码头靠泊能力升级改造的技术实践

朱庆森

厦门嵩屿集装箱码头有限公司

1 引言

厦门港是我国沿海的主枢纽港，厦门嵩屿集装箱码头位于海沧航道入口北侧，有3个深水泊位，码头水工结构按靠泊15万t集装箱船建设，长度1 246 m，前沿底标高-17.0 m，码头配置10台起升高度42 m的岸边集装箱起重机(以下简称岸桥)。通过能力180万TEU，于2011年6月24日通过交通运输部的竣工验收，是厦门港水工条件最优越的码头。为适应集装箱船超大型化的需求，公司自2014年根据交通运输部《沿海码头靠泊能力管理规定》开始研究码头升级改造事宜。

2 工程背景

2.1 码头作业发展趋势

随着2013年7月马士基航运首艘超大型1.8万TEU的3E级集装箱船和2016年2.02万TEU(马士基英姬戴安娜)船的投入运营，码头的生产经营面临着严峻的挑战，必须寻找适应船舶大型化的作业出路。2013年根据交通部有关的培训信息，嵩屿码头于10月份完成对原有码头水工结构的全面检测与评估，确认码头为A级标准，符合码头升级改造的条件要求。2014年2月交通运输部印发《沿海码头靠泊能力管理规定》的通知，根据通知要求，码头公司委托设计院进行靠泊和通航能力论证。通过校核论证，明确需要进行岸桥加高及水域拓宽浚深清理两项主要工作，才能满足20万t减载靠泊的作业能力。

2.2 岸桥加高及水域拓宽清理的必要性

随着大型船舶的陆续下水运营及多家班轮公司相继订购2.0万TEU级的超大型集装箱船，接靠20万t集装箱船已成为衡量港口竞争力的重要指标。嵩屿码头配置的岸桥起升高度仅为42 m，在作业1.8万TEU以上船舶，甲板上装箱层高超过7层时，需要等潮水作业，严重影响作业效率。如果购置新岸桥势必增加码头的运营成本，并且造成资源浪费。因此对现有岸桥进行整体的技术考评论证，寻找合适的技术方案进行加高改造，以满足集装箱码头大型化发展的需求，提高服务质量，保证航线的正常挂靠运营，同时也为企业节约营运成本，提升厦门港的行业竞争力。

3 升级改造方案的选择

3.1 岸桥加高产生的主要影响

岸桥加高后对设备的主要影响有：整机的强度、刚度、稳定性、大车轮压、防风锚定、码头基础结构、顶升装置、车档装置等。所以设备加高前应该进行详细的核算，以确保设备本身和码头基础结构的安全可靠。

3.2 必要的校核论证

(1)岸桥轨上起升高度的复核。根据现有20万t级集装箱船的船型参数及厦门港潮差和码头轨顶高程参数，按有关的公式计算，岸桥起升高度50 m能够满足码头装卸20万t集装箱船舶的工艺需求，确认岸桥加高8 m。

(2)码头水工基础的校核。按现有岸桥加高8 m后的载荷数据(按70 m/s风速计算)，经过对基础结构的验算，嵩屿码头1#～3#泊位现有的系、靠泊设施、沉箱底板及后轨道梁(含灌注桩配筋)各基础结构稳定性及承载能力，可满足正常靠泊20万t级集装箱船舶的要求。

(3)防风锚定的校核。经复核验算，岸桥加高8 m后，现有的防风拉杆座满足加高后的防台需求；现有锚定插板座需要进行加固改造，每个锚定插板座须采用18根M42螺栓，即每个锚定插板座增加6根全螺纹螺栓(植筋)，同时更换上部的锚定结构。

(4)岸桥加高后设备本体的安全校核。由于加高后岸桥自重增加、重心上移、风力引起的附加载荷增加，加高前要对拟加高的岸桥进行稳定性、结构强度及刚度核算，起升钢丝绳卷筒的容绳量、大车驱动力及夹轮器夹紧力进行核算校验，以明确加高改造的设计方案及改造内容。

(5)通航安全论证。根据现有集装箱船的船型尺寸，进行20万t集装箱船舶靠泊码头的合理性、可行性的论证，以确保20万t集装箱船的通航安全。

3.3 校核论证后确认码头改造的项目

岸桥加高主要包括岸桥立柱加高、电梯及登机梯、机房行车、吊具电缆卷筒系统、动力电缆及控制电缆系统。码头前沿停泊水域及回旋水域重新按规范要求进行拓宽清理，防风锚定插板底座增加植筋及改造。

4 升级改造方案的实施

4.1 岸桥加高工艺和方案

按照设备加高前的校核论证确认的改造项目进行工艺及方案设计。

4.1.1 岸桥加高的技术方案

在岸桥门框下部立柱增加8 m加高段，并增加岸桥门框下方的海陆联系横梁及八字斜撑，以确保加高后整机的稳定性(见图1)。主要改造工作有：

(1)主体钢结构及相应的辅助结构的加强加固等。

(2)相应的电气改造，主要包括大车系统的电源、控制电缆、高压电缆卷筒系统。

(3)机房行车的起升系统改造。

(4)电梯及梯子平台等辅助结构的设计改造。

(5)吊具电缆卷筒系统改造。

(6)岸桥提升装置的安装、运行、检测等。

1.加高立柱 2.加高联系栋梁 3.加高桁架图1 岸桥整机加高示意图

4.1.2 岸桥加高前的准备

将岸桥停放到指定的改造位置，锚定、拉紧系固，并在4个大平衡梁下按照大车固定工艺装置用顶升块顶死，车轮嵌住。进行整机测量，包括大车轨距、角尺、大梁对中等，并对各项数据进行记录，以便改造后做对比参考。把吊具升到最高位置，小车停到停车位置，前大梁扬起到60°(为保证前后压力平衡)，绑扎固定小车、维修行车等活动部件，电梯停到最低停层。

4.1.3 提升设备安装

安装提升设备采用的是钢绞线式岸桥提升装置，主要包括压梁、顶升支架、加高支架、提升挑梁、4套机电液集成提升系统(见图2)。额定提升能力为2 000 t，额定抬高高度为9 m。

1.提升座 2.海陆侧牛腿 3.挑梁 4.托梁 5.提升支架 6.压架图2 钢绞线式岸桥提升装置

4.1.4 岸桥抬高的实施步骤

(1)焊接海陆侧牛腿，安装抬高装置，岸桥局部固定并加强，装配液压设备及控制系统。

(2)调试提升系统，连接提升设备的机、电、液控制系统，在通电前进行必要的检查；测试4个角的液压系统是否正常工作、4个分支机构的同步性；进行空载模拟提升测试，确认试验的平稳性、连续性；分别对钢绞线进行微调。

(3)将系统调试到待加高位置，焊接上立柱止动块。

(4)抬升岸桥并加装8 m加高段。抬升岸桥到高度约8.5 m，调整水平后锁定；加高段吊升到要求位置，并安装到位；逐步放下岸桥上部结构，调整箱体各面板的对筋，符合要求后，抬升装置逐步释放岸桥，使加高段法兰与原立柱各主板更好的接触，并在抬升系统保障下完成4个加高段的主焊缝焊接工作。

(5)完成新联系梁的安装工作，采用2台汽车吊同步吊起新联系梁结构，通过卡板的导向，调整立柱和新联系梁箱体4面的翼板和腹板的对中偏移情况，在符合要求后，进行对接焊的施工。安装前需要复测轨距，超过标准需要调整。

(6)完成加高的全部后续工作并按试车大纲进行调试与验收。

4.2 水域拓宽浚深清理

嵩屿一期(含二期)码头于2014年6月进行前沿拓宽浚深工程，于2015年9月完工验收。拓宽浚深后，码头前沿停泊水域宽123 m、设计底高程-17.0 m，前沿回旋水域(与嵩屿二期共用)长轴2 040 m、短轴675 m、设计底高程-15.5 m。根据修订后减载靠泊20万t级集装箱船合理性、可行性的规范要求，本水域的通航尺度满足要求。

4.3 锚定插板座改造

(1)拆除原有的混凝土及截断相应的钢筋焊接。沿现有锚碇座的长度方向向两侧分别拆除610 mm长的混凝土，沿宽度方向向轨道外侧拆除150 mm长的混凝土，并拆除现有锚碇座内的定位钢板。分别在长度方向和宽度方向距离拆除边界170 mm和70 mm处截断相应的钢筋，长度方向截断的钢筋须在截断处焊接等直径HRB400钢筋。

(2)植筋胶固化及植筋检测。原有每个锚碇座增加同类型M42螺栓6根，每侧各增加3根，螺栓纵向间距260 mm，采用直筋法埋设。螺栓植入深度1 150 mm，采用等级为A级耐中温胶的改性环氧树脂，植筋钻孔直径不小于48 mm。待植筋胶完全固化后，在每套锚定新增的植筋螺栓中随机选取4根进行荷载检测，检测的结果评定应满足相应规范要求，并达到设计强度值。

(3)锚定插板座安装及坑外区域恢复。根据每个锚定坑内的螺栓位置，现场开孔并更换坑内预埋钢板，预埋钢板与底部混凝土通过聚合物水泥砂浆紧密粘接，待水泥砂浆固化后按照扩宽后的锚定坑平面尺寸立模浇筑C45细石混凝土填补坑外区域，并预埋护边角钢。

根据现场每个锚定坑内螺栓位置，对更换后的上部锚碇结构底部钢板按现场测量的尺寸进行单独配对开孔，通过螺栓螺母进行安装连接。

5 升级改造的效果

岸桥起升高度加高8 m后，嵩屿码头的岸桥起升高度达到50 m。在加高时选用海陆联系梁的改造设计方案，很好地解决了设备加高后整机的稳定性，且高压电缆卷筒系统可以不用升高，使得岸桥司机的操作舒适性和高压电缆的使用寿命得到有效保障。

2016～2019年嵩屿港区一期工程1#～3#泊位先后减载靠泊20万t级集装箱船共267艘次，涵盖现有20万t级集装箱班船55艘。靠泊嵩屿港区一期工程1#～3#泊位的20万t级集装箱船载重最大22.5万t，分别是地中海的伊莎贝拉号、米娅号、海内拉号。

6 结语

嵩屿码头在不影响生产经营的前提下，经过前后5年多的改造工作，已经完成码头前沿停泊水域及回旋水域的拓宽浚深清理、7台岸桥的加高、全部16套防风锚定插板底座增加植筋及改造，具备常态化靠泊作业超大型船舶(目前最大的2.3万TEU集装箱船)的能力，为增强厦门港的行业竞争力提供了有力的保障，在技术性、安全性及经济效益方面，都具有较大的借鉴推广价值。