張濤，嚴俊，高義超

（中交三航局第二工程有限公司，上海 200122）

大型卸船機整機滾裝上岸施工技術

張濤，嚴俊，高義超

（中交三航局第二工程有限公司，上海 200122）

文章介紹了越南永新電廠二期 2 臺 1 250 t/h 卸船機，采用整機海運至現(xiàn)場后滾裝上岸的方案及方案實施前的準備以及方案制定中考慮的重點，如滾裝軌道布設、牽引系統(tǒng)計算、船體調載平衡等。解決了目標碼頭不具備大型卸船機現(xiàn)場拼裝條件以及不具備整機吊裝所需的大型起重船的困難。

卸船機；整機滾裝；軌道；牽引系統(tǒng)

1 工程概況

越南永新電廠位于越南平順省綏豐縣永新鎮(zhèn)東南側，二期項目將建設 2 × 622 MW 中國產(chǎn)機組，工程配套卸煤碼頭年吞吐量不少于 480 萬 t，卸船工藝采用 2 臺 1 250 t/h 橋式抓斗卸船機。

卸煤碼頭形式為高樁梁板式，平面尺寸 230 m × 25 m，共分 3 個結構段，接岸引橋平面尺寸47 m × 12 m，碼頭上輸煤棧橋高 5 m、寬 6.6 m。

卸 船 機 額 定 生 產(chǎn) 率 1 250 t/h ， 最 大 生 產(chǎn) 率1 500 t/h， 單 機 自 重 約 982 t， 軌 距 20 m， 基 距18 m，輪距 0.9 m，行走輪數(shù) 32 個（其中驅動輪數(shù)16 個），總高（大梁放平狀態(tài)）約 56 m，最大起重量 34 t，抓斗最大前伸距 32 m，后伸距 16 m，最大輪壓 550 kN。

2 工藝選擇

根據(jù)以往經(jīng)驗，卸船機安裝可采用散件運輸現(xiàn)場拼裝工藝，也可采用整機運輸起重船整機吊裝工藝或整機滾裝上岸工藝。但本工程地處越南，工程具有以下特殊性。

1）永新電廠二期項目處于電廠中間位置，自身場地有限，周邊一期、三期場地尚未回填完成，無場地供卸煤機大量散件堆存。

2）越南當?shù)卦O備資源嚴重匱乏，沒有相應大件材料的陸上運輸設備以及卸船機拼裝所需的起重設備。

3） 碼頭主體計劃最早完成時間 2013 年 7 月底，棧橋等結構主體計劃最早完成時間為 2013 年9月底；卸船機散件數(shù)量較多，碼頭面相對狹小，不具備2臺設備同時拼裝的條件，無法確保合同2014 年 1 月投煤并網(wǎng)的工期要求。

4） 單臺卸船機自重達 982 t，采用整機吊裝工藝，越南當?shù)責o相當噸位的起重船，若從國內(nèi)調遣起重船，成本難以承受。

因此，本工程的卸船機采用整機運輸整機滾裝上岸的施工工藝，卸船機在國內(nèi)拼裝，整體海運至現(xiàn)場，利用卷揚機牽引系統(tǒng)，采用旋轉中平衡梁式滾裝上岸。該滾裝工藝簡單、經(jīng)濟、方便、可靠，使整個上岸安裝過程能控制在 2 h 之內(nèi)。

3 工藝實施

3.1 工前準備

卸船機滾裝方案應結合碼頭的施工進行。工前準備主要包括：

1） 結合滾裝運輸?shù)钠鹩櫢鄞a頭結構及水文條件，選擇合適的運輸船型，包括船體結構對設備的承載能力、干舷高度、穩(wěn)定性以及壓艙水調節(jié)性能。

2） 卸船機從碼頭正面滾裝上岸，確定好上岸位置后，上岸位置中心±30 m 的范圍內(nèi)廊道、皮帶機和系船柱等設施必須待卸船機滾裝結束后才能施工。

3） 碼頭施工時，根據(jù)滾裝要求在特定的位置對結構進行適當?shù)募庸烫幚?，包括滾裝軌道的支撐點、卸船機頂升點、牽引系統(tǒng)錨固點等。

3.2 軌道布設

滾裝軌道與過橋梁通常采用箱形梁或H形梁，既要滿足滾裝作業(yè)的結構強度和剛度，又要確保軌道與軌道間、軌道與過橋梁等各聯(lián)結點的可靠性。本工程滾裝位置選擇碼頭第二結構分段，滾裝軌道布置于碼頭第 12 號、14 號排架處，滾裝軌道布置如圖1所示。

圖1 滾裝軌道布置圖Fig.1 Layout of roll-on rail

1）滾裝軌道

滾裝軌道選用等截面箱型鋼梁結構，箱梁寬500 mm，高 500 mm，鋼板厚度 50 mm，頂部滾道寬 100 mm，高 50mm，結構截面模量 Wx≈13400cm3。

根據(jù)碼頭面滾裝軌道的布設，軌道最大跨距8 m，當卸船機支腿處于軌道跨中時，最大彎矩Mmax≈186 t·m， 此 時 軌 道 最 大 彎 曲 應 力 為 σmax= Mmax/Wx≈138.8MPa<[σ]=170MPa，滿足使用要求。

2） 過橋梁

過橋梁選用變截面箱型鋼梁結構，箱梁寬500 mm，中間高 500 mm，兩端高 300 mm，鋼板厚度 50 mm，頂部滾道寬 100 mm，高 50 mm，最小截面模量 Wx≈ 5 890 cm3。

根據(jù)碼頭面滾裝軌道的布設，過橋梁跨度為4.5 m，當卸船機支腿處于過橋梁跨中時，最大彎矩Mmax≈80.6 t·m，此時軌道最大彎曲應力為 σmax

3.3 牽引系統(tǒng)

1） 平面布置

滾裝卸船過程中，由2臺卷揚機配備滑輪組牽引上岸，為了防止?jié)L裝過程滑移速度失控，另設2臺卷揚機起保護作用。4臺卷揚機均設置于駁船甲板海側，牽引用定滑輪設置于碼頭岸側預定位置，動滑輪設置于卸船機海側行走支腿橫梁上，保護用定滑輪設置于駁船甲板海側，動滑輪設置于卸船機岸側行走支腿橫梁上。

2） 牽引力計算

卸船機滾裝上岸，牽引力主要克服車輪的啟動阻力和坡道附加阻力，牽引系統(tǒng)能力以坡道啟動最不利情況進行選擇。卸船機滾裝所需牽引力：F=f/cosθ+G·tan θ

其中：f為車輪啟動阻力，f=wq·G，wq為車輪啟動的阻力系數(shù)[1]，配備滾動軸承的車輪，一般取 wq=0.005，考慮滾動軌道臨時鋪設的平整度、順直度以及軌道表面粗糙度等因素影響，計算時取 wq=0.01；θ為坡角，sin θ=h/s，s 為卸船機軌距，取 s=20 m；h 為卸船機爬坡高差，考慮滾裝過程中船體瞬間的側傾等因素，取 h=0.7 m。

計算得 F=44.2 t。牽引系統(tǒng)共設 2 個牽引點，每個牽引點提供牽引力 22.1 t。

3） 牽引系統(tǒng)的選擇

根據(jù)上述計算，選用牽引拉力 10 t的卷揚機，配備 4 倍率閉口吊環(huán)型起重滑車（滑輪直徑 280 mm，滑輪數(shù)量 3 只），φ26-6 × 37S+FC-1570 鋼絲繩，并在碼頭上設置 2 組水平力不小于 32 t的滑車錨固座。

查 鋼 絲 繩 GB 8918 —2006[2]《重 要 用 途 鋼 絲繩》可知，φ26-6 × 37S+FC-1570 鋼絲繩最小破斷拉力 Pmin=350 kN=35 t，則鋼絲繩的安全系數(shù) K= Pmin/F=35/（22.1/4）=6.33＞6，滿足使用要求。

查《 最 新 實 用 五 金 手 冊 》[3]知 ， 滑 輪 直 徑280 mm，滑輪數(shù)量 3 只的閉口吊環(huán)型起重滑車最大起重量 32 t，適用鋼絲繩直徑 26～28 mm，滿足使用要求。

3.4 滾裝時間

本工程選擇“遠景”號遠洋輪承擔此次的運輸任務，型長 135.4 m，型寬 32.2 m，型深 8.0 m，總噸位 10 177 t。運輸船重載時干舷高 4.2 m（滾裝完 1 臺后干舷高約 4.4 m），甲板上滾裝軌道高1 m，碼頭標高為+6.7 m，碼頭面滾裝軌道高 0.5 m。要確保滾裝過程順利進行，駁船與碼頭面滾裝軌道高差應控制在 0.5 m 以內(nèi)，即滾裝第 1 臺卸船機時需要潮位標高+1.5 m 以上，滾裝第 2 臺時需要潮位+1.3 m 以上。

工程所在海域的潮汐類型屬不正規(guī)全日潮，全日分潮占主導地位。根據(jù)總體進度計劃，卸船機滾裝上岸時間在 2013 年 12 月上旬，此時段港區(qū) 潮 位 約 為+0.2 ～+2.0 m， 以 12 月 5 日—6 日 為例，可供卸船機整機滾裝時段如圖2所示。即全天有連續(xù) 9 h 左右潮位高于+1.5 m，可以滿足滾裝要求。

圖2 整機滾裝時段選擇示意圖Fig.2 Time selection of complete machine roll-on installation

同時，此時正處于風季期，受偏東向季風控制，風力較大，卸船機海綁拆除以及滾裝作業(yè)前，必須收聽好天氣預報，風力六級以上嚴禁施工。

3.5 船體調載

2臺卸船機至現(xiàn)場后運輸船右舷靠泊。卸船機滾裝上岸時壓載水調載工況，以各組行走通過過橋梁與碼頭面上滾裝軌道連接點為邊界條件，各工況條件下壓載水調載匯總如表1所示。

表1 卸船機各滾裝工況壓載水調載匯總表Table 1 Summary of the ballast water loading balance in different roll-on installation conditions of ship unloader

卸船機上岸時牽引速度控制在 0.5 m/min 以內(nèi)，則卸船機第 1、2組行走上岸用時分別約為21 min、40 min，即在滾裝過程中可以完成船體調載平衡。在拖移過程中需時刻注意觀察船體相對碼頭的高度，一旦碼 頭面和船面高差大于 0.5 m時，應立即暫時停止，待壓載水調整船舶平衡后再進行牽引工作。

3.6 行走入軌

卸船機采用4條滾裝軌道從碼頭正面卸船，設備滾裝到位后，在支腿大平衡梁下預置頂升點處各布設 1 組（ 2 只 ）RC200-200 分離式雙作用液壓千斤頂（配備 BZ63-1.8 泵站），頂升起支腿大平衡梁，再 90°旋轉行走落入碼頭軌面上。頂升按海、岸側支腿兩兩同時進行，共配備 RC200-200液壓千斤頂4只。

頂升作業(yè)時，液壓千斤頂?shù)捻斏芰π璐笥谖锛亓Φ?1.2 倍；使用多臺液壓千斤頂頂升同一物件時，其額定能力之和不得小于物件重力的1.5 倍。

卸船機單臺自重 G=982 t，則單 側頂起時，每只千斤頂受力 N=G/2/4=123 t，即需要 單臺千斤頂額定起重量 P ＞ 1.5×123=184.5 t，RC200-200 液壓千斤頂額定起重量 200 t，滿足使用要求。

4 實施效果

“遠景”號運輸船于 2013 年 12 月 5 日早上 8時靠泊現(xiàn)場碼頭后，立即進行滾裝軌道鋪設、牽引系統(tǒng)布設、頂升系統(tǒng)調試等輔助工作。第1臺卸船機于當日 22 時開始進行海綁拆除工作，12月6日凌晨0時—1時滾裝上岸，并于早上5時完成行走入軌。第 2臺卸船機于 12月 7日中午12 時開始進行海綁拆除，下午 14 時—15 時滾裝上岸，并于18時完成行走入軌。

從駁船靠泊現(xiàn)場至2臺卸船機滾裝上岸，前后總計用時 3 d，既節(jié)約了成本又縮短了工期，為整個電廠 2014 年 1 月份投煤并網(wǎng)的節(jié)點目標奠定了良好的基礎，贏得了總包方及越方業(yè)主的好評。

5 結語

由于大型卸船機結構復雜，在生產(chǎn)基地進行安裝和調試后，用船舶整機運輸至用戶碼頭滾裝上岸，大大縮短了在現(xiàn)場拼裝、調試時間，加快了碼頭整體投運的周期，同時也降低了成本，受到越來越多的用戶青睞。

本工程兩臺卸船機整機滾裝上岸工藝的成功實施，給受大件堆放場地限制、工期緊張、設備資源匱乏地區(qū)的用戶提供了新的選擇，也為今后類似項目提供了寶貴的經(jīng)驗。

[1] 饒忠.列車牽引力計算[M].北京：中國鐵道出版社，1999. RAO Zhong.Tractive force calculation of train[M].Beijing:China Railway Publishing House,1999.

[2]GB 8918—2006，重要用途鋼絲繩[S]. GB 8918—2006,Steel wire ropes for important purposes[S].

[3] 吳潤燕，隨紅軍.最新實用五金手冊[M].鄭州：河南科學技術出版社，2008. WU Run-yan,SUI Hong-jun.New Practical Hardware Guide[M]. Zhengzhou:Henan Science and Technology Press,2008.

Construction technique for complete machine roll-on installation of large ship unloader

ZHANG Tao,YAN Jun,GAO Yi-chao
（No.2 Eng.Co.,Ltd.of CCCC Third Harbor Engineering Co.,Ltd.,Shanghai 200122,China）

The two 1 250 t/h ship unloaders for Vietnam Vinh Tan phase II thermal power plant project are transported to the construction site as complete machine through marine shipping and installed onshore.This paper indicates the pre-construction preparation and some major concerns during implementation such as roll-on rail paving,traction system calculation and loading balance control,etc.This technique successfully overcomes two difficulties,namely the insufficient capability for assembling large ship unloader at target jetty,and the lack of large crane barge locally for hoisting the complete machine.

ship unloader;complete machine roll-on installation;orbit;traction system

U653.928

：B文獻標志碼：2095-7874（2014）11-0051-04

10.7640/zggwjs201411015

2014-07-08

張濤 （1981 — ），男，工程師，港口與航道工程一級建造師，從事港口與航道工程施工與管理工作。E-mail：season1943@126.com