某大型油碼頭靠泊小油船兼容性設(shè)計(jì)

錢奇男，金明清

（1.浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310006；2.舟山市金潤石油轉(zhuǎn)運(yùn)有限公司，浙江 舟山 316021）

1 概述

在現(xiàn)有開敞式油碼頭的設(shè)計(jì)中，最常用的結(jié)構(gòu)形式為一字形或蝶形布置，對(duì)于靠泊大型油船的油碼頭大都為蝶形布置形式。在六橫島的一座大型油碼頭的設(shè)計(jì)中，碼頭在可以靠泊30萬噸級(jí)油船（卸油）的前提下，為使碼頭的裝油量和卸油量基本平衡，應(yīng)盡可能的兼容其它較小的油船（裝油），以利在碼頭營運(yùn)中提高使用效率。為此，在盡量少增加工程量的前提下，須對(duì)蝶形布置的碼頭作適當(dāng)變形以兼容大小油船的安全靠泊、裝卸。

2 自然條件

2.1 風(fēng)況

工程區(qū)全年常風(fēng)向?yàn)槠鞅保∟W-NNE）風(fēng)，強(qiáng)風(fēng)向?yàn)槠珫|南（ESE-S） 風(fēng)。全年平均風(fēng)速為5.1 m/s，且呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化，冬季大，春末夏初小。大于等于6級(jí)的大風(fēng)出現(xiàn)的頻率全年為5.8%，主要集中在秋冬季且風(fēng)向以WNW-NNW向出現(xiàn)最多。

2.2 潮汐、潮流

港址所在水域潮流流向主要為南北向，大潮汛最大漲潮流速表層為1.07 m/s，底層為1.12 m/s，最大落潮流速表層為0.52 m/s，底層為0.33 m/s；小潮汛最大漲潮流速表層為0.61 m/s，底層為0.45 m/s，最大落潮流速表層為0.31 m/s，底層為0.30 m/s。

2.3 波浪

港址所在海域周圍有島礁遮掩，天然掩護(hù)較好，外海涌浪影響較小。工程位置的波高為H1%=3.5 m（NNE向），T=5.0 s，L=30 m。

2.4 海域地形與地質(zhì)情況

覆蓋層為第四紀(jì)海相及陸相沖洪積松散堆積物，覆蓋層厚薄不均，基巖為凝灰?guī)r類。－10 m和-25 m等深線分別離海堤約50m和100m。海底坡度較陡，坡陡處約為1∶4。

場地上部土層以淤泥質(zhì)、粉質(zhì)黏土為主，下部為粉質(zhì)黏土混碎石，基巖為凝灰?guī)r。共劃分為10個(gè)工程地質(zhì)層。樁端持力層為中風(fēng)化凝灰?guī)r。

3 油碼頭的平面布置

3.1 工程建設(shè)條件

工程區(qū)域及工程前沿的水域?qū)拸V，水深條件非常優(yōu)越，可以滿足30萬噸級(jí)油船的回旋水域要求。目前進(jìn)港航道在未疏浚的情況下可以通航15萬噸級(jí)船舶，通過疏?？梢酝ê?0萬噸級(jí)油船。在碼頭的南側(cè)原有1座3 000 t的油碼頭，設(shè)計(jì)要在保留這座碼頭功能的情況下，新建油碼頭不僅要具有大油船的卸油功能，為了油品的進(jìn)出口平衡，還要增加小油船的裝油功能。

3.2 設(shè)計(jì)思路

設(shè)計(jì)在保留原有工程南側(cè)的3 000噸級(jí)油碼頭的功能的前提下，碼頭不僅可以靠泊10 000噸級(jí)以上的油船進(jìn)行卸油。在不靠泊大型油船卸油的時(shí)候，一方面在碼頭的主結(jié)構(gòu)部分可以靠泊10 000噸級(jí)至3 000噸級(jí)的油船進(jìn)行裝油，另外，在原有3 000噸級(jí)油碼頭的旁邊，緊鄰碼頭主結(jié)構(gòu)南側(cè)的2個(gè)系纜墩（3號(hào)系纜墩和5號(hào)系纜墩）部位可以靠泊3 000噸級(jí)及以下噸級(jí)的油船來裝油，使碼頭的裝、卸油基本可以保持平衡（見圖1）。

3.3 工程平面布置

3.3.1 碼頭泊位長度

碼頭的泊位長度根據(jù)規(guī)范[1]的要求，按最大船型30萬噸級(jí)油船的船長334 m，取碼頭泊位長度Lb=1.4L=1.4×334=467.6 m，實(shí)際布置碼頭泊位長度為470 m。碼頭的泊位長度可以滿足最大30萬噸級(jí)油船的靠泊要求。

3.3.2 工作平臺(tái)寬度

工作平臺(tái)主要是用來布置裝卸油的設(shè)備（輸油臂）及輸油管道的。另外，根據(jù)消防要求，在工作平臺(tái)還要布置消防車回車場。因此，盡管工作平臺(tái)上的設(shè)備及消防車回車場布置得盡量緊湊，工作平臺(tái)的寬度仍需28 m。

3.3.3 靠船墩的尺寸

靠船墩是本工程的主要受力結(jié)構(gòu)，在靠船墩下需要根據(jù)受力情況布置足夠的樁基。靠船墩平面尺寸為25m×20m。

3.3.4 系纜墩的尺寸

1號(hào)、2號(hào)系纜墩的尺寸為12 m×12 m，3號(hào)～6號(hào)系纜墩的尺寸為18 m×18 m。

3.3.5 靠船墩中心間距

根據(jù)規(guī)范[1]規(guī)定，碼頭宜設(shè)置兩個(gè)靠船墩，兩墩中心間距可為設(shè)計(jì)船長的30%～45%。該規(guī)定和日本資料“一般船舶船舷直線長度為船長長度的55%～60%左右”，靠船墩的位置最好能落在船舶的直線段部分是相吻合的。根據(jù)目前國內(nèi)的油碼頭靠船墩的實(shí)際布置情況及實(shí)際使用情況，《開敞式碼頭設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程》的關(guān)于靠船墩間距的規(guī)定是合理的。為了滿足該規(guī)定，如果碼頭需要靠泊的船型相差較大，大部分都是采用主副靠船墩的方法，這樣，不僅工程量較大，而且由于靠船墩的樁基比較密集，施工比較困難。為此，本工程采用同時(shí)布置靠船墩和靠船樁簇的方法來兼容大小油船的靠泊。在工作平臺(tái)的前沿設(shè)置3組靠船樁簇，這樣，在碼頭的主結(jié)構(gòu)靠泊及裝卸大、小油船均很理想。在實(shí)際使用中取得滿意的效果。

3.3.6 船長和兩墩中心間距關(guān)系

本工程的30萬噸級(jí)油船長度L=334 m，設(shè)計(jì)船長的30%～45%為100.2～150.3 m，兩墩中心間距Ld=102 m，符合規(guī)范要求。布置在兩墩內(nèi)側(cè)和外側(cè)的橡膠護(hù)舷的距離分別為LX內(nèi)=92 m和LX外=112 m，見表1。

表1 船長和兩墩中心及護(hù)舷間距關(guān)系表

從表1中可看出，30萬噸級(jí)～5萬噸級(jí)的油船都能滿足規(guī)范關(guān)于兩墩中心間距可為設(shè)計(jì)船長的30%～45%的要求。對(duì)于3萬噸級(jí)油船來說，雖然靠船墩的位置還能落在船舶的直線段部位，但是船舶的靠泊操作難度加大。

3.3.7 船長和靠船樁簇中心間距關(guān)系

為解決3萬噸級(jí)及以下油船的靠泊問題，設(shè)計(jì)中在碼頭工作平臺(tái)的前沿設(shè)置了3組靠船樁簇，靠船樁簇的前沿和靠船墩的護(hù)舷前沿處在同一條直線上，兩端的靠船樁簇中心間距Lc=40 m，靠船樁簇和靠船墩護(hù)舷的距離分別為Lxc1=66 m和Lxc2=76 m，這樣就較好地解決了3萬噸級(jí)及以下油船的靠泊問題，見表2。

表2 船長和兩端樁簇中心及樁簇護(hù)舷間距關(guān)系表

從表2中可看出，3萬噸級(jí)及以下的油船靠泊的樁簇間距能滿足規(guī)范關(guān)于兩墩中心間距可為設(shè)計(jì)船長的30%～45%的要求。

3.3.8 實(shí)際營運(yùn)情況

本工程自2008年建成并開始運(yùn)營，至今已接納多艘3萬噸級(jí)以上的油船靠泊裝卸，主要結(jié)構(gòu)靠泊裝卸的最小油船為3 000 t，2個(gè)系纜墩（3號(hào)和5號(hào)） 部位最小可以靠泊500 t油船，目前基本能實(shí)現(xiàn)裝、卸油平衡，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。

4 油碼頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

靠船墩和系纜墩主要考慮大型油船的靠泊要求，所受的靠船力及系船力均很大，靠船墩及系纜墩采用樁基實(shí)體墩式結(jié)構(gòu)，墩體采用鋼筋混凝土實(shí)體結(jié)構(gòu)，樁基采用φ1 200 mm的鋼管樁。

靠船樁簇主要作為3萬噸級(jí)及以下油船的靠泊設(shè)施。每簇靠船樁簇采用2根樁，樁基采用φ1 200 mm的鋼管樁?？看瑯洞氐臄嗝娼Y(jié)構(gòu)見圖2。

鋼管樁采取重防腐涂料及犧牲陽極的防腐措施，碼頭于2008年建成后，經(jīng)幾年的使用，防腐效果良好。

在平面布置上，靠船樁簇位于碼頭工作平臺(tái)的前沿，受裝卸臂使用要求限制，裝卸臂中心至碼頭前沿護(hù)舷邊線的距離不能太大，因此，本工程的靠船樁簇在平面布置上是受限的。為此，本工程的靠船樁簇采用單排樁布置，靠船樁簇與工作平臺(tái)之間設(shè)有Y1 700×2 000圓筒形橡膠護(hù)舷，每簇靠船樁布置2根鋼管樁，靠船樁簇的前沿設(shè)置600H×2 000的拱形橡膠護(hù)舷?？看瑯洞夭捎门c碼頭工作平臺(tái)共同受力的模式。本工程的靠船樁簇在實(shí)際應(yīng)用中效果良好。

5 工藝設(shè)備的兼容性

碼頭平臺(tái)上設(shè)置的裝卸臂主要按靠泊的大型油船的裝卸要求設(shè)置，裝卸臂的動(dòng)作范圍需根據(jù)最大靠泊船型的空載情況高水位、最小靠泊船型滿載情況低水位來確定。由于裝卸大型油船的裝卸臂的口徑較大，與小型油船的連接可以采用轉(zhuǎn)換接頭來連接。使用中要注意連接小油船時(shí)需控制管道流速不要超過安全流速。

6 大小油船兼容設(shè)計(jì)中其他需要考慮的問題

6.1 碼頭縱軸線布置

碼頭需靠泊大型船舶的情況下，最好能進(jìn)行碼頭前沿的水文測驗(yàn)，以驗(yàn)證碼頭縱軸線與碼頭前沿水流方向的吻合度。一般情況下，碼頭前沿水流方向與碼頭前沿等深線基本平行的情況較多，碼頭平臺(tái)的縱向軸線最好沿碼頭前沿等深線方向布置，這樣，可使碼頭的工程量最小。碼頭前沿等深線方向與碼頭前沿水流方向兩者有偏差時(shí)，由于碼頭前沿水流對(duì)大型油船的影響比對(duì)小型油船的影響大，因此碼頭平臺(tái)縱向軸線方位應(yīng)以碼頭前沿中層位置的水流方位盡量一致為主。這樣有利于大型油船的安全靠泊及裝卸操作[2]。

6.2 靠泊測速系統(tǒng)

碼頭需靠泊大型油船時(shí)，為保證碼頭及船舶的安全，在碼頭上盡可能設(shè)置激光靠泊測速系統(tǒng)。

6.3 系纜問題

對(duì)于碼頭與油船之間的橫纜纜繩長度在使用中應(yīng)注意不要小于30 m，以避免在潮水漲落時(shí)出現(xiàn)纜繩過松或過緊致使系纜設(shè)施受力不均的現(xiàn)象。在靠泊時(shí)，需經(jīng)常人工調(diào)整纜繩至合適的狀態(tài)。今后可在碼頭或船舶設(shè)備方面進(jìn)行設(shè)施改造，使船舶的系纜狀態(tài)自動(dòng)適應(yīng)潮位的漲落。

7 結(jié)語

本工程采用靠船墩和靠船樁簇的形式較好地解決了大小油船的兼容性靠泊問題，實(shí)際使用效果良好?？蔀槠渌こ探梃b。

[1]JTJ295—2000，開敞式碼頭設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程[S].

[2] 楊彩云.開敞式油碼頭總平面設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題[J].港工技術(shù)，2001（1）：13-15.