齊齊哈爾重件專用碼頭結構型式及裝缷工藝方案探討

趙清江,管效仲

(黑龍江省航務勘察設計院,哈爾濱 150001)

1 問題的提出

黑龍江省是國家開發建設最早的工業基地之一,經過 50多年的建設,已建立了一個基礎比較穩固的工業制造體系。裝備制造業已成為全省支柱產業,在國民經濟中占有十分重要的地位。

哈爾濱電站設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備、冶金成套設備、大型礦山設備、煤礦綜采設備、大型石化容器、重型壓力機械、重型數控機床制造水平和能力等方面在國內具有明顯優勢,占有相當大的市場份額。這些產品具有單件重量大或體積大的特點,如哈電機廠生產的 1000MW的熱電發電機定子重量達430 t以上;為三峽工程配套的轉輪直徑已達 10多米,高度達近6m;齊齊哈爾中國一重機械集團公司為三峽工程生產的電機上冠、下冠、葉片等大件設備重量達100 t以上,長度達 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)產品能否順利運出,成為這些企業目前以及今后能否在本地發展狀大的關鍵環節;也直接關系到黑龍江省乃至全國的產業布局問題。為此黑龍江省委、省政府提出了“加強口岸基礎設施和對俄大通道建設,”“建設對俄出海運輸通道”的意見。《黑龍江省人民政府專題會議紀要(第二十四次)》確定了建設《黑龍江省重大裝備(件)水路運輸(江海聯運)建設項目》。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,在撫遠縣設一座重件轉運港,實施江海聯運以解決重大裝備(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過改造后安裝500 t橋式起重機來實現重件的裝船作業。撫遠重件轉運港是采用建造一艘500 t浮式起重船進行江、海輪間的換裝作業。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重件的裝船作業。

2 碼頭結構型式與裝卸方案分析

利用橋式起重機以及浮式起重船進行重件的裝卸船作業,在國內的同類港口中已有應用,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入松花江和黑龍江,進行江、海輪換裝后經江海聯運航線直達我國東南沿海各港口。

港址處水域條件良好,流態穩定;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。根據當地水文站的水文資料,經排頻計算確定港址處設計水位分別為:①設計低水位:139.65m(黃海高程,90%保證率);②設計高水位:144.59m(黃海高程,20a一遇)。

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

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

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

這兩個設計方案都存在著投資較大,裝卸設備利用率較低的缺點,進而導致項目的財務內部收益率過低,建設單位難以承受。為此我們項目組又進行了系統深入的研究,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的需要。

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 具體設計方案

碼頭型式采用實體斜坡結構,斜坡道頂端嵌入岸坡與進碼頭道路垂直相交。頂標高為148.65m,加上纜車后,使纜車項面標高與碼頭道路標高相同,即達到149.55m。斜坡道底端伸入水中,底端頂面標高138.05m(黃海高程),滿足設計低水位時設計船型靠泊。纜車軌道采用拋石基床軌枕道砟基礎,每條軌道底端設車擋。斜坡道兩側及底端采用階梯形石籠結構擋墻,擋墻外側設無紡布護底。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構,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)纜車設計極限承重800 t。當纜車進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。

根據齊齊哈爾重件碼頭的設計裝載重件重量(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。

單根氣囊的技術指標為: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,停穩后制動。

2)根據重件重量可用 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。重件達到裝船位置后,在重件下設好墊木,將氣囊放氣后,撤去氣囊,即完成重件的裝船作業。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

此工藝方案的優點為工程造價低,工程總體預算造價800多萬元,比前述兩個方案節約資金 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已建成,并且重載試車成功。該碼頭的建設為同類碼頭的設計和施工積累了經驗,并且豐富和完善了重大裝備件的裝卸工藝。

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

[2] 中交四航局有限公司.JTS167-2-2009重力式碼頭設計與施工規范[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計與施工規范[S].北京:人民交通出版社,2007.