大型卸船机整机滚装上岸施工技术

张涛，严俊，高义超

（中交三航局第二工程有限公司，上海 200122）

大型卸船机整机滚装上岸施工技术

张涛，严俊，高义超

（中交三航局第二工程有限公司，上海 200122）

文章介绍了越南永新电厂二期 2 台 1 250 t/h 卸船机，采用整机海运至现场后滚装上岸的方案及方案实施前的准备以及方案制定中考虑的重点，如滚装轨道布设、牵引系统计算、船体调载平衡等。解决了目标码头不具备大型卸船机现场拼装条件以及不具备整机吊装所需的大型起重船的困难。

卸船机；整机滚装；轨道；牵引系统

1 工程概况

越南永新电厂位于越南平顺省绥丰县永新镇东南侧，二期项目将建设 2 × 622 MW 中国产机组，工程配套卸煤码头年吞吐量不少于 480 万 t，卸船工艺采用 2 台 1 250 t/h 桥式抓斗卸船机。

卸煤码头形式为高桩梁板式，平面尺寸 230 m × 25 m，共分 3 个结构段，接岸引桥平面尺寸47 m × 12 m，码头上输煤栈桥高 5 m、宽 6.6 m。

卸 船 机 额 定 生 产 率 1 250 t/h ， 最 大 生 产 率1 500 t/h， 单 机 自 重 约 982 t， 轨 距 20 m， 基 距18 m，轮距 0.9 m，行走轮数 32 个（其中驱动轮数16 个），总高（大梁放平状态）约 56 m，最大起重量 34 t，抓斗最大前伸距 32 m，后伸距 16 m，最大轮压 550 kN。

2 工艺选择

根据以往经验，卸船机安装可采用散件运输现场拼装工艺，也可采用整机运输起重船整机吊装工艺或整机滚装上岸工艺。但本工程地处越南，工程具有以下特殊性。

1）永新电厂二期项目处于电厂中间位置，自身场地有限，周边一期、三期场地尚未回填完成，无场地供卸煤机大量散件堆存。

2）越南当地设备资源严重匮乏，没有相应大件材料的陆上运输设备以及卸船机拼装所需的起重设备。

3） 码头主体计划最早完成时间 2013 年 7 月底，栈桥等结构主体计划最早完成时间为 2013 年9月底；卸船机散件数量较多，码头面相对狭小，不具备2台设备同时拼装的条件，无法确保合同2014 年 1 月投煤并网的工期要求。

4） 单台卸船机自重达 982 t，采用整机吊装工艺，越南当地无相当吨位的起重船，若从国内调遣起重船，成本难以承受。

因此，本工程的卸船机采用整机运输整机滚装上岸的施工工艺，卸船机在国内拼装，整体海运至现场，利用卷扬机牵引系统，采用旋转中平衡梁式滚装上岸。该滚装工艺简单、经济、方便、可靠，使整个上岸安装过程能控制在 2 h 之内。

3 工艺实施

3.1 工前准备

卸船机滚装方案应结合码头的施工进行。工前准备主要包括：

1） 结合滚装运输的起讫港码头结构及水文条件，选择合适的运输船型，包括船体结构对设备的承载能力、干舷高度、稳定性以及压舱水调节性能。

2） 卸船机从码头正面滚装上岸，确定好上岸位置后，上岸位置中心±30 m 的范围内廊道、皮带机和系船柱等设施必须待卸船机滚装结束后才能施工。

3） 码头施工时，根据滚装要求在特定的位置对结构进行适当的加固处理，包括滚装轨道的支撑点、卸船机顶升点、牵引系统锚固点等。

3.2 轨道布设

滚装轨道与过桥梁通常采用箱形梁或H形梁，既要满足滚装作业的结构强度和刚度，又要确保轨道与轨道间、轨道与过桥梁等各联结点的可靠性。本工程滚装位置选择码头第二结构分段，滚装轨道布置于码头第 12 号、14 号排架处，滚装轨道布置如图1所示。

图1 滚装轨道布置图Fig.1 Layout of roll-on rail

1）滚装轨道

滚装轨道选用等截面箱型钢梁结构，箱梁宽500 mm，高 500 mm，钢板厚度 50 mm，顶部滚道宽 100 mm，高 50mm，结构截面模量 Wx≈13400cm3。

根据码头面滚装轨道的布设，轨道最大跨距8 m，当卸船机支腿处于轨道跨中时，最大弯矩Mmax≈186 t·m， 此 时 轨 道 最 大 弯 曲 应 力 为 σmax= Mmax/Wx≈138.8MPa<[σ]=170MPa，满足使用要求。

2） 过桥梁

过桥梁选用变截面箱型钢梁结构，箱梁宽500 mm，中间高 500 mm，两端高 300 mm，钢板厚度 50 mm，顶部滚道宽 100 mm，高 50 mm，最小截面模量 Wx≈ 5 890 cm3。

根据码头面滚装轨道的布设，过桥梁跨度为4.5 m，当卸船机支腿处于过桥梁跨中时，最大弯矩Mmax≈80.6 t·m，此时轨道最大弯曲应力为 σmax

3.3 牵引系统

1） 平面布置

滚装卸船过程中，由2台卷扬机配备滑轮组牵引上岸，为了防止滚装过程滑移速度失控，另设2台卷扬机起保护作用。4台卷扬机均设置于驳船甲板海侧，牵引用定滑轮设置于码头岸侧预定位置，动滑轮设置于卸船机海侧行走支腿横梁上，保护用定滑轮设置于驳船甲板海侧，动滑轮设置于卸船机岸侧行走支腿横梁上。

2） 牵引力计算

卸船机滚装上岸，牵引力主要克服车轮的启动阻力和坡道附加阻力，牵引系统能力以坡道启动最不利情况进行选择。卸船机滚装所需牵引力：F=f/cosθ+G·tan θ

其中：f为车轮启动阻力，f=wq·G，wq为车轮启动的阻力系数[1]，配备滚动轴承的车轮，一般取 wq=0.005，考虑滚动轨道临时铺设的平整度、顺直度以及轨道表面粗糙度等因素影响，计算时取 wq=0.01；θ为坡角，sin θ=h/s，s 为卸船机轨距，取 s=20 m；h 为卸船机爬坡高差，考虑滚装过程中船体瞬间的侧倾等因素，取 h=0.7 m。

计算得 F=44.2 t。牵引系统共设 2 个牵引点，每个牵引点提供牵引力 22.1 t。

3） 牵引系统的选择

根据上述计算，选用牵引拉力 10 t的卷扬机，配备 4 倍率闭口吊环型起重滑车（滑轮直径 280 mm，滑轮数量 3 只），φ26-6 × 37S+FC-1570 钢丝绳，并在码头上设置 2 组水平力不小于 32 t的滑车锚固座。

查 钢 丝 绳 GB 8918 —2006[2]《重 要 用 途 钢 丝绳》可知，φ26-6 × 37S+FC-1570 钢丝绳最小破断拉力 Pmin=350 kN=35 t，则钢丝绳的安全系数 K= Pmin/F=35/（22.1/4）=6.33＞6，满足使用要求。

查《 最 新 实 用 五 金 手 册 》[3]知 ， 滑 轮 直 径280 mm，滑轮数量 3 只的闭口吊环型起重滑车最大起重量 32 t，适用钢丝绳直径 26～28 mm，满足使用要求。

3.4 滚装时间

本工程选择“远景”号远洋轮承担此次的运输任务，型长 135.4 m，型宽 32.2 m，型深 8.0 m，总吨位 10 177 t。运输船重载时干舷高 4.2 m（滚装完 1 台后干舷高约 4.4 m），甲板上滚装轨道高1 m，码头标高为+6.7 m，码头面滚装轨道高 0.5 m。要确保滚装过程顺利进行，驳船与码头面滚装轨道高差应控制在 0.5 m 以内，即滚装第 1 台卸船机时需要潮位标高+1.5 m 以上，滚装第 2 台时需要潮位+1.3 m 以上。

工程所在海域的潮汐类型属不正规全日潮，全日分潮占主导地位。根据总体进度计划，卸船机滚装上岸时间在 2013 年 12 月上旬，此时段港区 潮 位 约 为+0.2 ～+2.0 m， 以 12 月 5 日—6 日 为例，可供卸船机整机滚装时段如图2所示。即全天有连续 9 h 左右潮位高于+1.5 m，可以满足滚装要求。

图2 整机滚装时段选择示意图Fig.2 Time selection of complete machine roll-on installation

同时，此时正处于风季期，受偏东向季风控制，风力较大，卸船机海绑拆除以及滚装作业前，必须收听好天气预报，风力六级以上严禁施工。

3.5 船体调载

2台卸船机至现场后运输船右舷靠泊。卸船机滚装上岸时压载水调载工况，以各组行走通过过桥梁与码头面上滚装轨道连接点为边界条件，各工况条件下压载水调载汇总如表1所示。

表1 卸船机各滚装工况压载水调载汇总表Table 1 Summary of the ballast water loading balance in different roll-on installation conditions of ship unloader

卸船机上岸时牵引速度控制在 0.5 m/min 以内，则卸船机第 1、2组行走上岸用时分别约为21 min、40 min，即在滚装过程中可以完成船体调载平衡。在拖移过程中需时刻注意观察船体相对码头的高度，一旦码 头面和船面高差大于 0.5 m时，应立即暂时停止，待压载水调整船舶平衡后再进行牵引工作。

3.6 行走入轨

卸船机采用4条滚装轨道从码头正面卸船，设备滚装到位后，在支腿大平衡梁下预置顶升点处各布设 1 组（ 2 只 ）RC200-200 分离式双作用液压千斤顶（配备 BZ63-1.8 泵站），顶升起支腿大平衡梁，再 90°旋转行走落入码头轨面上。顶升按海、岸侧支腿两两同时进行，共配备 RC200-200液压千斤顶4只。

顶升作业时，液压千斤顶的顶升能力需大于物件重力的 1.2 倍；使用多台液压千斤顶顶升同一物件时，其额定能力之和不得小于物件重力的1.5 倍。

卸船机单台自重 G=982 t，则单 侧顶起时，每只千斤顶受力 N=G/2/4=123 t，即需要 单台千斤顶额定起重量 P ＞ 1.5×123=184.5 t，RC200-200 液压千斤顶额定起重量 200 t，满足使用要求。

4 实施效果

“远景”号运输船于 2013 年 12 月 5 日早上 8时靠泊现场码头后，立即进行滚装轨道铺设、牵引系统布设、顶升系统调试等辅助工作。第1台卸船机于当日 22 时开始进行海绑拆除工作，12月6日凌晨0时—1时滚装上岸，并于早上5时完成行走入轨。第 2台卸船机于 12月 7日中午12 时开始进行海绑拆除，下午 14 时—15 时滚装上岸，并于18时完成行走入轨。

从驳船靠泊现场至2台卸船机滚装上岸，前后总计用时 3 d，既节约了成本又缩短了工期，为整个电厂 2014 年 1 月份投煤并网的节点目标奠定了良好的基础，赢得了总包方及越方业主的好评。

5 结语

由于大型卸船机结构复杂，在生产基地进行安装和调试后，用船舶整机运输至用户码头滚装上岸，大大缩短了在现场拼装、调试时间，加快了码头整体投运的周期，同时也降低了成本，受到越来越多的用户青睐。

本工程两台卸船机整机滚装上岸工艺的成功实施，给受大件堆放场地限制、工期紧张、设备资源匮乏地区的用户提供了新的选择，也为今后类似项目提供了宝贵的经验。

[1] 饶忠.列车牵引力计算[M].北京：中国铁道出版社，1999. RAO Zhong.Tractive force calculation of train[M].Beijing:China Railway Publishing House,1999.

[2]GB 8918—2006，重要用途钢丝绳[S]. GB 8918—2006,Steel wire ropes for important purposes[S].

[3] 吴润燕，随红军.最新实用五金手册[M].郑州：河南科学技术出版社，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文献标志码：2095-7874（2014）11-0051-04

10.7640/zggwjs201411015

2014-07-08

张涛 （1981 — ），男，工程师，港口与航道工程一级建造师，从事港口与航道工程施工与管理工作。E-mail：season1943@126.com