模塊滾裝裝船作業程序簡介

吳賀

（中遠海運工程物流有限公司，遼寧 大連 116000）

模塊全球化建造和運輸已成為一種常態，在模塊建造廠一般采用SPMT 滾裝裝船。裝船作業需要多方參與，涉及到的工作環節比較復雜，需要各方根據工作范圍提前梳理自己的工作步驟。

1 模塊滾裝裝船作業步驟

一般來說，模塊制造廠負責模塊稱重、支墩和綁扎件預制、支墩安裝和綁扎系固工作。軸線車（SPMT）方負責模塊場內運輸、模塊滾裝上船和就位工作。船方負責船舶系泊、壓載水調節、滾裝過程中船舶姿態調整等工作。

模塊從制造場地到船上的主要步驟包括：預制支墩和綁扎結構；甲板上劃線和尺寸控制（確定支墩的積載位置）；甲板上支墩安裝（包括NDT 和DC）；模塊稱重（SPMT 頂升模塊前）；SPMT 在模塊底部定位（穿車）；MWS 簽發陸運許可證；所有應急設備準備就緒；模塊從制造廠運輸到碼頭前沿；模塊滾裝前作業風險分析會；船前會；MWS 簽發滾裝作業許可證；過橋梁安裝并附有NDT 報告；SPMT 運輸模塊到甲板上；船舶調節壓載水以補償潮汐和甲板載荷的變化；SPMT 卸載，模塊在支墩上就位，模塊與支墩之間塞緊墊片，點焊墊片和支墩并完成模塊部分綁扎；SPMT 撤離；完成全部綁扎工作（包括NDT）。如果一個航次裝載幾個模塊，那么要注意模塊的上船順序和上船時間。

每一主要步驟下又細分許多詳細的步驟，這些步驟都是根據操作經驗和規范要求科學合理總結而來，需要在完整的作業程序文件里面體現。

2 裝船程序文件要點

一套完整的裝船程序主要由以下幾部分文件組成：車方裝船程序、船方裝船手冊以及支墩和綁扎系固布置圖（根據工作范圍由相關方負責提供）。分包商可根據各自職責范圍提供每一航次的程序文件，并提交客戶和MWS 批準，包括以下內容：（1）組織結構圖，相關人員責任分工;（2）建立溝通圖表，明確雙方（特別是船舶經營人與船上壓載經營人之間）的溝通和責任；（3）HSE 計劃，編制作業風險評估和控制措施清單；（4）作業流程；（5）潮汐條件（根據潮汐情況和天氣限制情況定義load-out 作業等級）；（6）天氣限制情況，包括碼頭實際潮汐情況和作業窗口；（7）SPMT 布置情況，考慮運輸穩定性、車板強度和模塊結構強度；（8）SPMT 上部墊墩布置：SPMT 在負載時的運輸高度約為1200-1700mm，當甲板上支墩較高時，需要在SPMT 上襯墊package 提升運輸高度以便模塊在支墩上就位。Package 以鋼結構為主，木方輔助。墊墩位置可根據模塊底部可支撐結構來確定；墊墩高度可根據船舶甲板上支墩高度以及模塊底部可支撐結構的高度來確定；（9）SPMT 上部支墩安裝和拆除程序；（10）貨物在SPMT上的綁扎布置；（11）滾裝跳板圖紙和承載力計算；（12）地面承載能力校核，車貨對地壓力應包括由于坡度、風、加速度和重心包絡線內可能位置而產生的額外載荷；（13）碼頭征用計劃；（14）碼頭承載能力驗證；（15）場內倒運路線勘察（包括干涉等檢查）；（16）作業現場和碼頭布置圖，包括纜樁和護舷詳細信息；（17）模塊幾何尺寸、重量和重心信息；（18）海運綁扎和支墩布置圖；（19）船舶系泊設計和計算；（20）壓載水調節計劃;（21）動員設備清單，包括設備證書、維修保養記錄報告，每一軸線的標識和序列號（包括應急設備）；（22）記錄和監測程序：（船舶吃水、縱傾、橫傾，艙內壓載水量，模塊運動，天氣情況，SPMT 工作狀態等）（23）檢測清單；（24）應急計劃；（25）應急響應程序等。

作業風險分析一般應在裝船前兩個月進行，一份安全的作業計劃源于一份全面的作業風險分析。

3 重點作業環節相關技術要求

3.1 SPMT 運輸穩定性要求

運輸穩定性包括靜穩性和動穩性。靜穩性計算時只考慮模塊的重心偏移和道路坡度對穩定性的影響，一般坡度取4%（也可以根據實際路勘結果來計算），要求靜穩定角不小于7°。動穩性計算時需要考慮模塊的重心偏移、道路坡度、運輸時產生的橫向和縱向加速度、風載荷等環境因素，一般坡度取4%（也可以根據實際路勘結果來計算），橫向加速度0.2%g，縱向加速度5%g，風載荷取16m/s，要求動穩定角不小于5°。運輸穩定性和穩定角、穩定面等概念可參考公路大件運輸技術第三章[1]運輸穩定性介紹，穩定性相關計算也可參考文獻[2]等。

3.2 滾裝跳板結構和承載力計算

3.2.1 滾裝跳板結構和跳板鋪設

國內作業較常采用30-50mm 厚度鋼板配合砂石、木方、沙袋等鋪設成柔性滾裝跳板，這種跳板適用于重力式碼頭。除了柔性的鋼板外，國外項目普遍采用剛性過橋梁。過橋梁（也稱為“Ro-Ro ramp”）是標準的鋼橋，用于連接船和碼頭之間的縫隙。過橋梁由以下部分組成: 船舶甲板上的三角形斜坡（wedge）；主坡道(ramp)；碼頭側的三角形斜坡(wedge)；鉸合梁(hinge)，如圖1所示。鉸合梁可采用止動塊（止動塊焊接在甲板上）固定在甲板上，主要用于連接主坡道和船舶甲板上的三角形斜坡，主坡道可以在鉸合梁上自由旋轉，也可以在碼頭一側自由滑動(卸載時)。鉸合梁布置時應盡可能靠近船邊側。有的船舶在船尾甲板處有凹槽結構，根據船側凹槽的大小，鉸合梁（船側斜坡）可以布置在離船側殼體100mm 到2500mm 之間。

圖1 過橋梁組成部分

如果船舶甲板上空間有限（如尾部有煙囪、絞纜機、凹槽等），需提前進行實際測量并在船舶靠泊后現場確空間是否足夠。在作業開始前再次測量并確認合理SPMT 上船路徑，做好標記再鋪設滾裝跳板。

3.2.2 碼頭與船舶甲板之間相對運動的典型要求

使用剛性過橋梁時，整個滾裝過程須時刻檢查碼頭與船甲板高度差，應使船甲板水平面始終保持在碼頭水平面以上，避免滾裝跳板與碼頭前沿產生碰撞（有的碼頭前沿一定區域內可承載能力很小）。可通過在碼頭前沿放置標尺來滿足監測需求。碼頭和船舶之間的水平面差不應超過SPMT 行程能力(+/-300mm)。對于高度200mm 的過橋梁，一般標尺上標出的SPMT 通行許可范圍是100-200mm，極限范圍是50-300mm（可根據車輛實際情況制定）。車組在即將偏離許可范圍時停止行駛，利用潮水漲落和壓排載操作的共同作用，使高度差恢復至正常，之后車組繼續行駛上船。此外，由于制定裝船方案時考慮到了船舶的橫傾、縱傾角度，所以相應的裝船過程中也有要求，須不間斷地進行監測。當SPMT 全部軸線開上駁船甲板后，SPMT 繼續分段行駛，直至將模塊倒運至甲板上的指定位置[3]。

3.2.3 滾裝跳板受力分析

過橋梁的制造板材均等于或高于Q345B 級鋼材，重量輕，易于拆卸和重復使用。利用三維建模軟件建立過橋梁的幾何模型，然后將IGES 格式的幾何模型導入到ANSYS 的前處理軟件SCDM/DM 中進行處理，將實體模型處理成殼單元模型。對模型劃分網格，將跳板主要坡道兩側線約束，船側可簡單固定，岸側只約束Z 方向。在輪胎著力點投影面積上進行載荷加載。載荷可考慮最不利情況，即SPMT每軸線滿載(可按每軸48t計算)，且最大數量的車輪在主坡道上 (第一軸靠近碼頭前沿)。

3.3 滾裝場地承載計算

大型船廠自有碼頭在使用技術參數和使用要求文件中對作業環境標準、靠泊條件、允許載荷等都有作業要求。一般碼頭大件出運通道上的均布載荷約為10t/m2。有些碼頭的特定結構適合鋪設滑軌滑移萬噸模塊，滑軌區域的線載荷在100t/m 以上，滑軌中間區域的均載小于10t/m2，碼頭前沿區域的均載約為2t/m2。當采用SPMT 滾裝時，需要先驗證車貨總重對地面的壓強是否小于滾裝場地的承載能力。在初步計算時，可直接根據壓強的公式進行保守計算（投影面積計算法）。行業內也通常采取分載面積計算法，計算方法可參考文獻[4]等。

當計算不滿足要求時，可采用增加車組壓載面積（增加車組列數）或在碼頭強結構上鋪設分載梁的方式來分載車貨對地壓力。模塊的初步運輸方案是綜合考慮車組承載能力和模塊結構強度來確定的。當需要增加運輸車組列數時，需要考慮模塊底部結構強度是否足夠。也可考慮在模塊外結構上增加trailer wing 的方式來進行模塊重量分載，以及在碼頭前沿鋪設路基板進行分載。

4 結論

一份標準且完整的裝船程序方便客戶和MWS 審核，有利于參與項目操作的各方人員溝通交流、明確工作內容和工作要求、規避作業風險，為項目順利執行提供有利保障。