王玉東

（中國(guó)外運(yùn)大件物流有限公司，上海201204）

0 引言

隨著中國(guó)“一帶一路”倡議的提出，一帶一路下的國(guó)際化大型工程越來越多[1]，文萊恒逸石化項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱PMB項(xiàng)目）即是一個(gè)典型的一帶一路國(guó)際工程項(xiàng)目。PMB項(xiàng)目位于文萊大摩拉島，水域水深較淺，項(xiàng)目建設(shè)前期航道尚未疏浚，項(xiàng)目所需大件設(shè)備運(yùn)輸船無(wú)法直接靠泊PMB大件碼頭，因此PMB項(xiàng)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(xiàng)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(duì)整個(gè)工程的建設(shè)至關(guān)重要。本文對(duì)PMB項(xiàng)目大件貨物過駁及滾卸方案的設(shè)計(jì)及成功實(shí)施經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，以供其他類似項(xiàng)目參考。

1 滾卸方式

滾卸作業(yè)時(shí)根據(jù)運(yùn)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(xiàng)目大件碼頭為樁基式碼頭，由2座引橋連接至碼頭后場(chǎng)，同時(shí)PMB項(xiàng)目大件設(shè)備類型多為塔器設(shè)備，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，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(xiàng)目大件滾卸要求；據(jù)于此PMB項(xiàng)目選擇YC7和YC12姊妹無(wú)動(dòng)力甲板駁船作為PMB項(xiàng)目大件設(shè)備短駁及滾卸駁船，YC7和YC12船長(zhǎng)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(wú)動(dòng)力駁船，滾卸靠泊系纜時(shí)，人工無(wú)法收緊纜繩，因此駁船上需配備纜繩收緊設(shè)備，本項(xiàng)目駁船上配置鋼絲繩卷?yè)P(yáng)機(jī)及發(fā)電機(jī)協(xié)助駁船靠泊作業(yè)。卷?yè)P(yáng)機(jī)布置位置及角度應(yīng)根據(jù)靠泊時(shí)纜樁位置計(jì)算，若卷?yè)P(yáng)機(jī)角度方位布置不正確，收纜時(shí)會(huì)造成鋼絲繩損壞。

（2）YC7和YC12各有21個(gè)壓載艙，調(diào)整能力較強(qiáng)，但無(wú)壓載水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，無(wú)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(jì)6個(gè)水泵，4個(gè)固定水泵和2個(gè)移動(dòng)水泵，4個(gè)固定水泵分別布置在駁船左右舷2艙和7艙邊艙，2個(gè)活動(dòng)水泵布置在駁船中間邊艙，可來回移動(dòng)使用。

（3）PMB項(xiàng)目大件貨物過駁至駁船后，拖航距離較遠(yuǎn)，需綁扎加固，因此駁船上布置一個(gè)工具箱，放置綁扎用工索具，如電焊機(jī)、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(shí)增加綁扎，因此布置一個(gè)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(jìn)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(xiàng)目大件碼頭設(shè)計(jì)圖紙及當(dāng)?shù)厮臈l件，駁船尾靠后，西側(cè)僅有一個(gè)系纜樁，經(jīng)計(jì)算無(wú)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(jì)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(yùn)動(dòng)的外力之和大小相同。根據(jù)船舶運(yùn)動(dòng)原理：

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

（1）風(fēng)動(dòng)力

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

θ—相對(duì)風(fēng)舷角，按假設(shè)中取90°；

Ca—風(fēng)力系數(shù)，正橫時(shí)取1.4；

υa—相對(duì)風(fēng)速，取4級(jí)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(zhǎng)×3m；

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

（2）水動(dòng)力

①靜止的船舶在一定流速的水域內(nèi)受到的壓強(qiáng)可表示為：

ρ—水域內(nèi)水的密度，取最大值1.045kg/m3；

C—水動(dòng)力系數(shù)，取最大值2；

L—水線長(zhǎng)度，取船舶總長(zhǎng)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(jì)算與船舷受風(fēng)、流作用的系泊力計(jì)算方法相同，只是參數(shù)略有不同，故此狀態(tài)下的風(fēng)動(dòng)力和水動(dòng)力的計(jì)算結(jié)果如下：

（1）風(fēng)動(dòng)力

（2）水動(dòng)力

（3）滾裝作業(yè)時(shí)，平板車對(duì)船的推力

當(dāng)平板車驅(qū)動(dòng)輪剛好離開船時(shí)，平板車對(duì)船的推力最大，此時(shí)：

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(dòng)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(jì)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(duì)碼頭增加系泊能力。建議在PMB項(xiàng)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(xiàng)目大件碼頭西側(cè)增加2個(gè)三角鋼樁，以供系泊使用，如圖6所示。

圖6 三角系纜樁

實(shí)際靠泊作業(yè)時(shí)，在2個(gè)三角纜樁上設(shè)置2根環(huán)纜，非工作狀態(tài)時(shí)系在碼頭西側(cè)纜樁上，工作時(shí)由25t卸扣與駁船卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩連接或自航式甲板駁自帶纜繩連接。

操作注意點(diǎn)：

（1）由于是環(huán)纜，駁船上卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩和自航式甲板駁纜繩須系掛溜繩以供解纜時(shí)使用；

（2）卸扣連接時(shí)，卸扣銷應(yīng)在卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩和甲板駁船纜繩一段，以防環(huán)纜滑動(dòng)，卸扣脫銷；

（3）滾卸作業(yè)時(shí)，至少保留一條拖輪守護(hù)。

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(jí)，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(yùn)輸船舶載荷的變化使得船舶發(fā)生縱傾和橫傾，此時(shí)要通過運(yùn)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(jì)算出船尾干舷高度或者實(shí)際測(cè)量出駁船船尾干舷高度h，根據(jù)式（5）可計(jì)算出滾卸潮位[3]Td：

一般情況選擇落潮時(shí)滾卸，漲潮時(shí)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(shí)滾卸，潮位上漲對(duì)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(shí)，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(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以下分別對(duì)兩種方式進(jìn)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(gè)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(jì)算出大件貨物在滾卸時(shí)，水泵對(duì)應(yīng)位置應(yīng)壓排的壓載水調(diào)節(jié)量。

（2）移動(dòng)壓載。滾卸時(shí)，使用全轉(zhuǎn)向液壓平板車又稱SPMT，裝載配重，作為移動(dòng)壓載，對(duì)駁船姿態(tài)進(jìn)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(shí)進(jìn)車，移位壓載

5 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)際化工程項(xiàng)目增加，且我國(guó)工程項(xiàng)目多集中在東南亞、非洲等一些基礎(chǔ)設(shè)施落后的國(guó)家，大型設(shè)備的運(yùn)輸存在較大難度。PMB項(xiàng)目也同樣處在這樣的大環(huán)境中，在面對(duì)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(shí)的到達(dá)工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)。PMB項(xiàng)目大件貨物過駁滾卸的方案設(shè)計(jì)與成功施工，其經(jīng)驗(yàn)可為其他國(guó)際類似工程項(xiàng)目的大件物流提供參考。