某大型油码头靠泊小油船兼容性设计

2012-06-06钱奇男金明清

中国港湾建设 2012年4期

钱奇男，金明清

（1.浙江省交通规划设计研究院，浙江杭州 310006；2.舟山市金润石油转运有限公司，浙江舟山 316021）

1 概述

在现有开敞式油码头的设计中，最常用的结构形式为一字形或蝶形布置，对于靠泊大型油船的油码头大都为蝶形布置形式。在六横岛的一座大型油码头的设计中，码头在可以靠泊30万吨级油船（卸油）的前提下，为使码头的装油量和卸油量基本平衡，应尽可能的兼容其它较小的油船（装油），以利在码头营运中提高使用效率。为此，在尽量少增加工程量的前提下，须对蝶形布置的码头作适当变形以兼容大小油船的安全靠泊、装卸。

2 自然条件

2.1 风况

工程区全年常风向为偏西北（NW-NNE）风，强风向为偏东南（ESE-S）风。全年平均风速为5.1 m/s，且呈现出明显的季节变化，冬季大，春末夏初小。大于等于6级的大风出现的频率全年为5.8%，主要集中在秋冬季且风向以WNW-NNW向出现最多。

2.2 潮汐、潮流

港址所在水域潮流流向主要为南北向，大潮汛最大涨潮流速表层为1.07 m/s，底层为1.12 m/s，最大落潮流速表层为0.52 m/s，底层为0.33 m/s；小潮汛最大涨潮流速表层为0.61 m/s，底层为0.45 m/s，最大落潮流速表层为0.31 m/s，底层为0.30 m/s。

2.3 波浪

港址所在海域周围有岛礁遮掩，天然掩护较好，外海涌浪影响较小。工程位置的波高为H1%=3.5 m（NNE向），T=5.0 s，L=30 m。

2.4 海域地形与地质情况

覆盖层为第四纪海相及陆相冲洪积松散堆积物，覆盖层厚薄不均，基岩为凝灰岩类。－10 m和-25 m等深线分别离海堤约50m和100m。海底坡度较陡，坡陡处约为1∶4。

场地上部土层以淤泥质、粉质黏土为主，下部为粉质黏土混碎石，基岩为凝灰岩。共划分为10个工程地质层。桩端持力层为中风化凝灰岩。

3 油码头的平面布置

3.1 工程建设条件

工程区域及工程前沿的水域宽广，水深条件非常优越，可以满足30万吨级油船的回旋水域要求。目前进港航道在未疏浚的情况下可以通航15万吨级船舶，通过疏浚可以通航30万吨级油船。在码头的南侧原有1座3 000 t的油码头，设计要在保留这座码头功能的情况下，新建油码头不仅要具有大油船的卸油功能，为了油品的进出口平衡，还要增加小油船的装油功能。

3.2 设计思路

设计在保留原有工程南侧的3 000吨级油码头的功能的前提下，码头不仅可以靠泊10 000吨级以上的油船进行卸油。在不靠泊大型油船卸油的时候，一方面在码头的主结构部分可以靠泊10 000吨级至3 000吨级的油船进行装油，另外，在原有3 000吨级油码头的旁边，紧邻码头主结构南侧的2个系缆墩（3号系缆墩和5号系缆墩）部位可以靠泊3 000吨级及以下吨级的油船来装油，使码头的装、卸油基本可以保持平衡（见图1）。

3.3 工程平面布置

3.3.1 码头泊位长度

码头的泊位长度根据规范[1]的要求，按最大船型30万吨级油船的船长334 m，取码头泊位长度Lb=1.4L=1.4×334=467.6 m，实际布置码头泊位长度为470 m。码头的泊位长度可以满足最大30万吨级油船的靠泊要求。

3.3.2 工作平台宽度

工作平台主要是用来布置装卸油的设备（输油臂）及输油管道的。另外，根据消防要求，在工作平台还要布置消防车回车场。因此，尽管工作平台上的设备及消防车回车场布置得尽量紧凑，工作平台的宽度仍需28 m。

3.3.3 靠船墩的尺寸

靠船墩是本工程的主要受力结构，在靠船墩下需要根据受力情况布置足够的桩基。靠船墩平面尺寸为25m×20m。

3.3.4 系缆墩的尺寸

1号、2号系缆墩的尺寸为12 m×12 m，3号～6号系缆墩的尺寸为18 m×18 m。

3.3.5 靠船墩中心间距

根据规范[1]规定，码头宜设置两个靠船墩，两墩中心间距可为设计船长的30%～45%。该规定和日本资料“一般船舶船舷直线长度为船长长度的55%～60%左右”，靠船墩的位置最好能落在船舶的直线段部分是相吻合的。根据目前国内的油码头靠船墩的实际布置情况及实际使用情况，《开敞式码头设计与施工技术规程》的关于靠船墩间距的规定是合理的。为了满足该规定，如果码头需要靠泊的船型相差较大，大部分都是采用主副靠船墩的方法，这样，不仅工程量较大，而且由于靠船墩的桩基比较密集，施工比较困难。为此，本工程采用同时布置靠船墩和靠船桩簇的方法来兼容大小油船的靠泊。在工作平台的前沿设置3组靠船桩簇，这样，在码头的主结构靠泊及装卸大、小油船均很理想。在实际使用中取得满意的效果。

3.3.6 船长和两墩中心间距关系

本工程的30万吨级油船长度L=334 m，设计船长的30%～45%为100.2～150.3 m，两墩中心间距Ld=102 m，符合规范要求。布置在两墩内侧和外侧的橡胶护舷的距离分别为LX内=92 m和LX外=112 m，见表1。

表1 船长和两墩中心及护舷间距关系表

从表1中可看出，30万吨级～5万吨级的油船都能满足规范关于两墩中心间距可为设计船长的30%～45%的要求。对于3万吨级油船来说，虽然靠船墩的位置还能落在船舶的直线段部位，但是船舶的靠泊操作难度加大。

3.3.7 船长和靠船桩簇中心间距关系

为解决3万吨级及以下油船的靠泊问题，设计中在码头工作平台的前沿设置了3组靠船桩簇，靠船桩簇的前沿和靠船墩的护舷前沿处在同一条直线上，两端的靠船桩簇中心间距Lc=40 m，靠船桩簇和靠船墩护舷的距离分别为Lxc1=66 m和Lxc2=76 m，这样就较好地解决了3万吨级及以下油船的靠泊问题，见表2。

表2 船长和两端桩簇中心及桩簇护舷间距关系表

从表2中可看出，3万吨级及以下的油船靠泊的桩簇间距能满足规范关于两墩中心间距可为设计船长的30%～45%的要求。

3.3.8 实际营运情况

本工程自2008年建成并开始运营，至今已接纳多艘3万吨级以上的油船靠泊装卸，主要结构靠泊装卸的最小油船为3 000 t，2个系缆墩（3号和5号）部位最小可以靠泊500 t油船，目前基本能实现装、卸油平衡，达到了设计的目的。

4 油码头的结构设计

靠船墩和系缆墩主要考虑大型油船的靠泊要求，所受的靠船力及系船力均很大，靠船墩及系缆墩采用桩基实体墩式结构，墩体采用钢筋混凝土实体结构，桩基采用φ1 200 mm的钢管桩。

靠船桩簇主要作为3万吨级及以下油船的靠泊设施。每簇靠船桩簇采用2根桩，桩基采用φ1 200 mm的钢管桩。靠船桩簇的断面结构见图2。

钢管桩采取重防腐涂料及牺牲阳极的防腐措施，码头于2008年建成后，经几年的使用，防腐效果良好。

在平面布置上，靠船桩簇位于码头工作平台的前沿，受装卸臂使用要求限制，装卸臂中心至码头前沿护舷边线的距离不能太大，因此，本工程的靠船桩簇在平面布置上是受限的。为此，本工程的靠船桩簇采用单排桩布置，靠船桩簇与工作平台之间设有Y1 700×2 000圆筒形橡胶护舷，每簇靠船桩布置2根钢管桩，靠船桩簇的前沿设置600H×2 000的拱形橡胶护舷。靠船桩簇采用与码头工作平台共同受力的模式。本工程的靠船桩簇在实际应用中效果良好。

5 工艺设备的兼容性

码头平台上设置的装卸臂主要按靠泊的大型油船的装卸要求设置，装卸臂的动作范围需根据最大靠泊船型的空载情况高水位、最小靠泊船型满载情况低水位来确定。由于装卸大型油船的装卸臂的口径较大，与小型油船的连接可以采用转换接头来连接。使用中要注意连接小油船时需控制管道流速不要超过安全流速。

6 大小油船兼容设计中其他需要考虑的问题

6.1 码头纵轴线布置

码头需靠泊大型船舶的情况下，最好能进行码头前沿的水文测验，以验证码头纵轴线与码头前沿水流方向的吻合度。一般情况下，码头前沿水流方向与码头前沿等深线基本平行的情况较多，码头平台的纵向轴线最好沿码头前沿等深线方向布置，这样，可使码头的工程量最小。码头前沿等深线方向与码头前沿水流方向两者有偏差时，由于码头前沿水流对大型油船的影响比对小型油船的影响大，因此码头平台纵向轴线方位应以码头前沿中层位置的水流方位尽量一致为主。这样有利于大型油船的安全靠泊及装卸操作[2]。