潘偉，謝連仲，張全林，張乃受，王書(shū)慶

（1.中交第一航務(wù)工程局有限公司，天津 300461；2.中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066002）

0 引言

沉箱重力式結(jié)構(gòu)是我國(guó)港口工程建設(shè)中采用最早、應(yīng)用最廣泛的碼頭結(jié)構(gòu)形式之一[1]，隨著深水港口碼頭及跨海通道的建設(shè)發(fā)展，沉箱重力式結(jié)構(gòu)迎來(lái)了空前良好的發(fā)展機(jī)遇，沉箱結(jié)構(gòu)向大型、超大型發(fā)展，建筑市場(chǎng)向標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型，面對(duì)當(dāng)前安全管理形勢(shì)嚴(yán)峻、建筑勞務(wù)市場(chǎng)萎縮、用工成本增大的行業(yè)現(xiàn)狀，傳統(tǒng)沉箱預(yù)制工藝已與當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)不匹配。

傳統(tǒng)預(yù)制工藝采用鋼筋分片組裝、人工灑水養(yǎng)護(hù)、步履式臺(tái)車(chē)或氣囊出運(yùn)工藝，存在人工需求數(shù)量大、起重設(shè)備工序交叉作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、高空穿筋危險(xiǎn)性大、人工養(yǎng)護(hù)質(zhì)量保證率低、沉箱移運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)高等問(wèn)題。為適應(yīng)港口水工建筑物“大型化、深水化、外?；钡陌l(fā)展趨勢(shì)[2]，沉箱預(yù)制工藝由傳統(tǒng)的人工機(jī)械時(shí)代向“機(jī)械化、自動(dòng)化”升級(jí)轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行。

1 依托工程

欽州港大欖坪港區(qū)大欖坪南作業(yè)區(qū)9 號(hào)、10號(hào)泊位工程是廣西北部灣智慧港口建設(shè)的標(biāo)志性工程，項(xiàng)目建成后，將是全球第一個(gè)采用垂直岸線布置的堆場(chǎng)雙側(cè)作業(yè)“U”形工藝方案，全國(guó)第一個(gè)海鐵聯(lián)運(yùn)自動(dòng)化集裝箱碼頭。工程共預(yù)制沉箱33 座，分4 種型號(hào)，單座最重3 610 t。依托本項(xiàng)目針對(duì)傳統(tǒng)工藝存在的問(wèn)題進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。沉箱施工參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 沉箱結(jié)構(gòu)參數(shù)表Table 1 Construction parameters of caissons

2 數(shù)字化預(yù)制場(chǎng)設(shè)計(jì)

詳細(xì)研判項(xiàng)目建設(shè)工期、自然條件、工序特點(diǎn)，經(jīng)充分計(jì)算、討論、驗(yàn)證，確定沉箱預(yù)制鋼筋裝設(shè)采用裝配安裝工藝、養(yǎng)護(hù)采用智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)、移運(yùn)采用電驅(qū)頂運(yùn)一體臺(tái)車(chē)工藝。結(jié)合一航局市場(chǎng)開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略布局，設(shè)計(jì)建設(shè)一座輻射北部灣、乃至大灣區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化預(yù)制場(chǎng)。

2.1 預(yù)制場(chǎng)平面布局

預(yù)制場(chǎng)規(guī)劃采用“三區(qū)分離”布置，設(shè)置預(yù)制區(qū)、生產(chǎn)輔助區(qū)、碼頭護(hù)岸區(qū)及辦公生活區(qū)4 個(gè)功能區(qū)。預(yù)制場(chǎng)效果圖見(jiàn)圖1。

圖1 預(yù)制場(chǎng)效果圖Fig.1 Effect picture of the precast yard

2.2 預(yù)制區(qū)設(shè)計(jì)思路

1） 預(yù)制臺(tái)座按2 條流水線布置，共布置6 個(gè)臺(tái)座；考慮各種尺寸形式的沉箱構(gòu)件，均布橫移軌道，拓展預(yù)制能力，可預(yù)制萬(wàn)噸級(jí)構(gòu)件。

2） 預(yù)制、縱移分區(qū)布置，互不影響，提升構(gòu)件出運(yùn)調(diào)配轉(zhuǎn)換能力。

3） 設(shè)置獨(dú)立的鋼筋綁扎臺(tái)座，進(jìn)行鋼筋整體預(yù)綁扎成型，消除設(shè)備交叉影響，確保工序流轉(zhuǎn)順暢。

4） 預(yù)制平臺(tái)、橫縱移軌道梁、門(mén)機(jī)軌道等基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)，受力明確，結(jié)構(gòu)優(yōu)省。

2.3 生產(chǎn)輔助區(qū)設(shè)計(jì)思路

1） 鋼筋加工車(chē)間、鋼結(jié)構(gòu)加工車(chē)間集中布置，設(shè)計(jì)封閉廠房，消除天氣影響。

2） 配置鋼筋數(shù)控加工聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線，提升鋼筋加工質(zhì)量，降低施工成本。

3） 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化拌和站1 座，采用2×HZS120型雙機(jī)布置，配設(shè)中國(guó)交建混凝土監(jiān)控系統(tǒng)，規(guī)范混凝土攪拌過(guò)程，提升混凝土拌和質(zhì)量?；炷聊晟a(chǎn)能力可達(dá)30 萬(wàn)m3。

2.4 碼頭護(hù)岸區(qū)設(shè)計(jì)思路

1） 根據(jù)地勘情況，采用高樁碼頭形式[3]，PHC 樁+鎖口鋼管樁基礎(chǔ)，整體式板塊結(jié)構(gòu)，增加了出運(yùn)板塊整體性，提高了碼頭護(hù)岸承載力及臨空面抗剪能力。

2） 組合式半潛駁基礎(chǔ)，可適應(yīng)不同吃水深度半潛駁，提升了出運(yùn)能力。

2.5 辦公生活區(qū)設(shè)計(jì)思路

采用集裝箱裝配式活動(dòng)房，節(jié)能環(huán)保，周轉(zhuǎn)率高；花園式布局，建設(shè)綠色辦公環(huán)境。

3 沉箱鋼筋分段預(yù)制裝配安裝技術(shù)研究

沉箱鋼筋分段預(yù)制整體裝配安裝首先要解決的問(wèn)題是：如何確保每根豎向鋼筋準(zhǔn)確搭接；如何消除吊裝過(guò)程鋼筋變形；如何實(shí)現(xiàn)鋼筋整體精準(zhǔn)就位。

3.1 鋼筋整體尺寸控制

根據(jù)沉箱鋼筋尺寸、分段高度及鋼筋間距，設(shè)計(jì)加工整體綁扎架，按照使用功能，分內(nèi)架、外架、調(diào)平層及吊裝架4 部分。內(nèi)外架主要作為鋼筋整體綁扎施工操作平臺(tái)；調(diào)平層主要用來(lái)調(diào)整鋼筋底口處于同一水平面上，間距豎筋底口限位及尺寸控制；吊裝架作為豎向鋼筋頂口排距及間距限位依托，控制頂口尺寸。

3.1.1 內(nèi)外架設(shè)計(jì)

根據(jù)沉箱分段高度，確定內(nèi)外架平臺(tái)層數(shù)，本工程按2 層設(shè)計(jì)，內(nèi)架采用傳統(tǒng)鋼筋綁扎內(nèi)芯結(jié)構(gòu)，外架設(shè)計(jì)為“門(mén)”字形，采用3 mm 厚鋼板及槽鋼加工。內(nèi)外架尺寸按照沉箱結(jié)構(gòu)形式，分別與倉(cāng)格輪廓、外墻間預(yù)留200 mm 寬施工空間后確定。鋼筋分段預(yù)制臺(tái)座內(nèi)外架效果圖見(jiàn)圖2。

圖2 鋼筋分段預(yù)制臺(tái)座內(nèi)外架效果圖Fig.2 Effect picture of the interior and exterior frame of the rebar segment prefabricated pedestal

3.1.2 調(diào)平層設(shè)計(jì)

調(diào)平層由2 根槽鋼與3 mm 厚鋼板加工組成，根據(jù)綁扎架位置地面測(cè)量高差，現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)焊接。按照鋼筋排距、豎筋間距在調(diào)平層頂面固定限位孔，考慮上下層鋼筋搭接錯(cuò)位，限位孔設(shè)計(jì)為“8”字形雙孔形式?？紤]鋼筋吊裝起升便利，水平筋間距限位設(shè)計(jì)為“旋轉(zhuǎn)式限位立柱”，固定于調(diào)平層上。

3.1.3 鋼筋裝配安裝架設(shè)計(jì)

吊裝架采用矩形截面，按照沉箱平面形式設(shè)計(jì)為整體框架結(jié)構(gòu)，其主梁寬度為墻體鋼筋網(wǎng)片內(nèi)側(cè)凈距，于主梁底口設(shè)置“3”字形豎筋間距限位，鋼筋綁扎緊貼吊裝架主梁進(jìn)行，對(duì)鋼筋整體尺寸、墻體網(wǎng)片間距及豎向鋼筋間距進(jìn)行了剛性約束，確保了豎向鋼筋間距及整體鋼筋尺寸的精準(zhǔn)度。吊裝架平面圖如圖3 所示。

圖3 鋼筋裝配安裝架平面示意圖Fig.3 Plane diagram of the rebar assembly and installation frame

裝配安裝架底部設(shè)置16 根支腿，其中4 根定位支腿采用150 mm×150 mm×10 mm（壁厚）方管加工，其余采用100 mm×100 mm×6 mm（壁厚）方管加工。架頂部設(shè)置16 個(gè)吊點(diǎn)，由20 mm 厚鋼板加工。

按沉箱的分段情況，單段鋼筋荷載為38 t；設(shè)計(jì)吊裝架的重量為19 t，模擬施工工況，采用MIDAS/Civil 軟件進(jìn)行吊裝架強(qiáng)度、撓度及穩(wěn)定性驗(yàn)算[4]，其主梁建立梁?jiǎn)卧Ｐ?，鋼絲繩建立索單元模型，經(jīng)計(jì)算，確定主梁分別采用δ=12 mm 和δ=14 mm 厚Q235 鋼板加工焊接，梁高度為350 mm；吊裝配置8 根抗拉應(yīng)力為1 770 MPa，規(guī)格為6×37S，直徑為?38 mm 的鋼絲繩進(jìn)行作業(yè)。鋼筋裝配安裝架MIDAS 模型及受力模型見(jiàn)圖4。

圖4 鋼筋裝配安裝架MIDAS 模型及受力模型Fig.4 MIDAS model and force model of rebar assembly and installation frame

3.2 鋼筋吊裝變形控制

消除吊裝過(guò)程鋼筋籠變形，其本質(zhì)就是使起吊力全部為豎向力，將集中力轉(zhuǎn)化為均布荷載。按鋼筋結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)加工吊裝架，充分發(fā)揮矩形斷面鋼構(gòu)性能，將門(mén)式起重機(jī)至吊裝架間斜向鋼絲繩拉力轉(zhuǎn)化為豎向力；設(shè)計(jì)夾具式鎖緊裝置，利用螺栓鎖緊力，改變傳統(tǒng)鋼絲繩連接方式，將豎向鋼筋?yuàn)A緊在吊裝架主梁上，使得全部豎向鋼筋參與吊裝受力，將起吊集中力轉(zhuǎn)化為均布荷載。鋼筋裝配安裝架施工效果圖見(jiàn)圖5。

圖5 鋼筋裝配安裝架施工效果圖Fig.5 Effect picture of rebar assembly and installation frame construction

3.3 鋼筋就位安裝控制

采用三級(jí)定位控制工藝，提前在已澆筑沉箱四角安裝倉(cāng)格內(nèi)芯模板，作為吊裝就位一級(jí)粗定位措施；在已澆筑沉箱外墻上測(cè)放定位立柱中心，利用吊裝架上4 根定位立柱，進(jìn)行二級(jí)細(xì)定位；將已澆沉箱頂口接茬鋼筋內(nèi)合為隼狀，利用縱橫墻24 個(gè)交叉點(diǎn)，充分發(fā)揮榫卯被動(dòng)精定位原理，使得全部下層隼裝鋼筋全部進(jìn)入吊裝段鋼筋內(nèi)，實(shí)現(xiàn)三級(jí)被動(dòng)約束精準(zhǔn)定位。鋼筋裝配安裝定位示意圖見(jiàn)圖6。

圖6 鋼筋裝配安裝定位示意圖Fig.6 Schematic diagram of location of reinforcement assembly and installation

3.4 鋼筋裝配安裝施工工藝

鋼筋采用數(shù)控鋼筋加工聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)線結(jié)合“一航BIM 翻樣軟件”進(jìn)行半成品制作，整體綁扎架上預(yù)綁扎程序，MG50 t+50 t-45 m 門(mén)式起重機(jī)吊裝就位工藝。工藝流程圖見(jiàn)圖7。

圖7 沉箱鋼筋分段預(yù)制裝配安裝工藝流程圖Fig.7 Process flow chart for segmental prefabrication and installation of caisson reinforcement

3.5 實(shí)施效果

依托欽州港大欖坪南9 號(hào)、10 號(hào)泊位工程程序預(yù)制，大型沉箱鋼筋分段預(yù)制裝配安裝技術(shù)累計(jì)應(yīng)用151 次，經(jīng)驗(yàn)證，鋼筋間距偏差最大5 mm，裝配安裝后鋼筋保護(hù)層厚度合格率均能達(dá)到91%以上，滿(mǎn)足規(guī)范要求[5]。鋼筋作業(yè)時(shí)間由原來(lái)17 h縮短至2.5 h，安裝過(guò)程中無(wú)鋼筋變形，不存在吊人高空穿筋作業(yè)現(xiàn)象。

4 沉箱智能養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究

沉箱因其構(gòu)件尺寸大，高度高，實(shí)現(xiàn)全方位養(yǎng)護(hù)難度較大，尤其是倉(cāng)格及頂段養(yǎng)護(hù)一直以來(lái)都是沉箱養(yǎng)護(hù)的薄弱環(huán)節(jié)。研發(fā)沉箱智能養(yǎng)護(hù)技術(shù)，其一要解決養(yǎng)護(hù)設(shè)施的載體，其二要完善智能養(yǎng)護(hù)控制系統(tǒng)。

4.1 養(yǎng)護(hù)設(shè)施載體設(shè)計(jì)

結(jié)合沉箱工序流轉(zhuǎn)快、施工作業(yè)面受限的施工特點(diǎn)，將沉箱養(yǎng)護(hù)載體分為外墻養(yǎng)護(hù)載體和頂段及倉(cāng)格養(yǎng)護(hù)載體。

4.1.1 外墻養(yǎng)護(hù)載體

沉箱外墻養(yǎng)護(hù)利用外墻操作平臺(tái)，按1.5 m間距將半霧化噴頭固定于操作平臺(tái)側(cè)面，隨平臺(tái)流轉(zhuǎn)對(duì)以下段落進(jìn)行噴淋養(yǎng)護(hù)。外墻養(yǎng)護(hù)載體見(jiàn)圖8。

圖8 外墻養(yǎng)護(hù)載體Fig.8 External wall maintenance carrier

4.1.2 頂段及倉(cāng)格養(yǎng)護(hù)載體

由于工序流轉(zhuǎn)，沉箱頂段模板及操作平臺(tái)拆除后頂口將無(wú)作業(yè)及養(yǎng)護(hù)設(shè)施承載平臺(tái)，因此按單個(gè)倉(cāng)格尺寸設(shè)計(jì)蓋板式養(yǎng)護(hù)平臺(tái)，在蓋板中間固定全回轉(zhuǎn)式柱狀噴頭進(jìn)行倉(cāng)格及頂段噴淋養(yǎng)護(hù)。

4.2 智能養(yǎng)護(hù)控制系統(tǒng)

沉箱預(yù)制自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)主要由后端供水系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)組成。

4.2.1 后端供水系統(tǒng)

沉箱預(yù)制自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)后端供水系統(tǒng)分為蓄水池直接供水和養(yǎng)護(hù)水循環(huán)收集再利用。2 種方式養(yǎng)護(hù)水均由臥式潛水泵加壓，經(jīng)變頻穩(wěn)壓系統(tǒng)進(jìn)行壓力控制后供入管道。后端供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖9。

圖9 后端供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖Fig.9 Design of the rear water supply system

4.2.2 管路系統(tǒng)

養(yǎng)護(hù)用水由蓄水池集中供水，暗埋敷設(shè)至預(yù)制平臺(tái)，通過(guò)支管道將水引至外墻操作平臺(tái)上進(jìn)行墻段噴淋養(yǎng)護(hù)；養(yǎng)護(hù)水經(jīng)預(yù)制平臺(tái)及縱移區(qū)軌道槽、預(yù)留集水溝回收至沉淀池，通過(guò)變頻加壓水泵及繼電控制器實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)水循環(huán)再利用。管路系統(tǒng)總設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖10。

圖10 管路系統(tǒng)總設(shè)計(jì)圖Fig.10 General design drawing of piping system

4.2.3 噴淋系統(tǒng)

1） 外墻噴淋系統(tǒng)

外墻噴淋系統(tǒng)噴淋管選用DN32 PPR 管，采用U 形卡固定在操作平臺(tái)外桁架內(nèi)側(cè)面，噴頭采用半霧化自動(dòng)回轉(zhuǎn)噴頭。外墻噴淋及養(yǎng)護(hù)效果見(jiàn)圖11。

圖11 外墻噴淋及養(yǎng)護(hù)效果Fig.11 External wall spray and maintenance effect

2） 頂段及倉(cāng)格噴淋系統(tǒng)

頂段及倉(cāng)格養(yǎng)護(hù)采用全回轉(zhuǎn)噴頭固定于沉箱蓋板中央及四周。蓋板上部設(shè)置噴淋管路與噴頭，沉箱每個(gè)倉(cāng)格中心設(shè)置1 個(gè)360°旋轉(zhuǎn)噴頭，每個(gè)倉(cāng)格外墻對(duì)應(yīng)設(shè)置1 個(gè)可調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度噴頭。頂段噴淋管路布置及養(yǎng)護(hù)效果見(jiàn)圖12。

圖12 頂段噴淋管路布置及養(yǎng)護(hù)效果Fig.12 Top spray pipe layout and maintenance effect

4.2.4 智能控制系統(tǒng)

養(yǎng)護(hù)智能控制系統(tǒng)由電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，電磁閥安裝于支管道上，用以養(yǎng)護(hù)水遠(yuǎn)程操控。遠(yuǎn)程控制采用手機(jī)APP 控制，具備溫濕度感應(yīng)自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程定時(shí)控制、遠(yuǎn)程人工控制功能。

4.3 實(shí)施效果

沉箱智能養(yǎng)護(hù)技術(shù)采用自動(dòng)控制系統(tǒng)與專(zhuān)用養(yǎng)護(hù)裝置相結(jié)合方式，通過(guò)養(yǎng)護(hù)用水循環(huán)再利用與半霧化搖擺噴頭等措施，解決了傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)用水浪費(fèi)、人員高空作業(yè)、倉(cāng)格內(nèi)養(yǎng)護(hù)不到位等關(guān)鍵問(wèn)題，大幅度提升沉箱養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保、節(jié)能高效。較傳統(tǒng)工藝節(jié)省勞動(dòng)力約70%、節(jié)省用水約85%。

5 電驅(qū)頂運(yùn)一體臺(tái)車(chē)移運(yùn)沉箱技術(shù)研究

基于傳統(tǒng)臺(tái)車(chē)移運(yùn)工藝的短板，進(jìn)行工藝的改進(jìn)與提升，存在的主要矛盾有：1） 臺(tái)車(chē)移運(yùn)工序能否簡(jiǎn)化；2） 臺(tái)車(chē)移運(yùn)卡軌問(wèn)題如何解決；3）臺(tái)車(chē)移運(yùn)速度是否有提升的空間。

5.1 頂運(yùn)一體化設(shè)計(jì)

深度剖析傳統(tǒng)臺(tái)車(chē)施工工序，歸根結(jié)底是千斤頂和臺(tái)車(chē)本體分離的原因造成的工序交叉，借鑒國(guó)內(nèi)外大型構(gòu)件移運(yùn)案例，提出臺(tái)車(chē)頂車(chē)一體設(shè)計(jì)理念，將傳統(tǒng)布頂、頂升、臨時(shí)支墊、軌道槽蓋板拆除、臺(tái)車(chē)就位、二次支墊、二次頂升、臨時(shí)支墊拆除、倒頂?shù)? 道工序進(jìn)行整合，消除移運(yùn)過(guò)程的工序交叉。

5.2 臺(tái)車(chē)適應(yīng)性設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)臺(tái)車(chē)移運(yùn)卡軌問(wèn)題由以下原因造成：1）臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度為4.2 m，尺寸大，且臺(tái)車(chē)與沉箱為剛性接觸，軌道高差造成局部滾輪懸空，滾輪受力狀態(tài)出現(xiàn)較大調(diào)整，甚至個(gè)別突破承載極限，損壞造成卡軌；2） 半潛駁坐底后船的艏艉平面位置出現(xiàn)偏差，陸船軌道不在同一直線上，臺(tái)車(chē)平面適應(yīng)能力不足造成卡軌。

基于以上原因，借鑒動(dòng)車(chē)組車(chē)廂組合模型，將4.2 m 長(zhǎng)臺(tái)車(chē)按1.3 m 分段設(shè)計(jì)，以短節(jié)小車(chē)為單元進(jìn)行組裝，小車(chē)間連接采用銷(xiāo)軸連接，提升臺(tái)車(chē)對(duì)軌道軸線偏差的適應(yīng)能力。各小車(chē)千斤頂并聯(lián)，進(jìn)行壓力控制，出現(xiàn)軌道高差時(shí)，可通過(guò)千斤頂?shù)纳炜s來(lái)調(diào)節(jié)臺(tái)車(chē)姿態(tài)，始終保持滾輪及臺(tái)車(chē)頂部處于受力均衡狀態(tài)，提高臺(tái)車(chē)對(duì)高差的適應(yīng)能力。在臺(tái)車(chē)分配梁下設(shè)置保險(xiǎn)梁，在長(zhǎng)時(shí)間停滯待命時(shí)，可落于保險(xiǎn)梁上，防止千斤頂長(zhǎng)時(shí)間受力出現(xiàn)損壞，提升千斤頂使用壽命。電驅(qū)頂運(yùn)一體臺(tái)車(chē)組裝見(jiàn)圖13。

圖13 電驅(qū)頂運(yùn)一體臺(tái)車(chē)組裝圖Fig.13 Assembly drawing of electric drive roof carriage integrated trolley

5.3 臺(tái)車(chē)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

改變臺(tái)車(chē)驅(qū)動(dòng)方式，將步履式頂推調(diào)整為電驅(qū)動(dòng)移運(yùn)，并且將電機(jī)驅(qū)動(dòng)均布于多個(gè)單體小車(chē)上，形成多個(gè)動(dòng)力源，消除個(gè)別電機(jī)故障出現(xiàn)沉箱無(wú)法移運(yùn)的情況。電驅(qū)動(dòng)可提供持續(xù)動(dòng)力源，消除步履式行程限制，移運(yùn)平穩(wěn)，提升移運(yùn)速度。

5.4 臺(tái)車(chē)組裝及聯(lián)調(diào)測(cè)試

沉箱橫移采取三列車(chē)移運(yùn)模式，單列臺(tái)車(chē)由6 臺(tái)主動(dòng)小車(chē)+5 臺(tái)被動(dòng)小車(chē)組成，全長(zhǎng)21.6 m；縱移采取兩列車(chē)移運(yùn)模式，單列臺(tái)車(chē)由6 臺(tái)主動(dòng)小車(chē)+10 臺(tái)被動(dòng)小車(chē)組成，全長(zhǎng)28.7 m；臺(tái)車(chē)組裝采用叉車(chē)配合。

5.5 電驅(qū)頂運(yùn)一體臺(tái)車(chē)移運(yùn)沉箱工藝

沉箱移運(yùn)由電驅(qū)頂運(yùn)一體臺(tái)車(chē)執(zhí)行，16 t 叉車(chē)配合進(jìn)行單體臺(tái)車(chē)組裝及橫縱移臺(tái)車(chē)方向轉(zhuǎn)換，施工工藝流程見(jiàn)圖14。

圖14 頂運(yùn)一體臺(tái)車(chē)移運(yùn)沉箱工藝流程圖Fig.14 Process flow chart of caisson moving by roof carriage integrated trolley

5.6 實(shí)施效果

臺(tái)車(chē)入軌道槽后，空載頂升3 cm，負(fù)載頂升12 cm，共用時(shí)20 min；橫移24.3 m，用時(shí)22 min，橫移速率1.1 m/min；沉箱縱移上駁長(zhǎng)度66 m，用時(shí)60 min，縱移速度1.1 m/min，較傳統(tǒng)臺(tái)車(chē)移運(yùn)速度提升1.5 倍。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)，負(fù)載頂升過(guò)程各小車(chē)千斤頂相對(duì)同步，沉箱頂升平穩(wěn)，頂起后沉箱底距平臺(tái)高度最大差值5 cm，縱移時(shí)陸船接駁位置最大高差4 cm，船頭對(duì)正后，艏艉軌道軸線偏差最大4 cm。66 次應(yīng)用過(guò)程未出現(xiàn)卡軌、斷軌等故障，移運(yùn)效果良好。

6 結(jié)語(yǔ)

依托欽州港大欖坪港區(qū)大欖坪南作業(yè)區(qū)9 號(hào)、10 號(hào)泊位工程，設(shè)計(jì)實(shí)施的“標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化預(yù)制場(chǎng)1 座；升級(jí)傳統(tǒng)預(yù)制工藝，采用沉箱鋼筋分段預(yù)制裝配安裝、智能養(yǎng)護(hù)、電驅(qū)頂運(yùn)一體臺(tái)車(chē)移運(yùn)沉箱”的創(chuàng)新工藝，有效地解決了鋼筋安裝同模板拼裝起重設(shè)備交叉作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、吊人高空穿筋危險(xiǎn)性大；混凝土養(yǎng)護(hù)用水需求數(shù)量大、人工養(yǎng)護(hù)工效低；傳統(tǒng)臺(tái)車(chē)布頂移運(yùn)工序交叉、對(duì)軌道高差及岸船接駁位置適應(yīng)能力差、沉箱移運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)高等問(wèn)題。

大型沉箱工業(yè)化預(yù)制成套技術(shù)的應(yīng)用，推動(dòng)沉箱重力式碼頭數(shù)字化施工技術(shù)不斷發(fā)展，“機(jī)械化減人，自動(dòng)化少人，智能化無(wú)人”作業(yè)，提升本質(zhì)安全、質(zhì)量控制水平，具有較高的借鑒價(jià)值。

新工藝開(kāi)發(fā)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，本技術(shù)的研發(fā)還有改進(jìn)的空間，下一步將繼續(xù)在鋼筋網(wǎng)片焊接組裝、智能養(yǎng)護(hù)感應(yīng)設(shè)計(jì)、相鄰臺(tái)車(chē)移運(yùn)速度自動(dòng)校核等方面進(jìn)行研究，提升數(shù)字化賦能深度，為水運(yùn)行業(yè)技術(shù)發(fā)展提供一航方案。