基于军民融合功能的码头滚装工艺研究

谢 磊 赵秋果

中交第三航务工程勘察设计院有限公司

1 引言

近年来，随着国防建设资金投入的加大和军民融合发展的进一步推进，战备滚装码头建设被列入国家战备建设规划中。一般而言，民用码头对战备滚装具有适应性。根据《海港总体设计规范》的规定[1]，码头引桥的最大纵坡不超过10%，小于6°，装备车的爬坡度均不低于8°，满足运行要求。目前主要重型装备车整车自重在75 t以内[2]，该重量相当于港区载重60 t的集装箱卡车，其中自重23 t以内的占比约为86%，相当于港区载重20 t的平板车，码头可适应以上车辆荷载要求；主要军用车辆装备长度一般不超过11 m[3]，而港区40 ft集装箱卡车的长度约为14 m，道路转弯半径一般设置为15～18 m。因此，港区道路可以满足绝大部分装备的通行，且对于少量转弯半径过大的特种装备车，需采取“直上直下”的滚装工艺，避免车辆转弯。

由于战备滚装作业频次低，为提高民用生产性码头的使用效能，尽可能降低码头战备滚装作业改造费用，结合国内各类型货种码头既有的建设条件和平面布置，进行战备滚装作业的适应性分析，并提出解决方案，供建设单位在项目实施中借鉴。

2 通用物资(设备)滚装工艺方案

通用物资(设备)指可用长、宽、高等主尺度不超过民用码头车辆通行要求的滚装车装载的物资(设备)。针对民用生产性码头的主要类型，形成不同形式的工艺布置方案。

2.1 件杂货、通用、集装箱等货种泊位

该类泊位的主要特点是：由于码头上车辆通行频繁，码头面不设置固定建/构筑物；为了便于码头装卸作业，码头宽度较大，配套引桥的宽度也较大，不小于双车道通行(见图1)。以上特点，为军用设备的滚装作业提供了良好的外部条件。

图1 典型通用泊位示意图

为充分利用该类泊位和引桥资源，采用驳船+升降平台的方案(见图2)。该方案的主要优势是：滚装运输船和驳船的靠泊全部利用现有的泊位资源，无需新增水工结构，仅需配置驳船设施；滚装作业结束后，驳船即可撤离码头，不对码头的生产作业造成影响；驳船可采用自航式或非自航式，根据战备滚装的需要，可随同运输战备设备的滚装船前往其他码头，持续提供滚装作业服务，极大地提升设备的利用率和经济价值。

图2 驳船+升降平台方案

根据军用装备车辆的转弯半径要求，驳船长度约90 m，宽度约26 m。该尺度相当于8 000 t级驳船，大型驳船能提供更高的干舷高度，能更好地适应水位差变化。根据我国沿岸海域潮差分布的总体趋势，东海最大，黄海、渤海次之，南海最小，由此提供两种不同模式的滚装作业。

第一种模式：对于水位差小的码头，如南海和渤海地区，选择在高平潮时进行滚装作业，车辆直接通过设置在甲板面的活动跳板1行驶至码头面。滚装过程中，通过调节驳船的压载水来适应少量的水位变化。该模式需要解决的主要问题是滚装运输船尾部直跳板与驳船甲板面的高度差。根据资料显示，尾直跳板距离水面的距离随着船舶装载情况而变化，一般在2～4 m范围内。8 000 t级驳船空载状态的干舷高度可达4 m，而满载状态下仅为0.5 m。因此，两者的高度差可通过调整驳船的压载水解决。

第二种模式：对于大水位差的码头，如东海和黄海地区，大部分水域的平均水位差可达4 m以上。该模式需要解决2个高度差问题，一个前文已经讲述，另一个是驳船甲板面与码头面高度差，可通过驳船上设置的固定平台和升降平台予以消除。滚装作业选择在高平潮时进行，根据码头面高度，升降平台上升至高于码头面位置，确保活动跳板2顺搭于码头面，随后车辆通过驳船上的固体平台、活动跳板3行驶至升降平台，最终通过升降平台上的活动跳板2行驶至码头。当水位逐渐降低，活动跳板2与码头面的夹角开始减小时，首先通过驳船调整压载水来维持活动跳板2与码头面的顺搭状态，当水位进一步下降，调整压载水不能维持活动跳板2与码头面的顺搭状态，此时升降平台开始作业。平台升降采用多点液压顶升，通过液力传动实现柔性顶升以及各个顶升点之间的升降同步功能。当潮水回落至最低位，油缸行程达到最大，此后随着潮水回升，油缸行程减小，最后回到高平潮水位，完成一个作业循环。驳船压舱水的调节，以及升降平台的调节，以活动跳板2与码头面的角度进行闭环控制。

2.2 干散货和液体散货泊位

此类码头的主要特点是：码头面配置有专业的工艺设备及构筑物，比如煤炭码头的带式输送机、栈桥及转运站等，成品油泊位的输油臂及输油管线桥架等，引桥上也相应设置有输送机、管道、栈桥及桥架等，车道一般为单车道布置(见图3)。

图3 典型干散货泊位示意图

由于码头面和引桥面的空间相对局促，军用装备车辆往往无法通过码头面设置的专业设备及配套设施，引桥单车道宽度也不满足车辆通行，因此，此类泊位仅具备滚装船的靠泊功能，车辆滚装功能需要通过其他设施来实现。为此，在靠近码头端部的位置，设置1个驳船，驳船采用抱桩锚定，共配置4个抱桩器。驳船宽度约40 m，并需满足装备车辆的转弯半径要求。为消除潮差的影响，采用浮动钢引桥的方案，根据潮差大小，钢引桥长度约70 m，一端铰接在搭接平台上，另一端简支在驳船上，随着驳船的升降而浮动。在钢引桥靠近驳船一端，设置钢桥起吊平台，将钢桥一端起吊后，可用于钢桥检修作业，或风暴期时避免钢桥被波浪拍击(见图4)。滚装运输船尾部直跳板与驳船甲板面的高度差，同样采用驳船调整压载水的方法进行调节。

图4 驳船+钢引桥方案

3 特种物资(设备)滚装工艺方案

特种物资(设备)主要指超长、超宽、超高等外形尺度较大的物资(设备)，此类设备对码头结构承载、道路转弯半径等要求高，需要采用直上直下的滚装方案，船舶采用甲板驳船进行海上运输。

对于潮差小的码头，特种设备采用甲板驳船运输并靠泊码头后，利用驳船调整压载水即可适应滚装作业的水位变化。而对于潮差大的码头，如我国杭州湾、福建地区实测最大潮差超过8 m，由于甲板驳干舷高度低，为满足滚装作业要求，采用“驳船+半潜船”的组合方式，在驳船靠泊码头前，由半潜船将驳船托起，即利用甲板驳的型深+半潜船的干舷，以及半潜船的调载能力，克服极端水位差(见图5)。以8 000 t驳船为例，其型深约6 m，2万t半潜船型深约13 m，满载吃水约9 m，轻载吃水约4 m，即“甲板驳+半潜船”组合形成的干舷高度范围可达10～15 m，可以适应我国极端地区的水位差变化作业要求。

图5 驳船+半潜船方案

4 结语

实践表明，驳船+升降平台方案具有最广泛的泊位适用性，无需增加水工结构，驳船设施可以灵活调动，为不同地区、不同地点的战备滚装提供服务，可作为战备滚装的主要考虑方向。驳船+钢引桥方案会增加部分水工结构的投资，相关设施只能服务于该泊位，考虑该类码头占比较为广泛，同样具有推广的价值。驳船+半潜船方案是针对特种物资(设备)和极端水位差情况下，选择的特殊滚装方案，其代价最大，可作为同类项目的参考。