大型船舶碼頭雙靠方案的探索

滿 晶

(江蘇熔盛重工有限公司,江蘇南通 226532)

0 引言

目前,我國許多大中型船廠受碼頭岸線長度的制約,碼頭泊位相對較少,加上受金融危機的影響,船東接船意愿不強,有意延長新建船舶停靠碼頭時間,出現(xiàn)新建船舶塢期與碼頭舾裝期不平衡現(xiàn)象,因此,許多船廠舾裝碼頭存在雙靠現(xiàn)象。江蘇熔盛重工有限公司 1、2期碼頭只有 5個舾裝泊位,最高峰時卻停靠9艘15.6萬t油輪船舶,其中有 8艘船進行雙靠作業(yè)。本文以江蘇熔盛重工有限公司 1期碼頭為例,介紹碼頭雙靠經(jīng)驗及相關(guān)注意事項,和大家一起探討。

1 江蘇熔盛重工有限公司1期碼頭雙靠概況

1.1 1期碼頭情況概述

1期碼頭全長 780m,其中包括 1個材料碼頭(120m),2個舾裝碼頭(每個330m)。碼頭前沿區(qū)域底高程達到-7m(國家85高程系),碼頭系泊帶纜配備750 kN、2 000 kN系纜樁(纜樁平均間隔為33 m),碼頭另一側(cè)還配備若干 2 000 kN防暴纜樁。碼頭前沿豎向護舷選用DA-A 600×2.0 m+2.3 m標準反力型橡膠護舷,間距為7 m;水平連續(xù)護舷選用GD300×1.5m標準反力型橡膠護舷。

根據(jù)碼頭工藝作業(yè)條件及港口設(shè)計規(guī)范,在本工程設(shè)計中,為確保工程安全,按照規(guī)范的要求:當風速不小于13.8m/s(6級風)時碼頭停止舾裝作業(yè),當風速不小于24.4 m/s(9級風)時船舶必須離開碼頭進入錨地避風。

1.2 雙靠方案

船舶類型:4艘船舶均為15.6萬t原油輪,型長為274.5m、型寬為48m、型深為23.7 m,碼頭系泊試驗吃水為5.2～6m。

雙靠方案:2個泊位之間留有 45～50 m距離,并留有2個纜樁,外檔船與里檔船之間有2.5m寬。

1.3 雙靠船舶碼頭系泊帶纜方案

因雙靠以后,里檔船將作為臨時碼頭之用,所以要先對里檔船舶帶纜進行加強。常規(guī)纜繩系法為船舶頭尾纜各 3根,倒纜 2根。雙靠前,對里檔船頭尾各增加了 1根纜繩,倒纜增加了 2根,即頭尾纜各 4根,倒纜 4根。對于雙靠后外檔船,頭尾纜各帶 3根于碼頭纜樁上,2艘雙靠船之間頭尾各帶 1根橫纜、2根交叉纜。另 4艘船頭尾各備 2根纜繩,用于大風時,系于風暴纜樁上之用。具體系纜方法如下:

里檔船帶纜方式:倒纜 4根、頭纜 4根、尾纜 4根帶纜至碼頭帶纜樁,倒纜 2根帶纜至外檔船帶纜樁,另頭尾各備 2根纜繩,用于大風時,系于風暴纜樁上之用。

外檔船帶纜方式:倒纜2根、橫纜 2根、帶纜至里檔船船上帶纜樁;頭纜 3根、尾纜 3根帶纜至碼頭帶纜樁。

首纜、尾纜、倒纜、橫纜:采用Φ88mm錦綸復絲纜繩,最低斷裂強力為1 350 kN。

備用防暴纜繩:采用 Φ104 mm錦綸復絲纜繩,最低斷裂強力為1 500 kN。

1.4 外檔船與里檔船之間雙靠防撞措施

漂浮式橡膠充氣護舷靠墊 3個,放置在舷側(cè)平直位置,漂浮于水面上,防止船體下部發(fā)生碰撞。

漂浮式橡膠充氣護舷靠墊 5個,放置在舷側(cè)平直位置,懸掛在干舷位置,防止船體上部發(fā)生碰撞。

2 碼頭船舶具備雙靠條件

2.1 碼頭設(shè)施具備雙靠條件

碼頭需全部竣工,并且驗收通過,靠泊手續(xù)齊全。另外尚需辦理碼頭雙靠許可手續(xù)。

碼頭系纜設(shè)施、防撞設(shè)施必須滿足雙靠船舶系纜力、撞擊力、擠靠力的要求。

另外碼頭需具有足夠長度。2個泊位之間安全距離需達到船長的 15%以上,并至少有 2個系纜樁。因雙靠船舶系纜較為集中,系纜樁必須具有較大強度。

2.2 雙靠船舶要求

雙靠船舶船型應基本一致,2艘船船頭、船尾吃水也應基本一致,最好是船頭與船頭并靠,船尾與船尾并靠。這樣 2艘船之間導纜孔相對一致,方便 2艘船之間帶纜。2艘船之間纜繩不受潮漲潮落影響。

3 船舶雙靠荷載分析

3.1 系纜力

船舶系纜力由作用于船舶上的風荷載和水流荷載組成。

(1)作用在船舶上的風荷載按下列公式計算:

式中:Fxw,Fyw分別為作用在船舶上的計算風壓力的橫向和縱向分力,kN;Axw,Ayw分別為船體水面以上橫向和縱向受風面積,㎡,設(shè)計中按照油船半載或壓載的公式進行計算;Vx,Vy分別為設(shè)計風速的橫向和縱向分量,對應普通系纜及風暴系纜的控制風速分別為Vx=Vy=13.8m/s,24.4m/s;ζ為風壓不均勻折減系數(shù),ζ=0.6。

不同工況船舶風荷載計算結(jié)果見表 1。

表1 不同工況船舶風荷載計算結(jié)果

式中:Fxc,Fyc分別為水流對船舶作用產(chǎn)生的水流力

(2)船舶水流力按下列公式計算縱向及橫向分力,kN;Cxc、Cyc分別為水流力橫向和縱向分力系數(shù);ρ為水的密度,ρ=1.0 t/m3;V為水流流速,落潮流最大流速為1.88m/s;B′為船舶吃水線以下的橫向投影線面積,m2。不同工況船舶水流計算結(jié)果見表 2。

表2 不同工況船舶水流力計算結(jié)果

(3)系纜力按如下公式計算:

根據(jù)上述公式,可計算出不同停靠工況下,船舶在風荷載和水流載荷共同作用下的總系纜力的標準值,具體計算結(jié)果見表 3。

表3 不同工況船舶總系纜力結(jié)果

《港口工程荷載規(guī)范》(JTJ215-98)中規(guī)定:船舶總長在 250～300 m之間的受力系船柱數(shù)目為 7～8個。根據(jù)碼頭施工設(shè)計圖紙,在碼頭前沿間隔布置了750、2 000 kN的系船柱,其間距約 33 m左右,同時在碼頭后沿布置了若干2 000 kN的系船柱。按照碼頭系船柱的布置情況,碼頭前沿連續(xù) 8個系船柱,最大可提供 11 000 kN系纜力。在受風暴影響的情況下,考慮使用碼頭后沿系船柱帶纜,則可用于系纜范圍內(nèi)的8個系船柱,最大可提供13 500 kN系纜力。根據(jù)表 3,在日常運行工況下(風速小于 6級),碼頭系船柱設(shè)施滿足15.6萬t油船雙排停靠;在遭遇設(shè)計風暴情況下(風速達到 9級),碼頭系船柱設(shè)施不能夠滿足雙排停靠,需單排停靠,其中 1艘船需拉至江中錨地避風,另外碼頭上需配備拖輪進行保駕。

纜繩系纜力分析。根據(jù)系纜方案,雙靠 2艘船舶與碼頭纜繩共需要18根Φ88mm錦綸復絲纜繩,每根最低斷裂強力為1 350 kN。其中同時受力纜繩折合有 13根,綜合系纜力達到17 550 kN。另外若風力大于6級風時,再配4根Φ104 mm錦綸復絲纜繩,最低斷裂強力為 1 500kN,綜合系纜力達到23 550 kN,因此纜繩配備滿足受力要求。

3.2 撞擊力與擠靠力

撞擊力與擠靠力經(jīng)過驗算符合安全要求。

4 船舶雙靠期間安全保障措施

船舶雙靠后,受風流面積加大,外檔船舶作業(yè)風險大,與單靠船相比,安全風險變大。惡劣的氣候和環(huán)境會給雙靠船舶靠泊期間的系纜帶來很大威脅。這些不利因素包括:臺風季節(jié)強勁的吹開風;洪峰、大潮汛、涌浪、湍急的急落水;沖下碼頭外檔的水流;低潮前后的急流;船尾指向河流的上游;碼頭長度短、樁少弱或位置不佳;碼頭邊航道窄,常有大船經(jīng)過;碼頭低矮而船舷高,周圍無擋風物等。處于這些不良氣候和環(huán)境下,若船舶本身再存在某些缺陷和不利條件,例如:船體肥胖,吃水深;系纜根數(shù)少;纜繩破舊、老化;纜繩強度不足;受力不均衡;系纜設(shè)備不全或?qū)Ю|裝置故障等,這些不利因素的結(jié)合,將是造成斷纜事故發(fā)生的主要原因。因此需制定詳細的安全保障措施及預案,才能確保雙靠船舶安全。

4.1 雙靠系纜安全保障措施

(1)對內(nèi)側(cè)船舶進行纜繩加強,分別在船首尾各加帶鋼纜 1根;碼頭也需配備若干數(shù)量的纜繩,在風大季節(jié)隨時加帶纜繩。

(2)對外側(cè)船舶外舷側(cè)進行備錨準備,錨機操作人員 24 h值班,有突發(fā)事件發(fā)生時立即拋錨。

(3)認真分析長江航道(天生港段)潮汐、水文資料,及時多方面、多渠道收集本地區(qū)天氣情況,調(diào)整船舶纜繩松緊度,保障雙靠船舶纜繩同時受力及船與船之間的安全距離。

4.2 雙靠船舶夜間照明及警示措施

(1)雙靠船舶夜間甲板及上建照明設(shè)施全部開啟,保障值班人員夜間巡查安全。

(2)對雙靠外檔船舶外舷首尾各增加1個探照燈,燈光筆直向下照射船舷;外側(cè)船平舷加放夜明線;外檔船夜間必須開啟停泊信號燈。

(3)對雙靠船舶外側(cè)長江錨地水域安排專人監(jiān)控,嚴禁錨泊船只錨定距離小于 300 m。如有情況出現(xiàn),在無法制止時及時與海事相關(guān)部門聯(lián)系。

4.3 雙靠外檔船舶施工安全措施

(1)在天氣風力大于 5級情況下,雙靠外檔船舶停止一切登高作業(yè),防止人員高空墜落事故發(fā)生。

(2)雙靠外檔船舶外舷原則上停止一切水上作業(yè)。如特殊需要作業(yè)的,要經(jīng)公司領(lǐng)導及安全主管同意,配備救生衣及安全防護工具并指定專人監(jiān)護,防止發(fā)生落水事故。

(3)雙靠船間隙(船與船之間)安裝可滑動過橋,保證潮水漲落時平衡。過橋安裝在船舶第 3艙與第4艙之間。過橋長9 m、寬1.5 m,并有安全鏈條與船連接,保證過橋的穩(wěn)定性。過橋全兜安全網(wǎng),防止意外墜落。

4.4 雙靠船舶消防安全措施

(1)雙靠船每船配備足夠數(shù)量消防水管,保證每條單船均有消防水。消防水管需達到雙靠船外檔。

(2)每艘船配置足夠數(shù)量滅火器,并保持滅火器充分有效。

4.5 雙靠船舶安全組織體系

(1)公司需成立雙靠安全領(lǐng)導小組,保持通訊暢通。

(2)對雙靠船舶落實單船安全負責人,白班和夜班輪流值班。值班期間保證通訊暢通,加強巡查,認真填寫各項安全檢查表。檢查表包括潮訊、纜繩等信息。如遇特殊情況第一時間匯報安全領(lǐng)導小組,啟用應急預案。

(3)制定雙靠船舶應急預案,落實各項安全措施。

[1] 于洋,洪碧光.碼頭系泊船水動力特性的研究[J].大連海事大學學報,1999,25(3):36-39.