tính toán và bố trí tổng thể khu bến

tính toán và bố trí tổng thể khu bến

Chương 2

Tính toán và bố trí tổng thể khu bến

1 Công nghệ bốc xếp của cầu tàu

Bến container:

Tàu container 30,000T

1cần trục cổng SSG40T

Xe nâng RSD40T 2 Xe nâng RSD40T

Bãi hàng container kho thùng container

Ô tô H30

Ô tô H30

Ô tô H30

Ô tô H30

Ô tô H30

Ô tô H30

2 Tính toán năng lực của cầu tàu

2.1.1 Lượng hàng hoá đến bến container tàu 30,000T.

Tổng lượng hàng hoá mà bến phải thông qua trong một năm Qn(T/năm )

t

n th n

K

xT Q

Q 

Lượng hàng căng nhất trong tháng tính toán Qth ( T/tháng )

Qth= n x Pth

Với n: số bến làm hàng theo thiết kế thì n = 1 bến

Khả năng cho phép của bến trong một tháng Pth ( T/tháng )

Pth= T x Png x Kb x Kt ( T/tháng ) Hệ số bận : Kb = 0.75

Hệ số sử dụng thời gian của bến do thời tiết: Kt =

T

T lv

Thời gian làm việc của cảng trong một tháng: TLv ( giờ )

TLv = T – t Thời gian (giờ) trong một tháng: T=720 giơ ø

Thời gian nghỉ do thời tiết: t= 90 giơ ø

TLv = 720 -90 =630 giơ ø

Vậy: Kt = 0.875

720

630



Khả năng làm việc của bến trong một ngày: Png= nca x Pca

Số ca làm việc trong một ngày: nca = 3 ca

Khả năng làm việc của cần trục trong một ca: Pca = 8 x Ph

Công suất làm việc của cần trục loại SSG40 trong một giờ: Ph ( T/h ) Thời gian bốc một thùng container nặng 30T mất 7.5 phút

Vậy mỗi giờ trung bình cần trục SSG40 bốc được 8 thùng

Ph = 8 x 30 = 240 T/h hay Ph = 8 thùng/giơ ø

Dự kiến container trên tàu gồm 2 loại: 20 feet 75% và 40 feet 25% Số thùng container trên tàu ước lượng như sau:

20

30000 75

0 30

30000 25

0



x

thùng

Một tàu bốc hàng cần lưu lại bến : T= 7

24 8

1375



x ngày hay 1 tuần Vậy : Pca = 8 x 240 = 1920 T/h

Png = 3 x 1920 = 5760 T/ng

P = 30 x 5760 x 0.75 x 0.875 = 113400 T/tháng

Qth = 1 x 113400 = 113400 T/ tháng

Qn = 1134000

2 1

12 113400



K

xT Q

t

th

T/ năm Với Kt =1.2 là hệ số không đều hàng trong năm của cảng

Với 1 cần trục loại SSG40, công suất P=240 T/h ,hàng năm có thể cho phép tàu container nhập 1134000T hàng

Tổng số lượt tàu đến bến trong một năm:

Nt = 48

95 0 30000

2 1 1134000





x

x Dx

xK

Q n

hay 4 tàu/tháng

Với:

Qn : khối lượng hàng trong năm của bến

K : hệ số lượng hàng đến bến trong tháng không đều

D : trọng tải trung bình của tàu không đều

 :hệ số đầy khoan tàu

Dự kiến container nhập vào cảng có 2 loại, loại 20 feet chiếm 75% và loại 40 feet chiếm 25%

Loại 20 feet:

Chiều rộng: 2.03m

Chiều cao: 2.43m

Chiều dài: 6.09m

Trọng lượng: 20 tấn/thùng

Loại 40 feet:

Chiều rộng: 2.03m

Chiều cao: 2.43m

Chiều dài: 12.2m

Trọng lượng: 30 tấn/thùng

 Hàng tháng bến tiếp nhận lượng thùng container mà cần trục SSG40 bốc vỡ

Nco = 0.25 113400012 301.2

20 12

2 1 1134000 75

0

x

x x

x

x x

T

xK Q

n

n





Nco = 5198 thùng/tháng

Từ các thông số tính toán trên sơ bộ ta có Khả năng cho phép nhập hàng của bến container, cầu tàu số 1a mở rộng:

Lượng hàng thông qua bến: Qn =1134000 T/năm

Số lượng tàu cập bến: Nt = 48 tàu/năm

Số thùng container vận chuyển qua bến: Nco= 5198 thùng/tháng

2.1.2 Phương thức bốc xếp vận chuyển hàng qua bến container.

Dự kiến phương án vận chuyển hàng container có thể thực hiện như sau:

Lượng hàng container qua bãi: 70 – 80 %

Lượng hàng container chuyển thẳng: 20 – 30%

Hàng dưới tàu được cất lên bến bằng cần trục SSG40, sau đó dùng xe nâng hàng RSD sức nâng 40T chuyển hàng lên xe chở container nhập kho và chuyển hàng đi thẳng theo dự kiến ban đầu

Hàng container rất nặng và kồng kềnh nên trong quá trình xếp dỡ hàng hoá cần phải cẩn thận, cũng như chất hàng phải theo trình tự phù hợp loại hàng hoá trong container, nhằm tránh hàng sau khi cất lên bến bị giảm chất lượng sử dụng

2.2.1 Lượng hàng hóa đến bến tàu hàng tổng hợp 36.000T.

Tổng lượng hàng hoá mà bến phải thông qua trong một năm Qn (T/năm)

t

n th n

K

xT Q

Trong đó:

Qth: là lượng hàng căng nhất trong tháng tính toán Mà: Qth = n x Pth

Với n: số bến làm hàng theo thiết kế thì n = 1 bến

Pth: khả năng cho phép của bến trong một tháng (T/tháng)

Pth= T x Png x Kb x Kt (T/tháng) Hệ số bận : Kb = 0.75

Hệ số sử dụng thời gian của bến do thời tiết: Kt =

T

T lv

Thời gian làm việc của cảng trong một tháng: Tlv

Tlv = T – t

Thời gian (giờ) trong một tháng: T=720 giờ Thời gian nghỉ do thời tiết: t= 90 giờ

Vậy : Tlv = 720 -90 =630 giờ

Kt = 0.875 720

630



Khả năng làm việc của bến trong một ngày: Png= ncaxPca

Số ca làm việc trong một ngày: nca=3 ca

Khả năng làm việc của cần trục trong một ca: Pca = 8 x Ph

Công suất làm việc của cần trục loại SSG40 trong một giờ:

Hàng tổng hợp đóng thành kiện, mỗi kiện hàng nặng 5T, thời gian cẩu hàng với sức nâng 20T (nâng khoảng 4 kiện hàng) là 7.5 phút/lần

Vậy:cần trục SSG40 với công suất Ph = 240 T/h thì mỗi giờ có thể nâng 160T/h Hay cần trục nâng được 32 kiện/h

Mỗi tàu cập bến cần thời gian lưu lại bến là:T= 10

5 24 32

36000



x

Vậy : Pca = 8 x 160 = 1280 T/h

Png = 3 x 1280 = 3840 T/ng

Pth = 30 x 3840 x 0.75 x 0.875 = 75600 T/tháng

Qth = 1 x 7560 = 75600 T/ tháng

2 1

12 75600



K

xT Q

t

th

T/năm Với Kt =1.2 :là hệ số không đều hàng trong năm của cảng

Với 1 cần trục loại SSG40, công suất P=240 T/h hàng năm có thể cho phép tàu hàng tổng hợp tải trọng 36.000T nhập 756.000 T hàng

Tổng số lượt tàu đến bến trong một năm:

8 0 36000

2 1 756000 10

24

12 630









x

x x

x Dx

xK Q T

ll

lv

Với:

Qn: khối lượng hàng trong năm của bến

K :hệ số lượng hàng đến bến trong tháng không đều

D : trọng tải trung bình của tàu không đều

 : hệ số đầy khoan tàu

2.2.2 Phương thức bốc xếp hàng qua bến tổng hợp.

Hàng hoá vào bến tổng hợp tương đối nhiều, do đó cần phải triển khai hệ thống nhà kho để kiểm soát, phân phối nguồn hàng phù hợp với nhu cầu thị trường Dự kiến hàng tổng hợp xử lý như sau:

Hàng nhập kho 40 % và hàng chuyển thẳng 60%

Do hàng hoá tổng hợp được đóng kiện nên sử dụng xe nâng hàng RSD sức nâng 40T vận chuyển hàng vào kho cũng như cất hàng lên xe chuyển thẳng

3 Xác định các thông số của bến.

Các thông số chính của bến container gồm :

Chiều dài bến

Chiều rộng bến

Cao trình mặt bến

Cao trình đáy bến

3.1.1 Bến container.

Chiều dài bến cho một tàu 30.000DWT được tính theo công thức:

Lb = Lt + d + l

Với : Lt : chiều dài tàu lớn nhất ở bến này: Lt = 218 m

d: khoảng cách an toan khi hai tàu liền nhau, Theo bảng VI-2/93 giáo trình quy hoảch cảng thì d = 25 m

l: khoảng cách neo đậu hai đầu khi làm hàng

Vậy : Lb = 218 + 25 +20 = 263 m

3.1.2 Bến tổng hợp.

Tàu tổng hợp 36.000T cập làm hàng:

Chiều dài bến khi tàu hàng tổng hợp 36.000T cập bến

Với:

Lt:chiều dài tàu lớn nhất:Lt = 200 m

d: khoảng cách an toàn khi hai tàu liền nhau,

Theo bảng VI-2/93 giáo trình quy hoạch cảng thì d= 15 m

l: khoảng cách an toàn khi neo đậu làm hàng thì l=20 m.

Vậy : Lb36000T = 200+15+20 =235 m

Để tiện bố trí kết cấu cũng như trang thiết bị trên bến container nên ta chọn bến có chiều dài 275 m, chia làm 5 phân đoạn mỗi phân đoạn dài 55 m, giữa mỗi phân đoạn có khe lún 2cm

Theo công nghệ làm hàng, để cần trục, ô tô đi lại dễ dàng và đảm bảo tuyến bến phù hợp với quy hoạch chung trong khu vực Chiều rộng cầu chính được chọn là B

= 31m, do trong tương lai cầu Cát lái mở rộng sẽ được nối liền với cảng Cát Lái tạo một tuyến bến liên tục giữa hai khu cảng tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình khai thác và điều động bến bãi, hỗ trợ về công nghệ, trang thiết bị bốc xếp, thuận lợi cho công tác điều hành quản lý cảng, tăng cao năng lực thông qua cảng Hiện nay cầu Cát Lái đã đưa vào khai thác có chiều rộng bến cũng là 31m

Theo tiêu chuẩn kiểm tra: CĐMB = MNCTK + 1.0

Vậy : CĐMB = 4.11 + 1.0 = +5.11 m

Theo nghiên cứu khả thi được duyệt, cao trình mặt bến: +5.25m đồng thời cao độ mặt bến của các cảng hiện hữu giáp khu vực xây dựng có cao độ là:+5.25m

Nên chọn cao độ mặt bến:+5.25m.

Theo tiêu chuẩn thiết kế ( CÔNG TRÌNH BẾN CẢNG BIỂN,2-TCN207-92), độ sâu

trước bến được xác định theo công thức:

CĐĐB = MNTTK – H0

H0: Độ sâu cần thiết của nước trước bến

H0 = T + Z1 + Z2 + Z3 + Z4 + Z5

Trong đó:

T : Mớn nước của tàu tính toán

Z1 : Dự phòng chạy tàu tối thiểu

Z2 : Dự phòng cho sóng

Z3 : Dự phòng vận tốc

Z4 : Dự phòng cho sự nghiêng lệch tàu

CTĐB= -12.25M Z1 +Z 2 +Z 3 +Z 4 =1.35M

Z 5 =0.4m

T=11.1M H=12.85M

MNCTK:+4.11M MNTTK:+0.6M

CTMB:+5.25M

a=1.0m

Z5 : Dự phòng cho sự sa bồi

Mực nước thấp thiết kế: MNTTK = +0.6 m

Bảng cao độ đáy bến:

Vậy cao trình đáy bến: CTĐB = -12.25m

Theo tiêu chuẩn Nhật, độ sâu trước bến lấy bằng 1.1 lần mớn đầy tải của tàu, trong đó xem xét độ dự phòng do chuyển động nghiêng lệch của tàu bởi các yếu tố về điều kiện tự nhiên như sóng gió và dòng triều

H = 1.1 T +Z Độ dự phòng cho sa bồi và hàng rời rơi vải xuống khu nước trong cảng tuỳ thuộc vào mức độ sa bồi dự kiến trong thời gian giữa hai lần nạo vét, duy tu nhưng không được nhỏ hơn 0.4m (Z 0.4m)

Như vậy cao trình tính cho tàu container 30.000DWT là -12.01m và tàu tổng hợp có mớn nước tương đương

Kết luận: Để đảm bảo cho tàu container 30.000DWT và tàu tổng hợp đến 36.000DWT có mớn nước tương đương vào làm hàng an toàn thì đáy bến được nạo vét đến cao độ -12.30m

Tuy nhiên hiện nay do tuyến luồng từ phao neo số 0 vào hệ thống cảng Tp.Hồ Chí Minh theo các tuyến sông Lòng Tàu- Nhà Bè- Sài Gòn hoặc Đồng Nai được công bố độ sâu luồng là -8.5m, hơn nữa mật độ tàu container 30.000DWT rất ít hoặc khi vào phải giảm tải, độ giao động mực nước thuỷ triều tương đối lớn 3-4m, do vậy trong giai đoạn hiện nay đáy bến là -12.0m sẽ phù hợp với điều kiện thực tế và điều kiện kinh tế

Hb = CTMB - CTĐB Với: CTMB =+5.25 m: cao trình mặt bến

CTĐB =-12.0 m: cao trình đáy bến

Vậy : chiều cao trước bến H = 17.25 m

4 Khu nước của cảng.

Giai đoạn 1:

Đường kính quay vòng nhỏ nhất có sự giúp đỡ của tàu lai dắt và quay bằng trụ xoay trong điều kiện chật hẹp khó khăn ta có công thức sau:

Dqv1 = 1.5Lt = 1.5 x 218 = 327 m

Vậy vũng quay vòng giai đoạn 1 có đường kính là:Dqv1 = 327 m

Bến tàu container:

Vũng được bố trí sát mặt bến vừa đảm bảo tàu đỗ bốc xếp hàng vừa để tàu có thể

đi lại dọc bến

Bcontainer = 2Bt + Bl + Bn + B

Bt : Bề rộng tàu container 30.000T : Bt = 30.2m

Bl : Bề rộng tàu lai sức đẩy nhỏ: 6.5m

Bn : Bề rộng tàu nạp nhiên liệu: 7m

B: Khoảng cách an toàn giữa các tàu

B = 1.5Bt = 1.5 x 30.2 = 45.3 m

Vậy : Bcontainer = 2 x 30.2 + 6.5+ 7.0 + 45.3 = 119.2 m

Bến tàu tổng hợp:

Bt: Bề rộng tàu tổng hợp 36.000T: =29.9m

B: Khoảng cách an toàn giữa các tàu

B = 1.5Bt = 1.5 x 29.9 = 44.85 m

Vậy : Btổng hợp =1.5x29.9+6.5+7.0+44.85 = 103.2 m

Khu nước bên trong của cảng cần thiết phải có vũng chờ đợi tàu để tàu đỗ tạm thời vào bến, khi bến còn bận hoặc khi bốc xếp hàng xong, tàu ra khỏi bến cần đỗ lại làm thủ tục, hoặc do thời tiết xấu

Vũng đợi tàu cần bố trí xa nơi bốc hàng, gần lối vào cảng và neo đậu bằng trụ neo hai đầu

Diện tích vũng đợi tàu:

 = ntv x Wv

Với: ntv : số tàu đồng thời chờ đợi trên vũng

ntv = x2

xG T

xt xK Q

t n

d tv n

Qn: Lượng hàng bốc xếp hàng năm bến container:1134000 (T)

Ktv: Hệ số không đồng đều của lượng hàng:1.2

td : Thời gian tàu đỗ trên vũng:7 ngày

Tn: Thời gian khai thác của cảng trong năm: 300 ngày

Gt: Trọng tải tàu đỗ trên vũng:30000T

2: Con số hiển thị mỗi tàu đến cảng cần đỗ trên vũng (1 lần tàu đến và 1 lần tàu đi)

30000 300

7 2 1 1134000



x

x x

Wv: Diện tích của bến vũng

Tàu đỗ bằng trụ neo và trụ cập:

Lv = Lt + 20m = 218 +20 = 238 m

Bv = Bt + B = 30.2+ 45.3 = 75.5 m

=>Wv = Lv x Bv = 238 x 75.5 = 17969 m2

Vậy diện tích vũng đợi tàu là:

 = 2 x 17969 = 35938 m2

5 Khu đất của cảng.

5.1.1 Tính sức chứa của bãi dựa vào thời gian tồn kho.

Ek =

n

k e q b

T

xt xK xK Q

Trong đó:

Ek : Sức chứa của bãi tính cho một bến (T)

Qn : Tổng lượng hàng của bến lưu lại kho trong năm (T)

Qn = 0.75xQn

Qn = 0.75 x 1134000 = 850500 T

Kq : Hệ số không đều của lượng hàng trong năm:Kq =1.2

Ke : Hệ số lượng hàng qua kho:Ke =0.8

Tn :Thời gian khai thác trong năm của cảng:Tn = 300 ng.đêm

tk : Thời gian tồn kho của hàng hoá, trị số này xác định trong

thời gian điều tra kinh tế kỹ thuật, lấy tk = 7 ng.đêm

=> Ek = 19051

300

7 8 0 2 1 850500



x x x

T

5.1.2 Diện tích bãi chứa.

Trọng lượng trung bình của container 20 feet chứa đầy hàng là 20T

Trọng lượng trung bình một container 40 feet chứa đầy hàng là 30 T

Loại container 20 feet chiếm 75%, loại 40 feet chiếm 25 %

 loại 40 feet có:

Ek = 0.25 x 19051 = 4763 T

 loại 20 feet có:

Ek = 0.75 x 19051 = 14288 T

Diện tích một thùng container:

 loại 40 feet:

F =12.2x2.03=24.8 m2

 loại 20 feet:

F20 =6.09x2.03=12.4 m2

Diện tích bãi chứa container:

S = qxf E

Trong đó:

E: sức chứa của bãi

q=2 T/m2 :sức chịu tải đất nền

f=0.85: Hệ số sử dụng bãi chứa

 loại 40 feet:

Sb40 = 2802

85 0 2

4763



 loại 20 feet:

Sb20 = 8405

85 0 2

14288



Số thùng container chứa đồng thời trên bãi:

 loại 40 feet:

n40 = 280224.8 =113 thùng

 loại 20 feet:

n20 =

4 12

8405 = 678 thùng

Diện tích của bãi có kể đến đường đi của xe vận chuyển container và khoảng cách

an toàn

St = n x S (với n=1.5)

 loại 40 feet:

St40 = 2802 x 1.5 = 4203 m2

 loại 20 feet:

St20 = 8405 x 1.5 =12608 m2

Vậy diện tích bãi container cần:

Sbc=St40 +St20 = 4203+12608= 16811 m2

Diện tích của bãi chứa thùng container rỗng

Do container roêng neđn chaât container thaønh 2 lôùp, phađn loái vaø saĩp xeâp vaøo baõi döï tröõ vôùi dieôn tích baõi caăn laø

 loái 20 feet:

Sr40 = 12.4 4204

2

678



 loái 40 feet:

Sr20 = 24.8 1401

2

113



Dieôn tích baõi container coù xeùt tôùi ñöôøng giao thođng boâc dôõ container trong baõi

Sk = (Sr40 + Sr20 ) x 1.2 = (4204+1401) x 1.2= 6726 m2

Tính söùc chöùa cụa baõi tám:

Ek =

n

k e q b n

T

xt xK xK Q

Trong ñoù:

Ek : Söùc chöùa cụa baõi tính cho moôt beân (T)

Qn : Löôïng haøng cụa beân toơng hôïp löu lái baõi trong naím (T)

Qn = 756000 T

Kq : Heô soâ khođng ñeău cụa löôïng haøng trong naím:Kq =1.2

Ke : Heô soâ löôïng haøng qua kho:Ke =0.8

Tn : Thôøi gian khai thaùc trong naím cụa cạng:Tn = 300 ng.ñeđm

tk : Thôøi gian toăn kho cụa haøng hoaù, trò soâ naøy xaùc ñònh trong

thôøi gian ñieău tra kinh teâ kyõ thuaôt, laây tk = 7 ng.ñeđm

300

7 8 0 2 1 765000



x x x

T Dieôn tích baõi chöùa tám haøng toơng hôïp:

Sk = q E xf 417136x0.85 5040m2

k k

k



 Trong ñoù:

Ek = 17136 T: söùc chöùa cụa baõi

qk = 4 T/m2: tại tróng khai thaùc neăn (baõi chöùa)

f = 0.85: heô soẫ söû dúng baõi

Tính söùc chöùa cụa kho döïa vaøo thôøi gian toăn kho:

Ek =

n

k e q b

T

xt xK xK Q

Trong ñoù:

Ek : Söùc chöùa cụa kho tính cho moôt beân (T)

Qn

b : Löôïng haøng cụa beân toơng hôïp löu lái kho trong naím (T)

Qn

b = 0.4x756000 = 302400 T

Kq : Heô soâ khođng ñeău cụa löôïng haøng trong naím:Kq =1.2

Ke : Heô soâ löôïng haøng qua kho:Ke =0.8

Tn : Thôøi gian khai thaùc trong naím cụa cạng:Tn = 300 ng.ñeđm

tk : Thôøi gian toăn kho cụa haøng hoaù, trò soâ naøy xaùc ñònh trong

thôøi gian ñieău tra kinh teâ kyõ thuaôt, laây tk = 7 ng.ñeđm

300

7 8 0 2 1 302400



x x x

T Dieôn tích kho chöùa haøng toơng hôïp:

Sk = q E xf 26774x0.85 2880m2

k k

k



 Trong ñoù:

Ek = 6774 T: söùc chöùa cụa kho

qk = 2 T/m2: tại tróng khai thaùc neăn (kho 1 taăng)

fk = 0.85:heô soẫ söû dúng kho

6 Boâ trí maịt baỉng cạng

Toơng maịt baỉng cạng bao goăm caùc háng múc cođng trình chính sau:

Caău Taøu Môû Roông Cạng Caùt Laùi coù chieău daøi 580m vaø roông 31m noâi vôùi bôø bôûi 6 caău daên chia laøm 2 beân (beân 1b daøi 310.08m vaø beân 1a daøi 270m) cho taøu container 30000DWT hoaịc taøu toơng hôïp 36000DWT caôp laøm haøng Nhöng böôùc ñaău chư thi cođng xađy döïng beân 1a ñeơ giại quyeât nguoăn haøng vaøo cạng, beân 1b ñöôïc thi cođng ngay sau khi beân 1a hoaøn thaønh ñöa vaøo söû dúng

Beân Caău Taøu Môû Roông Soâ 1a Cạng Caùt Laùi coù nhöõng ñaịc tröng sau: