大型船舶码头双靠方案的探索

满 晶

(江苏熔盛重工有限公司,江苏南通 226532)

0 引言

目前,我国许多大中型船厂受码头岸线长度的制约,码头泊位相对较少,加上受金融危机的影响,船东接船意愿不强,有意延长新建船舶停靠码头时间,出现新建船舶坞期与码头舾装期不平衡现象,因此,许多船厂舾装码头存在双靠现象。江苏熔盛重工有限公司 1、2期码头只有 5个舾装泊位,最高峰时却停靠9艘15.6万t油轮船舶,其中有 8艘船进行双靠作业。本文以江苏熔盛重工有限公司 1期码头为例,介绍码头双靠经验及相关注意事项,和大家一起探讨。

1 江苏熔盛重工有限公司1期码头双靠概况

1.1 1期码头情况概述

1期码头全长 780m,其中包括 1个材料码头(120m),2个舾装码头(每个330m)。码头前沿区域底高程达到-7m(国家85高程系),码头系泊带缆配备750 kN、2 000 kN系缆桩(缆桩平均间隔为33 m),码头另一侧还配备若干 2 000 kN防暴缆桩。码头前沿竖向护舷选用DA-A 600×2.0 m+2.3 m标准反力型橡胶护舷,间距为7 m;水平连续护舷选用GD300×1.5m标准反力型橡胶护舷。

根据码头工艺作业条件及港口设计规范,在本工程设计中,为确保工程安全,按照规范的要求:当风速不小于13.8m/s(6级风)时码头停止舾装作业,当风速不小于24.4 m/s(9级风)时船舶必须离开码头进入锚地避风。

1.2 双靠方案

船舶类型:4艘船舶均为15.6万t原油轮,型长为274.5m、型宽为48m、型深为23.7 m,码头系泊试验吃水为5.2～6m。

双靠方案:2个泊位之间留有 45～50 m距离,并留有2个缆桩,外档船与里档船之间有2.5m宽。

1.3 双靠船舶码头系泊带缆方案

因双靠以后,里档船将作为临时码头之用,所以要先对里档船舶带缆进行加强。常规缆绳系法为船舶头尾缆各 3根,倒缆 2根。双靠前,对里档船头尾各增加了 1根缆绳,倒缆增加了 2根,即头尾缆各 4根,倒缆 4根。对于双靠后外档船,头尾缆各带 3根于码头缆桩上,2艘双靠船之间头尾各带 1根横缆、2根交叉缆。另 4艘船头尾各备 2根缆绳,用于大风时,系于风暴缆桩上之用。具体系缆方法如下:

里档船带缆方式:倒缆 4根、头缆 4根、尾缆 4根带缆至码头带缆桩,倒缆 2根带缆至外档船带缆桩,另头尾各备 2根缆绳,用于大风时,系于风暴缆桩上之用。

外档船带缆方式:倒缆2根、横缆 2根、带缆至里档船船上带缆桩;头缆 3根、尾缆 3根带缆至码头带缆桩。

首缆、尾缆、倒缆、横缆:采用Φ88mm锦纶复丝缆绳,最低断裂强力为1 350 kN。

备用防暴缆绳:采用 Φ104 mm锦纶复丝缆绳,最低断裂强力为1 500 kN。

1.4 外档船与里档船之间双靠防撞措施

漂浮式橡胶充气护舷靠垫 3个,放置在舷侧平直位置,漂浮于水面上,防止船体下部发生碰撞。

漂浮式橡胶充气护舷靠垫 5个,放置在舷侧平直位置,悬挂在干舷位置,防止船体上部发生碰撞。

2 码头船舶具备双靠条件

2.1 码头设施具备双靠条件

码头需全部竣工,并且验收通过,靠泊手续齐全。另外尚需办理码头双靠许可手续。

码头系缆设施、防撞设施必须满足双靠船舶系缆力、撞击力、挤靠力的要求。

另外码头需具有足够长度。2个泊位之间安全距离需达到船长的 15%以上,并至少有 2个系缆桩。因双靠船舶系缆较为集中,系缆桩必须具有较大强度。

2.2 双靠船舶要求

双靠船舶船型应基本一致,2艘船船头、船尾吃水也应基本一致,最好是船头与船头并靠,船尾与船尾并靠。这样 2艘船之间导缆孔相对一致,方便 2艘船之间带缆。2艘船之间缆绳不受潮涨潮落影响。

3 船舶双靠荷载分析

3.1 系缆力

船舶系缆力由作用于船舶上的风荷载和水流荷载组成。

(1)作用在船舶上的风荷载按下列公式计算:

式中:Fxw,Fyw分别为作用在船舶上的计算风压力的横向和纵向分力,kN;Axw,Ayw分别为船体水面以上横向和纵向受风面积,㎡,设计中按照油船半载或压载的公式进行计算;Vx,Vy分别为设计风速的横向和纵向分量,对应普通系缆及风暴系缆的控制风速分别为Vx=Vy=13.8m/s,24.4m/s;ζ为风压不均匀折减系数,ζ=0.6。

不同工况船舶风荷载计算结果见表 1。

表1 不同工况船舶风荷载计算结果

式中:Fxc,Fyc分别为水流对船舶作用产生的水流力

(2)船舶水流力按下列公式计算纵向及横向分力,kN;Cxc、Cyc分别为水流力横向和纵向分力系数;ρ为水的密度,ρ=1.0 t/m3;V为水流流速,落潮流最大流速为1.88m/s;B′为船舶吃水线以下的横向投影线面积,m2。不同工况船舶水流计算结果见表 2。

表2 不同工况船舶水流力计算结果

(3)系缆力按如下公式计算:

根据上述公式,可计算出不同停靠工况下,船舶在风荷载和水流载荷共同作用下的总系缆力的标准值,具体计算结果见表 3。

表3 不同工况船舶总系缆力结果

《港口工程荷载规范》(JTJ215-98)中规定:船舶总长在 250～300 m之间的受力系船柱数目为 7～8个。根据码头施工设计图纸,在码头前沿间隔布置了750、2 000 kN的系船柱,其间距约 33 m左右,同时在码头后沿布置了若干2 000 kN的系船柱。按照码头系船柱的布置情况,码头前沿连续 8个系船柱,最大可提供 11 000 kN系缆力。在受风暴影响的情况下,考虑使用码头后沿系船柱带缆,则可用于系缆范围内的8个系船柱,最大可提供13 500 kN系缆力。根据表 3,在日常运行工况下(风速小于 6级),码头系船柱设施满足15.6万t油船双排停靠;在遭遇设计风暴情况下(风速达到 9级),码头系船柱设施不能够满足双排停靠,需单排停靠,其中 1艘船需拉至江中锚地避风,另外码头上需配备拖轮进行保驾。

缆绳系缆力分析。根据系缆方案,双靠 2艘船舶与码头缆绳共需要18根Φ88mm锦纶复丝缆绳,每根最低断裂强力为1 350 kN。其中同时受力缆绳折合有 13根,综合系缆力达到17 550 kN。另外若风力大于6级风时,再配4根Φ104 mm锦纶复丝缆绳,最低断裂强力为 1 500kN,综合系缆力达到23 550 kN,因此缆绳配备满足受力要求。

3.2 撞击力与挤靠力

撞击力与挤靠力经过验算符合安全要求。

4 船舶双靠期间安全保障措施

船舶双靠后,受风流面积加大,外档船舶作业风险大,与单靠船相比,安全风险变大。恶劣的气候和环境会给双靠船舶靠泊期间的系缆带来很大威胁。这些不利因素包括:台风季节强劲的吹开风;洪峰、大潮汛、涌浪、湍急的急落水;冲下码头外档的水流;低潮前后的急流;船尾指向河流的上游;码头长度短、桩少弱或位置不佳;码头边航道窄,常有大船经过;码头低矮而船舷高,周围无挡风物等。处于这些不良气候和环境下,若船舶本身再存在某些缺陷和不利条件,例如:船体肥胖,吃水深;系缆根数少;缆绳破旧、老化;缆绳强度不足;受力不均衡;系缆设备不全或导缆装置故障等,这些不利因素的结合,将是造成断缆事故发生的主要原因。因此需制定详细的安全保障措施及预案,才能确保双靠船舶安全。

4.1 双靠系缆安全保障措施

(1)对内侧船舶进行缆绳加强,分别在船首尾各加带钢缆 1根;码头也需配备若干数量的缆绳,在风大季节随时加带缆绳。

(2)对外侧船舶外舷侧进行备锚准备,锚机操作人员 24 h值班,有突发事件发生时立即抛锚。

(3)认真分析长江航道(天生港段)潮汐、水文资料,及时多方面、多渠道收集本地区天气情况,调整船舶缆绳松紧度,保障双靠船舶缆绳同时受力及船与船之间的安全距离。

4.2 双靠船舶夜间照明及警示措施

(1)双靠船舶夜间甲板及上建照明设施全部开启,保障值班人员夜间巡查安全。

(2)对双靠外档船舶外舷首尾各增加1个探照灯,灯光笔直向下照射船舷;外侧船平舷加放夜明线;外档船夜间必须开启停泊信号灯。

(3)对双靠船舶外侧长江锚地水域安排专人监控,严禁锚泊船只锚定距离小于 300 m。如有情况出现,在无法制止时及时与海事相关部门联系。

4.3 双靠外档船舶施工安全措施

(1)在天气风力大于 5级情况下,双靠外档船舶停止一切登高作业,防止人员高空坠落事故发生。

(2)双靠外档船舶外舷原则上停止一切水上作业。如特殊需要作业的,要经公司领导及安全主管同意,配备救生衣及安全防护工具并指定专人监护,防止发生落水事故。

(3)双靠船间隙(船与船之间)安装可滑动过桥,保证潮水涨落时平衡。过桥安装在船舶第 3舱与第4舱之间。过桥长9 m、宽1.5 m,并有安全链条与船连接,保证过桥的稳定性。过桥全兜安全网,防止意外坠落。

4.4 双靠船舶消防安全措施

(1)双靠船每船配备足够数量消防水管,保证每条单船均有消防水。消防水管需达到双靠船外档。

(2)每艘船配置足够数量灭火器,并保持灭火器充分有效。

4.5 双靠船舶安全组织体系

(1)公司需成立双靠安全领导小组,保持通讯畅通。

(2)对双靠船舶落实单船安全负责人,白班和夜班轮流值班。值班期间保证通讯畅通,加强巡查,认真填写各项安全检查表。检查表包括潮讯、缆绳等信息。如遇特殊情况第一时间汇报安全领导小组,启用应急预案。

(3)制定双靠船舶应急预案,落实各项安全措施。

[1] 于洋,洪碧光.码头系泊船水动力特性的研究[J].大连海事大学学报,1999,25(3):36-39.