超大型集裝箱船貨物增加改造方案

譚建均 揭斌 林歡

摘? ? 要：針對某航運(yùn)公司的六艘16000TEU集裝箱船貨物增加改造項(xiàng)目，結(jié)合相關(guān)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從艙蓋加強(qiáng)改造、艙口圍加強(qiáng)改造、綁扎橋類型選擇、綁扎橋結(jié)構(gòu)舾裝設(shè)計(jì)、綁扎橋建造工藝等各個方面，探討集裝箱船貨物增加改造方案。

關(guān)鍵詞：綁扎橋典型結(jié)構(gòu)形式;綁扎橋舾裝設(shè)計(jì);綁扎橋建造方案

中圖分類號：U674.14 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： This paper focuses on the conversion of six 16 000 TEU container ships for cargo boost. Based on the design experience of relevant professional design units， this paper discusses the conversion scheme from the aspects of hatch cover reinforcement， hatch coaming strengthening， type selection of lashing bridge， structure and outfitting design of lashing bridge， and construction technology of lashing bridge.

Key words： Typical structure form of lashing bridge; Lashing bridge outfitting design; Lashing bridge construction scheme

1? ? ?前言

集裝箱船的大多數(shù)集裝箱堆放在甲板面上和貨艙蓋上，這些集裝箱隨著船舶的橫搖和縱搖會發(fā)生橫向和縱向移動。根據(jù)海上人命安全公約（2009）公約第Ⅵ章A部分第5條“堆放和系固”的要求：“在甲板上裝運(yùn)的貨物和貨物單元，其裝載、堆放和系固，應(yīng)盡可能防止在整個航程中船舶和船上人員造成損害或危險(xiǎn)，以及防止貨物落水滅失”。綁扎橋就是肩負(fù)防止集裝箱在整個航程中對船舶和船上人員造成損害或危險(xiǎn)，以防止集裝箱滅失的系固裝置之一。

在船舶運(yùn)營的過程中，根據(jù)航運(yùn)市場和航線的需求，可能會改變集裝箱的裝載方式和裝載量，產(chǎn)生貨物增加改裝工程，以重新滿足船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和集裝箱堆放方式的綁扎要求。

2? ? ?項(xiàng)目背景

我廠在2011年至2013年先后完成了K-LINE航運(yùn)公司的五個集裝箱船貨物增加改裝項(xiàng)目，船東提供改造方案和設(shè)計(jì)圖紙，船廠負(fù)責(zé)采購和建造。我廠于2019年初，與某航運(yùn)公司簽署了六艘16 000TEU集裝箱船貨物增加改造項(xiàng)目合同，由我廠負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、采購、施工。結(jié)合此次改造項(xiàng)目，船廠聯(lián)合相關(guān)設(shè)計(jì)院所對船東的技術(shù)要求進(jìn)行分析研究，完成貨物增加改造方案。

3? ? 綁扎橋類型選擇

3.1? ?綁扎橋的典型結(jié)構(gòu)形式

3.1.1傳統(tǒng)方管剪力墻綁扎橋

此形式為最原始的綁扎橋結(jié)構(gòu)形式，較適用于1層綁扎橋，在中小型船舶上廣泛使用，如圖1所示。

3.1.2 方管A架綁扎橋

對于萬箱級大集裝箱船，綁扎橋平臺高度基本為2層或3層，對綁扎橋減重要求較高，因此出現(xiàn)了將剪力墻取消由方管代替的綁架橋形式，如圖2所示。

3.1.3改進(jìn)型方管剪力墻形式綁扎橋

對于20 000箱級超大型集裝箱船，綁扎平臺層數(shù)增加到3層或4層，通常采用改進(jìn)型方管剪力墻綁扎橋形式，主要是結(jié)合方管A架綁扎橋和傳統(tǒng)方管剪力墻形式理念，適當(dāng)?shù)臏p輕綁扎橋重量，如圖3所示。

3.1.4 板式綁扎橋

板式綁扎橋是用板及型材組成的綁扎橋，方管由工字梁替代，工字梁和剪力墻及平臺形成了一個整體構(gòu)件，如圖4所示。

3.2? ?綁扎橋類型的選擇

結(jié)合本項(xiàng)目船舶參數(shù)特點(diǎn)和船東需求，本項(xiàng)目采用改進(jìn)型方管剪力墻形式綁扎橋，如圖3。

4? ? 艙蓋改造

4.1? ?艙蓋結(jié)構(gòu)加強(qiáng)

因集裝箱數(shù)量增加，艙蓋載荷隨著增大，通常考慮在以下位置局部改裝加強(qiáng)，以滿足強(qiáng)度要求。改裝位置如圖5所示。

4.2? ?艙蓋墊塊更換

按照新的艙蓋貨物載重量，更換新的艙蓋墊塊。

5? ? 船體結(jié)構(gòu)改造

5.1? ?艙口圍加強(qiáng)結(jié)構(gòu)

因集裝箱數(shù)量增加，艙蓋載荷隨著增大，艙口圍載荷同時增加，通?？紤]在艙口圍對應(yīng)艙蓋支撐區(qū)域局部改裝加強(qiáng)，以滿足強(qiáng)度要求。改裝位置如圖6所示。

5.2? ?甲板支撐下加強(qiáng)結(jié)構(gòu)

隨著集裝箱數(shù)量的增加，艙蓋和綁扎橋載荷增加，綁扎橋兩側(cè)的甲板支撐載荷同時增加，甲板支撐本體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也需要改裝加強(qiáng)。

6? ? 綁扎橋改造設(shè)計(jì)

6.1? ?綁扎橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

6.1.1規(guī)范，規(guī)則

（1）1966年國際載重線公約及其修正案;

（2）2009海上人命安全公約;

（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)評估--集裝箱船的一級結(jié)構(gòu);

（4）集裝箱船舶綁扎式橋梁結(jié)構(gòu)評估程序。

6.1.2? 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

（1）橫傾：±3.0 °;

（2）縱傾：±2.0 °。

6.1.3? 艙口圍最大撓度

（1）艙口圍橫梁撓度：±10mm、上拱和下沉 0.8mm/m;

（2）艙蓋和艙口圍在支承墊位置最大位移量：±80 mm。

6.2? ? 綁扎橋舾裝設(shè)計(jì)

（1）綁扎橋通道寬度，需滿足澳大利亞碼頭工人公約的要求，寬度不小于550 mm;對于2016年1月1日后敷設(shè)龍骨的船舶，需滿足《貨物堆裝和系固安全實(shí)用規(guī)則》的最新要求，通道寬度不小于600 mm。

（2）根據(jù)實(shí)際需求，通常僅需要在綁扎橋最上面兩層設(shè)置綁扎裝置，用于綁扎頂橋以上的集裝箱，其他層集裝箱可不設(shè)綁扎裝置。

（3）綁扎橋下層橋面的通道凈空高度應(yīng)按澳大利亞碼頭工人公約要求一般不小于2米，其縱向通道開孔用于前后艙面相通。

（4）綁扎橋下層橋面的格柵如遮蔽貨艙通道口的小艙蓋和貨艙通風(fēng)帽頭，橋面應(yīng)布置可翻轉(zhuǎn)格柵供小艙蓋開閉和操作通風(fēng)頭手輪用;如下層橋面與小艙口蓋平齊，可不設(shè)置平臺格柵，而直接在小艙口蓋面上通行，小艙口蓋的高度盡量與下橋面齊平。

（5）如在綁扎橋上設(shè)置貨艙通風(fēng)百葉窗，則在通風(fēng)口對應(yīng)下橋面區(qū)一般與艙口圍形成密閉區(qū)，通風(fēng)百葉窗開口在上下橋面間綁扎橋內(nèi)側(cè)。

（6）綁扎橋頂層橋面還需布置剩余的綁扎設(shè)備存放架。

（7）集裝箱綁扎形式分為內(nèi)綁和外綁。內(nèi)綁形式主要用于小型集裝箱船，外綁主要用于大型集裝箱船，在有些中小型新造船舶上也在嘗試著用外綁形式。

7? ? 綁扎橋改造建造工藝

7.1? ?總體建造方式

根據(jù)綁扎橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合船廠生產(chǎn)設(shè)施和建造工藝特點(diǎn)，將每個綁扎橋從中間斷開劃分為兩個分段，每個分段尺寸為27 m*14.5 m*1.2 m，分段重量控制在50 t左右，如圖7所示。

7.2? ?分段預(yù)制

分段主要結(jié)構(gòu)由矩形管、剪力墻、各層平臺板組成，舾裝件包含梯子、護(hù)欄、人孔、綁扎眼板、 燈座、冷藏箱插座箱、安全棒、電纜支架等?？紤]到分段扁平的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用平鋪側(cè)造的形式建造。矩形管分為普通支撐管和導(dǎo)向支撐管，導(dǎo)向支撐管作為艙蓋安裝時的導(dǎo)向管，其安裝精度要求高，其定位過程要高度重視。

7.2.1材料進(jìn)場

鋼材必須符合相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)圖樣要求。必須有鋼材生產(chǎn)廠提供的材質(zhì)證明書或者復(fù)印件（必須加蓋銷售單位公章），并且證明書上的爐批號和進(jìn)廠材料上的爐批號相一致，沒有證書的材料不允許使用。所有焊材要與之相匹配，進(jìn)廠焊材也必須有質(zhì)量證明文件。材料進(jìn)廠后要進(jìn)行必要的材料復(fù)驗(yàn)，包括無損探傷檢驗(yàn)及理化性能檢驗(yàn)。

7.2.2材料下料

進(jìn)廠材料經(jīng)確認(rèn)并經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)入下料工序。下料要采用數(shù)控切割機(jī)、多頭切割機(jī)及半自動切割機(jī)進(jìn)行切割，凡是圖紙上有下料大樣的構(gòu)件推薦使用數(shù)控下料以保證質(zhì)量。下料過程中做好材料標(biāo)示一致，尤其是特殊材料，整個制造過程中必須保證其材質(zhì)標(biāo)識的可追溯性，所有特殊材料材質(zhì)下料后應(yīng)在構(gòu)件上標(biāo)識清楚，以保證后續(xù)施工和焊接過程中采取對應(yīng)工藝。

7.2.3分段制作流程

組裝平臺檢查——預(yù)制好剪力墻和部分U型卷管——敷設(shè)有剪力墻一側(cè)矩形管立柱作為底平面（敷設(shè)完成后做好精度測量和固定限位）——裝配各平臺底在立柱位置的肋板——裝配各層平臺板——完成內(nèi)部焊接——敷設(shè)另一側(cè)矩形管立柱（敷設(shè)完成后做好精度測量，支撐和固定限位）——安裝梯子、護(hù)欄、綁扎眼板、燈座、冷藏箱插座箱、安全棒、電纜支架等舾裝件——安裝分段翻身、吊裝、運(yùn)輸所需臨時加強(qiáng)、吊環(huán)等——完工檢驗(yàn)——打砂、油漆。

7.2.4焊接要求

持證焊工必須在其考試合格項(xiàng)目及其認(rèn)可范圍內(nèi)施焊;所有焊條和埋弧焊焊劑使用前一定要烘干，焊條使用前要放在保溫桶內(nèi)，采用氣體保護(hù)焊時一定要注意防風(fēng)，所有焊絲要無銹、無油且保護(hù)層完好無損;焊前要清除焊縫兩側(cè)30mm內(nèi)的銹、油、水、及其他雜物。

7.2.5 分段預(yù)制精度要求

分段總寬度偏差±8 mm;普通立柱定位偏差±5 mm;垂直度偏差±5 mm;導(dǎo)向立柱定位偏差±5 mm;垂直度偏差±3 mm;各平臺高度定位偏差±8 mm;綁扎眼板定位偏差±3 mm。

7.3? 分段運(yùn)輸、吊裝、船上合攏，

7.3.1 分段運(yùn)輸

采用廠內(nèi)100 t門吊將分段從預(yù)制場地吊至方駁，方駁將分段運(yùn)至目標(biāo)泊位。

7.3.2 分段吊裝

在船上畫好安裝定位線和檢驗(yàn)線，分段到達(dá)目標(biāo)泊位后，用廠內(nèi)100 t門吊將分段從預(yù)制場地吊至船上安裝位置。

7.3.3分段合攏

分段安裝、檢驗(yàn)完成后，進(jìn)入分段合攏階段。

7.4? ?電纜敷設(shè)、電氣設(shè)備安裝

7.5? ?完工報(bào)驗(yàn)，傾斜試驗(yàn)

新綁扎橋和船體加強(qiáng)改造物重量，共計(jì)約為2230 t。超過原船空船重量1%，需重新做傾斜試驗(yàn)，以重新確定船舶改造后的重量重心位置，并完工報(bào)驗(yàn)、取證。

8? ? 結(jié)論

本課題針對某航運(yùn)公司的六艘16 000TEU綁扎橋改裝換新項(xiàng)目，結(jié)合相關(guān)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，完成了綁扎橋改造方案制定、送審圖紙清單制定、送審圖紙的設(shè)計(jì)周期評估、生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)周期評估、相關(guān)改裝材料證書的選取，同時也完善了幾種典型類型的綁扎橋改裝換新工程的物量估算清單，可供類似改造項(xiàng)目的在改造方案制定過程時作為參考。結(jié)合本廠場地設(shè)施和施工環(huán)境，編寫了完整的建造工藝，積累了大量經(jīng)驗(yàn)，形成綁扎橋改裝方案。