一种大型构件搬运的新技术.pdf

一种大型构件搬运的新技术王厚刚练学标摘要重力式码头工程的预制构件一般重量较大，在批量大、规格多的情况下，选择何种搬运工艺，涉及场地布置、设备选用、施工操作人员的劳动强度、搬运效率和经济合理等一系列问题。由中交集团三航局承建的宁波某重力式方块码头，创造性地研发了2 台轨道电动平车组合搬运3 0 0 0 5 0 0 0 k N 方块的工艺，为重力式码头的构件搬运开辟了新的途径，在港口水工建筑施工中具有广阔的应用前景。关键词构件；搬运；新技术由中交三航局承建的浙江象山港水工工程，主码头长2 2 6 m，宽2 4 m，重力式方块结构；引桥长1 3 1 2 m，高桩梁板结构。主码头墙身由4 4 m 厚度的混凝土块体分4 层堆砌而成，共有3 0 0 0。5 0 0 0 k N方块5 7 4 件。根据业主提供的施工场地条件和工期要求，方块预制场地布置如图1 所示。图1 施工场地布置平面中交三航局江苏分公司。江苏连云港中山中路4 7 号，2 2 2 0 4 2，w I 唧5 1 8 1 6 3 t o m。2 6 41 1 预制场基础结构在原回填开山石场地上，作强夯加固处理，检测承载力1 5 0 k N m 2，满足施工荷载要求；方块台座采用整板结构，四角考虑千斤顶顶升集中荷载；轨道梁按弹性地基连续梁设计，井字型布置，结构设计、检测由我局科研所承担，现场项目部施工。1 2 台座布置预制台座布置在2 0 0 mx 5 5 m 的场地上，将方块布置成两个区，构件1 区安排2 8 个方块预制台座，构件2 区安排1 4 个方块预制台座。1 3 方块搬运方块从预制台座纵向搬运进入横向通道，再横移至纵向通道后，纵向搬运至出运引桥，供起重船直接起吊安装。如何选择大批量、多规格方块的搬运工艺，涉及场地布置、设备选用、施工人员的劳动强度、搬运效率和经济合理性等一系列问题。1 4 搬运工艺的选择通常方块的陆域搬运方法有3 种：水垫板运、高压气囊搬运和纵横台车搬运，这三种方法对本工程的适应性分析如下。1 4 1 水垫盘搬运工艺水垫搬运技术诞生于2 0 世纪9 0 年代，由于该工艺水垫工作高度仅有2 5 r a m，要求场地的平整度小于1 5 r a m，这对地基处理后短期内不均匀沉降和东西长度2 0 0 m 以上的情况，正常使用的可能性无法保证，同时水垫盘工作压力达到1 9 7 7 k N m 2，超出场地地基加固承载力，限制了该工艺的使用。1 4 2 高压气囊搬运工艺高压气囊搬运工艺是目前在大型沉箱的搬运中应用较为广泛的一种，但由于本项目的所有块体在陆域需要双向搬运才能到达引桥，而大部分块体的宽度都小于5 m，最小的只有3 m，即使采取其他措施，水垫搬运的工艺也难以实施。1 4 3 纵、横台车搬运工艺在长江口整治工程中，使用台车+5 0 0 t 固定门吊，完成1 0 3 4 件4 5 0 t 半圆体搬运，工期满足了业主的要求，但对本项目仍不能适用：(1)方块的横向运输往往由出运小车与横移车结合、卷扬机或液压千斤顶推进的方式。横移车轨道基础一般因荷载较大而埋置较深，通常采用桩基进行加固。对本项目，由于业主提供的场地上抛填25 m 不等厚度的开山石，如采用灌注桩结构，2 0 0 多米的横移区加固的工程量较大，工期长、费用高，而且横移坑开挖弃方问题无法解决；(2)在设备方面：采用这种工艺，需要设置较大规模的卷扬机房、数量庞大的地锚，施工中卷扬机牵引绳纵横交错，占用运输通道，制约构件预制速度，而且一次投入的设备费用较高。(3)操作方面：利用卷扬机牵引台车搬运的方法操作人员的劳动强度较大，工效也不理想；如将其改成液压油缸顶推的搬运方式，长距离搬运工效难以满足安装进度，采用这两种方法都将存在起重船等待搬运的情况。为了解决本工程的实际问题，需要开发新型搬运工艺以满足本项目的需要。2 可转向电动平车搬运工艺2 1 新搬运方案的提出在分析了上述三种搬运工艺后，提出了可转向电动平车搬运工艺解决本工程的方块搬运问题。2 6 5为了降低方块搬运的劳动强度，提高搬运速度，运输平车需满足转向、自动行走外，还需满足以下特殊工况条件：(1)运输车的长度以满足方块的最大宽度为前提；(2)运输车的宽度需考虑构件下千斤顶作业的位置、固定台座要有足够长度，保证方块不致被折断；(3)运输车的高度需考虑构件顶升作业的安全因素，千斤顶仅需一次作业即可满足平车自行至方块下就位；(4)驱动机构设置需满足固定底模的方向要求；(5)必须自带顶升系统，使得平车轮箱能够在转向区改变方向，从而使小车换向行驶；(6)必须具有整车调平功能，以使方块在兜吊时的水平控制，满足水下安装阶段测控要求。(7)轮箱的调向操作要轻便。经过多方案计算论证，确定采用2 台2 5 0 t 电动平车共同抬运方块的工艺，搬运工艺流程如图2 所示。l 小车待命II拆底模活动部分H小车方块下就位卜一千斤顶顶升方块I方块坐落小车小车电力驱动方块横行至转向区小车轮箱调向t小车自行顶升方块纵行至转向区_ I p“女_ 上，J、牛轮箱嗣同+小车自行顶升方块横行至引桥I方块卸车备用图2 方块搬运工艺流程图2 2 搬运小车设计设计车体长宽x 高=6 0 0 0 m m 1 5 0 0 r a m l1 3 0 r a m，自重3 0 t，载重量2 5 0 t，为国内之最。小车设8个行走轮，纵向轨距4 m，横向轨距1 2 m；小车自带液压千斤顶连同方块一起顶升，供轮箱转向；每台小车的四只油缸能单独调整，又能同时平衡联动，供方块起吊前的调平；设计重载行走速度0 3 m m i n，空车行走速度3 6m m i n，整车4 只电机驱动。小车总装图如图3 所示。图3 小车正面图由于2 台小车重载时的重量约5 0 0 t，安全要求必须保证启动平稳和制动可靠，设计采用了变频调速技术和电气制动装置，改善了设备启动冲击和停车可靠性问题，操作装置有线控和无线遥控两种功能，在运行中町根据其体情况任意调整行驶速度，电气线路设有多种保护功能，以确保人身和设备的安全。由于施工中不需要更换台车，2 台小车即可完成全程的搬运，提高了工作效率，减少了工人的劳动强度。2 3 搬运实践方块强度达到1 0 0 后，拆除活动底模，两边对称放置千斤顶顶升然后小车行至方块下就位千斤顶回落，并使方块坐于车上，开动运输车将方块运至横移区。方块移至横移区后巾车自带千斤顶将小车顶起，轮箱转向纵移轨道，千斤顶回落，台车自行至施工引桥。图4 为电动平车在转向区作顶升转向的情景。目4 怍状况劳动组合：使用操作工人4 人，其他配合工人1 名。搬运工效：正常情况下，j、车搬运往返作业供需作业时间为：千斤顶顶升作业共需：6 0 r a i n+自行小车往返行走4 0 0 m 平均速度(4 m m i r-)+准备与结束时间(2 0 r a i n)=1 8 0 r a i n，即每个方块的搬运计算时间3 h(4 月份平均每天搬运28 块，最多曾达到7 块水平)，可见方块的安装效率速度得到有力保证。在实施中遇到一些问题，通过努力得到较好的解决。2 3 1 轨道接头问题通常情况，采用轨道运输构件的效率由设备本身和轨道共同决定的。由于本工程方块运输时小车的设计轮压4 0 t，而且轨道十字交叉，故轨道问题尤为重要。施工中轨道方面的u】题有2 个方面：(1)预制场地的地基沉降差无法避免(实测沉降差2 0 1 5 0 一不等)，严重的造成台座倾斜巾车行走困难；(2)轨道的十字交叉处理的有待完善。对地基不均匀沉降轨道的整体调平方法为：先将纵、横向轨道的间距调整一致，然后在局部沉降处将轨道沉降处加垫钢板，在轨道下用细石混凝土灌实；对十字交叉口，在轨道交叉接头处设置过渡块，过渡块由2 0 m m 钢板作底座，上用2 0 0 r a m 与轨顶同宽的4 5 钢块体作换向处理，由于未加连接夹板，使用中容易产生串轨和混凝土局部压碎现象。轨道的十字交叉处理目前国内外大致有三种方案一种是轨道作双向切断，在交叉处采用与轨道等高的短接块，用机械加工f l 双向轨道轮缘槽起重设备运行在十字交叉处作爬玻运行；第二种是轨道作单向切断，另方向轨道割出轮缘槽(该方案只能用于荷载较小的情况)；第三种是轨道作双向切断，留出短接长度，短轨道用夹板连接。本次采用的方法介于三者之间。轨道在小车运行中产生了串轨现象需要采取措施加以改进：在轨道粱施工时在十字接头处预埋钢垫板(最好3 0 0 r a m 以上)，再用2 0 0 r a m 短轨将切口填充，最后用夹板连接，这样能最大限度地减少小车运行中的串轨现象，构造如图5 所示。2 3 2 方块在制作台座上顶升的平衡问题通常情况，采用四只千斤顶顶升构件按三只千斤顶计算选择千斤顶的参数，本工程采用了四只2 0 0 t液压式千斤顶两两组合，采用操纵阀调整两头千斤顶之间的平衡，使方块两头基本同步顶升状态(如要求精确些也可使用电子同步阀)，另外由于考虑了一次顶升小车即可就位的措施，方块顼升作业的安全性得到保证。2 6 1煎塾生童壁堑塾-j 壁堂岳童鸯巡l目5 轨道交卫结构2 3 3 小车在调向区的转向作业问题本工艺在调向区无需换车运输，只需使用小车自带千斤顶将方块连同小车顶起，轮箱转向后落座即可实现方块的调向运行实际施工中也产生两个问题：一是小车千斤顶在顶升作业时出现偏心情况，使活塞杆被导向套拉毛；二是长距离运输后，调向区偶有对轨困难情况发生。对问题一分析的结果是千斤顶底座钢板未垫平以及小车钢粱的刚度不足千斤顶与钢梁一道作微小转动。施工中加强检查，同时将小车钢梁作加固处理，千斤顶作业偏心情况得到控制。对问题二分析的结果较为复杂，但主要原因是轮压差值较大、轮轨之间的摩擦力不一致所至。为了解决这个问题，主要采取了两项措施：(1)在轮箱顶部设转动轴，增加轮箱的平衡功能；(2)在小车顶面设置垫模，减小方块与小车顶面的接触面，增加小车在运行中轮压调整能力。这两项措施，也使上述问题的到圆满的解决。2 3 4 小车设计的几点体会小车设计、制造、使用的成功，归集于双方技术沟通环节上的紧密配合所致，但也存在需要改进的空间：例如，可适当加高小车的高度1 5 0 2 0 0 r a m，可增加小车的刚度和强度，减少因小车刚度不足引起的故障率；，I、车的纵向轮距还可加大1 0 0 2 0 0 r a m，这样侧向稳定性可得到加强，等等。与台车搬运方案相比较，设备省去横移车、卷扬机、锚碇设备，土建部分省去横移坑施工，节省、世备、土建投入的费用约2 0 0 万元以上。3 结束语采用2 台2 5 0 t 电动运输平车解决大批量、多规格重型方块的长距离搬运问题，是一次方块搬运的新技术。通过该方案的实施，不但降低了工程成本，减轻了操作工人的劳动强度，还提高了构件的运输效率，是一种较好的搬运方法(图6)。同时对轨道运输构件的工艺，处理好地基、轨道交叉以及小车的整体刚度问题，1 分重要。陌6 方块在等待安装