魏笑科　羅興民

摘 要：本文以港珠澳大橋索塔橋墩防撞鋼套箱為例，介紹一種將裝運駁船碼頭停靠，利用SPMT液壓平板小車將大型構(gòu)件側(cè)向滾裝上船方案。此方案優(yōu)點是能解決大型構(gòu)件裝船的難題；滾裝上駁船的穩(wěn)定性好；縮短大型構(gòu)件現(xiàn)場安裝周期。

關鍵詞：橋墩防撞鋼套箱；SPMT小車；駁船；調(diào)載；滾裝

中圖分類號：U693 文獻標識碼：A

1 引言

橋墩防撞設施目前一般選用鋼套箱為主防撞結(jié)構(gòu)，在其外設置緩沖護舷，起到輔助防撞作用。港珠澳大橋青州航道橋56#、57#索塔防撞設施采用啞鈴型鋼套箱結(jié)構(gòu)，外形尺寸為91 m x 43 m x 8.5m，橋墩防撞鋼套箱（以下簡稱鋼套箱）整體重量1 780 t。目前，這種鋼套箱安裝的方案有兩種形式：一種為分段制造運輸，現(xiàn)場分段吊到位。優(yōu)點是裝船運輸可以分多個批次，重量輕，方便吊裝運輸，風險??；缺點是現(xiàn)場吊裝并組裝成整體工作量大且安裝難度大，風險高；另一種是鋼套箱分段制作，在制造廠組裝成整體結(jié)構(gòu)，整體裝船運輸，現(xiàn)場采用大型浮吊整體吊裝到位。

超大型構(gòu)件裝駁船目前比較常用的方案有四種：（1）浮吊吊裝：優(yōu)點是周期短，制作工裝少；缺點是吊裝成本高。這種超大型吊裝一般要用兩臺浮吊聯(lián)合抬吊，兩臺浮吊要1 000 t以上，由于鋼套箱尺寸較大，對浮吊的工作半徑要求至少是鋼套箱寬度一半，兩臺浮吊的租借費用很高，華南地區(qū)租借難，不利于成本控制；（2）軌道小車拉移上船：拉移1 750 t鋼套箱上駁船至少需布置100 t小車40臺，100 t以上的小車很難租借到這么多，專門訂制成本太高，且結(jié)構(gòu)加強和軌道梁的制作成本很高；（3）滑動方式拉移上駁船：同樣需要制作滑塊、滑槽、軌道梁等工裝，若多批次的重復使用成本還可以分攤，少量的拉移上船制作工裝的成本太高；（4）液壓平板車滾裝上駁船：目前國內(nèi)外大型構(gòu)件移位比較先進的方案可選用液壓驅(qū)動的平板車，這種模塊化生產(chǎn)及組裝的自行式平板拖車，可以根據(jù)裝載貨物的不同需求被配置成各種結(jié)構(gòu)、尺寸和重量，短期內(nèi)租借平板車的成本也容易控制。經(jīng)過比較和分析，我們最終選定了第（4）種方案，利用液壓平板車滾裝上駁船。

2 技術方案

2.1 滾裝用主要設備

SPMT（Self-Propelled Modular Trailers） 是一種模塊化生產(chǎn)及組裝的自行式平板拖車，可以根據(jù)裝載貨物的不同需求配置成各種結(jié)構(gòu)、尺寸和重量。SPMT的基礎部件是一個4軸線或6軸線的模塊組以及一個動力頭。SPMT的牽引力是由液壓馬達提供的，液壓馬達的動力是由置于設備末端的動力頭提供，這就保證了SPMT擁有出色的牽引力以及緊湊的布局結(jié)構(gòu)。SPMT每一軸線都是在主控程序的精確控制下執(zhí)行各種動作并實現(xiàn)各種姿態(tài)（如：移動、旋轉(zhuǎn)、升降等），不僅具備良好的操控性，同時還可以完成傳統(tǒng)拖車（如：運梁車等）無法完成的動作。例如：輕松地原地調(diào)頭、橫向平移、繞中點旋轉(zhuǎn)。SPMT的載重平臺可以通過懸掛系統(tǒng)進行升降以便裝卸貨物并保持平臺的水平狀態(tài)。

2.2 運輸駁船

本方案采用側(cè)向滾裝，選用甲板駁船運輸，要求運輸駁船裝載甲板尺寸要不小于運輸構(gòu)件，駁船要有足夠調(diào)載能力，穩(wěn)性要滿足側(cè)向滾裝要求。選用駁船主要參數(shù)：總長120.5 m，型寬43.4 m，型深7.5 m，設計吃水50 m，壓載水調(diào)節(jié)能力2 400 m3/h。本次調(diào)載為左右舷對調(diào)，調(diào)載能力相當于4 800 m3/h。根據(jù)滾裝實施步驟，對駁船進行穩(wěn)性計算并制定詳細的調(diào)載方案。

2.3 滾裝上駁船具體步驟

本方案主要包括裝船準備階段和側(cè)向滾裝上船階段，其具體步驟如下：

（1）將運輸駁船舷側(cè)沿碼頭停靠就位，并用纜繩固定駁船；

（2）根據(jù)裝運構(gòu)件自身情況在裝運駁船甲板上放置支墩；

（3）根據(jù)SPMT自行平板車行走路線，在裝運駁船甲板與碼頭邊緣之間鋪設鋼板；

（4）沿大型構(gòu)件寬度方向前后布置的三排SPMT自行平板車載運大型構(gòu)件到碼頭前沿，并調(diào)整SPMT自行平板車使大型構(gòu)件的長軸中線與碼頭邊緣平行；

（5）當海水處于低平潮時，可以預先通過壓入適量壓載水的方式使裝運船的甲板面略高于碼頭，第一排SPMT自行平板車沿著鋪設的鋼板開始上船，為了保證SPMT自行平板車開始上船時裝運駁船的穩(wěn)定性及防止大型構(gòu)件變形，第一排SPMT自行平板車上駁船前裝運駁船的甲板面高出碼頭150 mm；

（6）當?shù)谝慌臩PMT自行平板車全部上駁船后，第二排SPMT自行平板車已到達碼頭前沿并開始上駁船；

（7）當?shù)诙臩PMT自行平板車全部上駁船后且第三排SPMT平板車到達碼頭前沿時，大型構(gòu)件的一半以上重量已到駁船上，此時暫停上駁船并通過調(diào)整壓載水保證裝運駁船的甲板面與碼頭的高度差；

（8）第三排SPMT平板車開始上駁船直至SPMT平板車全部上駁船；

（9）三排SPMT平板車都上駁船后繼續(xù)行進至駁船中位置；

（10）SPMT平板車下降將大型構(gòu)件放置在支墩上。

2.4 滾裝上駁船關鍵控制點

（1）為了使得鋼套箱重心與裝運駁船的重心基本重合，保證運輸過程鋼套箱不向一側(cè)傾斜及裝運駁船的穩(wěn)定性，在步驟（9）中，三排SPMT自行平板車上駁船后繼續(xù)行進直至大型構(gòu)件寬度的中軸面與裝運駁船的中軸面重合；

（2）在步驟（5）至（7）中，裝運駁船的甲板面與碼頭高度差控制在180 mm以內(nèi)；

（3）當裝運駁船的甲板面與碼頭高度差超過180 mm時，SPMT自行平板車停止上駁船，裝運駁船進行調(diào)載或排水至允許的高度差范圍內(nèi)；

（4）在步驟（4）之前增加以下步驟：將大型構(gòu)件裝載至SPMT自行平板車上，其中SPMT自行平板車是每次以大型構(gòu)件總重量的20%頂升大型構(gòu)件；

（5）所述三排SPMT自行平板車數(shù)量為9臺，其中第二排設有1臺且位于大型構(gòu)件的中部，第一排和第三排各設有4臺且每排的4臺兩兩相對于第二排的SPMT自行平板車對稱布置；

（6）所述第一排和第三排各設置的4臺SPMT自行平板車皆為6軸線模塊組的SPMT自行平板車，所述第二排的1臺SPMT自行平板車為兩個6軸線模塊組前后組合形成的12軸線模塊組的SPMT自行平板車。

2.5 本方案的優(yōu)點及注意事項

與現(xiàn)有技術相比，本方案的優(yōu)點是：

（1）通過裝運駁船船身一側(cè)沿碼頭?？康膫?cè)向滾裝裝船方式，縮短了裝船時間，同時大大保證了裝運船的安全穩(wěn)定性；

（2）由于裝駁船時間短，大大降低了潮汐條件限制的影響；

（3）由于SPMT自行平板車自身可根據(jù)裝載貨物組合配置及普遍使用使得租借費用容易控制，因此有效地控制了裝駁船成本。

裝駁船完成后，SPMT平板車直接撤離裝運駁船返回碼頭。整體運輸?shù)臉蛄悍雷蹭撎紫湟话闶窃谘b運碼頭現(xiàn)場組裝。為了防止組裝好的鋼套箱結(jié)構(gòu)變形，在裝駁船準備階段還需要運輸裝載配車方案及大型構(gòu)件裝車方案。對于運輸裝載配車方案，需要根據(jù)大型構(gòu)件尺寸、重量及結(jié)構(gòu)等信息計算、分析配置運載SPMT自行平板車每臺選用幾軸線模塊組及車輛數(shù)量。而在本方案較佳實施案例中采用9臺SPMT自行平板車分三排布置，通過液壓管路和控制系統(tǒng)的合理布置，平板車承載系統(tǒng)組成三角形穩(wěn)定支撐形式，可以在滾裝過程中動態(tài)調(diào)節(jié)鋼套箱的水平狀態(tài)，保證滾裝運輸?shù)姆€(wěn)定性。

由于大型構(gòu)件即鋼套箱的重量較大，防止在滾裝過程中鋼套箱的局部結(jié)構(gòu)變形，當SPMT自行平板車頂升至鋼套箱完全離開胎架，而這個過程包括幾個步驟，在每個步驟中SPMT自行平板車每次是以鋼套箱總重量的20%頂升大型構(gòu)件至SPMT載重平臺，每次以鋼套箱總重量的20%頂升過程都要觀察一次頂升點結(jié)構(gòu)變形情況，并作相應的測量和記錄。而且鋼套箱頂升到位后還需向碼頭前沿預走一段距離，并在預走過程中觀察結(jié)構(gòu)變形情況，確認無明顯變形后，退回原位置并將鋼套箱回落在原支墩上，等待潮水達到滾裝條件時再開始滾裝。為了控制滾裝過程中大型構(gòu)件的變形，在步驟（5）至（7）中，裝運駁船的甲板面與碼頭高度差控制在180 mm以內(nèi)，并在上駁船過程中不停觀察兩者的高度差，當裝運駁船的甲板面與碼頭高度差超過180 mm時，SPMT自行平板車停止上駁船，如果船甲板面低于碼頭超過允許的范圍，裝運駁船的前后左右船艙進行調(diào)載使船體升高至規(guī)定范圍內(nèi)，如果由于漲潮海水漲得過快使船體高于碼頭超過允許的范圍，就通過排水使船體降低至允許的高度差范圍內(nèi)后，SPMT自行平板車再恢復上駁船。為了防止運輸過程中支墩對大型構(gòu)件的落墩位置產(chǎn)生影響并造成變形，在支墩上端設置墊木并在制造時對大型構(gòu)件的落墩位置特別加強。為了防止運輸過程中風浪對運輸船作用引起大型構(gòu)件滑動，進而導致大型構(gòu)件產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形，要根據(jù)海運拖航工況對鋼套箱的綁扎固定進行受力分析，并制定詳細的綁扎加固方案。

3 結(jié)束語

本滾裝方案通過裝運駁船舷側(cè)沿碼頭?？康膫?cè)向滾裝大型構(gòu)件的裝駁船方式，縮短了裝駁船時間，同時大大保證了裝運駁船的安全穩(wěn)定性；由于裝駁船時間短，大大降低潮汐條件限制的影響；而且SPMT自行平板車自身可根據(jù)裝載貨物組合配置及普遍使用使得租借費用容易控制，因此有效地控制了裝駁船成本。本方案的成功實施為類似超大型構(gòu)件滾裝上駁船運輸提供借鑒。

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