齐齐哈尔重件专用码头结构型式及装缷工艺方案探讨

赵清江,管效仲

(黑龙江省航务勘察设计院,哈尔滨 150001)

1 问题的提出

黑龙江省是国家开发建设最早的工业基地之一,经过 50多年的建设,已建立了一个基础比较稳固的工业制造体系。装备制造业已成为全省支柱产业,在国民经济中占有十分重要的地位。

哈尔滨电站设备集团公司和齐齐哈尔的中国第一重型机械集团公司在电站成套设备、冶金成套设备、大型矿山设备、煤矿综采设备、大型石化容器、重型压力机械、重型数控机床制造水平和能力等方面在国内具有明显优势,占有相当大的市场份额。这些产品具有单件重量大或体积大的特点,如哈电机厂生产的 1000MW的热电发电机定子重量达430 t以上;为三峡工程配套的转轮直径已达 10多米,高度达近6m;齐齐哈尔中国一重机械集团公司为三峡工程生产的电机上冠、下冠、叶片等大件设备重量达100 t以上,长度达 10多米。公路或铁路运输已难以满足其运输要求。而这些重大装备(件)产品能否顺利运出,成为这些企业目前以及今后能否在本地发展状大的关键环节;也直接关系到黑龙江省乃至全国的产业布局问题。为此黑龙江省委、省政府提出了“加强口岸基础设施和对俄大通道建设,”“建设对俄出海运输通道”的意见。《黑龙江省人民政府专题会议纪要(第二十四次)》确定了建设《黑龙江省重大装备(件)水路运输(江海联运)建设项目》。该项目拟在齐齐哈尔和哈尔滨各建一个千吨级重件启运港,在抚远县设一座重件转运港,实施江海联运以解决重大装备(件)的运输问题。其中哈尔滨重件启运港是利用原哈尔滨港木材泊位经过改造后安装500 t桥式起重机来实现重件的装船作业。抚远重件转运港是采用建造一艘500 t浮式起重船进行江、海轮间的换装作业。齐齐哈尔重件起运港采用斜坡道码头形式,缆车气囊滚装工艺方案实现重件的装船作业。

2 码头结构型式与装卸方案分析

利用桥式起重机以及浮式起重船进行重件的装卸船作业,在国内的同类港口中已有应用,这里不在赘述,本文仅对齐齐哈尔重件起运港的斜坡道缆车气囊滚装工艺方案进行一下探讨。

齐齐哈尔重件启运港港址位于齐齐哈尔市富拉尔基区红岸大街北端,嫩江右岸。该处河段属嫩江中下游河段,航道等级为Ⅳ级航道,通航保证率为 90%,设计水位时可通航600 t级船舶,中、高水时千吨级船舶可由此下行进入松花江和黑龙江,进行江、海轮换装后经江海联运航线直达我国东南沿海各港口。

港址处水域条件良好,流态稳定;陆域平均高程在149.55m(黄海高程)左右,交通便利。水陆域条件均较适宜建港。根据当地水文站的水文资料,经排频计算确定港址处设计水位分别为:①设计低水位:139.65m(黄海高程,90%保证率);②设计高水位:144.59m(黄海高程,20a一遇)。

齐齐哈尔重件启运港的设计装载重件重量为500 t。其码头结构形式及装卸工艺最初考虑有两种方案:

第一方案为码头结构采用直立式混凝土墩台型式,利用6300 kN履带式起重机(SCC6300)进行重件的装卸船作业。该方案需要建设资金3 600万元(码头部分 600万元,起重机3 000万元),见图1。

第二方案为码头结构采用重力式结构型式,利用500 t桥式起重机进行重件的装卸船作业。该方案需要建设资金2 800万元(码头部分 800万元,桥式起重机2 000万元),见图2。

这两个设计方案都存在着投资较大,装卸设备利用率较低的缺点,进而导致项目的财务内部收益率过低,建设单位难以承受。为此我们项目组又进行了系统深入的研究,最终确定了斜坡道缆车气囊滚装工艺方案,较好地解决了以上矛盾,装卸效率也完全能满足重件运输的需要。

图1 履带式起重机装卸工艺图

图2 桥式起重机装卸工艺图

3 具体设计方案

码头型式采用实体斜坡结构,斜坡道顶端嵌入岸坡与进码头道路垂直相交。顶标高为148.65m,加上缆车后,使缆车项面标高与码头道路标高相同,即达到149.55m。斜坡道底端伸入水中,底端顶面标高138.05m(黄海高程),满足设计低水位时设计船型靠泊。缆车轨道采用抛石基床轨枕道砟基础,每条轨道底端设车挡。斜坡道两侧及底端采用阶梯形石笼结构挡墙,挡墙外侧设无纺布护底。码头斜坡道长97.5m,宽20m,坡比 1∶10,沿斜坡道布置 P60型重轨 5条,等距分布,轨枕采用钢筋混凝土结构,轨枕间距取0.9m。

图3 斜坡码头纵剖面图

缆车为楔形体,顶面水平,底面为斜面,坡比与斜坡道坡比相同。顶面尺寸为20m(平行岸坡方向)×11m(垂直岸坡方向)缆车设计极限承重800 t。当缆车进入斜坡道与岸坡嵌入口时,缆车顶面与岸坡顶面齐平,形成一体。

根据齐齐哈尔重件码头的设计装载重件重量(500 t),可选用 12根直径为0.8m、长11m的“永泰”新型整体缠绕高强度船用气囊。

单根气囊的技术指标为:滚动时安全工作压力0.08MPa,可以安全承载60 t;静止时安全工作压力0.1MPa,可以安全承载75 t。

具体装卸工艺方案如下:

1)开动卷扬机将缆车绞入嵌入口,与进港道路紧密衔接形成一体后,将缆车及卷扬机同时制动;将重件运输车开至缆车上,停稳后制动。

2)根据重件重量可用 4～8个起重重量为100 t的 DYG型超高压同步千斤顶顶起重件,开走重件运输车。

3)将“永泰”新型整体缠绕高强度船用气囊放入重件下,充气至滚动时安全工作压力后,撤去高压同步千斤顶,此时重件完全落在气囊上。

4)下放缆车至停船位置,与重件运输船对接后,利用船用卷扬机牵引重件,使重件在气囊上滚装上船。重件达到装船位置后,在重件下设好垫木,将气囊放气后,撤去气囊,即完成重件的装船作业。具体 4、图5。

图4 重件滚装俯视示意图

图5 重件滚装正视示意图

此工艺方案的优点为工程造价低,工程总体预算造价800多万元,比前述两个方案节约资金 3～4倍。装卸安全可靠,易于操作。缺点是装卸效率偏低,但由于重件每年的运输频次较低,因此其装卸效率完全可以满足重件运输需求。

齐齐哈尔重件码头现已建成,并且重载试车成功。该码头的建设为同类码头的设计和施工积累了经验,并且丰富和完善了重大装备件的装卸工艺。

[1] 中交第二航务工程勘察设计有限公司,长沙理工大学.JTJ212-2006河港工程总体设计规范[S].北京:人民交通出版社,2006.

[2] 中交四航局有限公司.JTS167-2-2009重力式码头设计与施工规范[S].北京:人民交通出版社,2009.

[3] 中华人民共和国交通部 .JTJ294-98斜坡码头及浮码头设计与施工规范[S].北京:人民交通出版社,2007.