模塊滾裝裝船作業(yè)程序簡介

吳賀

（中遠(yuǎn)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(tài)，在模塊建造廠一般采用SPMT 滾裝裝船。裝船作業(yè)需要多方參與，涉及到的工作環(huán)節(jié)比較復(fù)雜，需要各方根據(jù)工作范圍提前梳理自己的工作步驟。

1 模塊滾裝裝船作業(yè)步驟

一般來說，模塊制造廠負(fù)責(zé)模塊稱重、支墩和綁扎件預(yù)制、支墩安裝和綁扎系固工作。軸線車（SPMT）方負(fù)責(zé)模塊場內(nèi)運輸、模塊滾裝上船和就位工作。船方負(fù)責(zé)船舶系泊、壓載水調(diào)節(jié)、滾裝過程中船舶姿態(tài)調(diào)整等工作。

模塊從制造場地到船上的主要步驟包括：預(yù)制支墩和綁扎結(jié)構(gòu)；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(fā)陸運許可證；所有應(yīng)急設(shè)備準(zhǔn)備就緒；模塊從制造廠運輸?shù)酱a頭前沿；模塊滾裝前作業(yè)風(fēng)險分析會；船前會；MWS 簽發(fā)滾裝作業(yè)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(diào)節(jié)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(xì)分許多詳細(xì)的步驟，這些步驟都是根據(jù)操作經(jīng)驗和規(guī)范要求科學(xué)合理總結(jié)而來，需要在完整的作業(yè)程序文件里面體現(xiàn)。

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(jù)工作范圍由相關(guān)方負(fù)責(zé)提供）。分包商可根據(jù)各自職責(zé)范圍提供每一航次的程序文件，并提交客戶和MWS 批準(zhǔn)，包括以下內(nèi)容：（1）組織結(jié)構(gòu)圖，相關(guān)人員責(zé)任分工;（2）建立溝通圖表，明確雙方（特別是船舶經(jīng)營人與船上壓載經(jīng)營人之間）的溝通和責(zé)任；（3）HSE 計劃，編制作業(yè)風(fēng)險評估和控制措施清單；（4）作業(yè)流程；（5）潮汐條件（根據(jù)潮汐情況和天氣限制情況定義load-out 作業(yè)等級）；（6）天氣限制情況，包括碼頭實際潮汐情況和作業(yè)窗口；（7）SPMT 布置情況，考慮運輸穩(wěn)定性、車板強度和模塊結(jié)構(gòu)強度；（8）SPMT 上部墊墩布置：SPMT 在負(fù)載時的運輸高度約為1200-1700mm，當(dāng)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(jié)構(gòu)為主，木方輔助。墊墩位置可根據(jù)模塊底部可支撐結(jié)構(gòu)來確定；墊墩高度可根據(jù)船舶甲板上支墩高度以及模塊底部可支撐結(jié)構(gòu)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(yīng)包括由于坡度、風(fēng)、加速度和重心包絡(luò)線內(nèi)可能位置而產(chǎn)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(nèi)倒運路線勘察（包括干涉等檢查）；（16）作業(yè)現(xiàn)場和碼頭布置圖，包括纜樁和護舷詳細(xì)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(shè)計和計算；（20）壓載水調(diào)節(jié)計劃;（21）動員設(shè)備清單，包括設(shè)備證書、維修保養(yǎng)記錄報告，每一軸線的標(biāo)識和序列號（包括應(yīng)急設(shè)備）；（22）記錄和監(jiān)測程序：（船舶吃水、縱傾、橫傾，艙內(nèi)壓載水量，模塊運動，天氣情況，SPMT 工作狀態(tài)等）（23）檢測清單；（24）應(yīng)急計劃；（25）應(yīng)急響應(yīng)程序等。

作業(yè)風(fēng)險分析一般應(yīng)在裝船前兩個月進行，一份安全的作業(yè)計劃源于一份全面的作業(yè)風(fēng)險分析。

3 重點作業(yè)環(huán)節(jié)相關(guān)技術(shù)要求

3.1 SPMT 運輸穩(wěn)定性要求

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

3.2 滾裝跳板結(jié)構(gòu)和承載力計算

3.2.1 滾裝跳板結(jié)構(gòu)和跳板鋪設(shè)

國內(nèi)作業(yè)較常采用30-50mm 厚度鋼板配合砂石、木方、沙袋等鋪設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(cè)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(zhuǎn)，也可以在碼頭一側(cè)自由滑動(卸載時)。鉸合梁布置時應(yīng)盡可能靠近船邊側(cè)。有的船舶在船尾甲板處有凹槽結(jié)構(gòu)，根據(jù)船側(cè)凹槽的大小，鉸合梁（船側(cè)斜坡）可以布置在離船側(cè)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(xiàn)場確空間是否足夠。在作業(yè)開始前再次測量并確認(rèn)合理SPMT 上船路徑，做好標(biāo)記再鋪設(shè)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(yīng)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(chǎn)生碰撞（有的碼頭前沿一定區(qū)域內(nèi)可承載能力很小）。可通過在碼頭前沿放置標(biāo)尺來滿足監(jiān)測需求。碼頭和船舶之間的水平面差不應(yīng)超過SPMT 行程能力(+/-300mm)。對于高度200mm 的過橋梁，一般標(biāo)尺上標(biāo)出的SPMT 通行許可范圍是100-200mm，極限范圍是50-300mm（可根據(jù)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(fù)至正常，之后車組繼續(xù)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(yīng)的裝船過程中也有要求，須不間斷地進行監(jiān)測。當(dāng)SPMT 全部軸線開上駁船甲板后，SPMT 繼續(xù)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(fù)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(dǎo)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(wǎng)格，將跳板主要坡道兩側(cè)線約束，船側(cè)可簡單固定，岸側(cè)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(shù)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(shù)參數(shù)和使用要求文件中對作業(yè)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、靠泊條件、允許載荷等都有作業(yè)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(jié)構(gòu)適合鋪設(shè)滑軌滑移萬噸模塊，滑軌區(qū)域的線載荷在100t/m 以上，滑軌中間區(qū)域的均載小于10t/m2，碼頭前沿區(qū)域的均載約為2t/m2。當(dāng)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(jù)壓強的公式進行保守計算（投影面積計算法）。行業(yè)內(nèi)也通常采取分載面積計算法，計算方法可參考文獻[4]等。

當(dāng)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(shù)）或在碼頭強結(jié)構(gòu)上鋪設(shè)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(jié)構(gòu)強度來確定的。當(dāng)需要增加運輸車組列數(shù)時，需要考慮模塊底部結(jié)構(gòu)強度是否足夠。也可考慮在模塊外結(jié)構(gòu)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(shè)路基板進行分載。

4 結(jié)論

一份標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)容和工作要求、規(guī)避作業(yè)風(fēng)險，為項目順利執(zhí)行提供有利保障。