陳勇

摘要：本文將以某碼頭模塊鋼結構項目為例，介紹碼頭模塊鋼結構制造技術，內容包括模塊主梁和模塊無余量拼裝的制造技術，希望對其他碼頭模塊鋼結構項目制造起到參考和借鑒作用。

關鍵詞：碼頭;模塊;?鋼結構;?制造技術

前?言

由于碼頭模塊的形式能最大限度的縮短碼頭的建造周期，提高碼頭質量和使用壽命，保障現(xiàn)場施工的安全，所以其結構在全球碼頭建造的運用中越來越常見。碼頭上部由數(shù)量不等的模塊銜接而成，模塊兩側主梁上面鋪設軌道供散貨或門機等港口機械行走作業(yè)，中間副梁上面可架設傳送帶輸送機運送礦石煤炭等貨物，也可增加鋼筋混凝土模塊鋪設成道路，由于其結構巨、重量大、精度高，其制造難度是普通鋼結構的數(shù)倍，特別是“模塊主梁制造”和“模塊無余量拼裝制造”更是此項目成敗的關鍵。

1.結構分析

鋼結構碼頭多由數(shù)量不等的模塊組成，澳大利亞此項目每個模塊的箱梁主體鋼結構拼裝后重約390噸。?主體鋼結構主要由主梁、副梁斜撐、懸臂梁等結構組成，兩側主梁的中心開檔尺寸????????????圖1??模塊布置圖（DEF模塊為例）

為18米，包括懸臂梁則模塊主體鋼結構的最大寬度達27.5米，每個模塊長度多為48米，模塊主梁高度為2.7米，副梁高度多為1.4米。其模塊布置圖以本項目DEF共三個模塊銜接為例（見圖1）所有模塊依次銜接為整體而又各自獨立。各個模塊制造完畢后各為一獨立整體岸邊交貨，但要求運送到用戶碼頭后能按順序精準對接，其整體直線度等要求都必須滿足規(guī)范的高要求。

2.難點分析

2.1?模塊主梁制造

單根主梁重量為130T左右，長度約48m，高度為2.7m，面底板寬度為1.18m，變截面處寬度為1.4m，腹板間外開檔為0.6m，整體為一箱體結構，內部有很多隔板以及加強筋板，并每隔6m有與副梁或懸臂梁連接的板件穿插，而技術規(guī)范對主梁的整體直線度、垂直度、扭曲度及面底板的平整度等要求極高，并要求總體拼裝前所有檢測項目都嚴格報驗并達到規(guī)范要求。

2.2?模塊無余量拼裝制造

每個獨立的模塊卻并不“獨立”，要求各個模塊制造完成后能依次精準對接，?各模塊拼裝后需滿足相應的公差要求，其中各模塊對角線誤差為±3mm，兩主梁間開檔誤差±3mm，兩相鄰副梁之間誤差±3mm，兩相鄰懸臂梁之間誤差±3mm，主梁面板平整度必須保證誤差為±2mm/m?，保證相臨模塊間主梁腹板及面板無錯位，底板的錯邊量也不允許超過2mm，且相臨模塊間對接處開好焊接坡口后還要保證5mm到6mm的縫隙以滿足現(xiàn)場拼裝焊接的需要。

3.制造技術

總體的制造工藝流程為主梁、副梁、懸臂梁以及斜撐等部件制造，各部件制造完成后拼裝成各個模塊。下面僅從“模塊主梁制造”和“模塊無余量拼裝制造”方面對其制造技術加以論述。

3.1?模塊主梁結構分析與制造技術

模塊主梁箱體的腹板和面板施工圖紙上均無拼縫?，根據(jù)項目規(guī)范和鋼板供貨規(guī)格，將總長約48米的主梁箱體腹板和面底板只增加了3道工藝拼縫，并保證相鄰對接縫錯開300mm。

模塊主梁箱體內部筋板較多，特別是與副梁或懸臂梁銜接處比較集中，筋板的焊縫和箱梁主焊縫均為全熔透焊接要求。為方便裝配和燒焊，主梁是以底板為基準進行拼裝。為保證箱體的成型質量，防止焊接變形，現(xiàn)場采取了在主梁箱體內無筋板處增加工藝筋板的加強方案，如在面板下增加筋板就有效的控制了焊接過程中面板的上凸變形，滿足了軌道鋪設對面板平整度的要求。

由于主梁的箱體結構特點，施工人員難以到箱體內進行施焊，故決定箱梁主焊縫全面采用單面30°坡口襯墊焊，坡口開在箱體外側，箱體內側貼放鋼襯墊，由于主梁箱體焊縫較長，焊接時采用埋弧自動焊打底，埋弧自動焊填充和蓋面的焊接方法?，并采用電加熱方法對焊縫及附近區(qū)域進行焊前預熱、焊中保溫及焊后緩冷，通過此方案減輕了工人的勞動強度和提高了焊接效率與質量。

制造完畢后進行主梁端部的余量切割，切割前必須復測主梁垂直度、直線度、扭曲度及面底板的平整度等各項數(shù)據(jù)，滿足要求后方可進行，否則應進行火攻校正或其他返修程序。

3.2?模塊無余量拼裝制造分析與方案研究

3.2.1?整體布置

為保證施工進度，每個模塊安排在車間內進行拼裝制造。由于場地限制，此項目采用關聯(lián)預拼裝和接口三維模擬拼裝+整體預拼裝完成，以該項目為例：MNP共3個模段參與關聯(lián)預拼制造，QRS共3個模段參與關聯(lián)預拼制作，PQ共兩個模塊采用接口三維模擬拼裝和參與整體預拼裝;TUV共3個模段參與關聯(lián)預拼制作，ST共兩個模塊采用接口三維模擬拼裝和參與整體預拼裝，這樣能很好的保證所有模塊整體尺寸的一致性。下面將主要介紹MNPQRS模段的拼裝制作技術，其他模塊的拼裝制作情況類似，不作贅述。

3.2.2?模塊關聯(lián)預拼裝制造

為確保模塊緊張的工期，并結合場地實際情況，模塊MNP關聯(lián)預拼裝和模塊QRS關聯(lián)預拼裝分別在兩個車間同時進行預拼。按照一定的順序要求將主梁、副梁、懸臂梁分別擺放到預先布置好的胎架上，梁中心以軸線檢驗對齊。每根主梁必須復測端口對角線尺寸，定位后復測和調整整體旁彎、拱度、扭曲和直線度，復測和保證每根主梁及預拼后整體水平，特別是保證面板上平。保證主梁上翼板上表面在對接處齊平，并不允許存在錯邊量，在此基礎上，調整腹板中心在一條直線上。底板允許錯邊量在±2以內。預拼合格后調整好端口尺寸并用卡馬固定，對端口未焊接處進行施焊。

連接主梁的副梁端部是重要的銜接位置，是總預拼后最終的整體尺寸的決定性的因素之一，副梁擺放時應考慮圖紙要求開檔尺寸和焊縫焊后收縮對個梁尺寸的影響，提前預放收縮余量，保證焊后尺寸符合要求，兩端需要預留10mm修割余量。最后按照圖紙要求進行燒焊，焊接過程中應注意各梁定位尺寸是否有變化，并及時調整。由于每個模塊有9個副梁，每個副梁2個接頭，共18個接頭，且接頭處的焊縫均為CJP焊縫，為保證控制焊接收縮，采用接頭處由18個焊工同時焊接，保證了模塊整體的收縮量保持一致，而且成型達到了最佳狀態(tài)。同時模塊P和模塊Q接口處6m范圍內的軌道壓板不需要安裝，要求將定位線按照圖紙要求劃好，并做好明顯標記，以便后續(xù)調整。

以上方案最大限度的保證了關聯(lián)模塊之間接頭處的高精度要求，同時也有效的控制關聯(lián)模塊的各項尺寸要求，并很好的控制焊接變形。

3.2.3?接口三維測量與模擬拼裝

由于模塊P和Q沒有相互進行關聯(lián)預拼裝，為了確保此處的關聯(lián)性，根據(jù)要求測量未對接的模塊P和Q接頭處的相關點的三維坐標，然后利用三維軟件建模對接頭處進行模擬拼裝，根據(jù)軟件的計算和分析，得出需要調整的部位，按照拼裝要求進行局部調整，確保在最后的整體預拼裝檢測時，各個構件之間的尺寸相互匹配。????????????????????????????????????圖2?徠卡三維坐標測量與模擬拼裝

3.2.4?整體預拼裝

為實際檢測三維建模模擬拼裝的可靠性，和進行如導向裝置等附屬件的銜接安裝，保證碼頭現(xiàn)場施工的一次性成功，需要進行模塊P和模塊Q的整體預拼裝。將兩模塊按布置放在胎架上，并調整水平，考慮到模塊的自身的結構，模塊轉運時會導致變形，以模塊P為基準檢查模塊主梁的直線度和垂直度。各項尺寸合格后，將模塊P和模塊Q主梁接口處用卡碼固定牢固，依據(jù)預拼裝時軌道安裝的位置線，對接口處的軌道壓板位置進行適當調整，確保軌道安裝的尺寸公差。

4.結論

本文以某碼頭模塊鋼結構項目制造為例，介紹和論證了模塊主梁制造和模塊無余量拼裝的技術，該技術方案突破了項目時間、成本與質量三角矛盾關系的束縛，不僅縮短了周期還節(jié)約了成本，并保證了質量，為整個項目的成功交付（圖6-某模塊制造完成后裝船發(fā)運）奠定了基礎。希望能為其他碼頭模塊鋼結構項目制造起到很好的參考和借鑒作用，對碼頭模塊鋼結構制作技術的成熟性、多樣化和先進性發(fā)展起到推波助瀾的作用。