Thiết kế môn học:
Quản lý và khai thác cảng
LờI Mở ĐầU
Giao thông vận tải luôn là ngành quan trọng và đóng vai trò to lớn
trong sự phát triển kinh tế của một quốc gia nói riêng và cho nền kinh tế của
toàn thế giới nói chung. Vận tải đóng vai trò quan trọng trong việc trao đổi
và lu thông hàng hoá giữa các n ớc, các vùng kinh tế trên thế giới. Hiện nay
có nhiều hình thức vận tải nh : vận tải đờng bộ, vận tải đ ờng sắt, vận tải
đờng thuỷ, vận tải đ ờng ống, vận tải liên hợp, vận tải đa ph ơng thức đã giúp
cho hàng hoá đợc lu thông một cách nhanh chóng và thuận tiện, trong đó hàng
hoá đợc chuyên chở đi khắp thế giới chủ yếu là bằng đ ờng biển. Điều này đã
giúp cho vận tải biển phát triển một cách nhah chóng.
Việt Nam với đờng bờ biển dài trên 3000 km với hệ thống sông ngòi
chằng chịt là một trong những điều kiện thuận lợi để vận tải biển của n ớc ta
phát triển. Những năm gần đây vận tải biển đã đ ợc chính phủ quan tâm và
tạo điều kiện để phát triển. Đội tàu đ ợc trẻ hoá, các cảng biển đ ợc đầu t xây
dựng để có thể đón đ ợc các tàu có trọng tải lớn vào cảng làm cho hàng hoá
vào nớc ta ngày càng phong phú và tạo điều kiện để n ớc ta có thể xuất khẩu
hàng hoá đi các nớc khác. Trong vận tải biển thì cảng đóng vai trò khá quan
trọng. Cảng đợc coi là cơ sở hạ tầng, là động lực thúc đẩy sự phát triển kinh
tế của một đất n ớc. Cảng không phải là điểm đầu và điểm kết thúc của quá
trình vận tải là điểm luân chuyển hàng hoá và hành khách vận chuyển trên
tàu hay nói cách khác, cảng là một mắt xích trong dây chuyền vận tải. Bên
cạnh đó cảng còn là nơi ra vào, neo đậu của tàu, là nơi phục vụ tàu và hàng
hoá chuyên chở trên tàu cũng nh là nơi lánh nạn của tàu, là đầu mối giao
thông quan trọng nhất của quá trình vận tải.Nh vậy cảng bao gồm tập hợp các
trang thiết bị xếp dỡ cùng với các công trình bến bãi, cơ sở hạ tầng để phục
vụ cho việc xếp dỡ, bảo quản hàng hoá. Thực tế cho thấy thời gian tàu đậu ở
cảng để làm thủ tục và xếp dỡ hàng hoá chiếm một tỷ trọng khá lớn trong thời
gian công tác của tàu. Vì vậy để có thể tăng thời gian quay vòng của tàu thì
một trong những biện pháp cần thiết là giảm thời gian đỗ bến của tàu. Muốn

khoảng 2.106m3 nhng chỉ sâu đến 5,0 mét đoạn Cửa Cấm và 5,5 mét đoạn Nam
Triệu. Những năm gần đây luồng vào cảng bị cạn nhiều, sông Cấm chỉ còn 3,9
đến 4,0 mét nên tầu ra vào rất hạn chế về trọng tải. Nền đất của cảng Hải Phòng
gồm 2 lớp đất chính : lớp đất sét màu nâu sáng và lớp đất xỉ màu xám.
Điều kiện địa chất quyết định đến hình dáng và loại công trình bến, quyết định
đến việc lựa chọn thiết bị xếp dỡ đặt trên công trình. Tất cả các công trình của
cảng nh: đê chắn sóng, đờng sắt, đờng cần trục, kho bãi đợc bố trí dựa vào điều
kiện địa chất sao cho đảm bảo ổn định và hoạt động bình thờng trong quá trình
khai thác.
3. Điều kiện thủy văn.
- Chế độ thuỷ triều ở cảng Hải Phòng thuộc chế độ nhật triều, trong ngày
có một lần nớc lớn, một lần nớc ròng. Nớc triều cao nhất là + 4,0 mét đặc biệt
cao là + 4,23 mét. Mực nớc triều thấp nhất là + 0,48 mét đặc biệt thấp là + 1,23
mét. Thuỷ diện của cảng hẹp, vị trí quay tàu khó khăn, cảng chỉ có 1 chỗ quay
tàu ở ngang cầu N08 ( có độ sâu - 5,5m đến - 6,0m, rộng khoảng 200 m).
2


Thiết kế môn học:
Quản lý và khai thác cảng
- Điều kiện thuỷ văn ảnh hởng tới cao độ thiết kế công trình bến cũng nh
vị trí của tàu khi tiến hành xếp dỡ hàng hoá, ảnh hởng tới tầm với của thiết bị. Sự
dao động của mực nớc ảnh hởng tới việc ra vào cảng của các tàu, có thể gây
chìm ngập khi nớc lũ và gây bồi cạn khi nớc kiệt. Do đó khi tổ chức khai thác
cảng cần phải chú ý tới thời gian bố trí tàu ra vào cảngmột cách hợp lý nhằm hạn
chế quá trình chuyển tải cũng nh tránh tình trạng mắc cạn. Dao động mực nớc
nhiều hay ít cho phép ta lựa chọn các thiết bị xế dỡ và kết cấu công trình bến cho
phù hợp. Ngoài ra còn phải tính tới sự thay đổi tầm với của thiết bị và chiều cao
nâng hạ hàng khi có thuỷ triều.
4. Điều kiện khí hậu.

Thiết kế môn học:
Quản lý và khai thác cảng
Tn= 365 - 43,8= 321,2(ngày)
+ Thời gian trong 1 ca
Tca =

24 24
=
= 8(h / ca)
nca
3

+ Thời gian làm việc trong ngày
T = nca (Tca Tng )( h )

Tng là thời gian ngừng việc trong 1 ca
T = 3( 8 2) = 18( h )

c. Lu lợng hàng hoá đến cảng
- Lợng hàng đến cảng trong một năm: Qn = 820000T/ n
- Lợng hàng đến cảng bình quân trong ngày:
Qng =

Qn 820000
=
= 2552,93(T / ng )
Tn
321,2

4


Thiết kế môn học:
Quản lý và khai thác cảng
b) Sơ đồ cần trục kết hợp với xe ủi

- Ưu điểm: Phơng án này có thể dùng để xếp dỡ hàng rời
Chi phí đầu t không lớn lắm
- Nhợc điểm: năng suất của xe ủi là không lớn nên kéo dài thời gian đỗ
bến của phơng tiện gây tốn kém. Xe ủi chỉ làm việc đợc trong một phạm vi hẹp
c) Sơ đồ cần trục kết hợp với cần có gắn băng truyền

- Ưu điểm: có thể xếp dỡ hàng một cách rời một cách nhanh chóng với lu lợng hàng lớn
- Nhợc điểm:
+ Chi phí đầu t lớn
+ Chỉ làm việc đợc 1 trong 2 chiều xuất hoặc nhập

6


Thiết kế môn học:
Quản lý và khai thác cảng
3. Phơng tiện vận tải đến cảng.
a. Phơng tiện vận tải thuỷ
Theo bài ra phơng tiện vận tải thuỷ đến cảng là tàu biển và mớn nớc thấp
nhất của cảng là 8m nên ta chọn tàu Tiên Yên với các thông số kỹ thuật sau:
- Tên tàu
: tiên yên
- Năm đóng
: 1989
- Nơi đóng

: 7,80MT/ng
- Chạy máy đèn (DO)
: 0,34T/ng
- Đỗ làm hàng (DO)
: 0,64MT/ng
- Đỗ không làm hàng (DO)
: 0,43T/ng
- Công suất máy
: 3100 CV

7


Thiết kế môn học:
Quản lý và khai thác cảng

b. Phơng tiện vận tải bộ
Theo bài ra phơng tiện vận tải bộ đến cảng là ô tô và căn cứ vào loại hàng
là clinker rời ta lựa chọn phơng tiện vận tải bộ là ô tô tự đổ có thành không mui,
có đặc trng kĩ thuật nh sau:
- Tên ô tô
: M93-205
- Công suất
: 210cv
- Tải trọng
: 25T
- Kích thớc toàn bộ
+ Chiều dài
: 6,5m
+ Chiều rộng

- Tự trọng
: 228T

8


Thiết kế môn học:
Quản lý và khai thác cảng
- Công suất động cơ của các cơ cấu:
+ Nâng
: 125 Kw
+Thay đổi tầm với
: 16 Kw
+Quay
: 36 Kw
+Di chuyển
: 11.4 Kw
- Chế độ làm việc của cơ cấu
+Cơ cấu nâng
:80%
+Cơ cấu quay
:80%
+Cơ cấu thay đổi tầm với :70%
+Cơ cấu di chuyển
: 60%
- Giá thành
:

b. Thiết bị hậu phơng
Chọn thiết bị hậu phơng là cần trục chân đế giống nh tuyến tiền

Thiết kế môn học:
Quản lý và khai thác cảng

5. Công trình bến:
Căn cứ vào điều kiện địa chất của cảng Hải Phòng, kiểu công trình bến là
thẳng đứng với cao trình bến là 11m, và mực nớc thấp nhất ở cảng là 8m, mực nớc cao nhất là 10m nên ta chọn công trình bến kiểu tờng cọc một tầng neo với
các thông số đặc trng sau:
- Kích thớc cọc
+ Dài
: 22m
+ Tiết diện
: 42x42mm
- Chiều cao phần tự do của cọc: 13,2m
- Vật liệu cọc
: bê tông cốt thép
- Chiều dài bến
: 125m
- Cao độ đỉnh bến
: 45m
- Cao độ đáy bến
: 8,7m
- Giá thành 1m dài
:
- Mực nớc cao nhất
: 10m
- Mực nớc thấp nhất
: 8m
Hình vẽ mặt cắt công trình bến

11


= ì Qngmax ì t bq = 0,45 ì 3191,16 ì 13 = 18668,286(T )

[ P] = H d ì
Fh =

= 4 ì 2,5 = 10(T / m 2 )

18668,286
= 1866,8286(m 2 )
10

2. Diện tích xây dựng của kho Fxd
Fxd = (1,3 ữ 1,45) Fh (m)
Fxd = 1,45 ì Fh = 1,45 ì 1866,8286 = 2706,9(m 2 )

3. Chiều dài kho
Lk = ( 0,95 ữ 0,97 ) Lct (m)

Trong đó Lct: là chiều dài cầu tàu

Lct = Lt + L(m)
Lt: là chiều dài tàu (m)
L : Khoảng cách dự trữ giữa hai đầu tàu và cầu tàu (m)
L = (10 ữ 15)m
Lct = 112,7 + 10 = 122,7( m )

Lấy Lk = 0,95Lct = 0,95 ì 122,7 = 116,565( m )

12


H k = H d = 4m
Trong đó Hd là chiều cao đống hàng
6. Kiểm tra áp lực thực tế xuống 1m2 diện tích nền kho.
Ptt =

G ì t bq
Fh

[ P]

Trong đó
G: là khối lợng hàng bảo quản trong kho trong ngày căng thẳng nhất
G = Qngmax ì = 3191,16 ì 0,45 = 1436,022(T / ng )

[P]: áp lực cho phép xuống 1m2 diện tích kho
Ptt =

1436,022 ì 13
= 10(T / m 2 )
1866,8286

*) Biện luận chọn kho: Vì Ptt = [ P ] nên kho thoả mãn để có thể xếp hàng

13


Thiết kế môn học:
Quản lý và khai thác cảng
Kết quả tính toán thời gian làm việc của cảng và lu lợng hàng hoá đến

365
8
Tn
ngày
321,2
9
Tca
h
8
10

Tng

h

2

11

T

h

18

12

Qng

T/ngày

m
m
m
m
T/m2
T/m2

18688,286
1866,8286
2706,9
112,7
10
122,7
100,26
27
4
10
10

h

Fh
FXD
Lt
L
Lct
LK
BK
HK(Hđ)
Ptt

hàng rồi chở hàng đi
- Quá trình 2 : Tàu biển Bãi tiền phơng
Khi ô tô của chủ hàng không đến, cần trục chân đế ngoạm hàng trong hầm tàu
rồi đổ lên bãi
- Quá trình 3: Bãi tiền phơng ô tô tiền phơng
Khi tàu không đến mà ô tô đến lấy hàng thì cần trục chân đế ở tuyến tiền phơng
sẽ ngoạm hàng ở ngoài bãi đổ lên xe ô tô rồi chở đi
- Quá trình 5 : Bãi tiền phơng Bãi hậu phơng
Khi phơng tiện vận tải thuỷ không đến và ô tô của chủ hàng không đến thì cần
trục chân đế sẽ ngoạm hàng từ Bãi tiền phơng sang Bãi hậu phơng

15


Thiết kế môn học:
Quản lý và khai thác cảng
- Quá trình 6 : Bãi hậu phơng - ô tô hậu phơng
Ô tô của chủ hàng đến lấy hàng ở tuyến hậu phơng. Cần trục chân đế sẽ ngoạm
hàng ở bãi đổ lên ô tô rồi chở đi
II. Tính toán năng suất của các thiết bị trên sơ đồ
1 Thiết bị tiền phơng
a. Năng suất giờ
3600
ì Ghi
(T/máy-giờ)
TCKi
Trong đó G h i : là trọng lợng một lần nâng ở quá trình i
T C K i : là thời gian chu kì của TBTT ở quá trình i
(s)
TCKi = k f ì t dg + t xh + t dh +t n +t q + t h + t n' + t q' + t h'



+ 2 ữ 4( s )
6 ì n ì kq

Hn: là chiều cao nâng có hàng (m)
Hh: là chiều cao hạ có hàng (m)
kn : là hệ số sử dụng tốc độ nâng.
Vn : là vận tốc nâng của cần trục (m/s)
: là góc quay của cần trục
n : là tốc độ quay
kq : là hệ số sử dụng tốc độ quay

Cách tính hn, hh

* Quá trình 1: Tàu - ô tô

16


Thiết kế môn học:
Quản lý và khai thác cảng

H n1 = (TTB

Ht

2

) + ( H ct MNTB ) + d + h + 0,5( m )

H h2 =

Hd
( m)
2

* Quá trình 3: Kho tiền phơng xe tiền phơng

17


ThiÕt kÕ m«n häc:
Qu¶n lý vµ khai th¸c c¶ng

H n3 =

Hd
+ 0,5( m )
2

H h 3 = H h1

18


Thiết kế môn học:
Quản lý và khai thác cảng
* Quá trình 5: Kho tiền phơng Kho hậu phơng

H n5 = H h5 = H n3 =



Thiết kế môn học:
Quản lý và khai thác cảng
Kết quả tính toán đợc thể hiện trên bảng sau:
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

tq
tn
kf
TCK
Gh
Ph
Pca
P

Đơn vị
m
m
m
m
m
m

i=1
9
4.195
8.5
11
1.5
1

i=2
9
4.195
8.5
11

vòng/phút
m/s
độ
m

_
0.7
0.7
1.4
0.95
90
1.25

4
0.7
0.7
1.4
0.95
180
2.5

4
0.7
0.7
1.4
0.95
90
1.25

4


18

18

18

18

s

30

30

30

30

30

s

20

20

20

20

154.454
10.5

5
19
7
5
19
7
0.9
116.90
10.5

7
35
7
7
35
7
0.9
147.84
10.5

5
19
7
5
19
7
0.9

Thiết kế môn học:
Quản lý và khai thác cảng
III. Khả năng thông qua của tuyến tiền phơng
1. Các tham số cơ bản
a. Hệ số lu kho lần 1
=

Q2
Q1 + Q2

Trong đó: Q1, Q2 là khối lợng hàng hoá xếp dỡ theo quá trình 1, 2
b. Hệ số chuyển từ kho tiền phơng sang xe tiền phơng do thiết bị tiền phơng đảm
nhiệm theo quá trình 3
=

E1
Ett

Với E1 là dung lợng kho tiền phơng do thiết bị tiền phơng đảm nhiệm theo quá
trình 3
E1 = F1 ì Ptt = L1 ì B1 ì Ptt ( T )

F1 là diện tích hữu ích của kho E1
PTT là áp lực thực tế xuống 1m2 diện tích kho
L1 là chiều dài kho E1 , L1= Lk
B1 là chiều rộng kho E1, B1=Rmax- (Rmin+ B )
Rmax, Rmin là tầm với lớn nhất và nhỏ nhất của cần trục
B = 5m là khoảng cách giao nhau giữa 2 cần trục

E

min


=

Qngmax


(máy)

22


Thiết kế môn học:
Quản lý và khai thác cảng
4. Số lợng TBTT tối thiểu bố trí trên 1 cầu tàu
n1min =

ì
(máy)


T : Thời gian làm việc trong một ngày.
PM : Mức giờ tàu (T/ tàu- h)
5. Số lợng TBTT cùng kiểu tối đa bố trí trên 1 cầu tàu
n

max
1


t xd =

Qt 1

+
n1 ì ky P1
P2


( ngày)


Qt là trọng tải thực chở của tàu(T)
Qt = 89% DWT

23


Thiết kế môn học:
Quản lý và khai thác cảng
8. Khả năng thông qua của tuyến tiền phơng
= n ì n1 ì k y ì k ct ì P (T/ngày)

kct : Hệ số sử dụng cầu tàu. kct = 1 (vì lợc đồ có quá trình 3).
9. Kiểm tra số giờ và số ca làm việc thực tế của 1 TBTT
a. Số giờ làm việc thực tế
xTT =

Qn ì k t
n ì n1 ì k y

Qngmax

Kiểm tra khả năng thông qua của tuyến tiền phơng x x max
r n
ca


24


Thiết kế môn học:
Quản lý và khai thác cảng
Kết quả tính toán thể hiện ở bảng sau:
Kí hiệu

Đơn vị

n1=2

n1=3

n1=4

_

0.45

0.45

0.45

máy

2

2

2

max
1

máy
_
_

4
1
1.00

4
1
0.95

4
1
0.85

cầu tàu

1

1187.43

3191.16
995.34

x max

h

5595.3

5595.3

5595.3

ca
ca

3
3

2
3

2
3