淺談某船排工程平面布置方案的設(shè)計要點

鄭家豪 廣東金東?？辈煸O(shè)計有限公司

針對船排工程而言，滑道、橫移區(qū)和船臺的平面布置為重點設(shè)計內(nèi)容，若想達到對船排更為科學合理的平面方案，結(jié)合以往的工程案例，對船排工程中平面布置設(shè)計要點開展案例分析，現(xiàn)實意義顯著。

1.工程概況

汕頭江南船舶修造廠的船排工程位于礐石蜈田村。該項目[1]建設(shè)規(guī)模為新建1座5000DWT主滑道和一座2000DWT橫移區(qū)，四座2000DWT船臺。工程設(shè)計范圍以主滑道、船臺及橫移區(qū)域為主。現(xiàn)結(jié)合該船排工程，對平面布置方案開展實例分析。

2.案例分析

2.1 設(shè)計原則

針對此船排工程總體方案設(shè)計及其優(yōu)化實踐中，所需遵守的設(shè)計原則詳細如下：一是務(wù)必要嚴格依照國家及交通運輸部對水運工程所提出現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范，實施總體設(shè)計；二是平面設(shè)計務(wù)必要綜合考慮到此船排工程實際所處整個海域水文地質(zhì)條件，確?？沙浞譂M足船舶的上下船排實操安全層面要求，且與廠區(qū)整體的規(guī)劃需求相符；三是要充分滿足于廠區(qū)總體生產(chǎn)管理及安全生產(chǎn)、工藝流程和分期建設(shè)等各項需求，盡可能地節(jié)約項目投資，達到成本控制目的；四是務(wù)必要確保和廠區(qū)陸域及其鄰近建筑維持良好協(xié)調(diào)性，防止互相影響或是干擾情況出現(xiàn)，并考慮到廠區(qū)今后發(fā)展需求，達到總體規(guī)劃、分期實施、安全適用、經(jīng)濟合理的目的。

2.2 設(shè)計基礎(chǔ)資料

2.2.1 設(shè)計水位

設(shè)計高水位：1.30m（高潮10%）。

設(shè)計低水位：-0.56m（低潮90%）。

極端高水位：3.42m（五十年一遇）。

極端低水位：-1.34m（五十年一遇）。

上排水位：0.60m（上排噸位5000噸級船型）；-0.56m（上排噸位2000噸級船型）。

2.2.2 設(shè)計船型尺度

設(shè)計代表船型尺度詳見表1。

表1 設(shè)計代表船型尺度表

2.3 船排平面布置主尺度

2.3.1 滑道主要參數(shù)確定

（1）滑道型式采用縱向機械化分節(jié)船排滑道。

（2）滑道選線：選取與廠區(qū)岸線垂直的方向布置。

（3）滑道坡度取1:18。

（4）軌距：主滑道設(shè)2根主鋼軌，一般為1/2～1/3船寬。5000DWT船舶寬度為15.2m，其軌距為5.07～7.6m，2000DWT船舶寬度12～13.5m,其軌距為4.0～6.75m，綜合考慮，本工程主滑道軌距取6m。

（5）滑道末端水深。根據(jù)《縱向傾斜船臺及滑道設(shè)計規(guī)范》（CB/T 8502-2005）[2]滑道末端水深由下式確定：

式中：TF——首排處吃水（m）；5000DW T取2.8m，2000DW T取1.9m；

a——裕度，為0.3～0.5m。取0.3m；

h1——首排上的曲線邊墩高度，民用船舶通常不考慮；

hT——首排及墊木高度，小船取0.8～1.0m，大船取1.0～1.2m，取1.2m；

Lpp——船舶垂線間長（m），5000DWT船取92.50m，2000DWT船取65.2m；

i——滑道坡度，取1:18。

圖1 船排工程平面布置圖

下水車的總長度取0.9算，滑道末端水深H為：

5000DWT船型：H=2.8+0.3+1.2+0.9×92.5/18=8.93m 2000DWT船型：H=1.9+0.3+1.2+0.9×65.2/18=6.66m

（6）滑道末端標高。5000DWT船型上排水位為0.6m，則滑道末端標高為-8.33m。

2000 DWT 船型上排水位為-0.56 m，則滑道末端標高為-7.22m。

（7）滑道頂端高程。本工程滑道頂端高程取設(shè)計高水位1.30m。

（8）滑道長（按5000DW T船舶計算）?；篱L=（滑道頂端高程-滑道末端高程）×18=（8.33+1.3）×18=173.34m。取整174m。

2.3.2 船臺區(qū)

（1）主滑道頂端船臺的坡度、軌距與下水滑道取值一致。

（2）采用露天船臺。

（3）船臺主尺度。

1）船臺長度。

2000DWT船型：

L=LOA+2l=70+2×2.5=75m

5000DWT船型：

L=LOA+2l=100+2×2.5=105m

式中：

LOA——船舶總長，2000DWT船型船長為70m，5000DWT船型船長為99.99m；

l——腳手架寬度，1.5～2.5m，取2.5m。

2）船臺寬度：2000DWT船型：

B=BO+2b+2b3=13.5+2×2.5+2×2.5=23.5m,

取24m；連續(xù)布置兩側(cè)船臺寬度取22m。

5000DWT船船型：

B=BO+2b+2b3=15.2+2×2.5+2×1.9=24m

B0——2000 DWT船型寬度為13.5m，5000DW T船型寬度為15.2m；

b——腳手架寬度，1.5～2.5m，取2.5m；

b3——2000DWT船臺通道寬度，取2.5m，5000DWT船臺通道寬度，取1.9m。

（4）船臺滑道總長?？傞L=船臺長度+滑道長度-船臺與滑道共用長度=105+174-18=261m

（5）船臺滑道首端高程。船臺滑道首端高程：1.3+87/18=6.13m

2.3.3 橫移區(qū)

橫移區(qū)及船臺按2000DWT船型設(shè)計。采用變坡橫移方式。

（1）橫移區(qū)寬度。橫移區(qū)寬度取為船舶的0.85-0.90倍垂線間長。2000DWT的設(shè)計船長為70m，則取值范圍為59.5-63m。本工程橫移區(qū)寬度取值為60m。

（2）變坡區(qū)長度。在橫移變坡區(qū)段，最外兩側(cè)橫移軌坡度最大，通常在1:10-1:14之間，取值為1:11。

L=L1+L2+L3+L4+L5

=2+6+17.6+1.5+2=29.1m

式中：L——變坡區(qū)總長度（m）；

L1——軌道首端延長2m；

L2——主滑道軌距6m；

L3——橫移區(qū)終點到折角點的水平投影：

L3=h1/i=1.6×11=17.6m；

L4——軌道折角點到圓弧上切點的距離為1.5m；

L5——軌道末端延長2m；

h1——最邊兩軌與中軌的高差h1均為1.6m；

i——最外側(cè)橫移軌坡度，取1:11。

本工程變坡區(qū)長度取值為30m。

（3）橫移區(qū)水平段軌頂高程。

橫移車高度為1.68m，則水平段軌頂高程：

1.30+30/18-1.68=1.29m

（4）2000DWT船臺高程。

船臺軌頂高程：

1.29+1.68=2.97m

橫移區(qū)長度：變坡區(qū)長度經(jīng)計算為30m，水平段長度為59m。

橫移區(qū)軌距：按九軌布置，軌距為7.2m，邊軌距離橫移區(qū)邊緣為1.2m。

2.3.4 定位碼頭

（1）定位碼頭位置。定位碼頭布置在主滑道西側(cè)，碼頭尺寸60m×8m，其中心軸距主滑道中心軸15m，在定位碼頭上設(shè)置10t絞盤。

（2）碼頭前沿位置。定位碼頭布置在原有堤前以外60m，按突岸碼頭進行平面布置。

（3）泊位長度。

Lb=L+2d=70+2×8=86m，根據(jù)現(xiàn)場情況，泊位長度實取60m。

式中：Lb——泊位長度（m）；

L——設(shè)計船長（m ），考慮2000DWT船舶為主，L取70m；

d——富裕長度（m），根據(jù)《海港總平面設(shè)計規(guī)范》，d取8m。

（4）碼頭面高程。根據(jù)《海港總平面設(shè)計規(guī)范》（JTS 165-2013）[3]，碼頭面高程由下式計算：E=DWL+△w=1.30+1.67=2.97m

式中：E——碼頭前沿頂高程（m）；

DWL——設(shè)計水位（m）,設(shè)計高水位1.3m；

△w——水上標準的富裕長度（m），取1.67m，

碼頭面高程與堤岸面高程一致，為2.97m。

（5）碼頭前沿設(shè)計水深及底標高。

按下式計算：

D=T+Z1+Z2+Z3+Z4

其中：D——碼頭前沿設(shè)計水深（m）；

T——設(shè)計船型滿載吃水(m)，按2000DWT船舶考慮；

Z1——龍骨下最小富裕深度(m)；

Z2——波浪富裕深度(m)；

Z3——船舶因配載不均勻而增加的艉吃水值；

Z4——備淤富裕深度(m)；

碼頭前沿底標高＝設(shè)計低水位-D，計算結(jié)果見表2。

表2 碼頭前沿設(shè)計底高程計算表

（6）碼頭前沿停泊水域?qū)挾取４a頭前沿停泊水域?qū)挾劝?000DWT船型船寬確定，根據(jù)《海港總體規(guī)范》要求取2倍設(shè)計船寬，見表3。碼頭前沿停泊水域?qū)挾热?7m。

表3 碼頭前沿停泊水域?qū)挾扔嬎惚?/p>

2.3.5 定位平臺

平臺位置。定位平臺布置在主滑道東側(cè)，其中心軸距主滑道中心軸15m，平臺尺寸為6m×6m，通過鋼棧橋與地面連接，鋼棧橋長54m寬2m。

（2）定位平臺頂標高取值與鋼碼頭標高一致，為2.97m。

2.4 船排平面布置要點分析

2.4.1 船排滑道布置

依照著廠區(qū)總體規(guī)劃，滑道型式采用縱向機械化分節(jié)船排滑道。5000DWT與2000DWT下水滑道共用一條滑道。下水滑道按5000DWT船型設(shè)計，呈雙軌布設(shè)，總長為261m，軌距設(shè)定6m，坡度設(shè)定1:18；主滑道的末端水域底標高-4.06m；定位碼頭，設(shè)于主滑道的西側(cè)位置，長度為60m，頂部和船臺區(qū)域的標高2.97m，底部標高設(shè)-3.16m；定位平臺，設(shè)于主滑道的東側(cè)位置，長寬均設(shè)定6m，平臺頂部和2000DWT的船臺標高均為2.97m。船舶操作回旋水域布置于主滑道末端，直徑為200m，為最大船長的2倍，水域設(shè)計底標高為-4.06m。

2.4.2 定位碼頭和定位平臺布置

（1）定位碼頭：布置在主滑道西側(cè)，長60m、寬8m，碼頭頂標高與船臺區(qū)標高一致，為2.97m。碼頭主要?？?000DWT以下的船舶，港池寬度取兩倍的設(shè)計船寬26m，底標高為-3.16m。

（2）定位平臺：布置在主滑道東側(cè)，長寬各6m，定位平臺通過鋼棧橋與陸域連接，鋼棧橋長54m，寬2m。平臺頂標高與2000DWT船臺標高一致，為2.97m。

2.4.3 橫移區(qū)和船臺區(qū)布置

橫移區(qū)域部分實行橫移變坡方式，將其布設(shè)至主滑道上面，整個變坡區(qū)域的長寬度即30m×60m，且水平區(qū)域59m。

船臺區(qū)域：主滑道末端布設(shè)5000DWT船臺，長度約105m，選定壓排修理為主要方式，把5000DWT的船舶壓于船排和橫移區(qū)域橫移架上面實施修理，對橫移區(qū)域水平段的北側(cè)位置布設(shè)3個2000DWT船臺，中間船臺長寬為75m×24m，且兩側(cè)船臺為同等尺寸。

2.4.4 絞車房布置

絞車房布設(shè)3個，滑道首端位置布設(shè)主滑道的絞車房，與主滑道的首端間距13m，建筑平面實際尺寸設(shè)定15m×16m，實行雙層框架類型結(jié)構(gòu)；橫移區(qū)域末端西面位置布設(shè)絞車房，中軌與橫移軌相對應(yīng)，建筑的平面尺寸設(shè)定10m×6m，實行單層框架類型結(jié)構(gòu)；橫移區(qū)域南側(cè)位置布設(shè)船臺的絞車房，對著2號船臺，建筑的平面尺寸設(shè)定10m×6m，采用單層框架類型結(jié)構(gòu)。

2.4.5 擋土墻布置

主滑道、橫移區(qū)及船臺區(qū)的周邊均設(shè)置擋土墻，擋土墻采用漿砌石結(jié)構(gòu)，擋土墻基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)底下采用水泥攪拌樁進行軟基處理及加固。

2.4.6 平面布置小結(jié)

該方案呈較低造價、較短工期，可充分滿足于廠區(qū)總體發(fā)展需求，但大小類型船舶需要共用同條滑道，滑道上面開展大型船舶修理操作期間，小型船舶則無法通過橫移區(qū)域移到船臺進行修理?？紤]到廠區(qū)總體發(fā)展需求和廣大業(yè)主要求，該方案更具經(jīng)濟可行性。

3.結(jié)語

綜上所述，為實現(xiàn)對船排工程平面布置方案設(shè)計及其優(yōu)化目的，需廣大設(shè)計者能夠結(jié)合工程項目的具體情況及各項要求，結(jié)合船廠實際需求，選定適宜、安全、經(jīng)濟的平面布置方案，為船廠總體效益提供基礎(chǔ)保障。