桥式抓斗卸船机整机上岸方式

李恭川

上海振华重工（集团）股份有限公司 上海 200125

随着经济的发展，我国对铁矿石、煤炭等资源类矿产的需求量不断攀升，随之而来的是散料装卸效率的提升需求，需要有相适应的散料装卸设备来满足装卸生产，桥式抓斗卸船机因其超高的散料卸载效率，是目前众多散料装卸码头选择的典型设备。

散料装卸码头根据自身发展需求添置新的桥式抓斗卸船机设备，为其提高装卸效率。目前国际主流桥式卸船机装卸效率可达3 000 t/h。

文中所述的3 000 t/h的桥式抓斗卸船机（以下简称卸船机）广泛用于电厂、石化及其他散料装卸领域的码头，作为30～40万吨级散货船的主力设备，其装卸作业的工艺流程为：卸船机通过移动式下车下挂的抓斗将散料抓起后，放入门框结构内的漏斗系统，漏斗系统将散料过渡至带式输送机，通过带式输送机系统将散料运送至码头后方的堆场。

对于新添置卸船机的码头，卸船机常规卸船方式为整机滚装，即通过在码头铺设临时轨道，待潮水涨至运输船与码头齐平，在船与码头间架设临时过渡轨道梁，通过卷扬机牵引，卸船机滚装上岸。上岸后撤除临时过渡轨道梁，通过千斤顶与顶升支座的配合将设备落入码头轨道。按照常规卸船方式，需预留一个宽约50 m的工作区域供卸船机滚装上岸。若是作业码头带式输送机廊道占据了卸船区域，必须将带式输送机的输送带剪断，拆除卸船区域廊道及其支撑托辊，待卸船机上岸后再恢复带式输送机廊道的建设、硫化输送带，自卸船开始至带式输送机恢复作业需2周时间。

由于该卸船方式对码头连续作业产生极大的影响，为了使作业码头在短时间内恢复生产，将新添置的卸船机对码头装卸作业的影响降至最低，不拆除带式输送机廊道，可采用卸船机整机码头端部滚装上岸和整机吊装上岸2种方式。

2.1 码头端部整机滚装卸船

该方案在制造厂整机滚装上船，到达用户码头后运输船顶靠用户码头端部，在码头本机行走轨道上方铺设临时轨道（临时轨道最后一段使用斜坡轨道），调整运输船位置使船上轨道与码头临时轨道对齐，在运输船与码头间架设临时过渡轨道梁，通过卷扬机牵引，卸船机利用自身行走滚装上岸（带式输送机廊道在海陆的门框内），通过最后一段斜坡轨直接进入码头轨道。

采用此方案需满足以下条件：运输船船艉无阻碍整机滚装的障碍物、船的型深满足运输船与码头齐平、码头端部有防止运输船与码头相碰撞的靠泊墩、码头上的系缆桩符合运输船端部靠岸系缆要求、码头端部海域水流和风向符合系缆的最大承载。

针对以上条件进行逐一对比，码头端部靠泊墩和系缆桩设置无法满足运输船靠泊要求，并且根据历史气象信息，端部海域水流速率较高，会对卸船过程造成影响；
符合滚装型深的运输船在市场上较少，故此方案评估后无法实现。

2.2 整机吊装上岸

运输船舶正面靠泊码头，大型浮式起重机（以下简称浮吊）在码头端部抛锚，抛锚完成后跨越运输船船艏进行吊装索具挂钩，吊起卸船机，通过自身锚点横向移动，卸船机越过带式输送机廊道上方后落入码头卸船机轨道。采用此方案需满足以下条件：1）浮吊吊装幅度的额定起重量大于卸船机自重、冲击载荷与吊索具之和的质量；
2）起升高度满足卸船机能够顺利越过码头廊道的高度；
3）作业区域海域锚索受力满足浮吊作业时锚泊力的要求。

针对以上条件，根据设计图初步编制现场整机吊装工艺，以确定浮吊具体参数选择的相关要求，最终确定采用整机吊装方案。

3.1 卸船机性能参数

卸船机轨距30 m，基距18 m，前伸距52 m，后伸距27.5 m，轨道面以上起升高度32.5 m，轨道面以下28 m，额定装卸效率3 000 t/h，整机质量约2 100 t，主要针对目前全球最大散料运输船（400 000 DWT）的卸船作业。

3.2 整机吊装技术分析

3.2.1 浮吊作业参数及锚泊系统受力计算

在国际工程项目建设过程中，承包商可能因为某种原因将部分工程分包给当地企业。当项目所在国政府保护地方施工企业要求当地分包某些工作或者某些项目时，在一些比较落后的国家当地施工企业可能技术无法满足要求，从而会造成整个项目出现进度落后或者质量不合格等问题，对施工单位造成影响。

根据卸船机现场整机吊装工艺，结合安装场地周边的浮吊情况，初步确定某5 000 t浮吊作为卸船机整机吊装的浮吊，吊装载荷与臂幅、起升高度参数如表1所示。

表1 5 000 t浮吊主要技术参数

通过5 000 t浮吊比对初始吊装工艺所需起重量和起升高度参数，确定使用60 m幅度作为本次整机吊装幅度（见图1），以确定浮吊臂架与卸船机是否产生干涉，完善整机吊装工艺。

确定浮吊吊装幅度后，根据浮吊船体主参数和卸船机的受风面积计算锚索系统的锚泊力。

1）浮吊船体长度为138.50 m，宽度为50.80 m，型深为9.60 m，吃水深度为5.25 m，船体湿表面积为8 435.00 m2。

2）卸船机受风型心高度为58 m，纵向受风面积为1 620.2 m2，横向受风面积为1 446.5 m2。浮吊受风型心高度为52 m，纵向受风面积为2 500 m2，横向受风面积为3 386 m2。

结合当地的地质水文条件和上述参数，根据不同风向和水流方向浮吊作业工况，计算锚索系统的受力情况，得出最大锚泊力满足浮吊的锚索系统作业要求如图2、图3所示。

3.2.2 吊装载荷分析

根据整机重心位置，计算卸船机门框系统联系横梁靠近立柱位置4个吊点的受力情况（计算吊点处最大载荷约700 t），在吊点处安装4件整机吊装吊耳，单件吊耳额定承载力800 t。考虑吊装钢丝绳与卸扣安装的便捷性，单件吊耳设计为4孔吊耳。

卸船机门框系统立柱与上层联系横梁吊耳安装位置的钢结构，承受整机质量与海浪波动的叠加载荷，通过对吊点安装位置钢结构和吊耳有限元分析（见图4、图5），吊耳载荷符合要求，吊耳安装位置上层联系横梁箱体梁内部结构局部应力过大，需进行结构加强方可满足整机吊装的要求。

2）卸船机在制造厂发运码头滚装上船，需通过压载水舱内压载水的调节，适用整机滚装上船；

3）卸船机装载后船舶的整体稳定性满足卸船机装载后船舶有良好的摇摆修正性能。

同时满足以上3点要求，最终选择排水总吨为5万吨级的港口机械专用运输船作为承运船舶，其主总长度为225 m，2柱间长度为206 m，型宽为32.24 m，最大宽度为40 m，型深为13.5 m，设计吃水深度为8.5 m。

5.1 制造厂滚装装船

卸船机完成整机调试试车后，因吊装时整机重心的要求，将前大梁仰起，挂好安全钩。

卸船机整机顶升，大车行走转向，在运输船与制造厂码头间架设临时过渡轨道梁，待运输船与码头齐平后，通过卷扬机牵引卸船机上船。卸船机在船上顶升，大车行走转向（最终在码头运行状态），整机海运绑扎完成并经检验合格后，运输船开航。

5.2 运输船、浮吊航行程序及进港申请

1）进港前，向当地海事部门申请发布航行安全通告，由海事部门派遣大马力拖轮护航。按照SOLAS海事公约要求，对主辅机、舵机、AIS、通讯、照明等航行设备及助航设施进行检查测试记录，确保其处于正常适航工作状态。

2）提前收听天气预报，准确掌握整个进港期间的水文气象情况，尤其通过历史气象比对是否存在突发性大风、强对流、暴雨的可能性，妥善安排好应急预案。

3）进港时，选择指定航道，在视线较好的白天航行进港。航行要求：视程大于1 n mile，风力6级及以下，密切关注风和流压的影响；
为防止压坏码头靠泊墩，提前选择靠泊时间，以低平潮靠泊为宜。

4）密切注意进出口各船舶动态，及早用VHF相关频道与对方取得联系，主动协调避让，以策安全。

5）船艏派专人值守，备妥船舶上的2个锚，确保在紧急情况时能立即抛下；
一旦在航行中遇突发恶劣天气，立即向当地海事部门交管中心报告，听从海事交管中心的指挥；
在拖轮护航下采取滞航，用VHF向周围船舶通报本船动态或选择安全水域锚泊。

5.3 运输船和浮吊靠泊程序

1）运输船到达码头前沿后，通过拖轮靠泊码头预留指定泊位，船艏和船艉共需8根缆绳。

2）运输船靠妥码头后，浮吊到达卸船机码头端部海域，起航行锚，抛下右后锚，拖轮护航浮吊向靠近码头端部方向前进，用浮吊自带抛锚艇将浮吊船艏缆绳挂至码头系缆桩上。

抛锚艇依次抛下右前锚、左前锚和左后锚，为方便夜间航行的船舶，锚浮上配置夜间可见的自亮灯。

抛锚结束后，浮吊调整船位，拖轮解绑离开浮吊，浮吊吊装具备作业条件。

5.4 卸船机整机吊装作业程序

1)运输船右舷顺靠卸船机码头安全泊位，船艏距码头边约50 m距离系缆，需带好头缆、尾缆与倒缆（见图6）。

2）待浮吊抛锚完成后，运输船在拖轮的协助下移位至所示位置，船艏头缆变为横缆，为确保船艏能抵消回流的影响，此靠泊位需采用一艘港作拖轮协助运输船作业（见图7）。

3）浮吊跨过船头吊装第1台卸船机，浮吊通过自身锚点横向移动，卸船机越过带式输送机廊道上方后落入码头卸船机轨道（见图8）。

4）第1台卸船机吊起即将落入码头本机轨道时，运输船在港作拖轮的协助下脱离码头（为避免卸船机在岸上牵引时与船上卸船机大梁碰撞）。

5）待第1台卸船机岸上牵引至防风锚定位置后，运输船按进港方案重新靠泊。靠泊完成后，第2台卸船机在运输船上通过船上专用卷扬机牵引至第1台卸船机位置，按前述流程整机吊装。

由于整机吊装上岸涉及到的因素较多，为整机吊装前期需准备的设计资料、水文资料以及卸船机设计时局部钢结构加强等的沟通较为频繁，并且大件吊装水上作业是海事部门重点监管的活动，故建议用户方在有意向供货方采购卸船机时提前提出此要求。

文中项目的顺利实施，为卸船机整机上岸提供了一个新的方式，使作业码头因添置新设备暂停生产的时间降到最低，也为同类型产品的上岸提供一定的借鉴。