浅谈某船排工程平面布置方案的设计要点

郑家豪 广东金东海勘察设计有限公司

针对船排工程而言，滑道、横移区和船台的平面布置为重点设计内容，若想达到对船排更为科学合理的平面方案，结合以往的工程案例，对船排工程中平面布置设计要点开展案例分析，现实意义显著。

1.工程概况

汕头江南船舶修造厂的船排工程位于礐石蜈田村。该项目[1]建设规模为新建1座5000DWT主滑道和一座2000DWT横移区，四座2000DWT船台。工程设计范围以主滑道、船台及横移区域为主。现结合该船排工程，对平面布置方案开展实例分析。

2.案例分析

2.1 设计原则

针对此船排工程总体方案设计及其优化实践中，所需遵守的设计原则详细如下：一是务必要严格依照国家及交通运输部对水运工程所提出现行技术规范，实施总体设计；二是平面设计务必要综合考虑到此船排工程实际所处整个海域水文地质条件，确保可充分满足船舶的上下船排实操安全层面要求，且与厂区整体的规划需求相符；三是要充分满足于厂区总体生产管理及安全生产、工艺流程和分期建设等各项需求，尽可能地节约项目投资，达到成本控制目的；四是务必要确保和厂区陆域及其邻近建筑维持良好协调性，防止互相影响或是干扰情况出现，并考虑到厂区今后发展需求，达到总体规划、分期实施、安全适用、经济合理的目的。

2.2 设计基础资料

2.2.1 设计水位

设计高水位：1.30m（高潮10%）。

设计低水位：-0.56m（低潮90%）。

极端高水位：3.42m（五十年一遇）。

极端低水位：-1.34m（五十年一遇）。

上排水位：0.60m（上排吨位5000吨级船型）；-0.56m（上排吨位2000吨级船型）。

2.2.2 设计船型尺度

设计代表船型尺度详见表1。

表1 设计代表船型尺度表

2.3 船排平面布置主尺度

2.3.1 滑道主要参数确定

（1）滑道型式采用纵向机械化分节船排滑道。

（2）滑道选线：选取与厂区岸线垂直的方向布置。

（3）滑道坡度取1:18。

（4）轨距：主滑道设2根主钢轨，一般为1/2～1/3船宽。5000DWT船舶宽度为15.2m，其轨距为5.07～7.6m，2000DWT船舶宽度12～13.5m,其轨距为4.0～6.75m，综合考虑，本工程主滑道轨距取6m。

（5）滑道末端水深。根据《纵向倾斜船台及滑道设计规范》（CB/T 8502-2005）[2]滑道末端水深由下式确定：

式中：TF——首排处吃水（m）；5000DW T取2.8m，2000DW T取1.9m；

a——裕度，为0.3～0.5m。取0.3m；

h1——首排上的曲线边墩高度，民用船舶通常不考虑；

hT——首排及垫木高度，小船取0.8～1.0m，大船取1.0～1.2m，取1.2m；

Lpp——船舶垂线间长（m），5000DWT船取92.50m，2000DWT船取65.2m；

i——滑道坡度，取1:18。

图1 船排工程平面布置图

下水车的总长度取0.9算，滑道末端水深H为：

5000DWT船型：H=2.8+0.3+1.2+0.9×92.5/18=8.93m 2000DWT船型：H=1.9+0.3+1.2+0.9×65.2/18=6.66m

（6）滑道末端标高。5000DWT船型上排水位为0.6m，则滑道末端标高为-8.33m。

2000 DWT 船型上排水位为-0.56 m，则滑道末端标高为-7.22m。

（7）滑道顶端高程。本工程滑道顶端高程取设计高水位1.30m。

（8）滑道长（按5000DW T船舶计算）。滑道长=（滑道顶端高程-滑道末端高程）×18=（8.33+1.3）×18=173.34m。取整174m。

2.3.2 船台区

（1）主滑道顶端船台的坡度、轨距与下水滑道取值一致。

（2）采用露天船台。

（3）船台主尺度。

1）船台长度。

2000DWT船型：

L=LOA+2l=70+2×2.5=75m

5000DWT船型：

L=LOA+2l=100+2×2.5=105m

式中：

LOA——船舶总长，2000DWT船型船长为70m，5000DWT船型船长为99.99m；

l——脚手架宽度，1.5～2.5m，取2.5m。

2）船台宽度：2000DWT船型：

B=BO+2b+2b3=13.5+2×2.5+2×2.5=23.5m,

取24m；连续布置两侧船台宽度取22m。

5000DWT船船型：

B=BO+2b+2b3=15.2+2×2.5+2×1.9=24m

B0——2000 DWT船型宽度为13.5m，5000DW T船型宽度为15.2m；

b——脚手架宽度，1.5～2.5m，取2.5m；

b3——2000DWT船台通道宽度，取2.5m，5000DWT船台通道宽度，取1.9m。

（4）船台滑道总长。总长=船台长度+滑道长度-船台与滑道共用长度=105+174-18=261m

（5）船台滑道首端高程。船台滑道首端高程：1.3+87/18=6.13m

2.3.3 横移区

横移区及船台按2000DWT船型设计。采用变坡横移方式。

（1）横移区宽度。横移区宽度取为船舶的0.85-0.90倍垂线间长。2000DWT的设计船长为70m，则取值范围为59.5-63m。本工程横移区宽度取值为60m。

（2）变坡区长度。在横移变坡区段，最外两侧横移轨坡度最大，通常在1:10-1:14之间，取值为1:11。

L=L1+L2+L3+L4+L5

=2+6+17.6+1.5+2=29.1m

式中：L——变坡区总长度（m）；

L1——轨道首端延长2m；

L2——主滑道轨距6m；

L3——横移区终点到折角点的水平投影：

L3=h1/i=1.6×11=17.6m；

L4——轨道折角点到圆弧上切点的距离为1.5m；

L5——轨道末端延长2m；

h1——最边两轨与中轨的高差h1均为1.6m；

i——最外侧横移轨坡度，取1:11。

本工程变坡区长度取值为30m。

（3）横移区水平段轨顶高程。

横移车高度为1.68m，则水平段轨顶高程：

1.30+30/18-1.68=1.29m

（4）2000DWT船台高程。

船台轨顶高程：

1.29+1.68=2.97m

横移区长度：变坡区长度经计算为30m，水平段长度为59m。

横移区轨距：按九轨布置，轨距为7.2m，边轨距离横移区边缘为1.2m。

2.3.4 定位码头

（1）定位码头位置。定位码头布置在主滑道西侧，码头尺寸60m×8m，其中心轴距主滑道中心轴15m，在定位码头上设置10t绞盘。

（2）码头前沿位置。定位码头布置在原有堤前以外60m，按突岸码头进行平面布置。

（3）泊位长度。

Lb=L+2d=70+2×8=86m，根据现场情况，泊位长度实取60m。

式中：Lb——泊位长度（m）；

L——设计船长（m ），考虑2000DWT船舶为主，L取70m；

d——富裕长度（m），根据《海港总平面设计规范》，d取8m。

（4）码头面高程。根据《海港总平面设计规范》（JTS 165-2013）[3]，码头面高程由下式计算：E=DWL+△w=1.30+1.67=2.97m

式中：E——码头前沿顶高程（m）；

DWL——设计水位（m）,设计高水位1.3m；

△w——水上标准的富裕长度（m），取1.67m，

码头面高程与堤岸面高程一致，为2.97m。

（5）码头前沿设计水深及底标高。

按下式计算：

D=T+Z1+Z2+Z3+Z4

其中：D——码头前沿设计水深（m）；

T——设计船型满载吃水(m)，按2000DWT船舶考虑；

Z1——龙骨下最小富裕深度(m)；

Z2——波浪富裕深度(m)；

Z3——船舶因配载不均匀而增加的艉吃水值；

Z4——备淤富裕深度(m)；

码头前沿底标高＝设计低水位-D，计算结果见表2。

表2 码头前沿设计底高程计算表

（6）码头前沿停泊水域宽度。码头前沿停泊水域宽度按2000DWT船型船宽确定，根据《海港总体规范》要求取2倍设计船宽，见表3。码头前沿停泊水域宽度取27m。

表3 码头前沿停泊水域宽度计算表

2.3.5 定位平台

平台位置。定位平台布置在主滑道东侧，其中心轴距主滑道中心轴15m，平台尺寸为6m×6m，通过钢栈桥与地面连接，钢栈桥长54m宽2m。

（2）定位平台顶标高取值与钢码头标高一致，为2.97m。

2.4 船排平面布置要点分析

2.4.1 船排滑道布置

依照着厂区总体规划，滑道型式采用纵向机械化分节船排滑道。5000DWT与2000DWT下水滑道共用一条滑道。下水滑道按5000DWT船型设计，呈双轨布设，总长为261m，轨距设定6m，坡度设定1:18；主滑道的末端水域底标高-4.06m；定位码头，设于主滑道的西侧位置，长度为60m，顶部和船台区域的标高2.97m，底部标高设-3.16m；定位平台，设于主滑道的东侧位置，长宽均设定6m，平台顶部和2000DWT的船台标高均为2.97m。船舶操作回旋水域布置于主滑道末端，直径为200m，为最大船长的2倍，水域设计底标高为-4.06m。

2.4.2 定位码头和定位平台布置

（1）定位码头：布置在主滑道西侧，长60m、宽8m，码头顶标高与船台区标高一致，为2.97m。码头主要停靠2000DWT以下的船舶，港池宽度取两倍的设计船宽26m，底标高为-3.16m。

（2）定位平台：布置在主滑道东侧，长宽各6m，定位平台通过钢栈桥与陆域连接，钢栈桥长54m，宽2m。平台顶标高与2000DWT船台标高一致，为2.97m。

2.4.3 横移区和船台区布置

横移区域部分实行横移变坡方式，将其布设至主滑道上面，整个变坡区域的长宽度即30m×60m，且水平区域59m。

船台区域：主滑道末端布设5000DWT船台，长度约105m，选定压排修理为主要方式，把5000DWT的船舶压于船排和横移区域横移架上面实施修理，对横移区域水平段的北侧位置布设3个2000DWT船台，中间船台长宽为75m×24m，且两侧船台为同等尺寸。

2.4.4 绞车房布置

绞车房布设3个，滑道首端位置布设主滑道的绞车房，与主滑道的首端间距13m，建筑平面实际尺寸设定15m×16m，实行双层框架类型结构；横移区域末端西面位置布设绞车房，中轨与横移轨相对应，建筑的平面尺寸设定10m×6m，实行单层框架类型结构；横移区域南侧位置布设船台的绞车房，对着2号船台，建筑的平面尺寸设定10m×6m，采用单层框架类型结构。

2.4.5 挡土墙布置

主滑道、横移区及船台区的周边均设置挡土墙，挡土墙采用浆砌石结构，挡土墙基础采用钢筋混凝土结构，基础底下采用水泥搅拌桩进行软基处理及加固。

2.4.6 平面布置小结

该方案呈较低造价、较短工期，可充分满足于厂区总体发展需求，但大小类型船舶需要共用同条滑道，滑道上面开展大型船舶修理操作期间，小型船舶则无法通过横移区域移到船台进行修理。考虑到厂区总体发展需求和广大业主要求，该方案更具经济可行性。

3.结语

综上所述，为实现对船排工程平面布置方案设计及其优化目的，需广大设计者能够结合工程项目的具体情况及各项要求，结合船厂实际需求，选定适宜、安全、经济的平面布置方案，为船厂总体效益提供基础保障。