齊齊哈爾重件專用碼頭結(jié)構(gòu)型式及裝缷工藝方案探討

趙清江,管效仲

(黑龍江省航務(wù)勘察設(shè)計院,哈爾濱 150001)

1 問題的提出

黑龍江省是國家開發(fā)建設(shè)最早的工業(yè)基地之一,經(jīng)過 50多年的建設(shè),已建立了一個基礎(chǔ)比較穩(wěn)固的工業(yè)制造體系。裝備制造業(yè)已成為全省支柱產(chǎn)業(yè),在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位。

哈爾濱電站設(shè)備集團公司和齊齊哈爾的中國第一重型機械集團公司在電站成套設(shè)備、冶金成套設(shè)備、大型礦山設(shè)備、煤礦綜采設(shè)備、大型石化容器、重型壓力機械、重型數(shù)控機床制造水平和能力等方面在國內(nèi)具有明顯優(yōu)勢,占有相當(dāng)大的市場份額。這些產(chǎn)品具有單件重量大或體積大的特點,如哈電機廠生產(chǎn)的 1000MW的熱電發(fā)電機定子重量達(dá)430 t以上;為三峽工程配套的轉(zhuǎn)輪直徑已達(dá) 10多米,高度達(dá)近6m;齊齊哈爾中國一重機械集團公司為三峽工程生產(chǎn)的電機上冠、下冠、葉片等大件設(shè)備重量達(dá)100 t以上,長度達(dá) 10多米。公路或鐵路運輸已難以滿足其運輸要求。而這些重大裝備(件)產(chǎn)品能否順利運出,成為這些企業(yè)目前以及今后能否在本地發(fā)展?fàn)畲蟮年P(guān)鍵環(huán)節(jié);也直接關(guān)系到黑龍江省乃至全國的產(chǎn)業(yè)布局問題。為此黑龍江省委、省政府提出了“加強口岸基礎(chǔ)設(shè)施和對俄大通道建設(shè),”“建設(shè)對俄出海運輸通道”的意見?！逗邶埥∪嗣裾畬ｎ}會議紀(jì)要(第二十四次)》確定了建設(shè)《黑龍江省重大裝備(件)水路運輸(江海聯(lián)運)建設(shè)項目》。該項目擬在齊齊哈爾和哈爾濱各建一個千噸級重件啟運港,在撫遠(yuǎn)縣設(shè)一座重件轉(zhuǎn)運港,實施江海聯(lián)運以解決重大裝備(件)的運輸問題。其中哈爾濱重件啟運港是利用原哈爾濱港木材泊位經(jīng)過改造后安裝500 t橋式起重機來實現(xiàn)重件的裝船作業(yè)。撫遠(yuǎn)重件轉(zhuǎn)運港是采用建造一艘500 t浮式起重船進(jìn)行江、海輪間的換裝作業(yè)。齊齊哈爾重件起運港采用斜坡道碼頭形式,纜車氣囊滾裝工藝方案實現(xiàn)重件的裝船作業(yè)。

2 碼頭結(jié)構(gòu)型式與裝卸方案分析

利用橋式起重機以及浮式起重船進(jìn)行重件的裝卸船作業(yè),在國內(nèi)的同類港口中已有應(yīng)用,這里不在贅述,本文僅對齊齊哈爾重件起運港的斜坡道纜車氣囊滾裝工藝方案進(jìn)行一下探討。

齊齊哈爾重件啟運港港址位于齊齊哈爾市富拉爾基區(qū)紅岸大街北端,嫩江右岸。該處河段屬嫩江中下游河段,航道等級為Ⅳ級航道,通航保證率為 90%,設(shè)計水位時可通航600 t級船舶,中、高水時千噸級船舶可由此下行進(jìn)入松花江和黑龍江,進(jìn)行江、海輪換裝后經(jīng)江海聯(lián)運航線直達(dá)我國東南沿海各港口。

港址處水域條件良好,流態(tài)穩(wěn)定;陸域平均高程在149.55m(黃海高程)左右,交通便利。水陸域條件均較適宜建港。根據(jù)當(dāng)?shù)厮恼镜乃馁Y料,經(jīng)排頻計算確定港址處設(shè)計水位分別為:①設(shè)計低水位:139.65m(黃海高程,90%保證率);②設(shè)計高水位:144.59m(黃海高程,20a一遇)。

齊齊哈爾重件啟運港的設(shè)計裝載重件重量為500 t。其碼頭結(jié)構(gòu)形式及裝卸工藝最初考慮有兩種方案:

第一方案為碼頭結(jié)構(gòu)采用直立式混凝土墩臺型式,利用6300 kN履帶式起重機(SCC6300)進(jìn)行重件的裝卸船作業(yè)。該方案需要建設(shè)資金3 600萬元(碼頭部分 600萬元,起重機3 000萬元),見圖1。

第二方案為碼頭結(jié)構(gòu)采用重力式結(jié)構(gòu)型式,利用500 t橋式起重機進(jìn)行重件的裝卸船作業(yè)。該方案需要建設(shè)資金2 800萬元(碼頭部分 800萬元,橋式起重機2 000萬元),見圖2。

這兩個設(shè)計方案都存在著投資較大,裝卸設(shè)備利用率較低的缺點,進(jìn)而導(dǎo)致項目的財務(wù)內(nèi)部收益率過低,建設(shè)單位難以承受。為此我們項目組又進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究,最終確定了斜坡道纜車氣囊滾裝工藝方案,較好地解決了以上矛盾,裝卸效率也完全能滿足重件運輸?shù)男枰?/p>

圖1 履帶式起重機裝卸工藝圖

圖2 橋式起重機裝卸工藝圖

3 具體設(shè)計方案

碼頭型式采用實體斜坡結(jié)構(gòu),斜坡道頂端嵌入岸坡與進(jìn)碼頭道路垂直相交。頂標(biāo)高為148.65m,加上纜車后,使纜車項面標(biāo)高與碼頭道路標(biāo)高相同,即達(dá)到149.55m。斜坡道底端伸入水中,底端頂面標(biāo)高138.05m(黃海高程),滿足設(shè)計低水位時設(shè)計船型靠泊。纜車軌道采用拋石基床軌枕道砟基礎(chǔ),每條軌道底端設(shè)車擋。斜坡道兩側(cè)及底端采用階梯形石籠結(jié)構(gòu)擋墻,擋墻外側(cè)設(shè)無紡布護底。碼頭斜坡道長97.5m,寬20m,坡比 1∶10,沿斜坡道布置 P60型重軌 5條,等距分布,軌枕采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),軌枕間距取0.9m。

圖3 斜坡碼頭縱剖面圖

纜車為楔形體,頂面水平,底面為斜面,坡比與斜坡道坡比相同。頂面尺寸為20m(平行岸坡方向)×11m(垂直岸坡方向)纜車設(shè)計極限承重800 t。當(dāng)纜車進(jìn)入斜坡道與岸坡嵌入口時,纜車頂面與岸坡頂面齊平,形成一體。

根據(jù)齊齊哈爾重件碼頭的設(shè)計裝載重件重量(500 t),可選用 12根直徑為0.8m、長11m的“永泰”新型整體纏繞高強度船用氣囊。

單根氣囊的技術(shù)指標(biāo)為:滾動時安全工作壓力0.08MPa,可以安全承載60 t;靜止時安全工作壓力0.1MPa,可以安全承載75 t。

具體裝卸工藝方案如下:

1)開動卷揚機將纜車絞入嵌入口,與進(jìn)港道路緊密銜接形成一體后,將纜車及卷揚機同時制動;將重件運輸車開至纜車上,停穩(wěn)后制動。

2)根據(jù)重件重量可用 4～8個起重重量為100 t的 DYG型超高壓同步千斤頂頂起重件,開走重件運輸車。

3)將“永泰”新型整體纏繞高強度船用氣囊放入重件下,充氣至滾動時安全工作壓力后,撤去高壓同步千斤頂,此時重件完全落在氣囊上。

4)下放纜車至停船位置,與重件運輸船對接后,利用船用卷揚機牽引重件,使重件在氣囊上滾裝上船。重件達(dá)到裝船位置后,在重件下設(shè)好墊木,將氣囊放氣后,撤去氣囊,即完成重件的裝船作業(yè)。具體 4、圖5。

圖4 重件滾裝俯視示意圖

圖5 重件滾裝正視示意圖

此工藝方案的優(yōu)點為工程造價低,工程總體預(yù)算造價800多萬元,比前述兩個方案節(jié)約資金 3～4倍。裝卸安全可靠,易于操作。缺點是裝卸效率偏低,但由于重件每年的運輸頻次較低,因此其裝卸效率完全可以滿足重件運輸需求。

齊齊哈爾重件碼頭現(xiàn)已建成,并且重載試車成功。該碼頭的建設(shè)為同類碼頭的設(shè)計和施工積累了經(jīng)驗,并且豐富和完善了重大裝備件的裝卸工藝。

[1] 中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計有限公司,長沙理工大學(xué).JTJ212-2006河港工程總體設(shè)計規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2006.

[2] 中交四航局有限公司.JTS167-2-2009重力式碼頭設(shè)計與施工規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2009.

[3] 中華人民共和國交通部 .JTJ294-98斜坡碼頭及浮碼頭設(shè)計與施工規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2007.