恒逸文莱项目大件设备滚卸方案设计

王玉东

（中国外运大件物流有限公司，上海201204）

0 引言

随着中国“一带一路”倡议的提出，一带一路下的国际化大型工程越来越多[1]，文莱恒逸石化项目（以下简称PMB项目）即是一个典型的一带一路国际工程项目。PMB项目位于文莱大摩拉岛，水域水深较浅，项目建设前期航道尚未疏浚，项目所需大件设备运输船无法直接靠泊PMB大件码头，因此PMB项目所有大件设备只能从重吊船倒驳至吃水较浅的甲板驳上，随后拖航至PMB项目大件码头滚卸上岛。因此如何根据建设工程设备重量、码头标高、水文等情况合理确定过驳驳船大小、驳船配备资源及滚卸方案等，对整个工程的建设至关重要。本文对PMB项目大件货物过驳及滚卸方案的设计及成功实施经验进行总结，以供其他类似项目参考。

1 滚卸方式

滚卸作业时根据运输船舶所停靠码头的方式不同，可分为侧向滚装和纵向滚装[2]，如图1、图2所示。

图1 纵向滚装

图2 侧向滚装

PMB项目大件码头为桩基式码头，由2座引桥连接至码头后场，同时PMB项目大件设备类型多为塔器设备，长度较长，因此大件设备均采用纵向滚卸方式。

2 甲板驳船配置

2.1 甲板驳船选择

根据PMB码头前沿吃水6.0m、码头标高4.42m、当地潮位0.2～2.4m及滚卸技术要求（船舶甲板平面与码头平面保持水平），因此驳船选择干舷可在2.4～4.42m内调节，吃水及调载能力满足项目大件滚卸要求；据于此PMB项目选择YC7和YC12姊妹无动力甲板驳船作为PMB项目大件设备短驳及滚卸驳船，YC7和YC12船长85m，船宽24m，型深4.88m，空船吃水0.8m。

2.2 甲板驳船资源配置

（1）YC7和YC12均为无动力驳船，滚卸靠泊系缆时，人工无法收紧缆绳，因此驳船上需配备缆绳收紧设备，本项目驳船上配置钢丝绳卷扬机及发电机协助驳船靠泊作业。卷扬机布置位置及角度应根据靠泊时缆桩位置计算，若卷扬机角度方位布置不正确，收缆时会造成钢丝绳损坏。

（2）YC7和YC12各有21个压载舱，调整能力较强，但无压载水调节系统，无法满足滚卸过程中的压载水调节，因此需配备水泵系统。根据驳船压载水舱位信息，每条驳船设计6个水泵，4个固定水泵和2个移动水泵，4个固定水泵分别布置在驳船左右舷2舱和7舱边舱，2个活动水泵布置在驳船中间边舱，可来回移动使用。

（3）PMB项目大件货物过驳至驳船后，拖航距离较远，需绑扎加固，因此驳船上布置一个工具箱，放置绑扎用工索具，如电焊机、气割、链条、地令等。

（4）基于拖航安全考虑，甲板驳在拖航过程中，如遇恶劣天气，需有人员及时增加绑扎，因此布置一个休息集装箱，以供拖航及大件接驳过程中人员休息。

图3 为驳船设备布置位置，所有设备均应靠船边摆放，不影响大件接驳及滚卸且进行有效的绑扎加固。

图3 驳船设备位置

3 靠泊系缆

根据PMB项目大件码头设计图纸及当地水文条件，驳船尾靠后，西侧仅有一个系缆桩，经计算无法满足系缆力要求，需增加一处新缆桩或系缆柱。

根据现有缆桩布置滚卸系泊示意图如图4所示。

图4 滚卸系泊示意图

系泊力计算：

状态一（船舷受风、流作用力）：系泊力最小应与引起船舶运动的外力之和大小相同。根据船舶运动原理：

根据船舶受到右正横方向的风动力与水动力，且两者方向相同的最危险情况，此时系泊缆绳受到最大拉力。

（1）风动力

式中：F风—水线以上船体所受的风力；ρa—空气密度，为1.25kg/m3；

θ—相对风舷角，按假设中取90°；

Ca—风力系数，正横时取1.4；

υa—相对风速，取4级风风速8m/s；

Aa—水线以上船体正投影面积，取船宽×净空高度；

Ba—水线以上船体侧投影面积，取船舶总长×3m；

则有：F风=0.5×1.25×1.4×（118.00×3×12）×64=19.824KN。

（2）水动力

①静止的船舶在一定流速的水域内受到的压强可表示为：

ρ—水域内水的密度，取最大值1.045kg/m3；

C—水动力系数，取最大值2；

L—水线长度，取船舶总长118.00m；

d—船舶吃水，取满载吃水5.30m；

v—水域内水流速度。

则有：F水=1/2×1.045×2×118.00×5.30×0.62=235.276KN。

所以F外=19.824+235.276=255.1KN。

船舶右舷最大约束力：F约束力=sin12.6°×350KN=76.351KN

状态二（船首受风、流作用力）：船首受风、流作用的系泊力计算与船舷受风、流作用的系泊力计算方法相同，只是参数略有不同，故此状态下的风动力和水动力的计算结果如下：

（1）风动力

（2）水动力

（3）滚装作业时，平板车对船的推力

当平板车驱动轮刚好离开船时，平板车对船的推力最大，此时：

式中：

m—车货总重，取2 000t；

i—道路的百分比坡度，取为0；

f—滚动阻力系数，取0.03；

g—重力及速度，取9.81m/s2。

所 以，F外=F风+F水+F推=3.92+55.828+588.6=648.35KN。

船舶首尾方向受到的最大约束力：

满足安全系泊要求。

综合上述计算，船首受风流影响的系泊力可满足要求，但是船舷受风流影响的系泊力不满足要求，因此需对码头增加系泊能力。建议在PMB项目大件码头，如图5所示位置增加一处缆桩，从而增大船舶系泊力。增加系缆桩后滚卸的系泊示意图如图5所示。

图5 滚卸系泊示意图

增加缆桩后，船舶右舷最大系泊约束力：

船舶左舷最大系泊约束力：

满足船舶的系泊安全要求。

最终在PMB项目大件码头西侧增加2个三角钢桩，以供系泊使用，如图6所示。

图6 三角系缆桩

实际靠泊作业时，在2个三角缆桩上设置2根环缆，非工作状态时系在码头西侧缆桩上，工作时由25t卸扣与驳船卷扬机钢丝绳连接或自航式甲板驳自带缆绳连接。

操作注意点：

（1）由于是环缆，驳船上卷扬机钢丝绳和自航式甲板驳缆绳须系挂溜绳以供解缆时使用；

（2）卸扣连接时，卸扣销应在卷扬机钢丝绳和甲板驳船缆绳一段，以防环缆滑动，卸扣脱销；

（3）滚卸作业时，至少保留一条拖轮守护。

4 滚卸方案

4.1 滚卸驳船姿态调整要求

重大件货物在滚装上下船过程中有很多技术要求，如天气、海况（一般选择天气情况较好，风力小于5级，海面轻浪或微浪）、稳性等，但其中较为关键的技术要求是：滚卸过程中，由于运输船舶载荷的变化使得船舶发生纵倾和横倾，此时要通过运输船舶的压载系统或其他措施调节船舶姿态，使船舶甲板与码头平面保持在同一水平面上，其高度差控制在10cm以内。

4.2 滚卸作业潮位

驳船装载完成后，可根据水尺读出驳船尾部吃水，计算出船尾干舷高度或者实际测量出驳船船尾干舷高度h，根据式（5）可计算出滚卸潮位[3]Td：

一般情况选择落潮时滚卸，涨潮时滚装，但PMB大件码头落流速较大，落潮滚卸安全隐患较大，因此选择涨潮流速较小时滚卸，潮位上涨对驳船的影响使用驳船压载水调节。

4.3 驳船姿态调节

重大件滚卸时，驳船的姿态调节可通过驳船压载水系统和船上重物移动进行调节，以下分别对两种方式进行说明：

（1）压载水调节。根据滚卸驳船总体姿态调整要求及船舶静水力原理，驳船在压载水调节后应满足以下几个条件：①力平衡，即驳船受到的浮力等于船舶自身重量、压载水重量、重大件施加在驳船的载荷和其他作用于驳船上的重量之和。②横倾力矩平衡，即浮力、驳船自重、重大件施加在驳船的载荷和其他作用于驳船重量的横倾力矩之和为零。③纵倾力矩平衡，即浮力、驳船自重、重大件施加在驳船的载荷和其他作用于驳船重量的横倾力矩之和为零。④驳船甲板与码头平面处于同一水面上。

假设驳船自身重量、重大件施加的重量、其他固定重量分别为W、P、U，相应的纵坐标、横坐标分别为（XW，YW）、（XP，YP）、（XU，YU）。Tm、Xm、Ym分别为m舱的压载水量、纵向坐标、横向坐标。

Δ、XB、YB分别为船舶排水量、浮心纵向坐标、浮心横向坐标，则驳船调载后受力应满足[4-6]：

根据以上原理可计算出大件货物在滚卸时，水泵对应位置应压排的压载水调节量。

（2）移动压载。滚卸时，使用全转向液压平板车又称SPMT，装载配重，作为移动压载，对驳船姿态进行调整。此方式可快速调整驳船状态，操作灵活，大大提高滚卸效率，增加滚卸安全性。具体如图7、图8所示。

图7 SPMT装配重压载

图8 多部SPMT同时进车，移位压载

5 结语

随着国际化工程项目增加，且我国工程项目多集中在东南亚、非洲等一些基础设施落后的国家，大型设备的运输存在较大难度。PMB项目也同样处在这样的大环境中，在面对较为落后的基础设施面前，必须有一套行之有效的措施，保证大件设备安全及时的到达工程项目现场。PMB项目大件货物过驳滚卸的方案设计与成功施工，其经验可为其他国际类似工程项目的大件物流提供参考。