集装箱码头超能力靠泊及其安全监管模式集装箱码头超鹾力靠泊及其安坌监管模式陈侠,王国芳(宁波市港航管理局,浙江宁波)【摘要】为推进我国港航业发展,解决港12设计通过能力与港12生产需求之间的矛盾,避免码头超能力靠泊给港12生产带来的安全隐患,首先分析在超能力靠泊的集装箱头的情况下码头结构的安全性,结果表明,此作业方式在一定限制条件下安全可行,然后提出由港口行政管理部门,海事,引航等三方各司其职,共同监管超能力靠泊作业安全,而不应采用三方联合论证"一船一议"方式的建议。【关键词】码头;集装箱;靠泊;安全监管;船舶荷载随着全球经济一体化进程逐渐加快,国际航运需求逐年增加。同时,随着石油资源日益枯竭和人们环保意识的逐渐增强,降低航运成本和二氧化碳排放成为航运企业不得不关心的大事,船舶大型化因此成为航运业发展的必由之路。但是,港口作为远洋运输的枢纽节点,属于相对固定的资产,受岸线,资金,规划,地理水文,气候环境及投运周期等多方面因素影响,其发展速度跟不上船舶大型化的发展速度,由此产生的港口设计通过能力与港口生产需求间的矛盾正逐渐尖锐化。如马士基集团与韩国大宇造船海洋株式会社签约订造的"3E''级船舶,其核定载重约为20万t,航线拟覆盖我国5个港口(上海港,宁波一舟山港,厦门港,深圳港(盐田港区),香港港),但目前我国所有港口都没有可以停靠20超能力靠泊安全隐患超能力靠泊,即码头超设计船型靠泊问题由来已久。

据2006年原交通部水运司摸底统计,全国约有1/3收稿日期:2Ol1-08。29作者简介:陈侠(1985一),男,硕士,从事海事现场执法工作。24?的泊位超能力靠泊。"不设限制的超能力靠泊带来的安全隐患是多方面的:从船舶航行安全角度来看,超设计船吃水深,如船底水深较浅发生浅水效应会产生船舶速度下降,舵力减小,旋回性变差等一系列船舶操控难题,甚至造成航运事故;从码头结构安全来看,超设计船载重大,靠离泊时可能损坏码头结构,轻则缩短码头使用年限,重则直接造成码头坍塌等事故,并危害靠泊船舶的安全。超能力靠泊问题给港口,海事,引航等航运管理部门带来极大的监管压力。如何在保证安全的前提下满足港口生产需求,是保障我国港口持续发展,经济稳定增长亟待解决的问题。有专家认为,码头在设计和建设时会预留一定的安全余量,如果能合理利用,可以适当提高靠泊能力等级。交通运输部曾提出,可以由港口管理部门会同海事机关采用"一船一议"方式,对每一次超能力靠泊是否安全进行论证。这种方式解决一艘船的靠泊问题可行,但要解决全国成千上万个码头的超能力靠泊问题j',哩第33卷第12期2011年12就缺乏可操作性了。一些集装箱船全天候作业,港口管理部门和海事机关都缺少足够的专业人员来论证其超能力靠泊问题。

有些港口采用大型船舶减载靠泊的方式进行作业。减载靠泊,顾名思义就是指大型船舶减少货物载重后再停靠码头。船舶在远洋运输途中往往会在一些港口进行货物中转装卸,因此并不一直是满载航行的,这为减载靠泊提供可能性。大型专业化泊位往往位于深水良港,并多采用顺岸式或离岸式布置,其航道水深,靠泊水深,靠泊长度,回旋水域等都不会成为超能力靠泊的障碍。只要能验证超设计船减载后靠泊对码头的荷载不超过设计标准,即不会对码头结构造成严重损害,则可认为减载靠泊是安全可行的。定限制条件下的减载靠泊是目前缓解港口基础设施能力不足与港口生产需要之间矛盾的唯一可行的临时陛措施。但是,国内关于减载靠泊和超能力靠泊的理论研究和实验研究尚处于起步阶段。对于减载靠泊的定义,操作方案,注意事项及禁止事项等,管理部门或学术权威机构尚未加以规范。下文通过对比计算分析减载靠泊的安全限控条件。减载靠泊船舶荷载计算根据《港口工程荷载规范》的要求,船舶靠泊时,作用于固定靠船结构上的船舶荷载包括:(1)船舶靠岸时产生的撞击力;(2)由风和水流产生的挤靠力;(3)由风和水流产生的系缆力;(4)系泊船舶在波浪作用下产生的撞击力等。本算例假定一艘15级高桩码头集装箱泊位,即研究l0级船舶满载靠泊时船舶荷载(情况1)与15级船舶减载靠泊时船舶荷载(情况2)的差异。

计算基于以下假设:(1)超设计船减载后的总排水量不大于码头设计船型满载的总排水量;(2)码头泊位连续布置,即可借用相邻泊位靠泊长度和系缆柱系缆。2。1撞击力船舶靠岸时的有效撞击能量按下式计算:Eo=(1)二式中:为船舶靠岸时的有效撞击能量,kJ;p为有效动能系数,取0。7～0。8,本文取0。8;m为船舶质量,t,按设计船型满载排水量计算;为船舶靠岸法向速度,m/s。减载靠泊时,船舶质量应按当时排水量计算。当缺乏集装箱船总排水量资料时,按表1选用。由于表级以上集装箱船的总排水量,本文用Excel曲线拟合(见图1)得出集装箱船舶的总排水量计算公式:m=1。366D+1648(2)900薹40000翥载重吨/27t图175%保证率下载重吨与总排水量关系拟合集装箱船舶排水量和受风面积50%保证率75%保证率载重吨/横向受风面积,m纵向受风面积/m横向受风面积/m纵向受风面积/mt排水排水量/t满载压载满载压载满载压载满载压载船舶法向靠岸速度应根据风,浪,水流条件,靠泊船舶及拖船等情况综合确定,当靠泊条件较好且有实25?际靠泊经验时,可按表2选用。

宁波港域风浪较小,本文选为0。07m/s。海船法向靠岸速度法向靠岸速度/(m/s)船舶满载排水量/t有掩护无掩护低于～O。250。25～0。～5000O。15～O。2OO。2O～0。～1万O。12～O。170。17～O_35万～10万0。08～0100。10～O。2O1O万以上O。O6～0。O8O。O8～0。15经计算,情况(1)时,m=,Eo=265。1kJ。15级船舶满载时m=。根据假设(1)得,15 货物,且靠泊时有效撞击能量不大于设计船型满载靠泊时有效撞击能量。假设采 用 型橡胶护舷,查橡胶性能表得反力为550kN。 2。2 船舶挤靠力应考虑风和水流对计算船舶作用产生的横向分力总和。为加强安全性,采用保守计算方式, 即考虑最大风力与最大水流力的线性叠加。 2。2。I 风荷载 作用在船舶上的风压力垂直于码头前沿线的横向 分力和平行于码头前沿线的纵向分力按下式计算: F=73。610 Fy=49。010—5Av:':(4)式中:,分别为作用在船舶上的计算风压力的横 向和纵向分力,kN;A,A 分别为船体水面以上横向和 纵向受风面积,m2;vx,vy 分别为设计风速的横向和纵向 分量,m/s;;。

为风压不均匀折减系数;c;z 为风压高度变 化修正系数。 风压不均匀折减系数及风压高度变化修正系数可 选用。风力大于7级时,海事部门会要求船舶 离港,因此设计风速取7 级大风风速13。9m/s。考虑最 不利情况,,都取13。9m/s。 船舶水面以上受风面积根据设计船型和船舶的装 载情况确定,当缺乏资料时,按表1 选用。由于表1 级以上集装箱船的受风面积,本文用Excel曲线拟合(见图2)得出船舶的受风面积计算公式。从 26?面积A=,A=。 载重吨/万t 图275%保证率下载重吨与受风面积关系拟合 风压不均匀折减系数及风压高度变化修正系数船舶水面以上 横向或纵向轮廓风压不均匀船舶水面以上风压高度变化 折减系数高度/m修正系数最大水平尺寸/m 501。0051。o0 1000。90101。18 2000。70151-3O 2500。 301。54 根据上文计算,情况(2)时,载货量约为8 。假设货物均放于舱内,不需计算堆箱投影面积,因此采用压载公式,但此时需要计人船体上浮后 新增的投影面积。估算如下:情况(2)时船体受风面积 ,=。

假设船体均匀上浮,则A:吃水线长上浮高度;=吃水线宽上浮 高度;上浮高度=减载排水量(吃水线长吃水线宽 船舶方形系数)。 15 级船舶总长398。0m,型宽56。4rfl,吃水线长和宽分别设为总长和宽的0。9 倍和0。8 倍,方形系数 取0。6,可得=,A=326m,则情况(2) 时,A:+=,A=A+A= 2538m 代入式(3)和式(4),得情况(1)时,Fx=946kN, 186kN;情况(2)时,=,=301kN。2。2。2 水流力 当水流与船舶纵轴交角15。,水流对船舶作用 产生的水流力船首横向分力和船尾横向分力可分别按 式(5)和式(6)计算。 式中:。,分别为水流对船首横向分力和船尾 哩第33誊第12 期2011 年12 横向分力,kN;,c分别为水流力船首分力系数和 船尾分力系数,按表4 取用;P 为海水密度,t/ms,取 1。025t/m;1,为水流速度,m/s,取1。5m/s;,为船舶吃水 线以下的横向投影面积,m,按散货船公式确定,logB 开敞式海港透空式系船,靠船结构水流力船首分力系数和船尾分力系数 相对船首分力系数船尾分力系数 水深 dD0 取0。～15。0 取165。～180。取0。～15。0 取165。～180。 1。10。140。O80。O8O。11 1-3O。1O0。070。O5O。08 1。5O。o9O。O60。04O。o6 为系靠船结构前沿水深,m;D为与船舶计算装载度相对应的 平均吃水,m;0 为水流方向与船舶纵轴之间的夹角。 经计算,10