海港工程施工船舶及設備簡介


前言

海港工程施工如防波堤建造、碼頭工程、海上打椿、沉箱製作施放、海域濬深回填等,皆以工程船舶為主,施工方法不同於陸上工程。台灣地區夏季颱風頻繁,風強浪高。冬季東北季風南下,風雲丕變,施工困難。海港工程施工工程師需備足所需船舶及設備,爭取可施作時間。茲將用於海港工程施工船舶設備作一簡略介紹,以供技師朋友們參考。

主要施工船舶

1.拖船(Tug Boat):拖船做為水上無動力船舶設備拖航之用,一般為雙俥設計,轉動靈活。海港工程施工因大型拖船造價甚昂,施工者只備小型拖船。大型拖船可洽當地港務單位支援。

(1) 小型拖船:照片1為125PS小型拖船,具有2T拖船力。除水上拖航外,兼做交通船、測深船和海上救難。加裝噴水設備,可消防滅火,用途廣泛。

(2) 錨船(Anchor Boat):因應海上起錨需要,小拖船前端裝置固定式吊桿成為起錨架,配置起重設備,具有起錨功能。可以協助非自航式船隻佈錨或起錨,也可佈設浮筒、燈標等,為海上施工船隊必備之船隻(照片2,10T錨船)。

(3) 拖船兼推船:近代拖船動力系統進步,馬力大,操作靈活。(照片3,2000PS大型拖船拖航沉箱情形)拖船除拖航外,前端裝置頂推用塑膠墊(或膠圈),必要時可做推船用。

2.拋石船(Stone Carrier):海港工程常見海中拋石工作,防波堤工程拋石量甚大,可視拋石數量及工程進度需要選用下列各式拋石船。

(1) 抓斗式拋石船:一般為自航式,船艙內裝載石塊用抓斗抓起拋入海中,在潛水人員協助下,拋石位置較準確。照片4為800M3抓斗式拋石船拋石作業情形。本船裝設衛星定位系統(GPS)可以長途航行,運送工程機具設備材料,是海港工程必備主力之一。

(2) 底開式拋石船:底開式拋石船可打開艙底底版拋石作業快速,多用於防坡堤堤心大數量拋石。一般為非自航式,需由拖船拖至拋石區(照片5,400M3底開式拋石船拖航中)。

(3) 側傾式拋石船:側傾式拋石船是一種尖底船,吃水線下方特別裝設可以啟閉的活門,滿載石塊到達拋石區後,操作手打開活門放水進入,船之重心偏轉,船身側傾,所載石塊滑入海中。載重減輕後,船身立即上浮,艙內之水自動外流,活門關閉(照片6),本船載石量較少,為自航式作業方便。

3.吊船(Floating Crane):吊船又稱為起重船,為海港工程施工主要船舶。海上重物如混凝土方塊、消波塊、基椿等均依賴吊船起吊安放。一般吊船本身無自航能力,作業時需由拖船錨船協助。有下列兩種吊船。

(1) 吊桿船:吊桿船為固定式吊架,利用平台船(Pontoon),前端裝設人字架,另配置發電機、絞機等起重設備組成(參閱照片7,吊桿船起吊方塊情形)。人字架也可設計為鋼桁架結構吊桿,擁有較大起重能力。

(2) 海上起重船:將陸上吊車開上平台船或僅用上半部拆裝於平台船上,構成轉動靈活之海上起重船(照片8),此種起重船作業便捷,惟成本較高。運用時需注意安全起重能力。施工時,如需起吊大型重物,工程單位可洽當地港務單位支援。

4.打椿船(Piling Barge):在水域中建造碼頭需要打設水泥椿、鋼管椿或鋼板椿圍堰等。打椿船類似吊桿船,將前端桁架設計為打椿導架,除起重設備外,另備打椿機。導架為活動式,可以直立、前傾或斜向內側可打設直椿或斜椿(照片9)。打椿船無自航能力,作業時需配置拖船、錨船等,用平台船運送椿隻,形成打椿船隊。

5.挖泥船(Dredger):無論海域濬深,抽砂填土,水下採礦都需要不同型式的挖泥(抽砂)船。國際間有作業量極大之各種型式挖泥船,視工程需要和地質狀況運用。一般有吸管式挖泥船(Suction Dredger)多用於抽砂填地作業,又稱做抽砂船,前端有加裝絞刀者。另有鏟斗式挖泥船(Dipper Dredger)和抓斗式挖泥船(Crab Dredger)挖出的砂土可用照片5底開式拋石船改裝成受泥船,挖出砂土置於船內,拖出海外拋棄。國內尚無大型挖泥船,國際間船種甚多,功能不同,請另參考專書。

6.浮沉台船(Floating Dolphin Dock):當沒有沉箱渠、船塢或平緩沙灘製造沉箱時,一般參照浮船塢原理設計建造浮沉台船;浮沉台船構造較浮船塢簡單,僅保留進水排水管路,利用氣壓變化挖制進水使台船能下沉或上浮。在台船上製造沉箱後台船下沉,拖出沉箱在碼頭邊繼續加高完成沉箱。因具備浮船塢功能,可以進行工程船舶檢修作業(照片10,中華工程公司1,200T浮沉台船上紮筋製造沉箱情形)。

海上施工設備

1.打椿樣架:海上打設圓筒型鋼板椿圍堰(Steel Sheet Pile Cellular Cofferdam)時,依照圍堰直徑設計樣架置於鋼管椿上,再於樣架外圍插設鋼板椿,方能順利完成打設作業。樣架為型鋼結構物(照片11)。

2.海上混凝土運送設備:海港工程常常需要在海上澆製混凝土。數量不多時,將混凝土拌合車之拌合鼓裝設於小型平台船上,以便運送混凝土(照片12),現場澆置水中混凝土則用特密管施工。混凝土數量多時,仍應架設輸送管澆製,以節省施工成本。

後記

東南亞地區海岸線長,海港工程甚多,筆者曾以服務之中華工程公司施工船舶設備為主力,先後參與馬來西亞、泰國及阿拉伯聯合大公國多處海港工程國際競標或報價。雖未得標承作,惟對於中華工程公司前輩工程師,努力爭取國外工程機會,勇於接受挑戰精神,深感敬佩,併此誌之。

參考資料

1. 經濟部(1982)。港灣工程各型作業船舶研究。

2. 中華工程公司(1988)。中華工程公司船舶隊簡介。

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照片1 小型拖船

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照片2 錨船

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照片3 大型拖船拖航沉箱情形

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照片4 抓斗式拋石船

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照片5 底開式拋石船拖航中

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照片6 側傾式拋石船

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照片7 吊桿船

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照片8 海上起重船

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照片9 打椿船

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照片10 浮沉台船

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照片11 打椿樣架

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照片12 海上混凝土

 

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