超大型集裝箱船貨物增加改造方案

譚建均 揭斌 林歡

摘? ? 要：針對某航運公司的六艘16000TEU集裝箱船貨物增加改造項目，結合相關的設計經驗，從艙蓋加強改造、艙口圍加強改造、綁扎橋類型選擇、綁扎橋結構舾裝設計、綁扎橋建造工藝等各個方面，探討集裝箱船貨物增加改造方案。

關鍵詞：綁扎橋典型結構形式;綁扎橋舾裝設計;綁扎橋建造方案

中圖分類號：U674.14 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract： This paper focuses on the conversion of six 16 000 TEU container ships for cargo boost. Based on the design experience of relevant professional design units， this paper discusses the conversion scheme from the aspects of hatch cover reinforcement， hatch coaming strengthening， type selection of lashing bridge， structure and outfitting design of lashing bridge， and construction technology of lashing bridge.

Key words： Typical structure form of lashing bridge; Lashing bridge outfitting design; Lashing bridge construction scheme

1? ? ?前言

集裝箱船的大多數集裝箱堆放在甲板面上和貨艙蓋上，這些集裝箱隨著船舶的橫搖和縱搖會發生橫向和縱向移動。根據海上人命安全公約（2009）公約第Ⅵ章A部分第5條“堆放和系固”的要求：“在甲板上裝運的貨物和貨物單元，其裝載、堆放和系固，應盡可能防止在整個航程中船舶和船上人員造成損害或危險，以及防止貨物落水滅失”。綁扎橋就是肩負防止集裝箱在整個航程中對船舶和船上人員造成損害或危險，以防止集裝箱滅失的系固裝置之一。

在船舶運營的過程中，根據航運市場和航線的需求，可能會改變集裝箱的裝載方式和裝載量，產生貨物增加改裝工程，以重新滿足船舶結構強度和集裝箱堆放方式的綁扎要求。

2? ? ?項目背景

我廠在2011年至2013年先后完成了K-LINE航運公司的五個集裝箱船貨物增加改裝項目，船東提供改造方案和設計圖紙，船廠負責采購和建造。我廠于2019年初，與某航運公司簽署了六艘16 000TEU集裝箱船貨物增加改造項目合同，由我廠負責設計、采購、施工。結合此次改造項目，船廠聯合相關設計院所對船東的技術要求進行分析研究，完成貨物增加改造方案。

3? ? 綁扎橋類型選擇

3.1? ?綁扎橋的典型結構形式

3.1.1傳統方管剪力墻綁扎橋

此形式為最原始的綁扎橋結構形式，較適用于1層綁扎橋，在中小型船舶上廣泛使用，如圖1所示。

3.1.2 方管A架綁扎橋

對于萬箱級大集裝箱船，綁扎橋平臺高度基本為2層或3層，對綁扎橋減重要求較高，因此出現了將剪力墻取消由方管代替的綁架橋形式，如圖2所示。

3.1.3改進型方管剪力墻形式綁扎橋

對于20 000箱級超大型集裝箱船，綁扎平臺層數增加到3層或4層，通常采用改進型方管剪力墻綁扎橋形式，主要是結合方管A架綁扎橋和傳統方管剪力墻形式理念，適當的減輕綁扎橋重量，如圖3所示。

3.1.4 板式綁扎橋

板式綁扎橋是用板及型材組成的綁扎橋，方管由工字梁替代，工字梁和剪力墻及平臺形成了一個整體構件，如圖4所示。

3.2? ?綁扎橋類型的選擇

結合本項目船舶參數特點和船東需求，本項目采用改進型方管剪力墻形式綁扎橋，如圖3。

4? ? 艙蓋改造

4.1? ?艙蓋結構加強

因集裝箱數量增加，艙蓋載荷隨著增大，通常考慮在以下位置局部改裝加強，以滿足強度要求。改裝位置如圖5所示。

4.2? ?艙蓋墊塊更換

按照新的艙蓋貨物載重量，更換新的艙蓋墊塊。

5? ? 船體結構改造

5.1? ?艙口圍加強結構

因集裝箱數量增加，艙蓋載荷隨著增大，艙口圍載荷同時增加，通常考慮在艙口圍對應艙蓋支撐區域局部改裝加強，以滿足強度要求。改裝位置如圖6所示。

5.2? ?甲板支撐下加強結構

隨著集裝箱數量的增加，艙蓋和綁扎橋載荷增加，綁扎橋兩側的甲板支撐載荷同時增加，甲板支撐本體的結構強度也需要改裝加強。

6? ? 綁扎橋改造設計

6.1? ?綁扎橋結構設計

6.1.1規范，規則

（1）1966年國際載重線公約及其修正案;

（2）2009海上人命安全公約;

（3）結構設計評估--集裝箱船的一級結構;

（4）集裝箱船舶綁扎式橋梁結構評估程序。

6.1.2? 設計標準

（1）橫傾：±3.0 °;

（2）縱傾：±2.0 °。

6.1.3? 艙口圍最大撓度

（1）艙口圍橫梁撓度：±10mm、上拱和下沉 0.8mm/m;

（2）艙蓋和艙口圍在支承墊位置最大位移量：±80 mm。

6.2? ? 綁扎橋舾裝設計

（1）綁扎橋通道寬度，需滿足澳大利亞碼頭工人公約的要求，寬度不小于550 mm;對于2016年1月1日后敷設龍骨的船舶，需滿足《貨物堆裝和系固安全實用規則》的最新要求，通道寬度不小于600 mm。

（2）根據實際需求，通常僅需要在綁扎橋最上面兩層設置綁扎裝置，用于綁扎頂橋以上的集裝箱，其他層集裝箱可不設綁扎裝置。

（3）綁扎橋下層橋面的通道凈空高度應按澳大利亞碼頭工人公約要求一般不小于2米，其縱向通道開孔用于前后艙面相通。

（4）綁扎橋下層橋面的格柵如遮蔽貨艙通道口的小艙蓋和貨艙通風帽頭，橋面應布置可翻轉格柵供小艙蓋開閉和操作通風頭手輪用;如下層橋面與小艙口蓋平齊，可不設置平臺格柵，而直接在小艙口蓋面上通行，小艙口蓋的高度盡量與下橋面齊平。

（5）如在綁扎橋上設置貨艙通風百葉窗，則在通風口對應下橋面區一般與艙口圍形成密閉區，通風百葉窗開口在上下橋面間綁扎橋內側。

（6）綁扎橋頂層橋面還需布置剩余的綁扎設備存放架。

（7）集裝箱綁扎形式分為內綁和外綁。內綁形式主要用于小型集裝箱船，外綁主要用于大型集裝箱船，在有些中小型新造船舶上也在嘗試著用外綁形式。

7? ? 綁扎橋改造建造工藝

7.1? ?總體建造方式

根據綁扎橋的結構特點，結合船廠生產設施和建造工藝特點，將每個綁扎橋從中間斷開劃分為兩個分段，每個分段尺寸為27 m*14.5 m*1.2 m，分段重量控制在50 t左右，如圖7所示。

7.2? ?分段預制

分段主要結構由矩形管、剪力墻、各層平臺板組成，舾裝件包含梯子、護欄、人孔、綁扎眼板、 燈座、冷藏箱插座箱、安全棒、電纜支架等。考慮到分段扁平的結構特點，采用平鋪側造的形式建造。矩形管分為普通支撐管和導向支撐管，導向支撐管作為艙蓋安裝時的導向管，其安裝精度要求高，其定位過程要高度重視。

7.2.1材料進場

鋼材必須符合相應國家標準及設計圖樣要求。必須有鋼材生產廠提供的材質證明書或者復印件（必須加蓋銷售單位公章），并且證明書上的爐批號和進廠材料上的爐批號相一致，沒有證書的材料不允許使用。所有焊材要與之相匹配，進廠焊材也必須有質量證明文件。材料進廠后要進行必要的材料復驗，包括無損探傷檢驗及理化性能檢驗。

7.2.2材料下料

進廠材料經確認并經檢驗合格后方可進入下料工序。下料要采用數控切割機、多頭切割機及半自動切割機進行切割，凡是圖紙上有下料大樣的構件推薦使用數控下料以保證質量。下料過程中做好材料標示一致，尤其是特殊材料，整個制造過程中必須保證其材質標識的可追溯性，所有特殊材料材質下料后應在構件上標識清楚，以保證后續施工和焊接過程中采取對應工藝。

7.2.3分段制作流程

組裝平臺檢查——預制好剪力墻和部分U型卷管——敷設有剪力墻一側矩形管立柱作為底平面（敷設完成后做好精度測量和固定限位）——裝配各平臺底在立柱位置的肋板——裝配各層平臺板——完成內部焊接——敷設另一側矩形管立柱（敷設完成后做好精度測量，支撐和固定限位）——安裝梯子、護欄、綁扎眼板、燈座、冷藏箱插座箱、安全棒、電纜支架等舾裝件——安裝分段翻身、吊裝、運輸所需臨時加強、吊環等——完工檢驗——打砂、油漆。

7.2.4焊接要求

持證焊工必須在其考試合格項目及其認可范圍內施焊;所有焊條和埋弧焊焊劑使用前一定要烘干，焊條使用前要放在保溫桶內，采用氣體保護焊時一定要注意防風，所有焊絲要無銹、無油且保護層完好無損;焊前要清除焊縫兩側30mm內的銹、油、水、及其他雜物。

7.2.5 分段預制精度要求

分段總寬度偏差±8 mm;普通立柱定位偏差±5 mm;垂直度偏差±5 mm;導向立柱定位偏差±5 mm;垂直度偏差±3 mm;各平臺高度定位偏差±8 mm;綁扎眼板定位偏差±3 mm。

7.3? 分段運輸、吊裝、船上合攏，

7.3.1 分段運輸

采用廠內100 t門吊將分段從預制場地吊至方駁，方駁將分段運至目標泊位。

7.3.2 分段吊裝

在船上畫好安裝定位線和檢驗線，分段到達目標泊位后，用廠內100 t門吊將分段從預制場地吊至船上安裝位置。

7.3.3分段合攏

分段安裝、檢驗完成后，進入分段合攏階段。

7.4? ?電纜敷設、電氣設備安裝

7.5? ?完工報驗，傾斜試驗

新綁扎橋和船體加強改造物重量，共計約為2230 t。超過原船空船重量1%，需重新做傾斜試驗，以重新確定船舶改造后的重量重心位置，并完工報驗、取證。

8? ? 結論

本課題針對某航運公司的六艘16 000TEU綁扎橋改裝換新項目，結合相關的設計經驗，完成了綁扎橋改造方案制定、送審圖紙清單制定、送審圖紙的設計周期評估、生產設計圖紙設計周期評估、相關改裝材料證書的選取，同時也完善了幾種典型類型的綁扎橋改裝換新工程的物量估算清單，可供類似改造項目的在改造方案制定過程時作為參考。結合本廠場地設施和施工環境，編寫了完整的建造工藝，積累了大量經驗，形成綁扎橋改裝方案。