基于减载靠泊的码头能力提升论证研究

苑志刚，薛楚渤，李戎韬，黄鑫亭，孔德峰

（1.锦州港股份有限公司，辽宁锦州 121007；2.锦州市交通运输综合行政执法队，辽宁锦州 121001）

引言

随着船舶的日益大型化，亟需扩大泊位的靠泊能力。由于新建大型泊位周期长，利用现有岸线资源提升泊位等级，是适应到港船舶日益大型化，保障港口安全生产的重要举措[4,7]。

在确保泊位水域适应性和码头结构、靠系泊设施的安全性的前提下，通过提出靠离泊限制条件，可以最大限度的发挥码头潜力，优化资源配置，缓解港区泊位紧张的生产作业压力。

锦州港304#、305#泊位位于锦州港区第三港池东侧岸线，见图1 所示。

图1 工程位置示意图

根据锦州港304#、305#泊位水域条件和码头结构的实际情况，对泊位按减载靠泊15 万t 级散货船舶对相关水域的适应性及码头结构、靠系泊设施的安全性进行论证。

1 码头现状

锦州港304#、305#泊位原批复的建设规模为1个3.5 万t 级和2 个5 万t 级通用泊位（水工结构按靠泊10 万t 级散货船设计），码头岸线全长744 m。2017 年该段岸线升级改造为10 万t 级，码头岸线长度和设计通过能力不变。码头面顶高程5.0 m，码头前沿停泊水域底高程-16.0 m，港池底高程为-15.0 m。码头结构断面见图2 所示。

图2 原码头结构图

码头上设有1 000 kN 系船柱以及SC1250H 橡胶护舷。码头前沿共布置12 台40 t-43 m 门机，轨距12 m，轨上起升高度26 m（抓斗）/37 m（吊钩），轨下起升高度20 m，具备通用散货装卸条件。

2 核算论证

2.1 设计船型

锦州港304#、305#泊位原设计船型10 万t 级，论证船型为15 万t 级散货船。设计船型见表1。

表1 设计船型主尺度表

2.2 码头及水域尺度复核

现有码头长度为744 m，15 万t 级船舶在304#泊位靠泊作业，占用部分305#泊位岸线。码头水域布置见图3。在考虑304#～306#泊位共用的情况下，码头长度满足靠泊要求。剩余码头岸线395 m，还可以同时停泊10 万t 级及3 千t 级船舶各一艘，或同时靠泊2 艘2 万t 级船舶[1]。

图3 泊位平面布置示意图

15 万t 级散货船减载至载重吨不超过10 万t级散货船上限10.5 万t，对应减载至吃水13.7 m，靠泊所需的码头前沿设计底高程为-14.92 m。现状码头泊位前沿底高程-16.0 m，可以满足15 万t 级散货船减载至13.7 m 的靠泊要求。

三港池回旋水域直径为500 m，约合1.73 倍15万t 级散货船船长289 m，满足规范不小于1.5～2倍船长的需求。

15 万t 级散货船减载至吃水13.7 m，考虑乘潮2 小时，乘潮水位1.81 m 所需的港池、航道底高程为-14.01 m。泊位对应的港池至现有301#泊位港池间的支航道底高程为-15.0 m；锦州港主航道设计底高程-17.9 m，满足论证船舶减载航行需要。

本港区航道通航15 万t 级散货船所需航道的通航宽度为177 m。锦州港主航道按照30 万t 级油船减载单线通航设计，通航宽度320 m，航道总长度约30.6 km。航道可满足论证船舶航行需要。锦州港第三锚地面积为108.8 km2，底高程-18.0～-21.0 m，可以满足15 万t 级散货船的需要。

2.3 装卸工艺复核

门机作业15 万t 级散货船（减载）需要的最大回转半径为43.25 m，既有门机最大回转半径为43 m，基本满足15 万t 级散货船作业要求。

采用抓斗吊装清舱设备，在轻载吃水6.0 m 的情况下，所需最大轨上起升高度为28.4 m。泊位现有门机抓斗轨上起升高度26 m，即采用抓斗吊装清舱设备的情况下，抓斗轨上起升高度不满足要求，需采用压载吃水8.4 m 以上或采用吊钩进行清舱设备的进出舱作业。

锦州港304#、305#泊位码头为顺岸布置，门机可根据作业需要沿轨道行走，走行范围能够满足15万t 级散货船（减载）的装卸作业要求。

2.4 系靠泊设施复核

系缆力按9 级风计算，当风力大于9 级时船舶需离开码头，船舶系缆力计算结果最大值为705 kN，现有1 000 kN 系船柱满足计算要求。根据《港口工程荷载规范》[3]中的规定，船舶作用在系船柱上的系缆力标准值15 万t 级船舶不应小于1 300 kN，因此需新增10 个1 300 kN 系船柱。

船舶靠岸时，按照靠岸法向速度不大于0.08 m/s，撞击能量计算最大值为415 kJ。现有SC1250H 两鼓一板护舷吸能量764 kJ 满足船舶靠泊要求。在横浪作用下，系泊船舶有效撞击能量计算最大值为330 kJ。现有SC1250H 两鼓一板护舷满足船舶靠泊要求。

2.5 码头结构复核

锦州港304#、305#泊位码头主体为重力式沉箱结构。码头抗倾、抗滑稳定性。沿基床顶面：抗滑作用效应组合值/滑动作用效应组合值为1.35，抗倾作用效应组合值/倾覆作用效应组合值为2.55；沿基床底面：抗滑作用效应组合值/滑动作用效应组合值为1.09，满足规范规定的γ＞1 的要求[2]。

基床顶面应力最大应力377 kPa，不大于600 kPa，满足规范要求。

码头结构基础持力层为岩基，持久工况地基承载力抗力分项系数2.95，满足规范要求抗力分项系数应不小于2.0 要求。

码头整体稳定性验算采用固快指标计算，抗滑力矩标准值与滑动力矩的设计值之比为1.68，满足规范规定的非黏性土坡不小于1.3～1.5 的要求。

3 减载靠泊限定条件

本泊位减载靠泊15 万t 级散货船舶时，需要严格控制船舶靠、离泊限定条件，确保码头结构和附属设施工作状态良好。靠、离泊限定条件见表2。

表2 减载靠、离泊限定条件表

4 结语

本研究对锦州港304#、305#泊位靠泊15 万t 级散货船舶（船舶减载至吃水不超过13.7 m，载货量不超过10.5 万t）进行研究，研究结论如下：

1）泊位长度可满足15 万t 级散货船减载（减载后吃水不超过13.7 m，载货量不超过10.5 万t）靠泊要求，停泊水域、船舶回旋水域、港池及航道等水域尺度可满足15 万t 级散货船减载的靠离泊作业要求；

2）码头既有门机回转半径起升高度、行走范围能够满足15 万t 级散货船（减载）的作业要求。采用抓斗吊装清舱设备的情况下，抓斗轨上起升高度不满足要求，需采用压载吃水8.4 m 以上或采用吊钩进行清舱设备的进出舱作业；

3）在码头前沿新增10 个1 300 kN 系船柱，码头系靠泊设施、码头结构均可满足15 万t 级船舶减载靠泊作业要求；

4）码头使用期间，应严格限制船舶靠、离泊限制条件。