓載水調(diào)節(jié)。根據(jù)滾卸駁船總體姿態(tài)調(diào)整要求及船舶靜水力原理，駁船在壓載水調(diào)節(jié)后應(yīng)滿足以下幾個條件：①力平衡，即駁船受到的浮力等于船舶自身重量、壓載水重量、重大件施加在駁船的載荷和其他作用于駁船上的重量之和。②橫傾力矩平衡，即浮力、駁船自重、重大件施加在駁船的載荷和其他作用于駁船重量的橫傾力矩之和為零。③縱傾力矩平衡，即浮力、駁船自重、重大件施加在駁船的載荷和其他作用于駁船重量的橫傾力矩之和為零。④駁船甲板與碼頭平面處于同一水面上。

假設(shè)駁船自身重量、重大件施加的重量、其他固定重量分別為W、P、U，相應(yīng)的縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)分別為（XW，YW）、（XP，YP）、（XU，YU）。Tm、Xm、Ym分別為m艙的壓載水量、縱向坐標(biāo)、橫向坐標(biāo)。

Δ、XB、YB分別為船舶排水量、浮心縱向坐標(biāo)、浮心橫向坐標(biāo)，則駁船調(diào)載后受力應(yīng)滿足[4-6]：

根據(jù)以上原理可計算出大件貨物在滾卸時，水泵對應(yīng)位置應(yīng)壓排的壓載水調(diào)節(jié)量。

（2）移動壓載。滾卸時，使用全轉(zhuǎn)向液壓平板車又稱SPMT，裝載配重，作為移動壓載，對駁船姿態(tài)進行調(diào)整。此方式可快速調(diào)整駁船狀態(tài)，操作靈活，大大提高滾卸效率，增加滾卸安全性。具體如圖7、圖8所示。

圖7 SPMT裝配重壓載

圖8 多部SPMT同時進車，移位壓載

5 結(jié)語

隨著國際化工程項目增加，且我國工程項目多集中在東南亞、非洲等一些基礎(chǔ)設(shè)施落后的國家，大型設(shè)備的運輸存在較大難度。PMB項目也同樣處在這樣的大環(huán)境中，在面對較為落后的基礎(chǔ)設(shè)施面前，必須有一套行之有效的措施，保證大件設(shè)備安全及時的到達工程項目現(xiàn)場。PMB項目大件貨物過駁滾卸的方案設(shè)計與成功施工，其經(jīng)驗可為其他國際類似工程項目的大件物流提供參考。