李飞镝 姚元卫
2017年10月19日,船长366米的大型集装箱船“U”轮在靠泊某港集装箱码头过程中与码头发生触碰,导致船方和码头方均有一定损失。在此之前半年左右,同样尺度的船舶靠此泊位时也发生过船舶与码头间的碰撞。此码头虽然也通过相关评估证明可以“有条件”地接卸超过该码头设计吨位的船舶,但这两次事件的发生均说明在条件限制和设施的更新修复方面还存在着一定差距。
面对越来越大的船舶,港口码头接卸能力正成为一项影响港口发展的重要因素。一方面,一些港口正加速建设等级更高的码头,而另一方面,大量老旧码头面临设施改造升级以便能接卸更大的船舶。对于船舶操纵者来说,如何实现“新”船在“老”码头的安全靠离泊是一项十分紧迫的课题。
随着船舶大型化趋势的加剧,航运业迎来了一个“新时代”,众多的码头运营商和船舶运营商在船舶载箱量和船舶宽度的选择上有了更多的自由,大量新船加入航运队伍。就集装箱船来说,集装箱船载箱量从1万TEU到2万TEU不断突破,而2.2万TEU的新船正在加速建造中,即将投入运营。
在这里所说的“新”船是一个相对概念,一般指超出某一特定码头原设计吨位的船舶。比如说,上述码头原设计允许靠泊最大船舶的载重吨(DWT)为100 000,经过某些评估和条件限制,载重吨为130 000的“U”轮允许去靠这个码头,该船即是这里所讲的“新”船。
在这里所说的“老”码头也是一个相对概念,一般指原设计建造结构和能力达不到某一靠泊船所要求的能力或建成之后尚未接卸某吨级船舶的码头。此类码头有可能是已经建造好较长时间的码头,比如宁波-舟山港二期集装箱码头,也有可能是最近建造的码头,比如穿山港区长柄子光明码头。“老”码头有几个典型特征:一是一般都建于港口开始发展的时期,占据了良好的岸线资源,气象和水文条件较好。二是由于设计建造时的起点较低,码头前沿水深可能较小。由于建港后水流发生变化及周边地区的持续建港开发,码头前沿淤积现象时有发生。三是码头的承受能力会有一定程度的下降,如码头桩基、承重梁等,护舷、缆桩等码头保护设施存在一定的老化。四是老码头的接卸设施较为老旧,桥吊外伸距、起重能力等受限。
老码头接卸新船一般通过以下途径实现:一是释放原有能力,这类码头本就为大吨位船舶接卸而建,码头结构在接卸之初就已经符合接卸大船的要求。比如某码头为按可靠40万吨级船舶而建,但是在投产的最初一段时间由于各种其他原因只接靠相对小一点的船舶。二是通过在码头前沿或内档增加桩基等方式对码头进行加固升级,以达到大船靠泊的要求。这类码头如果不对结构进行加固改造是不能接卸大型船舶的。
1. 对码头护舷的吸能和反力不能确定
无法确定码头护舷是否已经更换或个别更换,或者说更换的只是外贴面板等附属用具而没有更换“二鼓一板”中的“鼓”,或者说更换后的护舷吸能能力和反力是否能适应“新”船靠泊的需要无法确定。在国家标准(HG/T 2866—2016)中,橡胶护舷的吸能和反力均设置有一个10%的极限偏差[1]。在一些码头升级的时候可能不会对护舷进行更换,而是参照最初设计能量进行计算。假设该码头橡胶护舷没有产生性能衰减,按照10%的极限偏差计算,待论证靠泊船的靠泊能量也超过该码头护舷的设计吸能。在靠泊过程中发现,某港在20世纪80年代初修建的码头在新的大型船舶靠泊时常常出现由于护舷吸能不足而导致护舷极端变形的情况。表1为该码头升级通航评估报告里截取的图表。
表1 某码头升级的论证报告中关于护舷的计算图表
2. 对码头结构的承受能力不能确定
码头系缆桩的承受能力对于安全系泊和稳泊有着重要的影响。如果某个缆桩因为使用时间长久而没有进行一定的修复导致承受能力下降的话,对于大型船舶的稳泊是致命的威胁。某大型集装箱专业码头曾因为之前错误的带缆方式——将所有尾缆或头缆系于一个缆桩上而导致缆桩受损,所幸该码头在日常检查中发现了问题,在随后的靠泊中对带缆方式进行了改进才避免了危险事件的发生。
3. 码头护舷宽度与升级后船舶的靠泊要求不匹配[2]
由于船舶大型化的发展,船舶高度越来越高。当船舶靠泊过程中产生一定程度的横倾时,船舶上部靠岸侧与桥吊间的距离将急剧减小,这也导致船舶与码头、桥吊之间发生碰撞的危险加大。同样,在船舶以一定的靠泊角度贴近码头时,由于大型船舶总长度较大,在目前护舷宽度不变的情况下,容许船舶靠泊时发生的横摇和纵摇的角度变小,船舶首尾与码头、桥吊发生碰撞的概率在变大(如图1所示)。比如,上述引言中所提“U”轮的事故便与护舷吸能能力的下降以及护舷宽度的不合适有一定的关系。
经过长时间的靠离泊作业之后,接卸“新”船时“老”码头会习惯性地套用之前的经验,这给船舶靠离泊带来了很多的隐患。一是靠泊窗口的选择不明确。越大的船舶受流的影响越明显,特别是在接近泊位时本船速度较慢的情况下。因此,若不能明确此类船舶的靠泊窗口选择合适的时候比如缓流时期靠泊,风险出现之后的控制措施会显得捉襟见肘。二是能见度、风等自然条件的限制条件不确定。船舶越大受风面积越大,船舶受到的风压力随着风压角的变大而变大。因此,若不能严格控制靠离泊的风速和风向标准,船舶在外力影响下的靠泊风险无疑剧增。大型船舶港区内航行时对于能见度的要求较高,特别是在船舶入泊移动时观察串视标对能见度要求更高。若没有良好的能见度,驾引人员对船舶移动速度控制时缺乏必要的参考标志物,可能导致贴近码头时船舶速度过快而驾引人员却没有察觉。
1. 严格执行该码头靠离的可行标准
在靠泊之前应仔细查阅相关资料,熟知该码头的各项靠泊要求。这些标准相对于之前靠泊该码头的吨位稍小的船舶来说更为精确,可浮动范围更小,具体来说一般受到限制的因素包括靠泊时的风力、风向,靠泊时的流速,船舶贴拢码头的法向速度和靠泊角,码头富余长度,码头水深和潮高,桥吊摆放的位置和数目等。对不同船舶在靠拢速度上作出不同规定时引航员往往容易疏忽,比如由5厘米/秒降为2厘米/秒。事实上,2厘米/秒的靠泊速度与5厘米/秒的靠泊速度有着巨大差别,当建议靠泊速度降至2厘米/秒时说明码头方要求引航员以接近零的速度把船舶靠妥码头,这个要求是相当严格的。类似的情况在大多数老码头的升级论证报告中都有体现,值得引航员关注。因此,在靠泊之前一定要严格核实有关数据,不让“限制因素”的有限扩展成为靠泊风险控制安全链的“缺口”。
2. 靠泊思维方式要改变
靠泊此类码头之前驾引人员要有风险评估和预警程序,从思想上重视本次靠泊操纵。尤其对于那些最初建设等级较低的码头来说,靠泊贴拢码头的速度控制要更慢,靠泊角度要更小,大型船舶靠泊尽量采取“二次靠泊”和“抽屉式靠泊”。靠泊时拖轮送缆拉的时间节点都要提前,拖轮送缆时的横距较平时要大。要及时将本次靠泊的码头特点和靠泊的难点以及不可预测的因素告知船长,取得船长的全力配合。要将靠泊过程可能的难点向助泊拖轮通报,取得拖轮的全力配合,让拖轮有应对各种顶拉操纵的心理准备。
3. 做好各种应急预案
船舶的稳泊方案要及时和码头方进行沟通,避免系船设备受力过大;将船舶稳泊所需的带缆数量、船舶稳泊难易程度及靠泊后潮流涨落和流速、风向风力变化情况等及时向船长交代清楚。靠泊前要有完善的应急预案,各种应急措施准备到位,比如备锚、助泊拖轮送缆准备拉的缆绳长度要求等。出现横移速度较快或靠泊角度较大的情况时采取措施要果断,不要犹豫是否需要拖轮送缆到拉的位置。在有明显吹拢风或轧拢流的情况下船舶的侧推一般只作为协助船舶向码头方向移动之用,而此时拖轮一定要送缆到拉的状态。
1.对码头护舷等防冲设备进行升级修复
开敞式码头护舷的橡胶都有明确的使用年限。码头公司应严格按照《码头附属设施技术规范》(JTS 169—2017)和《橡胶护舷》(HG/T 2866—2016)的要求对橡胶进行检测。检测至少包括护舷吸能量的变化、橡胶护舷或防冲板压强的变化、抗剪切力的能力、恒定压缩变形、静态拉伸试验等。随着橡胶的老化和舷鼓的变形,超过10年的码头,橡胶护舷的吸能水平较最初会有明显的下降,下降的程度需要专业检测机构的核定,一般人员仅凭目测无法观测出结果。护舷如果只是更换外立面胶贴面板对改善吸能几乎没有效果。
应考虑到大型船舶船首曲率半径的变化[3],合理调整护舷在码头的距离布置。要增加船岸之间的距离,更换宽度更大的护舷以应对大型船舶的靠泊或在护舷的后方桩上增加一定距离的水泥板(梅山码头该水泥护板为0.5米宽)以增大船舶与码头一线的距离,有效保护码头和船舶,这样先进的施工案例在宁波梅山岛国际集装箱码头已付诸实施并收到了良好的效果。
2.做好相关升级工作的通航评估
应按照《港口工程荷载规范》(JTS 144—1—2010)的相关要求对码头系船设备进行检测加固。码头运营方应在所有检查、检测、加固、维修工作完成后对码头作业能力进行再评估。有关通航评估报告及时、完全地向驾引方告知,至少包括该码头升级的具体措施、靠泊该码头的限制条件等。通航评估报告要客观、翔实,引用的数据要充分,各类计算要简洁明了,举例说明的例子(比如船型、风速极值等)应切合实际操纵的应用,并充分考虑到靠泊条件里某些可能达不到的项目的出现对靠泊风险控制的影响,比如风、流等因素。通航评估应选择资质较好的院校或科研院所,参与评估会的专家应涵盖船舶操纵、港航设计、力学、交通安全管理、风险控制等方面的学者。
从《海港总体设计规范》(JTS 165—2013)、中华人民共和国化工行业国家标准中关于橡胶标准的《橡胶护舷》(HG/T 2866—2016)、《港口工程荷载规范》(JTS 144—1—2010)、《高桩码头设计与施工规范》(JTS 167—1—2010)、《开敞式码头设计与施工技术规程》(JTJ 295—2000)等国家规范标准来看,有关码头护舷等设施的行业标准尚有待完善。只有国家标准规范的出台才能从根本上解决护舷碰垫对码头的安全保障度。
目前的相关规定里面,比如修改之后的《橡胶护舷》(HG/T 2866—2016),对于橡胶等类型护舷在不同港区水域的使用年限、检测要求并没有明文的规定,对于某一类型、某一吨位级的船舶靠泊所需最低的护舷要求、最小船岸距离没有细则规定,而只是对直径、宽度、孔数、厚度、反力、吸能量等做了简单规定,如表2所示。对于护舷的其他细则方面的要求比如不同吨位船舶对护舷宽度的要求等目前主要交给码头船舶设计双方协商解决,缺少现场船舶操纵人员的意见和建议,缺少国家统一行业标准。
表2 《橡胶护舷》(HG/T 2866-2016)对护舷外观的变形要求
“老”码头靠“新”船是新时代港口“扩能”的必经之路,是老港区、老码头实现生产突破、实现可持续发展的重要支撑。目前来看,此类码头升级靠泊作业操作没有一个统一的行业标准来衡量,各类参差不齐的通航评估给船舶靠泊带来了较大的风险。而在码头设施这一块,目前也缺少必要的国家标准来规范护舷、缆桩等码头附属设备的使用年限、检测要求等。本文虽对此有点滴建议,但是还需要各方专家共同努力发声,借以最大程度地保护港口和船舶靠离泊安全,维护港口作业秩序的正常开展。