岸邊集裝箱起重機四大件總裝吊裝工藝方案

高 宇 柏佳歡

上海振華重工(集團)股份有限公司長興分公司

1 引言

振華公司為南京龍?zhí)陡奂b箱碼頭設(shè)計制造的岸邊集裝箱起重機(以下簡稱岸橋)整機高度約56 m，前伸距40 m，后伸距11 m，吊具下起升高度30 m，整機重量約1 035 t。運輸過程中受橋梁限高影響，無法整機發(fā)運。南京龍?zhí)陡奂b箱碼頭前沿常年水深低于12.5 m,碼頭岸線規(guī)劃1 400 m，左側(cè)為碼頭散貨卸船作業(yè)區(qū)域，右側(cè)為4臺舊岸橋作業(yè)區(qū)域，吊裝區(qū)域約250 m。碼頭基建已基本完工，全為混凝土地面且已設(shè)計施工好系攬樁，但未考慮后期增加岸橋設(shè)備預(yù)留上岸活動缺口。因此根據(jù)碼頭實際情況及江蘇沿海浮吊起重能力，整機吊裝上岸無法實施。為不拆除碼頭基建設(shè)備，盡量減少影響碼頭正常作業(yè)時間，最終確定岸橋分為門框、前大梁、后大梁、機房組件4大件吊裝上岸。

2 吊裝難點分析

根據(jù)前期對碼頭的考察，岸橋分為4大件吊裝上岸存在以下4個難點。

(1)岸橋門框從碼頭正面吊裝上岸，門框組件(門框+大車)重約400 t，按照常規(guī)方案使用立柱上口法蘭總裝吊耳吊裝，浮吊吊高需大于65 m，浮吊額定參數(shù)需滿足俯仰角度60°，臂幅50 m，吊裝高度65 m等要求[1]，僅振華公司1 600 t和2 200 t浮吊滿足要求。但公司內(nèi)部浮吊作業(yè)繁忙，無法前往用戶碼頭作業(yè)，只能采取降低吊裝點高度的方案，擴大浮吊可選范圍。通過對整個門框的前后、高度方向重心進行細致計算和校核，決定將吊耳焊接在立柱與下橫梁連接位置，新增吊耳需保證與立柱、下橫梁對筋。

(2)岸橋機房位于后大梁尾部，吊裝點距離較長，浮吊臂架需避開梯形架。

(3)吊裝前大梁時，浮吊左舷靠用戶碼頭吊裝，浮吊需與碼頭平行線旋轉(zhuǎn)一定角度，錯開至少3 m的安全距離。

(4)吊裝后大梁時，浮吊臂架需避開梯形架。

根據(jù)以上現(xiàn)場吊裝的4大難點，研究吊裝工藝，通過合理擺放運輸船和浮吊位置，確保碼頭和浮吊之間的安全。

3 門框整體吊耳設(shè)計校核

門框整體吊裝包含的構(gòu)件有大車行走機構(gòu)、海陸側(cè)下橫梁、海陸側(cè)立柱、門框聯(lián)系橫梁、大車錨定機構(gòu)以及其他附屬件，門框整體吊裝吊耳設(shè)計校核方案如下。

3.1 吊裝載荷分析

門框整體吊裝取載荷放大系數(shù)1.1倍，計算門框整體吊裝載荷G=2 000 kN。雙鉤4繩吊裝，吊耳之間距離為定值時，吊點越高，水平分力越小。取門框跨距24 m，吊點的高度43 m，同側(cè)吊耳的孔距離16.7 m。選用鋼絲繩長度44 m，確定單組吊耳最大徑向載荷964 kN，單組吊耳最大軸向載荷250 kN。

3.2 吊裝應(yīng)力及變形位移分析

根據(jù)前期門框整體吊裝受力計算，選用吊耳的主板、重磅板、筋板板厚分別是50 mm、40 mm和20 mm，箱體內(nèi)對筋筋板板厚16 mm，材質(zhì)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的主材料保持一致。使用Inventor建模，設(shè)置單組吊耳徑向力964 kN及軸向力250 kN。通過應(yīng)力分析可知，應(yīng)力集中區(qū)域主要分布在吊耳主板和筋板的端部，最大等效應(yīng)力292 MPa，要求筋板及過焊孔的端部進行包角焊且焊縫做圓弧過渡處理降低集中應(yīng)變力[2]。焊縫優(yōu)化后通過模擬應(yīng)力分布及分析，確定吊耳強度滿足吊裝使用要求。

4 方案論證

根據(jù)用戶碼頭情況，對岸橋運輸船布置和四大件吊裝上岸順序進行了方案論證，工藝的合理性直接關(guān)系到施工安全、施工成本及施工周期[3-4]。因此，根據(jù)現(xiàn)場碼頭條件，設(shè)計了兩種方案備選。

方案一為將兩大件在駁船上吊裝后再整體滾裝上岸。在碼頭前沿駁船頂靠后，浮吊吊裝前后大梁組件至門框上完成總裝，然后再整機滾裝上岸[5-6]。查詢南京碼頭潮水表后發(fā)現(xiàn)，總裝期間為一年中的低水位，總裝后駁船上鋪設(shè)的軌道與碼頭高度相差3 m以上，需要在駁船軌道下方加胎架鋪平，安全性無從把控，風險較大，方案排除。

方案二擬將四大件吊裝上岸，浮吊從碼頭正面吊裝門框、后大梁、機房組件，最后浮吊雙鉤平行于碼頭吊裝前大梁組件完成總裝。浮吊額定參數(shù)需滿足俯仰角度65°、雙主鉤400 t×2、臂幅40 m、最大作業(yè)半徑68 m、吊裝高度65 m共5項要求。四大件吊裝降低了浮吊的起重噸位要求，使浮吊可選范圍擴大，當?shù)匾凰? 200 t浮吊完全滿足現(xiàn)場吊裝要求。且岸橋四大件發(fā)運到現(xiàn)場總裝，與在基地制作安裝的工序相同，不影響岸橋的性能，最終選用了四大件吊裝上岸的工藝方案。

5 項目實施

根據(jù)方案論證結(jié)果，項目實際施工過程中四大組件除吊裝干涉的部件外，其他部件全部安裝到位?，F(xiàn)場總裝后僅剩余門框至大梁組件梯子平臺貫通、穿俯仰鋼絲繩、電纜貫通的高空作業(yè)內(nèi)容。2臺岸橋采用2艘駁船運輸，共8套散件，在駁船上布置時需根據(jù)散件吊裝先后順序和吊裝方向擺放。為了使船甲板空間利用最大化，1艘駁船縱向放2臺門框，門框大車軌道方向平行于駁船船尾方向，門框下方放置2臺機房。另外一艘駁船放2臺后大梁并放置高胎架，下方放置2臺前大梁。所有胎架及枕木布置在船甲板對筋加強區(qū)域。岸橋運抵用戶碼頭后按照吊裝前準備、門框組件吊裝、后大梁組件吊裝、機房吊裝、前大梁組件吊裝、穿俯仰鋼絲繩、吊裝前拉桿的順序進行施工作業(yè)。

5.1 門框組件吊裝

門框組件總重約400 t,吊裝時駁船頂靠用戶碼頭，使船頭與船尾平行于碼頭，門框可直接吊裝至碼頭軌道上，不需要再轉(zhuǎn)方向，節(jié)約吊裝時間。1 200 t浮吊利用安裝的門框整體吊裝吊耳，采用正面雙鉤吊裝門框組件，浮吊仰角50°，吊高53 m，起吊落入用戶碼頭軌道(見圖1)。

圖1 浮吊正面吊裝門框組件

5.2 后大梁組件吊裝

后大梁總重280 t，采用正面吊裝上岸，吊裝過程中浮吊臂架需注意避讓梯形架(見圖2)。采用浮吊副鉤單鉤吊裝后大梁，臂架俯仰角度45°，吊高56 m，單鉤額定載荷4 000 kN。后大梁在駁船上并排縱向布置，穿好吊裝鋼絲繩及拉好浪風鋼絲繩后，緩慢起吊后大梁至60 m，注意浮吊臂架與梯形架的距離。緩慢將后大梁陸側(cè)先放置于陸側(cè)立柱連接法蘭，通過引銷將陸側(cè)上橫梁工藝法蘭與陸側(cè)立柱法蘭孔對齊，安裝連接螺栓；再緩慢將后大梁海側(cè)放置于海側(cè)立柱連接法蘭，通過引銷將海側(cè)上橫梁工藝法蘭與海側(cè)立柱法蘭孔對齊，安裝連接螺栓，然后按工藝要求擰緊達到規(guī)定扭矩。

圖2 浮吊正面吊裝后大梁組件

5.3 機器房吊裝

機器房總重約200 t，吊裝過程中機房和浮吊臂架需避讓梯形架，經(jīng)過作圖計算，浮吊與碼頭夾角約52°，臂長約67 m可以避免浮吊臂架與梯形架干涉。實際吊裝采用副鉤單鉤吊裝，臂架俯仰角度45°，吊高62 m，單鉤額定載荷4 000 kN(見圖3)。使用浮吊纜繩及拖輪調(diào)整浮吊與碼頭角度，緩慢將機器房放置于后大梁機房支座上，用葫蘆調(diào)整機房與后大梁機房支座螺栓孔對齊，穿引銷及安裝連接螺栓并按圖紙要求擰緊達到規(guī)定扭矩。

圖3 吊裝機器房

5.4 前大梁組件吊裝

前大梁總重180 t，采用浮吊雙鉤吊裝，臂架俯仰角度45°，吊高約56 m。浮吊左舷靠用戶碼頭吊裝，需與碼頭平行線旋轉(zhuǎn)一定角度，錯開3 m左右的安全距離(見圖4)。實際吊裝時浮吊采用雙鉤起吊前大梁至60 m，使前大梁鉸點與后大梁鉸點對齊，緩慢將前大梁向陸側(cè)移位，使前大梁鉸點緩慢插入后大梁鉸點，安裝大梁兩側(cè)鉸點軸；再穿前大梁俯仰鋼絲繩，松開浮吊陸側(cè)鉤頭吊裝鋼絲繩，將海側(cè)鉤頭抬高3 m，通過引繩與鋼絲繩連接，將引繩連接到俯仰卷筒，利用應(yīng)急電機旋轉(zhuǎn)卷筒完成俯仰鋼絲繩穿繩。最后將前大梁扳起后連接前大梁拉桿，完成整機安裝。

圖4 雙鉤吊裝前大梁組件

6 結(jié)語

南京龍?zhí)栋稑虼a頭為內(nèi)河碼頭，總裝期處于碼頭的低水位期，阻礙了整機滾裝上岸。通過對碼頭實地考察并根據(jù)當?shù)馗〉踉O(shè)備起重能力，最終采用性價比較高的四大件吊裝總裝方案。實踐證明，通過編制合理的吊裝工藝，使有限的浮吊設(shè)備發(fā)揮最大化功能，降低生產(chǎn)成本。南京龍?zhí)栋稑蛩拇蠹跹b的成功，為后續(xù)內(nèi)河碼頭無法整機滾裝上岸的項目提供了參考。