独山煤炭码头大型卸船机滚装上岸工艺

徐乐艺

浙江浙能港口运营管理有限公司



独山煤炭码头大型卸船机滚装上岸工艺

徐乐艺

浙江浙能港口运营管理有限公司

摘要：介绍了杭州湾北岸嘉兴港区段独山煤炭中转码头大型卸船机安装方案的论证与比选，阐述了滚装工艺的制定过程、实施步骤与关键技术。研究成果可以为类似工程实施提供参考。

关键词：煤炭码头； 卸船机； 滚装工艺

1工程概况

浙能嘉兴港煤炭码头工程位于杭州湾北岸的嘉兴港独山港区，工程建设3个3.5万t级外海卸煤泊位以及18个500 t级内河装船和待装泊位，设计年吞吐量为3 000万t。该工程为专业的煤炭中转码头，工艺系统设备配置为5×1 600 t/h卸船机，6×3200 t/h堆取料机，6×1300 t/h装船机，35条额定效率分别为3200 t/h、2400 t/h、1300 t/h皮带机以及相应的配套设施。

卸船机为该工程最主要的大型设备，选型为主流的机械差动桥式抓斗卸船机，布设在近600 m的外海码头轨道上。

2安装方案比选

2．1卸船机安装方式综合比对

卸船机的安装目前通行的有现场散件安装(简称散装)、大件组装和整机滚装3种方式。 本项目卸船机配置为5台1600 t/h的大型煤炭专业卸船机，如采用散装方式，600 m长的外海码头将堆满钢结构与零部件，为满足大件运输，项目区域内的道路、栈桥的宽度都得加宽加固，与吹填砂、区域内的道路施工作业均会形成交叉干涉，严重影响其他配套工程的施工。

经过与卸船机安装方式相关的安全、质量、投资等方面的比对分析得出,整机滚装在质量、进度和安全控制等方面都具有相当大的优势。但该工艺适合在潮汐水位差小、潮能低的海域以及现场风力不大的情况下实施。而本工程所在地的海况条件较差，又没有先例可循，故上岸环节难度较大。

2.2难点分析

本项目位于杭州湾北岸，海域地形呈特有的喇叭口形状。外海潮波推进时受不规则喇叭口平面形态的收缩以及水深变浅和底摩擦的作用，潮波逐渐由前进波转为驻波性质，日潮不等现象明显。根据研究，由于独山港位于乍浦至金山卫之间，涨潮落潮结合特有的地形，导致海流呈现流速急、潮能高、潮汐水位差巨大的特征，有时竟达7 m以上，为国内所罕见。

通过统计资料及研究人员的分析发现，杭州湾尤其是北岸澉浦-乍浦-金山卫沿线的海流呈现出流速急、潮能高、潮差巨大的特点，巨大的海流能量在该区域内形成了一条杭州湾内最深的海沟。正因为海况条件较差，该港区内嘉兴电厂一、二、三期码头的同型卸船机安装方式均为散装。这就是本工程卸船机采用滚装工艺的最大难点所在。

2.3滚装方案论证

2.3.1设计论证

设计与建设单位邀请国内各大港口行业的设计院、港务局、港区内相邻码头等有关专家，多轮次反复研讨，认为尽管海况条件较差，但滚装工艺成熟，作业过程完全可以在2 h的高平潮时间段完成，原则上可行。

2.3.2方案论证

设计与建设单位又与国内主要的大型卸船机制造厂进行了充分的技术交流，各制造厂提供的滚装方案主要有3个要点：①现场无狂风暴雨，短时间阵风风力小于6级；②海流处于平潮阶段，控制低涌潮时实施；③单台机滚装上岸的作业时间控制在2.0 h之内。

各方案内容大致如下：

(1)准备工作

①气象水文条件侦测：根据国家气象台的天气及海洋海浪预报，结合2013、2014、2015年度《乍浦潮汐表》，选定潮差小、涌潮低、风力小的合适时间段，并提前10天做好跟踪记录。

②正常情况下提前7天，制造厂把卸船机滚装至驳船上，并海绑固定就位。

(2)海上运输

运输由制造厂海运至独山港码头。5台卸船机分2个船次，第1次运2台；第1船的货重量大约2 600 t。第2次运输3台，第2船的货重量大约4 000 t。2次均选用15 000 t的驳船。

(3)码头的配套设施、设备

①入场的陆路、引桥、滚装施工区域道路条件：应全部贯通，保证载重50 t左右的货车或汽车吊可顺利通行，方便人员、机具、设备及海绑材料的进出等。

②滚装施工用电：卷扬机、焊机、照明、零星电气等约需要250 kW电源。

③码头面土建施工完成情况：码头上应具备每台机50 m，即5×50 m=250 m的轨道长度安装、已完成的锚地基础、防风系缆基础、顶升基础，同时完成滚装时安装固定滑轮组的基础，每组水平受力不小于600 kN力的预埋螺栓的埋设。

④靠船安全装置：以滚装位置中心轴线左右64 m范围内应完成系缆桩和护舷的施工，无其他杂物、设备。码头面上铺设的用于设备滚装上岸时的临时轨道中心左右各0.5 m的范围内及码头前沿护轮槛不能施工。设备上岸用的临时轨道中心左右2 m范围内不应有系缆桩。

⑤码头卸船机轨道长度不低于250 m，以满足5台卸船机锚定位置的要求。

(4)上岸工艺

①运输船到码头后靠岸，调整船位以对准临时轨道并定船；铺设的4条坡型滚装临时轨道垂直码头大车轨道，轨道支座处高度500 mm，后部低轨道高度300 mm，下面铺设30 mm×1 500 mm×25 000 mm的钢板4条，承载、分布滚装轮压。利用过桥梁、船上轨梁、卷扬牵引机等，实现整机横向滚装牵引上岸，上岸前气割海绑杆件。

②滚装上岸采用旋转中平衡梁式卸船方案，卸船机上岸采用,4条轨道从码头正面卸船，牵引设备滚装到位后顶升到大平衡梁下，再旋转中平衡梁放到码头轨面上。该方式简单、方便、可靠，使整个滚装卸船过程能控制在2 h之内。

③卸船过程中用2台10 t卷扬机拖移上岸。为了防止卸船过程出现意外，设2台10 t卷扬机起保护作用。这4台卷扬机都设在船上，布置见图1。

图1　卷扬机布置方式

④根据卸船机总重G=1 500 t，卸船机跨距 24 000 mm ，卸船过程爬坡高差 350 mm ，计算得出所需牵引力F=324 kN。上岸选择2个牵引点，每个牵引点有1个滑车，选用滑车应承受大于 220 kN的牵引力。实际选用牵引拉力10 kN的卷扬机，滑车倍率为4，每个拉点可提供400 kN的拉力，则总牵引拉力为800 kN,故安全系数800 kN/324 kN ≈2.5，满足滚装上岸牵引力的要求。

⑤码头滚装前需验算码头前沿强度。如图1轨道布置图，卸船用轨道距码头前沿762 mm处，过桥对码头前沿的最大作用力2 000 kN。在永久轨道和卸船轨道的交点处，顶升力海侧为4 500 kN，陆侧为4 000 kN。滚装台车海侧台车的轮压 450 kN ，陆侧台车的轮压 400 kN，海侧滚装台车中心最终位置在海侧轨道中心。由码头工程设计方校核码头前沿强度后，并选定设计上船位置，通知制造厂后进行滚装上岸工作。

⑥滚装作业，选择在良好的天气(6级风以下)和海况下进行。滚卸前1 h做好所有的准备工作，现场统一指挥，工作人员各就各位，用对讲机保持及时联系。通过卷扬机绞缆，将驳船的轨道和码头的轨道对齐，收紧钢丝缆固定好船位，适当时机安装好过桥梁。准备工作就绪后，由专人全面检查，选择潮位进入高平潮前的最佳时段开始滚卸。滚卸过程中通过及时的连续的调仓压载来调整驳船的状态，始终使船上轨道在驳船和岸上码头的过程保持平衡稳定的状态，特别是设备行走在过桥梁期间，充分利用驳船的调载使驳船与码头之间的轨道高差保持在一定的倾斜范围之内，控制好牵移装船机的速度，确保装船机安全顺利地滚卸到码头上。整个滚卸过程约2 h，其中约35～45 min用于卸船，卸船速度尽量控制在0.5～0.6 m/min之间。

3实施过程

本项目经过招投标，确定了主机厂，整机的主体结构制造安装及空载调试均在该厂的曹妃甸基地完成。该基地拥有30万t级的码头及配套的滚装工艺设施。

3.1上岸时间选定

在满足工程现场进度的条件下，选时间的主要依据是气象和潮汐表水文条件。经研究，确定分2个时间段批次实施滚装：第1批选定在2013年的9月中旬，1船装运2台；第2批选定在2015年的4月中旬，1船装运3台。以上2个时间段内的海流速度、潮差、潮能均处于合理的作业范围。

3.2现场协调与准备

整个运输滚装的实施基本按制造厂提供的方案进行，整机采用滚装，随船备件采用汽车吊起吊上岸。

3.2.1最终实施方案

施工作业实施前，制造厂对周边的道路、桥梁、相邻码头前后又进行了3次的勘察测量。建设方再次组织相关行政管理部门、兄弟单位及行业内专家评审，增加拖轮、应急电源(500 kW柴油发电机1套)、异常情况下的应急预案(如滚装过程中发生异常情况暂停作业，遇突发恶劣天象等，整机退回驳船，驳船退回锚地待命)，形成了最终的《独山码头卸船机滚装上岸实施方案》。

3.2.2现场协调准备与分工

制造厂负责水文测量准备、运输，建设方负责完成全部的道路、施工用电、锚地基础、防风系缆基础、顶升基础等配合工作。 监理负责安全文明施工和成品保护的监督。

3.3实施过程

整个作业过程基本按《独山码头卸船机滚装上岸实施方案》进行。现场设总指挥统一指挥协调，整个实施过程为：

(1)确认海况条件，检查道路、桥梁正常，施工电源与应急电源到位及完好，临时轨道准备；海监船到位，对讲机系统通畅。

(2)高平潮前2 h通知驳船靠港准备，拖轮助泊，靠泊并调整好与码头滚装位置的对接并固定。

(3)高平潮前1 h码头面铺设临时滚装轨道，同时汽车吊起吊随船部件。2组牵引卷扬机与2组平衡卷扬机钢丝绳滑轮系统固定并架设完成。

(4)高平潮前0.5 h，4组卷扬机同步运行，滚装作业开始，总指挥根据巡查员的报告调整卷扬机的牵引速度。大车轮第1组至全部车轮上岸时段最为关键，在此过程中卸船机呈轻微前倾态势。第1台约用时40 min，实际综合速度控制约0.6 m/min。

(5)大车台车组换向，由海运时的与码头轨道垂直旋转90°，以安置其上，码头面卷扬机再将其牵引至锚定位置，做好锚定及拉索的整机固定措施。

完成以上流程后，第1台卸船机滚装结束。

第2台机在下船前，驳船须移动1个卸船机的位置，以与码头临时轨道对接，其余重复首台机的流程。后因码头风大，阵风超过7级，依据应急预案，驳船离港至锚地待泊。4天后，气象及海况条件符合方案要求，就在当天实施了滚装并成功上岸。第2批次1船3台机也于2015年4月初成功实施了滚装作业。

至此，整个过程卸船机项目的滚装作业全部完毕。

4结语

由于杭州湾是一个喇叭形海域，这里经常出现涌潮或暴涨潮(如每年的钱江大潮)，是中国沿海潮差最大的区域，嘉兴港区的独山港码头潮差经常大于7 m。针对这一特殊海域的大型卸船机滚装施工，在严格论证和密切配合下，成功实现了整个卸船机项目的滚装上岸，既节省了基建投资，也为高质量的交付生产运营打下了扎实的基础。该工艺在独山港的成功实施，标志着大型卸船机滚装工艺在国内最复杂水域—杭州湾北岸澉浦-乍浦-金山卫一线零的突破，其经验可供类似工程参考。

徐乐艺: 316131， 浙江省平湖市乍浦镇符家新村浙能嘉兴港公司大楼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