碼頭橡膠護(hù)舷的精細(xì)化設(shè)計

丁澤祥

（福建省交通規(guī)劃設(shè)計院，福建 福州 350000）

對于常年處在水位變動區(qū)和浪濺區(qū)的護(hù)舷其材質(zhì)要求，現(xiàn)行規(guī)范中并沒有詳細(xì)的規(guī)定或者要求偏低[1-2]。設(shè)計單位在設(shè)計中通常是提出以護(hù)舷廠家提供的產(chǎn)品為準(zhǔn)的要求，未就護(hù)舷材質(zhì)給出詳細(xì)的技術(shù)要求，這就間接造成護(hù)舷在竣工驗(yàn)收后質(zhì)量不能得到有效保證[3]。通過調(diào)研福建地區(qū)多個投產(chǎn)運(yùn)營的碼頭，發(fā)現(xiàn)其中不少碼頭的護(hù)舷在投產(chǎn)使用不到5 a就出現(xiàn)較嚴(yán)重的損壞問題[4]，調(diào)研結(jié)果表明除了使用消耗和一些人為操作失誤外，多數(shù)是由護(hù)舷本體及配件質(zhì)量過低或防腐不重視造成?；诖耍斜匾谠O(shè)計階段對護(hù)舷及其配件質(zhì)量提出完整詳細(xì)的技術(shù)要求，保證護(hù)舷系統(tǒng)品質(zhì)，降低后期維護(hù)成本。

1 護(hù)舷本體技術(shù)要求

1.1 護(hù)舷膠料物理性能

護(hù)舷膠料的好壞直接決定了護(hù)舷的使用壽命和后期維護(hù)成本，因此有必要在設(shè)計階段對護(hù)舷膠料物理性能提出詳細(xì)完整的技術(shù)要求，以保證膠料質(zhì)量。

表1給出針對不同的檢測項(xiàng)目國內(nèi)外測試標(biāo)準(zhǔn)[4-15]對比結(jié)果，可知在膠料拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長率、硬度、壓縮變形、臭氧抗性等方面的性能測定國標(biāo)和國外標(biāo)準(zhǔn)一致，而在膠料抗撕裂強(qiáng)度、抗海水侵蝕能力、耐磨性、金屬骨架粘結(jié)強(qiáng)度等方面國標(biāo)未作要求。例如耐磨性對于拖輪護(hù)舷來說很重要；金屬骨架粘結(jié)強(qiáng)度亦是很重要的參數(shù)，金屬骨架（橡膠護(hù)舷內(nèi)置鋼板）必須要經(jīng)過噴砂處理，處理等級為Sa2.5級以上等。因此在設(shè)計階段應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)靈活按照國標(biāo)設(shè)計，同時參考國外標(biāo)準(zhǔn)提出完善的技術(shù)要求以確保橡膠護(hù)舷的膠料性能，延長護(hù)舷使用壽命，減少維修成本。

表1 膠料物理性能國標(biāo)和國外測試標(biāo)準(zhǔn)對比Table 1 Comparison of rubber material properties between the international standards and Chinese standards

1.2 護(hù)舷化學(xué)成分TGA測試

通常護(hù)舷化學(xué)成分測試由護(hù)舷生產(chǎn)廠家自身進(jìn)行測試，這種要求只限定了護(hù)舷測試的內(nèi)容，并未對護(hù)舷測試的真實(shí)性給予保證，因此部分護(hù)舷生產(chǎn)廠家為投標(biāo)成功壓低價格，其提供的護(hù)舷膠料指標(biāo)往往不達(dá)標(biāo)。鑒于此，建議在設(shè)計階段技術(shù)要求中明確提出護(hù)舷出廠化學(xué)成分測試應(yīng)由業(yè)主指定的權(quán)威第三方檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控并出具測試報告（即護(hù)舷TGA測試，檢測標(biāo)準(zhǔn)[16-18]見表2），不接受護(hù)舷廠家自行測試結(jié)果。

表2 護(hù)舷成品TGA測試標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Testing standards for rubber(TGA)

2 護(hù)舷配件技術(shù)要求

2.1 護(hù)舷配件材質(zhì)

對常年處在水位變動區(qū)和浪濺區(qū)的護(hù)舷來說，護(hù)舷配件的腐蝕速度和程度不容樂觀，在設(shè)計階段應(yīng)當(dāng)重視護(hù)舷配件質(zhì)量和防腐要求，保證護(hù)舷品質(zhì)，減少碼頭運(yùn)營成本。

通常在設(shè)計階段對橡膠護(hù)舷的配件材質(zhì)及安裝位置的要求以廠家提供的安裝圖紙為準(zhǔn)，在設(shè)計時未加以詳細(xì)說明，而多數(shù)建設(shè)單位是將護(hù)舷的采購、安裝一并打包交由施工單位完成，考慮到利潤和成本問題，部分護(hù)舷廠家提供的護(hù)舷配件材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)往往不符合要求，而相應(yīng)的設(shè)計文件又未提出詳細(xì)技術(shù)要求。因此，有必要在設(shè)計階段對護(hù)舷配件材質(zhì)提出詳細(xì)的技術(shù)要求[19-20]。

如表3所示，針對鼓型護(hù)舷的配件分別給出了在海水、陸地、內(nèi)河和兩河水中推薦的材質(zhì)，建議在設(shè)計階段根據(jù)項(xiàng)目選址位置和外部工況選用合適的護(hù)舷配件材質(zhì)。不建議在海水環(huán)境中護(hù)舷配件材質(zhì)采用陸地、內(nèi)河和兩河水中護(hù)舷適用的標(biāo)準(zhǔn)，雖節(jié)約了建設(shè)成本，但后期維護(hù)保養(yǎng)成本大大增加。

說明：表3預(yù)埋件不建議使用A3或1Cr18Ni9Ti或2Cr13等材質(zhì)，同時不建議用美標(biāo)316L不銹鋼代替S31603不銹鋼，磷含量不同。DA型護(hù)舷配件可參考表3選用。

表3 不同使用環(huán)境下鼓型橡膠護(hù)舷配件材質(zhì)比較Table 3 Comparison of drum fender accessories under different environment

2.2 定位板安裝

定位板的用途是定位預(yù)埋件的位置，防止預(yù)埋件位置偏移（圖1）。定位板安裝有3種方式：置于鋼模板內(nèi)側(cè)（圖2）、鋼模板內(nèi)側(cè)偏里（圖3）、鋼模板外側(cè)（圖4）。

圖1 定位板位置平面簡圖Fig.1 Plane diagram of positioning plate location

圖2 第1種定位板位置簡圖Fig.2 Location diagram 1 of positioning plate

圖3 第2種定位板位置簡圖Fig.3 Location diagram 2 of positioning plate

圖4 第3種定位板位置簡圖Fig.4 Location diagram 3 of positioning plate

第1種安裝方法將定位板安裝在鋼模板內(nèi)側(cè)，這種做法優(yōu)點(diǎn)是施工簡單、快速，缺點(diǎn)是將定位板留在胸墻或橫梁的表面，在海水的侵蝕下，定位板很快會發(fā)生較嚴(yán)重腐蝕，影響護(hù)舷使用及后期配件更換。第2種安裝方法將定位板安置在鋼模板內(nèi)側(cè)靠里，這種做法是不規(guī)范的施工做法，不建議使用。第3種安裝方法將定位板安裝在鋼模板外側(cè)，這種做法既可避免定位板留在碼頭胸墻或橫梁表面被腐蝕影響護(hù)舷使用及更換的問題，又可回收定位板節(jié)約成本。因此建議在設(shè)計階段提出定位板安裝在鋼模板外側(cè)的技術(shù)要求，減少配件的腐蝕。

2.3 預(yù)埋U形環(huán)與鏈條支架

預(yù)埋U形環(huán)和鏈條支架的用途均是用來安裝拉力鏈條和重力鏈條（圖5～圖6），從碼頭橡膠護(hù)舷使用情況的調(diào)研結(jié)果來看，在U形環(huán)腐蝕損壞后或者需更換新護(hù)舷時，想要更換U形環(huán)的代價較高，需破壞碼頭結(jié)構(gòu)，進(jìn)行鉆孔清孔注漿重新預(yù)埋。而鏈條支架則是通過螺母與預(yù)埋在胸墻或橫梁中的錨栓連接，需替換時只要更換鏈條支架即可，更換便捷，能有效避免U形環(huán)剛度不夠、后期不易更換等問題。因此建議設(shè)計階段直接指定使用鏈條支架。

圖5 預(yù)埋U形環(huán)（拉環(huán)）Fig.5 Embedded U ring(ring-pull)

圖6 錨鏈支架簡圖Fig.6 Chain bracket diagram

3 防沖板及連接件技術(shù)要求

3.1 封閉式防沖板

防沖板用來分散作用于靠泊船體內(nèi)的反力，通常設(shè)計階段對防沖板的尺寸進(jìn)行了設(shè)計，而未在防沖板的制造工藝、材質(zhì)和防腐方面作詳細(xì)要求。常見的防沖板制造工藝多為簡單的鋼板拼接、點(diǎn)焊，材質(zhì)多采用Q235或更差的材質(zhì)[1]，此類工藝簡單，建設(shè)成本低，防沖板使用壽命短，后期維護(hù)成本高。因此，有必要在設(shè)計階段就防沖板提出詳細(xì)技術(shù)要求。

建議防沖板采用全封閉式設(shè)計（圖7），材質(zhì)使用Q345B或以上標(biāo)號鋼板，同時內(nèi)置加強(qiáng)筋，兩側(cè)表面以上暴露鋼板厚度≥12 mm，單側(cè)表面暴露鋼板厚度≥10 mm，內(nèi)部未暴露鋼板厚度≥8 mm。防沖板的防腐主要依靠油漆，而目前國內(nèi)護(hù)舷廠家對油漆的重視程度很低。建議防沖板防腐標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到ISO12944 C5—M級別，干膜厚度DFT達(dá)到500 μm以上。

圖7 封閉式防沖板簡圖Fig.7 Closed fender panels diagram

3.2 貼面板

優(yōu)質(zhì)的貼面板有助于提高護(hù)舷裝置的使用壽命，減少維護(hù)成本，在防沖板的平滑接觸面、倒角邊和頂端都應(yīng)使用超高分子量聚乙烯貼面板。貼面板形式有大有小，較大的墊片通常更為堅固，較小的墊片在更換時更簡單、更廉價（圖8）。目前在設(shè)計階段對貼面板的物理指標(biāo)要求較少，從調(diào)研結(jié)果來看，不少貼面板只是粘在防沖板上或用化學(xué)方法附在防沖板上，并非按照貼面板生產(chǎn)廠家的要求機(jī)械地固定在防沖板上。防沖板上的貼面板物理指標(biāo)應(yīng)滿足表4要求[21-24]。

圖8 貼面板Fig.8UHMW-PE veneer

表4 貼面板的物理指標(biāo)Table 4 The physical indicators of UHMW-PE veneer

4 結(jié)語

使用廉價的護(hù)舷且希望付出最低的維修費(fèi)用幾乎是不可能的，初始階段節(jié)約的微小成本在碼頭運(yùn)營后期需花費(fèi)更多的資金來維修和保養(yǎng)護(hù)舷。反之，使用設(shè)計優(yōu)良，質(zhì)量較高的護(hù)舷系統(tǒng)，不僅能保證碼頭運(yùn)營的安全，而且花費(fèi)的維護(hù)費(fèi)用往往只是廉價護(hù)舷系統(tǒng)的一小部分。因此，碼頭橡膠護(hù)舷的設(shè)計應(yīng)提出相應(yīng)技術(shù)要求：

1）根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，護(hù)舷膠料物理性能測試技術(shù)要求在依據(jù)國標(biāo)的同時靈活參考國外測試標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而提出確保護(hù)舷膠料性能的技術(shù)要求。建議在設(shè)計階段技術(shù)要求中明確提出護(hù)舷化學(xué)成分TGA測試標(biāo)準(zhǔn)，不接受護(hù)舷廠家自行測試結(jié)果。

2）在設(shè)計階段根據(jù)項(xiàng)目選址位置和外部環(huán)境（海水、陸地、內(nèi)河和兩河水）選用合適的護(hù)舷配件材質(zhì)。建議定位板安裝在鋼模板外側(cè)，推薦使用鏈條支架代替預(yù)埋U形環(huán)。

3）在設(shè)計中應(yīng)對防沖板的制造工藝、材質(zhì)和防腐提出詳細(xì)要求。防沖板須采用全封閉式設(shè)計，防腐標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到ISO12944 C5-M級別。