徐樂藝

浙江浙能港口運營管理有限公司

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獨山煤炭碼頭大型卸船機滾裝上岸工藝

徐樂藝

浙江浙能港口運營管理有限公司

摘要：介紹了杭州灣北岸嘉興港區(qū)段獨山煤炭中轉(zhuǎn)碼頭大型卸船機安裝方案的論證與比選，闡述了滾裝工藝的制定過程、實施步驟與關鍵技術。研究成果可以為類似工程實施提供參考。

關鍵詞：煤炭碼頭； 卸船機； 滾裝工藝

1工程概況

浙能嘉興港煤炭碼頭工程位于杭州灣北岸的嘉興港獨山港區(qū)，工程建設3個3.5萬t級外海卸煤泊位以及18個500 t級內(nèi)河裝船和待裝泊位，設計年吞吐量為3 000萬t。該工程為專業(yè)的煤炭中轉(zhuǎn)碼頭，工藝系統(tǒng)設備配置為5×1 600 t/h卸船機，6×3200 t/h堆取料機，6×1300 t/h裝船機，35條額定效率分別為3200 t/h、2400 t/h、1300 t/h皮帶機以及相應的配套設施。

卸船機為該工程最主要的大型設備，選型為主流的機械差動橋式抓斗卸船機，布設在近600 m的外海碼頭軌道上。

2安裝方案比選

2．1卸船機安裝方式綜合比對

卸船機的安裝目前通行的有現(xiàn)場散件安裝(簡稱散裝)、大件組裝和整機滾裝3種方式。 本項目卸船機配置為5臺1600 t/h的大型煤炭專業(yè)卸船機，如采用散裝方式，600 m長的外海碼頭將堆滿鋼結(jié)構與零部件，為滿足大件運輸，項目區(qū)域內(nèi)的道路、棧橋的寬度都得加寬加固，與吹填砂、區(qū)域內(nèi)的道路施工作業(yè)均會形成交叉干涉，嚴重影響其他配套工程的施工。

經(jīng)過與卸船機安裝方式相關的安全、質(zhì)量、投資等方面的比對分析得出,整機滾裝在質(zhì)量、進度和安全控制等方面都具有相當大的優(yōu)勢。但該工藝適合在潮汐水位差小、潮能低的海域以及現(xiàn)場風力不大的情況下實施。而本工程所在地的海況條件較差，又沒有先例可循，故上岸環(huán)節(jié)難度較大。

2.2難點分析

本項目位于杭州灣北岸，海域地形呈特有的喇叭口形狀。外海潮波推進時受不規(guī)則喇叭口平面形態(tài)的收縮以及水深變淺和底摩擦的作用，潮波逐漸由前進波轉(zhuǎn)為駐波性質(zhì)，日潮不等現(xiàn)象明顯。根據(jù)研究，由于獨山港位于乍浦至金山衛(wèi)之間，漲潮落潮結(jié)合特有的地形，導致海流呈現(xiàn)流速急、潮能高、潮汐水位差巨大的特征，有時竟達7 m以上，為國內(nèi)所罕見。

通過統(tǒng)計資料及研究人員的分析發(fā)現(xiàn)，杭州灣尤其是北岸澉浦-乍浦-金山衛(wèi)沿線的海流呈現(xiàn)出流速急、潮能高、潮差巨大的特點，巨大的海流能量在該區(qū)域內(nèi)形成了一條杭州灣內(nèi)最深的海溝。正因為海況條件較差，該港區(qū)內(nèi)嘉興電廠一、二、三期碼頭的同型卸船機安裝方式均為散裝。這就是本工程卸船機采用滾裝工藝的最大難點所在。

2.3滾裝方案論證

2.3.1設計論證

設計與建設單位邀請國內(nèi)各大港口行業(yè)的設計院、港務局、港區(qū)內(nèi)相鄰碼頭等有關專家，多輪次反復研討，認為盡管海況條件較差，但滾裝工藝成熟，作業(yè)過程完全可以在2 h的高平潮時間段完成，原則上可行。

2.3.2方案論證

設計與建設單位又與國內(nèi)主要的大型卸船機制造廠進行了充分的技術交流，各制造廠提供的滾裝方案主要有3個要點：①現(xiàn)場無狂風暴雨，短時間陣風風力小于6級；②海流處于平潮階段，控制低涌潮時實施；③單臺機滾裝上岸的作業(yè)時間控制在2.0 h之內(nèi)。

各方案內(nèi)容大致如下：

(1)準備工作

①氣象水文條件偵測：根據(jù)國家氣象臺的天氣及海洋海浪預報，結(jié)合2013、2014、2015年度《乍浦潮汐表》，選定潮差小、涌潮低、風力小的合適時間段，并提前10天做好跟蹤記錄。

②正常情況下提前7天，制造廠把卸船機滾裝至駁船上，并海綁固定就位。

(2)海上運輸

運輸由制造廠海運至獨山港碼頭。5臺卸船機分2個船次，第1次運2臺；第1船的貨重量大約2 600 t。第2次運輸3臺，第2船的貨重量大約4 000 t。2次均選用15 000 t的駁船。

(3)碼頭的配套設施、設備

①入場的陸路、引橋、滾裝施工區(qū)域道路條件：應全部貫通，保證載重50 t左右的貨車或汽車吊可順利通行，方便人員、機具、設備及海綁材料的進出等。

②滾裝施工用電：卷揚機、焊機、照明、零星電氣等約需要250 kW電源。

③碼頭面土建施工完成情況：碼頭上應具備每臺機50 m，即5×50 m=250 m的軌道長度安裝、已完成的錨地基礎、防風系纜基礎、頂升基礎，同時完成滾裝時安裝固定滑輪組的基礎，每組水平受力不小于600 kN力的預埋螺栓的埋設。

④靠船安全裝置：以滾裝位置中心軸線左右64 m范圍內(nèi)應完成系纜樁和護舷的施工，無其他雜物、設備。碼頭面上鋪設的用于設備滾裝上岸時的臨時軌道中心左右各0.5 m的范圍內(nèi)及碼頭前沿護輪檻不能施工。設備上岸用的臨時軌道中心左右2 m范圍內(nèi)不應有系纜樁。

⑤碼頭卸船機軌道長度不低于250 m，以滿足5臺卸船機錨定位置的要求。

(4)上岸工藝

①運輸船到碼頭后靠岸，調(diào)整船位以對準臨時軌道并定船；鋪設的4條坡型滾裝臨時軌道垂直碼頭大車軌道，軌道支座處高度500 mm，后部低軌道高度300 mm，下面鋪設30 mm×1 500 mm×25 000 mm的鋼板4條，承載、分布滾裝輪壓。利用過橋梁、船上軌梁、卷揚牽引機等，實現(xiàn)整機橫向滾裝牽引上岸，上岸前氣割海綁桿件。

②滾裝上岸采用旋轉(zhuǎn)中平衡梁式卸船方案，卸船機上岸采用,4條軌道從碼頭正面卸船，牽引設備滾裝到位后頂升到大平衡梁下，再旋轉(zhuǎn)中平衡梁放到碼頭軌面上。該方式簡單、方便、可靠，使整個滾裝卸船過程能控制在2 h之內(nèi)。

③卸船過程中用2臺10 t卷揚機拖移上岸。為了防止卸船過程出現(xiàn)意外，設2臺10 t卷揚機起保護作用。這4臺卷揚機都設在船上，布置見圖1。

圖1　卷揚機布置方式

④根據(jù)卸船機總重G=1 500 t，卸船機跨距 24 000 mm ，卸船過程爬坡高差 350 mm ，計算得出所需牽引力F=324 kN。上岸選擇2個牽引點，每個牽引點有1個滑車，選用滑車應承受大于 220 kN的牽引力。實際選用牽引拉力10 kN的卷揚機，滑車倍率為4，每個拉點可提供400 kN的拉力，則總牽引拉力為800 kN,故安全系數(shù)800 kN/324 kN ≈2.5，滿足滾裝上岸牽引力的要求。

⑤碼頭滾裝前需驗算碼頭前沿強度。如圖1軌道布置圖，卸船用軌道距碼頭前沿762 mm處，過橋?qū)Υa頭前沿的最大作用力2 000 kN。在永久軌道和卸船軌道的交點處，頂升力海側(cè)為4 500 kN，陸側(cè)為4 000 kN。滾裝臺車海側(cè)臺車的輪壓 450 kN ，陸側(cè)臺車的輪壓 400 kN，海側(cè)滾裝臺車中心最終位置在海側(cè)軌道中心。由碼頭工程設計方校核碼頭前沿強度后，并選定設計上船位置，通知制造廠后進行滾裝上岸工作。

⑥滾裝作業(yè)，選擇在良好的天氣(6級風以下)和海況下進行。滾卸前1 h做好所有的準備工作，現(xiàn)場統(tǒng)一指揮，工作人員各就各位，用對講機保持及時聯(lián)系。通過卷揚機絞纜，將駁船的軌道和碼頭的軌道對齊，收緊鋼絲纜固定好船位，適當時機安裝好過橋梁。準備工作就緒后，由專人全面檢查，選擇潮位進入高平潮前的最佳時段開始滾卸。滾卸過程中通過及時的連續(xù)的調(diào)倉壓載來調(diào)整駁船的狀態(tài)，始終使船上軌道在駁船和岸上碼頭的過程保持平衡穩(wěn)定的狀態(tài)，特別是設備行走在過橋梁期間，充分利用駁船的調(diào)載使駁船與碼頭之間的軌道高差保持在一定的傾斜范圍之內(nèi)，控制好牽移裝船機的速度，確保裝船機安全順利地滾卸到碼頭上。整個滾卸過程約2 h，其中約35～45 min用于卸船，卸船速度盡量控制在0.5～0.6 m/min之間。

3實施過程

本項目經(jīng)過招投標，確定了主機廠，整機的主體結(jié)構制造安裝及空載調(diào)試均在該廠的曹妃甸基地完成。該基地擁有30萬t級的碼頭及配套的滾裝工藝設施。

3.1上岸時間選定

在滿足工程現(xiàn)場進度的條件下，選時間的主要依據(jù)是氣象和潮汐表水文條件。經(jīng)研究，確定分2個時間段批次實施滾裝：第1批選定在2013年的9月中旬，1船裝運2臺；第2批選定在2015年的4月中旬，1船裝運3臺。以上2個時間段內(nèi)的海流速度、潮差、潮能均處于合理的作業(yè)范圍。

3.2現(xiàn)場協(xié)調(diào)與準備

整個運輸滾裝的實施基本按制造廠提供的方案進行，整機采用滾裝，隨船備件采用汽車吊起吊上岸。

3.2.1最終實施方案

施工作業(yè)實施前，制造廠對周邊的道路、橋梁、相鄰碼頭前后又進行了3次的勘察測量。建設方再次組織相關行政管理部門、兄弟單位及行業(yè)內(nèi)專家評審，增加拖輪、應急電源(500 kW柴油發(fā)電機1套)、異常情況下的應急預案(如滾裝過程中發(fā)生異常情況暫停作業(yè)，遇突發(fā)惡劣天象等，整機退回駁船，駁船退回錨地待命)，形成了最終的《獨山碼頭卸船機滾裝上岸實施方案》。

3.2.2現(xiàn)場協(xié)調(diào)準備與分工

制造廠負責水文測量準備、運輸，建設方負責完成全部的道路、施工用電、錨地基礎、防風系纜基礎、頂升基礎等配合工作。 監(jiān)理負責安全文明施工和成品保護的監(jiān)督。

3.3實施過程

整個作業(yè)過程基本按《獨山碼頭卸船機滾裝上岸實施方案》進行?，F(xiàn)場設總指揮統(tǒng)一指揮協(xié)調(diào)，整個實施過程為：

(1)確認海況條件，檢查道路、橋梁正常，施工電源與應急電源到位及完好，臨時軌道準備；海監(jiān)船到位，對講機系統(tǒng)通暢。

(2)高平潮前2 h通知駁船靠港準備，拖輪助泊，靠泊并調(diào)整好與碼頭滾裝位置的對接并固定。

(3)高平潮前1 h碼頭面鋪設臨時滾裝軌道，同時汽車吊起吊隨船部件。2組牽引卷揚機與2組平衡卷揚機鋼絲繩滑輪系統(tǒng)固定并架設完成。

(4)高平潮前0.5 h，4組卷揚機同步運行，滾裝作業(yè)開始，總指揮根據(jù)巡查員的報告調(diào)整卷揚機的牽引速度。大車輪第1組至全部車輪上岸時段最為關鍵，在此過程中卸船機呈輕微前傾態(tài)勢。第1臺約用時40 min，實際綜合速度控制約0.6 m/min。

(5)大車臺車組換向，由海運時的與碼頭軌道垂直旋轉(zhuǎn)90°，以安置其上，碼頭面卷揚機再將其牽引至錨定位置，做好錨定及拉索的整機固定措施。

完成以上流程后，第1臺卸船機滾裝結(jié)束。

第2臺機在下船前，駁船須移動1個卸船機的位置，以與碼頭臨時軌道對接，其余重復首臺機的流程。后因碼頭風大，陣風超過7級，依據(jù)應急預案，駁船離港至錨地待泊。4天后，氣象及海況條件符合方案要求，就在當天實施了滾裝并成功上岸。第2批次1船3臺機也于2015年4月初成功實施了滾裝作業(yè)。

至此，整個過程卸船機項目的滾裝作業(yè)全部完畢。

4結(jié)語

由于杭州灣是一個喇叭形海域，這里經(jīng)常出現(xiàn)涌潮或暴漲潮(如每年的錢江大潮)，是中國沿海潮差最大的區(qū)域，嘉興港區(qū)的獨山港碼頭潮差經(jīng)常大于7 m。針對這一特殊海域的大型卸船機滾裝施工，在嚴格論證和密切配合下，成功實現(xiàn)了整個卸船機項目的滾裝上岸，既節(jié)省了基建投資，也為高質(zhì)量的交付生產(chǎn)運營打下了扎實的基礎。該工藝在獨山港的成功實施，標志著大型卸船機滾裝工藝在國內(nèi)最復雜水域—杭州灣北岸澉浦-乍浦-金山衛(wèi)一線零的突破，其經(jīng)驗可供類似工程參考。

徐樂藝: 316131， 浙江省平湖市乍浦鎮(zhèn)符家新村浙能嘉興港公司大樓410室

Exploration and Practice of the Roll-roll Ashore Process for Large Ship Unloader on Dushan Coal Wharf

Port Operations Management Limited Company of Zhejiang EnergyXu Leyi

Abstract：The argument and selection of the installation scheme for large ship unloader in Dushan coal terminal which is located in Jiaxing harbor district in the north shore of Hangzhou bay is introduced, and the formulation, implementation step and key technology of the roll-roll process are discussed in details, which will provide referential experience for similar projects.

Key words:coal port; ship unloader; roll-roll process; implement

收稿日期：2015-11-20

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.03.011