CHƯƠNG 3. GIẢI PHÁP CƠ BẢN PHÁT TRIỂN CẢNG CONTAINER ĐẦU MỐI KHU VỰC PHÍA NAM … …
3.2 Xây dựng mô hình cảng container đầu mối khu vực phía Nam …
3.2.2 Tính toán nhu cầu cho khu cảng container đầu mối Cái Mép
- Số ô nền cần thiết (công thức 3.1) s n lb
k t
G Q .t .(1 k )
T .h .
= +
δ (ô nền) (3.1)
Trong đó: δ - hệ số khai thác bãi tiện ích (0,75);
Qn - sản lượng container thông qua bãi trong năm, tính bằng TEU;
Tkt - thời gian khai thác bãi trong năm, tính bằng ngày;
tlb - thời gian lưu bãi bình quân của container, tính bằng ngày;
h - chiều cao xếp chồng của container trên bãi (5 tier);
k - hệ số xét đến thời điểm container tồn bãi cực đại (0,4).
- Diện tích khu bãi container (công thức 3.2)
b s
F G .a
= u (m2) (3.2)
Trong đó: a - diện tích bãi chứa 1 TEU, tính bằng mét vuông (15 m2);
u - hệ số khu bãi hữu ích, phụ thuộc vào loại thiết bị xếp dỡ sử dụng tại bãi. Tại các cảng Việt Nam, loại thiết bị được sử dụng nhiều nhất là khung cẩu RTG, hệ số u = 0,52.
- Diện tích khu cảng (công thức 3.3): c b 1 0 0
F F .
= 6 5 (m2) (3.3) Ghi chú: Container rỗng = 18% trong tổng số,
Container hàng = 82%: hàng xuất = 52%, hàng nhập = 48%.
Bảng 3.5 Nhu cầu diện tích khu cảng Cái Mép Ký hiệu Đơn vị Container
nhập
Container xuất
Container
rỗng Cộng
Năm 2015
Qn thấp 106 TEU/năm 0,99 1,07 0,45 2,51
Gs ô nền 5.063 3.283 3.222 11.568
Fb m2 146.048 94.702 92.942 333.692
Fc m2 - - - 513.372
Qn cao 106 TEU/năm 1,77 1,91 0,81 4,49
Gs ô nền 9.052 5.861 5.799 20.712
Fb m2 261.115 169.067 167.279 597.461
Fc m2 - - - 919.171
Năm 2020
Qn thấp 106 TEU/năm 2,77 3,01 1,27 7,05
Gs ô nền 14.166 9.236 9.093 32.495
Fb m2 408.635 266.423 262.298 937.356
Fc m2 - - - 1.442.086
Qn cao 106 TEU/năm 4,72 5,12 2,16 12,0
Gs ô nền 24.139 15.710 15.465 55.314
Fb m2 696.317 453.173 446.106 1.595.596
Fc m2 - - - 2.454.763
Năm 2030
Qn thấp 106 TEU/năm 5,9 6,4 2,7 15,0
Gs ô nền 30.173 19.638 19.332 69.143
Fb m2 870.375 566.481 557.654 1.994.509
Fc m2 - - - 3.068.475
Qn cao 106 TEU/năm 11,8 12,8 5,4 30,0
Gs ô nền 60.346 39.276 38.664 138.286
Fb m2 1.740.750 1.132.962 1.115.308 3.989.018
Fc m2 - - - 6.136.950
“Nguồn: Tổng hợp và tính toán”
b) Khu nước của cảng
Khu nước của cảng bao gồm: vùng neo đậu, vũng bốc xếp hàng, khu vực quay trở và chạy tàu. Yêu cầu của khu nước trong quá trình khai thác cảng là [36, tr.114]:
- Phải có đủ kích thước để chạy tàu, neo đậu, quay trở, đảm bảo yên tĩnh, tránh sóng lớn;
- Chiều sâu của vũng phải phù hợp với mớn nước của tàu, đảm bảo an toàn cho chạy tàu, neo đậu và quay trở;
- Đất ở đáy phải đảm bảo thả neo bám chắc, sa bồi trong vùng nước của cảng là ít nhất, nếu không phải có kế hoạch và chi phí nạo vét thường xuyên.
+ Vũng neo đậu tàu (vũng chờ)
Đây là vùng nước cho tàu neo đậu trước khi vào cập cầu hoặc sau khi làm hàng xong cần neo đậu lại để chờ tiến hành các thủ tục cần thiết (nếu có), hoặc do điều kiện thời tiết xấu tàu cần phải đỗ lại… Khi xác định diện tích vùng nước neo đậu tàu, phải căn cứ vào số lượng tàu đồng thời neo đậu tại một thời điểm và kích thước của tàu. Đối với cảng container thì diện tích vùng neo đậu không cần lớn do tàu không phải chờ để vào cầu, trừ một số trường hợp đặc biệt như do tàu đến trễ phải chờ cầu, chờ thủy triều hay để giải quyết các sự cố.
+ Vùng quay trở của tàu
Khu nước của cảng cần bố trí những điểm cho tàu quay trở khi ra vào cảng. Đường kính vũng quay tàu phụ thuộc vào kích thước của tàu.
Bảng 3.6 Kích thước vùng neo đậu và quay trở của tàu tại khu cảng Cái Mép Tên khu vực Số vị trí Kích thước Trọng tải tàu
2 - > 50.000 DWT
Vùng neo đậu
3 - > 30.000 DWT
Vùng quay trở 2 Đường kính 500 m 109.000 DWT “Nguồn: Công ty TNHH bảo đảm an toàn hàng hải miền Nam”
c) Khu vực xếp dỡ - Nhu cầu bến bốc xếp
Một trong những tham số chính khi thiết kế một cảng container là số lượng cầu tàu cần thiết. Nó phụ thuộc vào lượng container thông qua cảng hàng năm, loại tàu đến cảng và năng suất của các thiết bị xếp dỡ của cảng. Số lượng cần tàu cần thiết được tính theo công thức (3.4), [50].
+ Số cầu tàu cần thiết (công thức 3.4)
n
c t
n Q
2 4 .k .q .p .r . N
= (cầu tàu) (3.4)
Trong đó: Qn - khối lượng hàng thông qua cảng trong năm (TEU/năm);
kct - hệ số sử dụng cầu tàu, theo thống kê kinh nghiệm kct = 0,7 là mức tối đa về khả năng tiếp nhận tàu của cầu tàu;
q - năng suất xếp dỡ trung bình của cần trục (TEU/cần trục giờ);
p - hệ số thời gian làm việc của cần trục;
r - số cần trục trung bình xếp dỡ cho một tàu (cần trục/cầu tàu);
N - số ngày hoạt động của cảng trong năm (ngày/năm).
Bảng 3.7 Số cầu tàu cần thiết của khu cảng Cái Mép
2015 2020 2030
Ký
hiệu Đơn vị SL
thấp
SL cao
SL thấp
SL cao
SL thấp
SL cao Qn 106 TEU/năm 2,51 4,49 7,05 12,0 15,0 30,0
kct - 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7
q TEU/cần trục-giờ 36 36 36 36 36 36
p - 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65
r cần trục/cầu tàu 3 3 3 3 3 3
N ngày/năm 365 365 365 365 365 365
n cầu tàu 5,8 10,4 16,4 27,9 34,8 69,7
[
“Nguồn: Tổng hợp và tính toán”
+ Các thông số kỹ thuật của cầu tàu
Chiều dài cầu tàu: Chiều dài cầu tàu được xác định căn cứ vào chiều dài tàu và khoảng cách an toàn giữa 2 tàu đậu kề nhau. Đa số các tàu
container khai thác tại khu cảng Cái Mép có chiều dài gần 300 m. Đặc biệt, cảng SP-PSA đã tiếp nhận thí điểm tàu container trọng tải đến 116.000 DWT (9.000 TEU) khi không đầy tải, chiều dài 367m. Tuy nhiên, bên cạnh việc tiếp nhận các tàu trọng tải lớn, vẫn còn các tàu nhỏ sức chở trên dưới 3.000 TEU, có chiều dài ngắn hơn. Thực tế, các bến container đang khai thác tại Cái Mép được thiết kế với chiều dài trung bình của 1 cầu tàu là 300 m. Như vậy, mỗi bến container riêng biệt cần tối thiểu chiều dài cầu tàu khoảng 600 m để cho phép tiếp nhận cùng lúc 2 tàu.
Độ sâu của bến: Chiều sâu thiết kế của cảng, luồng vào cảng cần bảo đảm cho tàu đậu và ra vào an toàn. Theo quy hoạch cho khu cảng Cái Mép, độ sâu trước bến được thiết kế từ -14 ÷ - 16 m.
Bảng 3.8 Thông số kỹ thuật một số tàu khai thác tại khu cảng Cái Mép
Tên tàu Dài
(m)
Rộng (m)
Mớn nước (m)
Trọng tải (DWT)
Sức chở (TEU)
Hanjin Nayoya 289,5 32,2 13,0 62.681 4.024
Hanjin Colombo 289,5 32,2 13,0 62.850 3.730
Hanjin Elizabeth 289,5 32,2 13,0 62.723 3.730
Hanjin Osaka 289,5 32,2 13,0 62.681 3.730
MOL Advantage 278,9 40,0 14,0 69.187 5.896
MOL Parner 293,2 40,0 14,0 75.745 6.320
MOL Primium 293,2 40,0 14,0 75.661 6.320
“Nguồn: Tổng hợp từ số liệu của Tân Cảng Cái Mép”
Chiều rộng cầu tàu: Đa số các bến container nằm trong sông đều có kết cấu kiểu bến có cầu dẫn. Trên cầu tàu lắp đặt các cần trục container chuyên dụng chạy trên ray và chiều rộng cầu tàu phụ thuộc chủ yếu vào kích thước của cần trục. Để làm hàng cho tàu sức chở 4.000 ÷ 6.000 TEU, các cần trục bờ thường có tầm với ngoài (outreach) từ 50 ÷ 55 m, khoảng cách giữa 2 đường ray của cần trục là 24 m, vì thế chiều rộng cầu tàu cũng khá lớn.
Hình 3.4 Cầu cảng của bến container Tân Cảng Cái Mép
Chiều rộng cầu tàu tính theo công thức (3.5):
Bb = Br + Tr + Bnh + b (m) (3.5) Trong đó: Bb - chiều rộng mặt bến (m);
Br - khoảng cách giữa 2 đường ray cần trục (24 m);
Tr - khoảng cách từ ray phía ngoài đến mép cầu tàu (3 m);
Bnh - chiều rộng nắp hầm đặt lên mặt cầu phía sau:
Bnh = [(Bt -2) / 2 ] * 0,7 (m) (3.6)
b - khoảng cách từ mép nắp hầm đến mép sau cầu tàu (0,5 m);
Bt - chiều rộng tàu (m).
Từ các tính toán và lựa chọn như trên, xác định chiều rộng mặt cầu là: 45 m Bảng 3.9 Chiều rộng nắp hầm của tàu
Trọng tải tàu (DWT)
Sức chở (TEU)
Chiều rộng tàu (m)
Chiều rộng nắp hầm (m)
60.000 4.000 32 10,5 (m)
70.000 6.000 40 13,3
80.000 7.500 43 14,4
“Nguồn: Tổng hợp từ thông số kỹ thuật của các tàu”.
- Nhu cầu thiết bị chính
+ Cẩu bờ (Quay Crane - QC): là thiết bị chính của cảng container để xếp dỡ cho tàu. Số lượng cần trục bố trí trên cầu tàu được tính toán dựa vào
khối lượng container thông qua cảng trong năm, năng suất giờ và số giờ làm việc bình quân của một cần trục trong năm. Số lượng cần trục bờ tối thiểu trên 1 cầu tàu phải đảm bảo định mức xếp dỡ cho tàu. Thực tế tại các bến container trong khu vực, mỗi cầu tàu có trung bình 3 cần trục.
Tổng số cần trục bờ (công thức 3.7): A1 = n. r (cần trục) (3.7) Trong đó: n - số cầu tàu cần thiết (cầu tàu);
r - số cần trục trên 1 cầu tàu (cần trục/cầu tàu).
+ Thiết bị tại bãi: Thiết bị làm hàng tại bãi là các khung cẩu RTG, RMG hay Reachstacker. Các bến container tại khu cảng Cái Mép đều sử dụng loại khung cẩu RTG (6+1) có khẩu độ xếp 6 hàng container và 1 làn đường cho xe vận chuyển, chiều cao xếp chồng 4 ÷ 5 lớp. Hiện tại, khung cẩu RMG chưa được sử dụng, song loại thiết bị này cũng sẽ phù hợp để tác nghiệp xếp dỡ cho toa xe khi hệ thống đường sắt được kết nối với cảng ở giai đoạn sau.
Vận chuyển container giữa bãi và cầu tàu hay trong phạm vi cảng sử dụng các xe chuyên dùng loại 20’ và 40’. Bến xếp dỡ cho sà lan có thể sử dụng loại cần cẩu cố định như một số bến cảng sông trong khu vực đang áp dụng.
Công thức chung để tính số lượng thiết bị loại i (công thức 3.8) và kết quả tính toán nhu cầu thiết bị nêu ở bảng (3.10).
i i
i i
A Q
= T .p (chiếc) (3.8)
Trong đó: Qi - sản lượng thực hiện của loại thiết bị i trong năm (TEU/năm);
Ti - số giờ làm việc trung bình của một thiết bị trong năm (giờ/năm);
Pi - năng suất bình quân của 1 thiết bị loại i (TEU/cần trục-giờ).
Ghi chú: Đối với thiết bị làm hàng tại bãi, 1 TEU thông qua cảng tương ứng 2 lần nâng hạ cộng thêm 10% đảo chuyển. Hệ số tính sản lượng là 2,1. Đối với xe đầu kéo, thì 1 TEU thông qua cảng tương ứng 1 TEU vận chuyển giữa cầu tàu và bãi, cộng thêm sản lượng cần vận chuyển nội bộ từ bãi tới bến sà lan, từ bãi tới khu vực xếp dỡ cho toa xe… Hệ số này lấy bằng 0,2.
Bảng 3.10 Nhu cầu thiết bị cho khu cảng Cái Mép
2015 2020 2030
Ký
hiệu Đơn vị SL
thấp
SL cao
SL thấp
SL cao
SL thấp
SL cao Cần trục bờ (A1)
n cầu tàu 5,8 10,4 16,4 27,9 34,8 69,7
r cần trục/cầu tàu 3 3 3 3 3 3
A1 cần trục 17,4 31,2 49,2 83,7 104,4 209,1 Khung cẩu RTG, RMG và Reachstacker (A2)
Q2 106 TEU/năm 5,27 9,43 14,8 25,2 31,5 63,0 T2 giờ/năm 4.000 4.000 4.000 4.000 4.000 4.000
P2 TEU/cần trục giờ 29 29 29 29 29 29
A2 cần trục 45,4 81,3 127,6 217,2 271,6 543,1 Xe đầu kéo (A3)
Q3 106 TEU/năm 3,0 5,4 8,5 14,4 18,0 36,0 T3 giờ/năm 4.000 4.000 4.000 4.000 4.000 4.000
P3 TEU/giờ 8 8 8 8 8 8
A3 xe 93,7 168,7 265,6 450,0 562,5 1.125
“Nguồn: Tổng hợp và tính toán”
+ Tổng hợp nhu cầu diện tích cảng, bãi container, cầu tàu và các thiết bị chính nêu trong bảng (3.11)
Bảng 3.11 Tổng hợp nhu cầu diện tích cảng, bãi container, cầu tàu và các thiết bị chính của khu cảng Cái Mép
2015 2020 2030
Chỉ tiêu Đơn vị SL thấp
SL cao
SL thấp
SL cao
SL thấp
SL cao
Tổng diện tích ha 52 92 145 245 307 614
Bãi container ha 34 60 94 160 200 399
Số cầu tàu cầu tàu 6 11 17 28 35 70
Chiều dàu cầu m 1.800 3.300 5.100 8.400 10.500 21.000 Thiết bị chính
+ Cần trục bờ chiếc 18 32 50 84 105 210
+ RTG/Reach. chiếc 34/12 61/21 96/32 163/55 204/68 408/136
+ Xe đầu kéo chiếc 94 169 266 450 563 1.125
Tỷ lệ xe nõng khoảng ẳ trong tổng số thiết bị bói
“Nguồn: Tổng hợp và tính toán”
d) Dự tính nhu cầu vốn đầu tư
Tổng nhu cầu vốn đầu tư cho phát triển cảng bao gồm vốn đầu tư vào việc xây dựng các công trình cơ sở hạ tầng của cảng như cầu tàu, bãi container, hệ thống đường giao thông trong cảng, khu văn phòng và các công trình chung khác. Đối với thiết bị bao gồm: cần trục bờ, khung cẩu, xe nâng, đầu kéo và rơ-moóc. Vấn đề đầu tư cho công tác bảo đảm an toàn hàng hải như nạo vét, phao tiêu, báo hiệu chưa được đề cập ở phần này.
Kết quả dự tính nhu cầu vốn đầu tư cho phát triển cảng container đầu mối tại Cái Mép nêu trong bảng (3.12).
Bảng 3.12 Dự tính nhu cầu vốn đầu tư cho khu cảng Cái Mép
Đơn vị: triệu USD
2015 2020 2030
Hạng mục
đầu tư SL
thấp SL
cao SL
thấp SL
cao SL
thấp SL cao 1. Đầu tư xây lắp 136,0 246,0 382,7 636,9 796,6 1.592,6 - Cầu tàu 85,2 156,2 241,4 397,6 497,0 994,0 - Bãi container 17,0 30,0 47,0 80,0 100,0 199,5 - Công trình chung 33,8 59,8 94,3 159,3 199,6 399,1 2. Thiết bị chính 156,5 279,0 436,5 735,8 919,7 1.839,3 - Cầu trục bờ 108,0 192,0 300,0 504,0 630,0 1.260,0 - Khung cẩu RTG 34,0 61,0 96,0 163,0 204,0 408,0
- Xe nâng 4,2 7,4 11,2 19,3 23,8 47,6
- Đầu kéo 10,3 18,6 29,3 49,5 61,9 123,7
Cộng (1+2) 292,5 525,0 819,2 1.372,7 1.716,3 3.431,9
“Nguồn: Tổng hợp và tính toán”