曹宇，黄兆睿

（中交第二航务工程勘察设计院有限公司，武汉430071）

1 引言

为了提升企业核心竞争力，打造一流乙烯装置，积极推进技术进步、挖潜增效工作，中韩（武汉）石油化工有限公司拟在现有8×105t/a乙烯的基础上，通过挖潜、改造，将乙烯生产能力扩至1.1×106t/a。为满足新增3×105t/a乙烯项目原料运输以及今后发展需要，计划安排新增7×105t/a的运量从码头运输。但从现有的9#液体化工码头的实际运营情况，其通过能力已无法满足新增物料运输的需要。为此，中韩（武汉）石油化工有限公司拟在现有9#码头下游新增1个5 000 t级液体化工泊位，即10#码头。

2 优化缘由

根据汉口水文站的资料分析，10#码头工程设计高水位25.77 m（重现期50 a），设计低水位8.77 m（当地航行基面），设计高、低水位差值达到17 m，因此，该码头采用浮式码头架构形式。高、低水位变化时，趸船与活动钢引桥之间会产生横向位移，而由趸船与活动钢引桥间产生的位移量一般依靠设置柔性软管进行吸收，既能起到补偿位移量的作用，又能良好地适应端点间的相对位移。根据相关规范，本工程趸船设计采用钢撑杆消能，极大地限制了趸船的位移，使趸船与活动钢引桥之间的横向位移超过了常用锚固消能的1 m，达到了1.5 m，水工结构方案在趸船的岸侧距上下游端9 m处各布设1套撑杆式消能设施，撑杆以撑墩为中心，随水位涨落与趸船同步上下浮动。高、低水位码头趸船起落行程断面设计图如图1所示。

由图1可知，趸船随水位涨落进行上下浮动，同时搭接在趸船甲板面上的钢引桥活动端也随之进行横向移位，此处采用柔性软管连接趸船和钢引桥上的管线，以吸收趸船在上下浮动时，钢引桥活动端产生的全部横向位移量。钢引桥上管廊布置各类物料管线13根，预留3根，管道数量较多，钢引桥与趸船搭接处柔性软管的布置可以确保有足够的余量吸收浮动钢引桥活动端产生的横向位移量，便于拆卸与安装，结合趸船与活动钢引桥搭接处的特征及10#码头工程管道的数量，活动钢引桥拟设计宽度为9 m，桥面上的管道采用单层布置（见图2），搭接处管道采用软管柔性连接。

图1 高、低水位码头趸船起落行程断面设计图

图2 活动钢引桥单层管道布置断面图

活动钢引桥长60 m，宽9 m，高8 m，总重约180 t。安装如此庞然大物，需在长江水位达到设计安装高度，且在趸船抛锚定位完成后实施。根据住房城乡建设部令第37号《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》，吊装该活动钢引桥属于“跨度36 m及以上的钢结构安装工程，或跨度60 m及以上的网架和索膜结构安装工程”超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，该活动钢引桥的宽度及总重导致其安装难度大、风险高，对趸船的稳性也有一定的影响，且安装其所需的浮吊船舶调遣非常困难。因此，在不影响趸船的稳性，趸船与活动钢引桥搭接处的管道柔性连接安全、可靠的前提下，需对钢引桥的尺寸、重量进行优化。

3 原因分析

通过对影响软管布置的各种因素进行分类，采用5M1E即人、机、料、法、测、环的方式综合分析。因9 m宽活动钢引桥未建造，排除了测量因素，将分析出的影响趸船与活动钢引桥搭接处软管布置的原因绘制成鱼骨图，详见图3。

图3 原因分析鱼骨图

1）10#码头工程设计人员同类型项目设计经验丰富，对趸船与活动钢引桥搭接处软管布置方案有深入研究。“人”的因素非主要原因。

2）码头装卸的不同物料具有不同的特性，其腐蚀强度、毒性、危险等级等对软管的类型有不同的要求。10#码头装卸的主要物料为石脑油、C5、LPG（液化石油气）、丙烯等，均为有毒，易燃易爆，输送物料采用的软管为金属软管，根据输送各物料工况，各金属软管有其相对应的压力使用范围，查阅GB/T 14525—2010《波纹金属软管通用技术条件》可得出金属软管的使用压力范围，以及软管爆裂时的爆破压力等数据，且国内金属软管供应商很多，制造技术非常成熟。10#码头工程有PN25和PN40两种设计压力，均在金属软管适用压力范围内。“料”的因素非主要原因。

3）管线数量越多，若单层布置，其布置所占的空间越大。由于输送各物料的软管类型口径的不同，且在活动钢引桥上布置了13根管线及3根预留管线，通过缩小间距、调整管架形式等调整布置方式。而多根管线布置时需要考虑相互之间防挤压等，所以，管线的数量是直接影响活动钢引桥宽窄的因数；保温隔热常用于低温物料管线或高温物料管线，如LNG，低温乙烯，蒸气及蒸气伴热管线。其增加软管重量，增加变形阻力，扩大管线布置间距，但对软管实际变形不产生根本影响。10#码头工程仅有C5、LPG、丙烯需要保冷，所以，保温隔热对本项目的软管布置影响较小。“法”的因数为主要原因。

4）经查阅相关规范，对应管径下金属软管和复合软管的弯曲半径见表1。可知金属软管最小允许弯曲半径远大于复合软管最小允许弯曲半径。10#码头装卸的主要物料均采用金属软管，弯曲半径大。“机”的因数非主要原因。

表1 金属软管和复合软管的弯曲半径

5）趸船随水位的涨落上下浮动，进而在趸船与活动钢引桥之间产生横向位移。通过对高、低水位时趸船边缘到活动钢引桥端部定位点的距离计算，10#码头趸船随年最高水位与年最低水位变化产生的横向位移量为1.5 m。产生的横向位移量全部靠软管来吸收，但高低水位差为自然因素，无法人为调控；因操作人员需经常在趸船上进行阀门开关操作，所以，软管的布置要考虑操作人员上下趸船方便、安全，同时避免由于软管数量较多，布置不合理，导致通行空间狭小，引发操作人员踩踏软管，致使软管使用寿命缩短；趸船随水位的涨落上下浮动，软管在活动钢引桥移动过程中磨损，造成软管的使用寿命缩短，软管的使用寿命为8～10 a，实际定期约2 a需要进行检测及更换。“环”的因素非主要原因。

4 优化措施

针对上述分析出的主要原因，按“5W1H”原则制定相关措施，具体措施为：（1）活动钢引桥上的管架采用双层设置，缩小管线布置空间。10#码头共有各类物料管线13根，预留管线3根。所有管线在活动钢引桥上分两层布置，缩短钢引桥宽度至6 m，详见图4。（2）考虑到趸船甲板面上空间有限，在趸船甲板面上设置双层软管托架平台，13根软管分两层铺设在软管托架平台上。如此即可满足软管的检维修、拆卸与安装的要求，又保障了操作人员的通行便利。

图4 活动钢引桥双层管道布置断面图

5 优化结果

通过对活动钢引桥上管线布置的优化，采用双层布置的方式缩短了活动钢引桥宽度，将其宽度由9 m缩减至6 m，直接减少了钢引桥所需钢量，减少制造成本和施工成本约108万元，同时还提高了趸船稳性。趸船甲板面上设置双层软管托架平台，有效利用了趸船甲板面上软管布放所需空间，此方案的优化既可良好地吸收高、低水位变化时趸船与活动钢引桥间的1.5 m横向位移量，又降低了软管挤压情况的出现，减小了软管的磨阻，保障了软管的使用安全，为码头的装卸安全提供了保障，也为趸船操作人员的通行、操作提供了便利。

6 结语

浮码头活动钢引桥管线布置问题一直是浮码头研究的重要问题之一，在保障装卸安全、操作安全的基础上，如何合理布置管线，减小钢引桥宽度，良好地吸收横向位移量等问题的解决方案有待进一步改进和完善。今后将依托BIM三维建模，结合最新的技术研究不断创新，为设计和项目做好服务。