黃建生，黃宇朗，余東華

（中交四航局第五工程有限公司，福建 福州 350003）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)提升，國(guó)際貿(mào)易、航運(yùn)的發(fā)展，大型遠(yuǎn)洋船舶的應(yīng)用，對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)及其前沿水深要求不斷提高，沉箱尺寸和重量也隨之不斷加大。目前，大型沉箱一般采用氣囊或臺(tái)車從預(yù)制場(chǎng)地移動(dòng)到半潛駁上。然而，許多工程實(shí)踐表明：氣囊移動(dòng)沉箱勞動(dòng)強(qiáng)度大，使用勞動(dòng)力多；一般臺(tái)車用卷氣揚(yáng)機(jī)牽引或油缸頂推，或者臺(tái)車隨半潛駁下潛遭受海水浸泡發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕。鑒于此，研發(fā)液壓頂升電動(dòng)臺(tái)車馱運(yùn)大型沉箱的施工工藝，先后成功研制了YDTC3600、YDTC4600液壓頂升電動(dòng)臺(tái)車，并分別應(yīng)用于3 398 t和4 585 t大型沉箱的移運(yùn)施工。

1 原理

該工藝中的電動(dòng)臺(tái)車由若干節(jié)臺(tái)車單元組成，臺(tái)車單元分為主動(dòng)車和被動(dòng)車。主動(dòng)車帶有動(dòng)力系統(tǒng)，由電動(dòng)機(jī)、變速箱和齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)臺(tái)車行走[1]；被動(dòng)臺(tái)車自身無(wú)動(dòng)力，由主動(dòng)臺(tái)車牽引，每節(jié)臺(tái)車間用螺栓連接。主動(dòng)臺(tái)車和被動(dòng)臺(tái)車內(nèi)部均設(shè)置液壓千斤頂，各千斤頂并聯(lián)起來(lái)由液壓系統(tǒng)統(tǒng)一控制，形成液壓頂升系統(tǒng)，從而使臺(tái)車可以在一定范圍內(nèi)頂升大型沉箱。在馱運(yùn)沉箱時(shí)，2列電動(dòng)臺(tái)車對(duì)稱布置于沉箱底部，分列于沉箱中心線兩側(cè)，2列電動(dòng)臺(tái)車相距8 m。施工應(yīng)用中，可根據(jù)沉箱規(guī)格、重量設(shè)計(jì)不同型號(hào)的臺(tái)車，確定主動(dòng)臺(tái)車和被動(dòng)臺(tái)車的單元組成。以YDTC4600電動(dòng)臺(tái)車為例進(jìn)行說(shuō)明。

1.1 電動(dòng)臺(tái)車

YDTC4600電動(dòng)臺(tái)車按馱運(yùn)4 600 t沉箱設(shè)計(jì)。每列電動(dòng)臺(tái)車由4節(jié)主動(dòng)車和3節(jié)被動(dòng)車組成，每節(jié)主動(dòng)車長(zhǎng)2 700 mm。每節(jié)主動(dòng)車內(nèi)設(shè)置2臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)變速箱傳到齒輪1，齒輪1傳到齒輪2，齒輪2傳到同軸的齒輪3，齒輪3傳給齒輪4，齒輪4與臺(tái)車的輪子連在一起。每節(jié)主動(dòng)車有4對(duì)輪子共8個(gè)，內(nèi)置3個(gè)120 t雙作用千斤頂，如圖1所示。被動(dòng)車每節(jié)長(zhǎng)4 355 mm，每節(jié)有7對(duì)輪子共14個(gè)，內(nèi)置4個(gè)120 t雙作用千斤頂，如圖2所示。

主動(dòng)車和被動(dòng)車的輪距和軸距均一致，行駛在QU120鋼軌上，左、右2列電動(dòng)臺(tái)車的間距8 m，如圖3所示。

圖1 主動(dòng)車平面圖和立面圖Fig.1 Plane and elevation of automatic bogie

圖2 被動(dòng)車平面圖和立面圖Fig.2 Plane and elevation of unpowered bogie

圖3 電動(dòng)臺(tái)車馱運(yùn)大型沉箱示意圖Fig.3 Sketch of large caisson shipped by motor-driven bogie

1.2 液壓頂升系統(tǒng)

YDTC4600電動(dòng)臺(tái)車上設(shè)置液壓頂升系統(tǒng)，方便臺(tái)車裝、卸沉箱，使沉箱在臺(tái)車與臺(tái)座之間轉(zhuǎn)換。該系統(tǒng)由48臺(tái)千斤頂和4臺(tái)液壓站組成，如圖4。千斤頂采用120 t雙作用千斤頂D12010，液壓站ER245130W-10型，最高壓力為55 MPa，工作壓力為45 MPa。電機(jī)功率為5.5 kW×4，采用臥式安裝，油泵為外置式吸油，油泵整體尺寸控制在長(zhǎng)3 000 mm，寬600 mm，高650 mm以內(nèi)。千斤頂換向控制采用電磁球閥，保壓控制用單向節(jié)流閥實(shí)現(xiàn)，負(fù)載下降采用A、B兩個(gè)油口相通平衡下降（負(fù)載下降時(shí)電機(jī)停止），整個(gè)頂升過(guò)程4臺(tái)液壓站共同完成升降動(dòng)作，即1臺(tái)液壓站帶動(dòng)12個(gè)千斤頂運(yùn)動(dòng)，上升、下降要求同步[2]。

圖4 電動(dòng)臺(tái)車液壓頂升系統(tǒng)原理圖（左列臺(tái)車）Fig.4 Hydraulic-push lifting system principle diagram of motor-driven bogie（the left bogie）

2 應(yīng)用

液壓頂升電動(dòng)臺(tái)車馱運(yùn)大型沉箱施工工藝2009年開(kāi)始研發(fā)，2010年首次應(yīng)用。當(dāng)時(shí)在福建莆田湄洲灣港東吳作業(yè)區(qū)東1號(hào)、東2號(hào)、4號(hào)—6號(hào)泊位工程預(yù)制場(chǎng)，預(yù)制2 977～3 398 t的沉箱共93件，預(yù)制場(chǎng)布置2條平行的生產(chǎn)線，對(duì)應(yīng)設(shè)置2個(gè)沉箱上駁的出運(yùn)碼頭。研制了載重量為3 600 t的YDTC3600電動(dòng)臺(tái)車及液壓頂升系統(tǒng)，該系統(tǒng)每列臺(tái)車由3節(jié)主動(dòng)車和3節(jié)被動(dòng)車組成動(dòng)車組成。

2012年在福建湄洲灣港羅嶼作業(yè)區(qū)9號(hào)、10號(hào)泊位工程預(yù)制場(chǎng)，新項(xiàng)目有重量為2 834～4 585 t的沉箱共46件，其中，規(guī)格21.40 m×18.08 m×25.90 m、重量4 585 t的沉箱28件。由于沉箱加大，故對(duì)原YDTC3600電動(dòng)臺(tái)車及液壓頂升系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，研制了YDTC4600電動(dòng)臺(tái)車及液壓頂升系統(tǒng)。

2.1 工藝流程

電動(dòng)臺(tái)車液壓頂升與馱運(yùn)大型沉箱，是把在沉箱預(yù)制臺(tái)座上預(yù)制完成的沉箱，馱運(yùn)到?？吭诔鲞\(yùn)碼頭的半潛駁上，如圖5。工藝流程：沉箱準(zhǔn)備→電動(dòng)臺(tái)車駛進(jìn)沉箱底部就位→啟動(dòng)液壓頂升系統(tǒng)頂升沉箱→撤除沉箱與預(yù)制臺(tái)座間的支墊枕木→液壓系統(tǒng)卸載千斤頂回位→沉箱座落在電動(dòng)臺(tái)車上→啟動(dòng)電動(dòng)臺(tái)車行駛到半潛駁上預(yù)定位置→再次啟動(dòng)液壓頂升系統(tǒng)→千斤頂頂起上部的沉箱→在半潛駁上的混凝土支座與沉箱間安放枕木（橡膠板）→液壓系統(tǒng)卸載→千斤頂回位→沉箱座落在半潛駁混凝土支座的枕木上→啟動(dòng)電動(dòng)臺(tái)車駛回預(yù)定位置→完成一次出運(yùn)作業(yè)。

圖5 電動(dòng)臺(tái)車馱運(yùn)大型沉箱施工現(xiàn)場(chǎng)Fig.5 Construction site of large caisson shipped by motordriven bogie

2.2 準(zhǔn)備

在電動(dòng)臺(tái)車馱運(yùn)沉箱前，先檢測(cè)確認(rèn)已經(jīng)預(yù)制的沉箱符合出運(yùn)要求，用千斤頂將沉箱頂升≥100 mm，在沉箱和預(yù)制臺(tái)座間用80 mm厚的枕木或橡膠板支墊，拆除軌道槽和千斤頂頂升槽處的模板。

檢查臺(tái)車行駛軌道、泵站的油位、臺(tái)車電路、油路、電源供應(yīng)是否正常，半潛駁座底區(qū)是否有異物，出運(yùn)碼頭限位裝置是否完好。

2.3 頂升

電動(dòng)臺(tái)車組裝調(diào)試完畢，沿著軌道駛進(jìn)擬出運(yùn)的沉箱下方擬定位置，確認(rèn)位置準(zhǔn)確后啟動(dòng)液壓頂升系統(tǒng)，即啟動(dòng)液壓泵，打開(kāi)截流閥，將控制閥轉(zhuǎn)換成進(jìn)千斤頂頂升狀態(tài)，同時(shí)打開(kāi)回油閥，啟動(dòng)頂升裝置，觀察每個(gè)千斤頂?shù)捻斏俣群透叨仁欠窬鶆?，如有高差或速度不均勻?yīng)進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)千斤頂受力時(shí)，觀察各個(gè)壓力表的讀數(shù)，保持壓力表讀數(shù)一致；當(dāng)沉箱頂升50 mm時(shí)，支墊枕木脫離沉箱底板，撤出沉箱與臺(tái)座間的枕木，液壓系統(tǒng)緩慢卸載，沉箱座落到臺(tái)車上，檢查沉箱座穩(wěn)后即可進(jìn)行下道作業(yè)。

2.4 馱運(yùn)

沉箱座落在電動(dòng)臺(tái)車后，檢查沉箱與臺(tái)車支撐面接觸平穩(wěn)，即可啟動(dòng)臺(tái)車行駛，臺(tái)車行駛速度約為1.3 m/min，行駛到半潛駁指定的位置（或轉(zhuǎn)移存放區(qū)的指定位置），檢查核對(duì)后進(jìn)入下一步作業(yè)。

2.5 再次頂升

沉箱移運(yùn)到指定位置準(zhǔn)確就位，再次啟動(dòng)電動(dòng)臺(tái)車上的液壓頂升系統(tǒng)，即啟動(dòng)壓泵，打開(kāi)截流閥，將控制閥轉(zhuǎn)換成進(jìn)千斤頂頂升狀態(tài)，同時(shí)打開(kāi)回油閥，啟動(dòng)頂升裝置，觀察每個(gè)千斤頂?shù)捻斏俣群透叨仁欠窬鶆?，如有高差或速度不均勻時(shí)立刻進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)千斤頂受力時(shí)，觀察壓力表的讀數(shù)，保持各壓力表讀數(shù)一致；當(dāng)沉箱頂升100 mm時(shí)，在沉箱下方對(duì)應(yīng)支座處支墊70 mm厚橡膠墊板，檢查支墊準(zhǔn)確穩(wěn)固后，液壓系統(tǒng)緩慢卸載，沉箱平穩(wěn)地座落在橡膠支墊上，檢查各接觸點(diǎn)符合要求后，千斤頂全部回位，即可進(jìn)行下一步作業(yè)。

2.6 返回

沉箱支墊完畢，千斤頂全部回位，電動(dòng)臺(tái)車與沉箱完全分離，啟動(dòng)臺(tái)車返回到預(yù)制場(chǎng)指定位置。

3 應(yīng)用效果

先后在福建、海南兩地的預(yù)制場(chǎng)應(yīng)用液壓頂升電動(dòng)臺(tái)車馱運(yùn)大型沉箱，至今已經(jīng)出運(yùn)大型沉箱170余件，如YDTC3600電動(dòng)臺(tái)車，在福建莆田湄洲灣港東吳作業(yè)區(qū)出運(yùn)93件重量2 977～3 398 t的沉箱，取得了良好的效果；在福建湄洲灣港羅嶼作業(yè)區(qū)，應(yīng)用升級(jí)改造的YDTC4600電動(dòng)臺(tái)車，已經(jīng)順利完成出運(yùn)28件4 585 t沉箱，達(dá)到了預(yù)期的目的。由于福建沿海處于高潮差海域，沉箱上駁時(shí)間易受到潮水變化的影響，使用電動(dòng)臺(tái)車馱運(yùn)沉箱工藝，能有條不紊地組織沉箱上駁，臺(tái)車載重時(shí)行駛速度為 1.34 m/min，空載時(shí)行駛速度為2.01 m/min，沉箱上駁時(shí)間準(zhǔn)確、可控；在受東北季風(fēng)影響，風(fēng)力≤7級(jí)的條件下，電動(dòng)臺(tái)車也滿足正常的使用，取得同樣的效果。

本工藝的創(chuàng)新點(diǎn)主要是把動(dòng)車組的理念應(yīng)用到工程實(shí)例中，在臺(tái)車內(nèi)安裝電動(dòng)牽引系統(tǒng)，使臺(tái)車變成主動(dòng)車，采用電機(jī)同步控制電路，較好地解決電機(jī)同步運(yùn)行，使多臺(tái)主動(dòng)車共同牽引同步作業(yè)；同時(shí)，在臺(tái)車內(nèi)安裝液壓頂升系統(tǒng)，解決臺(tái)車與沉箱之間的結(jié)合和分離的轉(zhuǎn)換，提高了臺(tái)車的使用效率，避免了臺(tái)車隨沉箱上駁下潛遭受海水浸泡等問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

電動(dòng)臺(tái)車馱運(yùn)大型沉箱施工工藝，具有機(jī)械化程度高，操作簡(jiǎn)單，需用勞動(dòng)力少，作業(yè)時(shí)間可控，施工效率高，安全可靠，施工現(xiàn)場(chǎng)整潔規(guī)范等優(yōu)點(diǎn)。與氣囊出運(yùn)同類沉箱相比，作業(yè)人員可減少80%～85%，而且勞動(dòng)強(qiáng)度低，氣囊出運(yùn)同類沉箱需要?jiǎng)趧?dòng)力40人以上，而本工藝只需6～8人。隨著社會(huì)進(jìn)步，機(jī)械技術(shù)、材料強(qiáng)度的提高以及勞動(dòng)力成本提高和人們對(duì)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的要求[3]，該工藝將得到不斷的提升和更廣泛的應(yīng)用，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

[1] 張質(zhì)文，虞和謙，王金諾，等.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1998.ZHANG Zhi-wen，YU He-qian，WANG Jin-nuo，et al.Crane design handbook[M].Beijing:China Railway Press，1998.

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[3] 虞蓮蓮，曾正明.實(shí)用鋼鐵材料手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 YULian-lian，ZENGZheng-ming.Practical manual of steel materials[M].Beijing:China Machine Press，2004.