朱建國(guó)，倫燦章

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司，上海 200125）

重大件海上整機(jī)運(yùn)輸技術(shù)

朱建國(guó)，倫燦章

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司，上海 200125）

結(jié)合振華重工多年的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)重大件海上整機(jī)運(yùn)輸技術(shù)、整機(jī)裝卸技術(shù)及海運(yùn)綁扎技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分類和分析。重點(diǎn)闡述了這三種技術(shù)的主要難點(diǎn)以及應(yīng)用范圍，并分析經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為重大件海上整機(jī)運(yùn)輸提供技術(shù)參考，對(duì)于保證重大件的運(yùn)輸與裝卸安全具有重要意義。

重大件；整機(jī)運(yùn)輸；海運(yùn)綁扎

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，把在制造廠總裝調(diào)試好的大型設(shè)備、設(shè)施以整機(jī)狀態(tài)交付，已逐漸成為用戶采購(gòu)合同的基本條件，也是制造商的實(shí)力象征之一。上海振華重工經(jīng)過(guò)20多a的探索、創(chuàng)新，逐漸形成了一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重大件海上整機(jī)運(yùn)輸體系，開(kāi)發(fā)了數(shù)十項(xiàng)處于世界水平的運(yùn)輸、裝（卸）船及綁扎技術(shù)。

1 整機(jī)運(yùn)輸技術(shù)

1.1 混裝運(yùn)輸

通過(guò)綜合分析貨物、運(yùn)輸船、裝（卸）船碼頭、航線、交貨期等因素，合理安排船運(yùn)計(jì)劃，結(jié)合橫裝、縱裝、錯(cuò)裝等多種裝載方式，同船可混裝不同類型的產(chǎn)品，最大限度發(fā)揮運(yùn)輸船潛能，節(jié)約運(yùn)輸成本。

1.2 超大軌距產(chǎn)品的運(yùn)輸

港口機(jī)械伴隨著運(yùn)輸船舶的大型化和技術(shù)進(jìn)步的不斷更新?lián)Q代，科技含量越來(lái)越高。其目前的技術(shù)現(xiàn)狀趨于大型化和高速化[1]。部分產(chǎn)品的軌距已經(jīng)突破了40 m，甚至出現(xiàn)了60 m以上的超大軌距。通常，運(yùn)輸船的型寬不足42 m，顯然，常規(guī)裝載方式已經(jīng)滿足不了需求，為此，開(kāi)發(fā)了系列大軌距產(chǎn)品的特殊運(yùn)輸方法。

1）海側(cè)船舷局部加寬。

2）海側(cè)船舷局部加寬，產(chǎn)品陸側(cè)大車行走在船上頂升轉(zhuǎn)向。

3）船舷不加寬，產(chǎn)品陸側(cè)安裝“假腿”。

4）船舷不加寬，產(chǎn)品海陸側(cè)安裝“假腿”（圖1）。

1.3 超重產(chǎn)品的運(yùn)輸

港口機(jī)械的大型化也使運(yùn)輸船的能力愈顯不足，經(jīng)常受到穩(wěn)性超標(biāo)的困擾。以下解決方案，用較小的投入，取得了良好的效果。

圖1 海陸側(cè)“假腿”Fig.1 "Fake legs"on sea side and land side

1）降低貨物重心高度，以提高裝載穩(wěn)性，如：放平產(chǎn)品前大梁、拆除大車行走，甚至將上部結(jié)構(gòu)整體降低等。

2）降低船舶重心、減少自由液面，以提高裝載穩(wěn)性，如：底艙增加固定配重、增加雙層底、分隔壓載水艙等。

3）對(duì)新改造運(yùn)輸船，選用裝載能力更強(qiáng)的“超巴拿馬”原型船。

1.4 大標(biāo)高碼頭產(chǎn)品的運(yùn)輸

對(duì)于大標(biāo)高碼頭，按常規(guī)整機(jī)裝（卸）船技術(shù)，即使型深較大的運(yùn)輸船也往往無(wú)法勝任。采取高軌方案，即加高運(yùn)輸船上軌道，挖深裝（卸）船碼頭前沿水深，巧妙地解決了大標(biāo)高碼頭產(chǎn)品的整機(jī)裝卸問(wèn)題。

1.5 通過(guò)高空障礙產(chǎn)品的運(yùn)輸

在產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)暮降郎?，往往有跨海大橋或越江電纜等高空障礙，常規(guī)整機(jī)狀態(tài)一般無(wú)法通過(guò)。為解決這一難題，開(kāi)發(fā)了系列整機(jī)過(guò)橋技術(shù)，按照通航高度缺口及實(shí)施難易程度依次為：

1）產(chǎn)品前大梁放平，在航道水深允許情況下，運(yùn)輸船舶啟動(dòng)船上的壓載水泵進(jìn)行壓載，以降低水面以上的整體高度[2]，擇低潮時(shí)通過(guò)。

2）拆除產(chǎn)品大車行走機(jī)構(gòu)降低整機(jī)高度。適用于通航高度缺口1～3 m。裝船前，將產(chǎn)品頂起，拆除大車行走，換成較低的臨時(shí)臺(tái)車。裝船后，在船上二次頂升，拆除臨時(shí)臺(tái)車，將產(chǎn)品直接放置于甲板胎架，進(jìn)一步降低高度，擇低潮通過(guò)高空障礙。卸船為裝船的逆過(guò)程。

3）放低產(chǎn)品梯形架降低整機(jī)高度（圖2）。適用于通航高度缺口3～10 m。產(chǎn)品海側(cè)梯形架及后拉桿采用銷軸連接結(jié)構(gòu)，牽引裝置安裝于海陸側(cè)梯形架頂端。過(guò)高空障礙前，運(yùn)輸船在錨地壓載，牽引裝置將海側(cè)梯形架放低，擇低潮通過(guò)高空障礙。抵達(dá)卸貨碼頭后，將產(chǎn)品的梯形架拉起并裝配復(fù)位，再以常規(guī)整機(jī)方式卸船。

圖2 放低產(chǎn)品梯形架Fig.2 Lower the pylon of quayside crane

4）產(chǎn)品上部結(jié)構(gòu)整體放下降低整機(jī)高度（圖3）。適用于通航高度缺口10～30 m，也稱“提升”技術(shù)。裝船前，提升機(jī)構(gòu)將產(chǎn)品上部結(jié)構(gòu)整體降至門腿處擱座。通過(guò)高空障礙，運(yùn)抵卸貨碼頭后，按常規(guī)整機(jī)方式卸船，提升機(jī)構(gòu)將上部結(jié)構(gòu)提升復(fù)位。如果障礙物還有限寬要求，甚至可將大梁前端折起。

圖3 上部結(jié)構(gòu)整體下放Fig.3 Lower the topside structure ofquayside crane

5）“高位截腿”降低整機(jī)高度。適用于通航高度缺口3～20 m，是“提升”技術(shù)的一個(gè)變種，針對(duì)“放低梯形架”或常規(guī)“提升”技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品。將產(chǎn)品立柱在聯(lián)系橫梁位置設(shè)計(jì)成法蘭結(jié)構(gòu)，按常規(guī)整機(jī)方式裝船后，在產(chǎn)品門框內(nèi)拼裝可拆式提升架，提升機(jī)構(gòu)將上部結(jié)構(gòu)降低，擱于船甲板加強(qiáng)墩臺(tái)，門腿移至兩側(cè)綁固。通過(guò)高空障礙，運(yùn)抵卸貨碼頭后，提升機(jī)構(gòu)將上部結(jié)構(gòu)提升復(fù)位，再按常規(guī)整機(jī)方式卸船。

1.6 船廠龍門吊運(yùn)輸

龍門吊具有超大、超重、超高的特性，長(zhǎng)期以來(lái)，業(yè)界一般采用工廠結(jié)構(gòu)分段制造，散件運(yùn)輸，現(xiàn)場(chǎng)拼裝主梁和剛?cè)嵝酝冉Y(jié)構(gòu)，然后采用大型履帶式吊裝設(shè)備，或者采用塔架加鋼鉸線液壓缸系統(tǒng)提升等方法安裝[3]。但這種方式也存在諸多缺點(diǎn)，如：占用現(xiàn)場(chǎng)資源多、安裝周期長(zhǎng)、綜合成本高，且質(zhì)量不易保證等。通過(guò)攻關(guān)，科研人員開(kāi)發(fā)了多種龍門吊運(yùn)輸技術(shù)。

1）整機(jī)運(yùn)輸

①龍門吊用浮吊在自航運(yùn)輸船上總裝，以完整狀態(tài)運(yùn)抵用戶碼頭后，整機(jī)滾卸上岸（圖4）。

②龍門吊用浮吊在駁船上總裝，大車行走在用戶碼頭預(yù)先安裝到位。整機(jī)運(yùn)抵后，利用潮水的落差和駁船的調(diào)載系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)龍門吊與大車行走的對(duì)接，完成總裝。

2）半整機(jī)運(yùn)輸

該技術(shù)適用于以下場(chǎng)合：

①途徑航道有高空障礙，整機(jī)狀態(tài)無(wú)法通過(guò)；

②整機(jī)運(yùn)輸?shù)暮＿\(yùn)綁扎要求無(wú)法滿足；

③整機(jī)運(yùn)輸狀態(tài)，運(yùn)輸船穩(wěn)性不足。

根據(jù)航行（通航）狀態(tài)總高度要求，選擇合適位置將剛、柔腿截?cái)?，上部主結(jié)構(gòu)置于運(yùn)輸船甲板加強(qiáng)墩臺(tái)，下部剛、柔腿分別綁固于主結(jié)構(gòu)兩側(cè)，以此降低狀態(tài)航行并通過(guò)高空障礙?？客仔敦洿a頭后，船上提升機(jī)構(gòu)將主結(jié)構(gòu)提起，移入下部剛、柔腿并對(duì)接，再以整機(jī)狀態(tài)卸船（圖5）。

圖4 龍門吊整機(jī)運(yùn)輸Fig.4 Gantry crane integraltransportation

圖5 龍門吊半整機(jī)運(yùn)輸Fig.5 Gantry crane semi-integraltransportation

1.7“半潛”運(yùn)輸

“半潛”運(yùn)輸是指利用半潛船進(jìn)行運(yùn)輸?shù)捻?xiàng)目。與常規(guī)貨船相比，半潛船有其獨(dú)特的貨物裝載方式：先在壓載艙內(nèi)打入壓載水，使船半潛到水面下一定深度，然后將漂浮在水面上的大型貨物定位到主甲板上方，再通過(guò)排放壓載水使船上浮將貨物托出水面并使其承載在主甲板上進(jìn)行運(yùn)輸[4]。盡管這是一個(gè)剛剛涉足的運(yùn)輸領(lǐng)域，但迄今已擁有40多航次的業(yè)績(jī)，貨物涵括：鉆井平臺(tái)、鋪管船、船塢、模塊、塢門、工程船舶等。

1.8 大型鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)輸

大型鋼結(jié)構(gòu)具有尺度大、重量重、規(guī)整性差、海運(yùn)防變形及防腐要求高的特點(diǎn)，是海上運(yùn)輸?shù)囊淮箅y題。隨著舉世矚目的美國(guó)新海灣大橋、英國(guó)風(fēng)電基礎(chǔ)管樁、港珠澳人工島鋼圓筒等項(xiàng)目的成功實(shí)施，諸多世界性海運(yùn)難題被相繼攻克，獨(dú)創(chuàng)了多點(diǎn)支承、多層疊裝、接觸式綁扎、防變形、防水包扎等多項(xiàng)技術(shù)。

1）美國(guó)新海灣大橋鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)輸

大橋鋼結(jié)構(gòu)分為鋼箱梁和鋼塔兩種類型。鋼箱梁兩層疊放運(yùn)輸，采取了內(nèi)部輔助加強(qiáng)，周邊支架接觸式擋固，開(kāi)放式箱體防水包扎等措施，最大程度保證了產(chǎn)品的完整性。鋼塔平放運(yùn)輸，為解決現(xiàn)場(chǎng)安裝問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一個(gè)翻身滑道裝置，鋼塔運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后，可利用固定吊直接豎起并安裝，不僅操作簡(jiǎn)單、方便，而且大大節(jié)省了海運(yùn)工裝及綁扎成本。

2）英國(guó)風(fēng)電管樁運(yùn)輸

為降低海運(yùn)成本，在滿足運(yùn)輸船裝載穩(wěn)性的前提下，基礎(chǔ)樁和過(guò)渡樁進(jìn)行了最大程度的混裝?；A(chǔ)樁采用多支點(diǎn)3層疊放、弧形支座、橫向擋架的接觸式固定方式。過(guò)渡樁為垂直裝載，充分利用了運(yùn)輸船裝載基礎(chǔ)樁后剩余的狹窄區(qū)域甲板空間。

開(kāi)發(fā)了大型運(yùn)輸船全甲板豎直裝載9根鋼圓筒、可重復(fù)利用海運(yùn)綁扎、四點(diǎn)駐位錨泊的運(yùn)輸及卸筒等新技術(shù)。120根鋼圓筒的成功運(yùn)輸及振沉，為港珠澳大橋人工島島隧工程的建設(shè)立下了首功。

2 整機(jī)裝（卸）船技術(shù)

根據(jù)航道、碼頭、貨物、運(yùn)輸船的特點(diǎn)，整機(jī)裝（卸）船技術(shù)可分為：“滑裝滑卸”、“吊裝吊卸”、“叉裝叉卸”、“滾裝滾卸”、“浮裝浮卸”、“平板車裝卸”、“過(guò)駁裝卸”等。

2.1 滑裝滑卸

利用了雪橇負(fù)載重物在冰雪上滑行的原理，產(chǎn)品置于數(shù)個(gè)類似雪橇的滑移支承架，滑移支承架滑行于一組低摩擦系數(shù)的復(fù)合滑板，滑板放置在槽形滑道梁內(nèi)，滑道梁與地面間設(shè)置若干個(gè)承重裝置，產(chǎn)品的移動(dòng)由數(shù)組液壓推進(jìn)裝置或其他牽引設(shè)備實(shí)現(xiàn)。

2.2 吊裝吊卸

利用大型浮吊將調(diào)試好的產(chǎn)品從制造廠碼頭整機(jī)吊裝到運(yùn)輸船上，運(yùn)抵目的港碼頭后，再用浮吊吊卸。

2.3 叉裝叉卸

適用于“叉裝”式運(yùn)輸船的一種整機(jī)裝（卸）船方式（圖6）。其原理是利用水的浮力將產(chǎn)品整體叉離地面，船上的牽引裝置將其拖曳到適當(dāng)海運(yùn)位置實(shí)現(xiàn)裝船。抵達(dá)目的港后，逆過(guò)程將產(chǎn)品叉卸到用戶碼頭。

獨(dú)立學(xué)院發(fā)展歷史較短，其社會(huì)服務(wù)性配套如住房分配與購(gòu)置、子女教育、醫(yī)療設(shè)施等較公辦大學(xué)有較大差距，這些差距在很大程度上影響了獨(dú)立學(xué)院教師工作的積極性與穩(wěn)定性，獨(dú)立學(xué)院投資方應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況或與地方政府有關(guān)部門密切聯(lián)系，有步驟、有計(jì)劃地建立和完善相應(yīng)的服務(wù)配套設(shè)施，盡可能減少、消除教師對(duì)在獨(dú)立學(xué)院工作的種種顧慮，這對(duì)教師潛心教學(xué)與科研將產(chǎn)生重要作用。

圖6 叉裝叉卸Fig.6 "Fork"loading and offloading

2.4 滾裝滾卸

1） 利用產(chǎn)品行走機(jī)構(gòu)“滾裝滾卸”。將產(chǎn)品下部臺(tái)車組旋轉(zhuǎn)90°，行走機(jī)構(gòu)沿預(yù)先鋪設(shè)的臨時(shí)軌道牽引上船（岸）。

2） 利用頂升臺(tái)車“滾裝滾卸”。臺(tái)車內(nèi)置液壓千斤頂，安裝于產(chǎn)品大車行走的小平衡梁下。裝船時(shí)，臺(tái)車頂起，裝船后，臺(tái)車降下，大車行走坐落于船上臨時(shí)縱向軌道。卸船時(shí)，臺(tái)車頂起，卸船后，臺(tái)車降下，大車行走坐落于碼頭上臨時(shí)側(cè)向滑移軌道，由牽引裝置在保護(hù)狀態(tài)下拖曳產(chǎn)品緩慢滑入碼頭軌道。

2.5 浮裝浮卸

通過(guò)壓載水調(diào)節(jié)將半潛船裝貨甲板下潛至水下一定深度，貨物浮在水面移動(dòng)至甲板正上方，排出壓載水的同時(shí)將貨物托出水面[5]。

2.6 平板車裝（卸）船

自驅(qū)升降式多軸平板車具有承載能力強(qiáng)、移動(dòng)靈活、液壓均載、自帶頂升裝置、自動(dòng)化程度高、操控簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于移位大型工業(yè)設(shè)備、船舶分段、港口機(jī)械、海洋石油平臺(tái)等場(chǎng)合。

2.7 過(guò)駁裝（卸）船

為保證貨物遠(yuǎn)洋運(yùn)輸?shù)陌踩约敖?jīng)濟(jì)性，一般都以大型運(yùn)輸船裝載數(shù)臺(tái)產(chǎn)品，然而，這一方式又會(huì)遇到因裝（卸）船港口條件限制使大型運(yùn)輸船無(wú)法進(jìn)港的難題。針對(duì)此情況，相繼開(kāi)發(fā)了整機(jī)“過(guò)駁叉裝”、“過(guò)駁滾裝”裝（卸）船方式，成功解決了整機(jī)裝卸運(yùn)輸?shù)乃拇箅y題：

1）裝（卸）船港的港池狹窄，大型運(yùn)輸船無(wú)法?？俊?/p>

2）裝（卸）船港流速過(guò)大，叉裝船無(wú)法安全?？考皽?zhǔn)確定位。

3）裝（卸）船港航道水深過(guò)淺，大型運(yùn)輸船舶無(wú)法進(jìn)入。

4）裝（卸）船港口航道限寬，側(cè)靠式大型運(yùn)輸船無(wú)法進(jìn)入。

3 海運(yùn)綁扎技術(shù)

重大件海上運(yùn)輸，為克服運(yùn)輸船在風(fēng)浪中航行時(shí)由橫搖、縱搖、升沉運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的各個(gè)方向的慣性力以及風(fēng)載荷，必須對(duì)貨物進(jìn)行海運(yùn)綁扎，以防止在航行中出現(xiàn)貨物橫移、縱移和橫向傾覆[6]，同時(shí)貨物自身結(jié)構(gòu)也須保證在上述工況下的安全可靠。

根據(jù)運(yùn)輸船的類型、運(yùn)輸方式、貨物的結(jié)構(gòu)形式等，可設(shè)計(jì)成不同的綁扎形式，如：剛性綁扎、浮動(dòng)綁扎、柔性綁扎、彈性綁扎等。

3.1 剛性綁扎

采用鋼管對(duì)貨物進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，并與運(yùn)輸船船體臨時(shí)焊接固定。

3.2 浮動(dòng)綁扎

產(chǎn)品與運(yùn)輸船的固定采用“抗剪板-壓緊梁”浮動(dòng)綁扎系統(tǒng)，抗剪板及內(nèi)部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)已在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段加以考慮并預(yù)制，最大程度保證了產(chǎn)品的完整性。

3.3 柔性綁扎

將懸索橋預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度拉索引入到港機(jī)產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。這種綁扎方式采用銷軸連接，易裝、易拆，綁扎件可多次重復(fù)使用，具有良好的經(jīng)濟(jì)性，被廣泛應(yīng)用。

3.4 彈性綁扎

主要應(yīng)用于“半潛運(yùn)輸”工況，有以下幾種形式（圖7）：

1）擋箱式，綁扎件與貨物采用接觸式固定，只限制水平位移，垂直位移沒(méi)有約束；

2）彎板式，綁扎件與貨物采用焊接固定，只限制水平位移，垂直位移通過(guò)彎板曲率半徑的變化釋放；

3）擋架式，約束方式類似“彎板式”，但具有更大的安裝便利性。

圖7 彈性綁扎Fig.7 Flexible sea-fastening

4 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益

至2015年底，作為世界港口物流和能源裝備的知名服務(wù)商，振華重工已制造了1萬(wàn)多臺(tái)套各類港口機(jī)械、大型鋼結(jié)構(gòu)、海上重工產(chǎn)品，并以整機(jī)形式遠(yuǎn)銷93個(gè)國(guó)家和地區(qū)的200多個(gè)港口，其中港口機(jī)械連續(xù)18 a占據(jù)世界市場(chǎng)份額第一，近10 a占有率均在70%以上，2016年更是達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的82%。這些成就的取得，關(guān)鍵因素之一是通過(guò)自主創(chuàng)新，建設(shè)并發(fā)展了自己的運(yùn)輸船隊(duì)及系列整機(jī)運(yùn)輸技術(shù)。

2008年金融危機(jī)之前，公司龐大的船隊(duì)基本用于運(yùn)輸自己的產(chǎn)品，甚至當(dāng)運(yùn)力不足時(shí)，還會(huì)花費(fèi)巨資向同行租船。金融危機(jī)后，隨著訂單的下滑，為了消化過(guò)剩的運(yùn)輸能力，逐漸瞄準(zhǔn)了國(guó)際重大件航運(yùn)市場(chǎng)。借助強(qiáng)大的公司品牌及海運(yùn)設(shè)計(jì)研發(fā)能力，短短幾年時(shí)間，一躍成為世界航運(yùn)市場(chǎng)一支強(qiáng)大的生力軍，尤其在半潛運(yùn)輸市場(chǎng)，搶走了許多老牌國(guó)際航運(yùn)公司的大量訂單。

5 展望

創(chuàng)新無(wú)止境，振華重工并不滿足在重大件海運(yùn)領(lǐng)域取得的成就，已將目光瞄準(zhǔn)了蛋糕更大、準(zhǔn)入更難、技術(shù)含量更高的重大件海上安裝市場(chǎng)，并正在積極培養(yǎng)人才，儲(chǔ)備技術(shù)。相信在不久的將來(lái)，振華重工一定能在這個(gè)領(lǐng)域創(chuàng)造新的輝煌。

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Heavy cargo sea integral transportation technology

ZHU Jian-guo，LUN Can-zhang
（Shanghai Zhenhua Heavy Industries Co.,Ltd.,Shanghai200125,China）

Combined with many years ofexperience of ZPMC,we classified and analyzed the technologies of the heavy cargo sea integral transportation,loading/offloading and sea-fastening,focused on the major difficulties and application range of these three technologies.Furthermore,and analyzed the economic and social benefits.The results of the study provided a technical reference for the heavy cargo sea integral transportation,which is very important to ensure the safety of transportation and loading/offloading for heavy cargo.

heavy cargo;integral transportation;sea-fastening

U653.921

A

2095-7874（2017）02-0068-06

10.7640/zggwjs201702014

2016-09-22

2016-11-08

朱建國(guó)（1967— ），男，上海市人，高級(jí)工程師，主要從事重大件海上運(yùn)輸與安裝設(shè)計(jì)工作。E-mail：zhujianguo@zpmc.net