陶 偉，張嵩云，林星銘，吳激揚，黎開波

（1 中交第三航務工程勘察設計院有限公司，上海 200032；2 杭州華新機電工程有限公司，杭州 310002）

引言

港口大型橋式起重機主要包括用于大型專業(yè)化集裝箱碼頭，開展集裝箱裝卸船作業(yè)的岸邊集裝箱起重機；及用于大型專業(yè)化散貨碼頭，開展煤炭、礦石等散貨卸船作業(yè)的橋式抓斗卸船機等，主要由大型橋式門架結構、前后大梁結構、大車行走機構、小車行走機構、起升機構、俯仰機構、電控系統(tǒng)等組成。具有整機自重大、高度和寬度尺度規(guī)格大、外伸距離長、重心位置高等特點[1]，屬于 “龐然大物”的機械設備，因此對海上運輸及現場安裝技術要求高。本文擬對港口大型橋式起重機海上運輸及現場安裝采用的幾種方式進行對比，并結合工程案例進行分析，供港口建設者參考和借鑒。

1 影響海上運輸及現場安裝方式的因素

影響港口大型橋式起重機海上運輸及現場安裝方式的主要因素如下：

1）橋式起重機的結構形式、單機重量、規(guī)格尺度、重心位置；

2）海上運輸的環(huán)境條件，例如途經橋梁高度限制、附近機場限高；航行過程及工程現場的風、浪、潮流條件；

3）現場施工資源情況，如大型吊裝設備、人力資源配置；

4）碼頭靠泊等級、結構面承載能力、碼頭面標高、水位變化情況；

5）施工工期要求；

6）現場供電、供水等接口條件；

7）運輸、安裝施工作業(yè)成本等。

2 海上運輸及現場安裝方式

港口大型橋式起重機海上運輸及現場安裝根據起重機發(fā)運的部件構成和現場起吊設備要求不同，主要包括“散裝發(fā)運，現場組裝”、“整機發(fā)運，滾裝上岸”和“整機發(fā)運，現場吊裝”等三種方式。

2.1 散裝發(fā)運，現場組裝

1）技術特點

傳統(tǒng)的港口起重機生產與運輸流程為：起重機生產廠家生產基地對各主要機構和重要連接部位進行試拼裝和預調試，待預調試完成后進行拆散或直接按機構、部位為單元，經過綁扎分類裝船發(fā)運，待抵達客戶碼頭后，再利用碼頭現場的起吊設備進行總裝、調試[2]。

該海上運輸及現場安裝方式優(yōu)點僅需配置常規(guī)的海駁或自帶吊機運輸船，不需要配置大型海上運輸船舶，且運輸過程不受橋梁等高度限制，運輸門檻相對較低，另外對生產廠家的場地條件要求較低，不需要在工廠進行整機組裝，從而降低了對生產廠家的硬件條件要求；缺點是碼頭工程現場需要租用大型起吊設備，且需投入大量的安裝人員，由于大型橋式起重機結構件龐大、機構較為復雜，單件重量大，組裝高空作業(yè)，安裝技術要求高，且作業(yè)危險風險等級大。除此之外，現場拼裝周期長[3]，而且在整體結構拼裝完成之后，現場調試作業(yè)還需要花費大量的時間和人力成本。這種方式主要適用于生產廠家的制造基地規(guī)模較小或運輸條件受限等場合。

2）工程案例分析

南京某公司散貨碼頭寬27 m，碼頭上部皮帶機廊道寬12 m，高7 m，碼頭最大水位落差達8.5 m，配置的橋式抓斗卸船機整機高約54 m、自重約1 150 t。由于該碼頭所在地處于長江大橋上游，從制造基地到用戶碼頭需經過蘇通大橋、江陰大橋、鎮(zhèn)江大橋、南京長江大橋等多座橋梁[4]，其中南京長江大橋通航高度限高僅24 m，無法整機運輸，因此采用“散裝發(fā)運，現場組裝”方式。

卸船機到達碼頭現場后，散件解綁并采用船吊將散件吊裝至碼頭，然后借助岸上租用的大型履帶吊進行組裝，主要安裝流程為：履帶吊先吊裝卸船機下部門框總成、立柱上端吊裝、左右斜撐管及海側接料版吊裝、后大梁及電氣機房吊裝、前大梁吊裝、穿俯仰機構鋼絲繩，前大梁拉桿安裝，最后進行電氣安裝并現場調試，詳細組裝過程如圖1 所示。

圖1 橋抓現場拼裝過程圖

2.2 整機發(fā)運，滾裝上岸

1）技術特點

雖然“散裝發(fā)運，現場組裝”方式降低了對運輸船舶和生產廠家的條件要求，但該方式存在現場安裝及調試工作量大、施工周期長等問題，特別是對有勞工限制的境外工程適應性較差。隨著船舶海運業(yè)的發(fā)展，海駁、半潛船、以及散貨船改造而成的運輸船運輸噸位極大提升，上世紀90 年代以來，國內一些大型港機制造公司逐漸采用整機運輸的方式替代傳統(tǒng)的散件運輸。該方式中，港口大型橋式起重機主要結構件和外購件到位后直接在基地拼裝并進行預調試，然后以整機運輸船為載體，在船體與碼頭之間鋪設過橋梁，在卷揚機的牽引下，先將起重機從廠家碼頭滾裝上船，運輸至工程碼頭后再使用相同方式將整機牽引滾裝至碼頭，最后直接在工程碼頭現場進行設備調試。此方式具有以下優(yōu)勢：

①大大縮短了橋式起重機在工程碼頭現場的安裝調試時間，能夠充分利用生產廠家的人員、技術、設備以及場地優(yōu)勢，避免了多次拆裝造成的安裝精度下降問題[5]，有利于保證設備的質量。

②降低設備制造安裝總成本，尤其是針對海外項目，起重機滾裝至工程碼頭后，只需少量調試人員進行整機的調試工作即可[6]，大大降低了“散裝發(fā)運，現場組裝”安裝調試所需的人力成本以及設備租賃和場地占用成本。

③縮短裝卸船作業(yè)時間，采取整機滾裝運輸的方式，一臺起重機一般只需1～2 天左右的準備時間，滾裝開始一般只需半天即可滾裝完畢，大大縮短了項目工期。

而因港口大型橋式起重機自重大、高度和寬度尺度大、重心高，采用“整機發(fā)運，滾裝上岸”的方式需要對上岸段碼頭結構進行加固，提高碼頭結構承載能力，除此之外，海上運輸船型選擇、運輸路徑中途是否有橋梁限制高度、設備船上綁扎加固[7]、工程碼頭標高以及所處海域潮差、風浪、天氣等情況，都是影響起重機能否安全滾裝上岸的重要因素，工程實施時需予以綜合考慮。

2）工程案例分析

菲律賓某燃煤電站配套碼頭面寬度26 m，工作平臺長510 m，碼頭面標高+10.0 m。碼頭配置的橋式抓斗卸船機軌距22 m，外伸距40 m，單機自量約1 100 t。碼頭設計高水位+1.26 m，設計低水位-0.2 m，極端高水位+1.89 m，碼頭面高程為10 m。

由于本項目屬于新建碼頭，碼頭輸煤鋼棧橋尚未安裝，不會對卸船機滾裝上岸產生阻礙，由于項目工期緊迫，且工程現場若調配大型浮吊或履帶吊等租賃成本高，據此，卸船機的運輸及安裝采用“整機發(fā)運、滾裝上岸”方式。

本項目中卸船機海上運輸與滾裝上岸的技術難點在于碼頭面與海平面高差達將近10m，而目前國內最大的甲板船為振華重工所屬的“振華14”號，詳細參數如表1 所示，該船通過調整吃水后也無法滿足干舷高度達到碼頭面要求。

表1 “振華14” 號甲板船參數

基于本次所運輸的兩臺卸船機重量、軌距、工程碼頭的標高及運輸海況條件等信息，先選用海駁進行廠家至工程現場錨地間的第一段海上運輸，然后在工程現場錨地采用海駁和半潛船組合方式進行工程現場錨地至工程碼頭間第二段海上運輸（船型參數如表2 所示），至工程碼頭靠泊后卸船機整機滾裝上岸，具體步驟如下：

表2 卸船機整機發(fā)運及滾裝上岸所采用船型參數表

①卸船機整機裝配完成后，在工廠碼頭滾裝至駁船，卸船機上駁船后，采用撐桿固定，以確保無縱橫向滑移及橫向翻轉，卸船機縱橫向設硬綁扎。

②待工程現場的卸船碼頭準備工作完成后，駁船航行至工程現場錨地。待半潛船到達錨地后，下潛并調整位置，配載駁船。配載后半潛船行駛至工程現場的卸船碼頭，調整至滾裝位置進行靠泊、帶纜，為滾裝上岸做準備。

③卸船機整機運輸船到岸后，通過半潛船配載調整駁船上軌道面與碼頭面軌道面基本處于同一高度，然后碼頭與駁船間鋪設過橋梁，卷揚機就位牽引卸船機大車行走到位后通過液壓頂升，臺車轉向90°落軌，牽引卸船機至碼頭設定停機位置并進行錨定。至此，整機滾裝上岸工作全部完成。滾裝整體布置如圖2 所示。

圖2 卸船機滾裝整體布置示意圖

2.3 整機發(fā)運，現場吊裝

1）技術特點

“整機發(fā)運，滾裝上岸”方式由于對工程現場不需要大型起吊設備，而且也縮短了現場安裝和調試周期、降低了運輸及安裝總成本，因此目前采用此方式較為普遍。但對于有些已投入運營而后期需要新增橋式抓斗卸船機的散貨碼頭改造項目，由于皮帶機廊道等碼頭上部已建構筑物設施阻礙了起重機的滾裝上岸[8]通道，若仍采用整機滾裝上岸需對廊道結構和水電管線等進行拆除，待滾裝上岸完成后再進行廊道結構和水電管線的“還原”，此將碼頭運營產生一定的影響。而采用“整機發(fā)運，現場吊裝”可解決此問題。

同“整機發(fā)運，現場滾裝”方式一樣，起重機在基地內完成拼裝和預調試后，采用滾裝或者吊裝至整機運輸船，運抵用戶碼頭后再用大型浮吊從整機運輸船吊起跨過碼頭上方廊道等阻礙物后放至軌道安裝就位。

該方式具有前文所述整機運輸的各種優(yōu)勢，且無需對碼頭承載能力進行特殊加固。但是對大型浮吊設備的依賴性較大，而且吊點的選擇、天氣及風浪等條件對大機吊裝作業(yè)的安全性影響較大。

2）工程案例分析

上海外高橋某電廠項目采用的1 600 t/h 橋式抓斗卸船機，前伸距30 m，高53 m，寬約33 m，整機重量950 t，由于是后期增加的卸船機，碼頭上部皮帶機廊道等結構已經安裝，如果采用先拆廊道后對卸船機滾裝上岸的方式，會導致碼頭長時間無法作業(yè)，影響電廠正常運營，因此經綜合分析采用2 200 t大型浮吊進行整機吊裝方式安裝新增的卸船機。

卸船機經整機運輸船運輸到位后，靠泊帶纜，待天氣和風浪條件合適，大型浮吊就位，吊裝工作正式開始。通過浮吊負荷曲線以及卸船機前大梁外伸距計算吊裝角度，確定浮吊占位，確認載荷滿足起吊要求后，浮吊抵達指定位置，拋錨定位，通過浮吊頂部小鉤將吊索具吊起，并安裝至主鉤。

待卸船機陸側門架跨過下方廊道，到達指定位置后，浮吊松鉤，將卸船機緩慢放下落軌，拆除吊索具，之后將卸船機牽引至指定停機位置后錨定。

3）方式對比

根據前文分析，港口大型橋式起重機不同運輸、現場安裝方式對比如下表：

表3 港口大型橋式起重機運輸和安裝方式對比

3 結語

文章結合各影響因素，探討了港口大型橋式起重機運輸、安裝方式的具體技術特點，將其運輸、安裝方式劃分為“散裝發(fā)運，現場組裝”、“整機發(fā)運，滾裝上岸”、“整機發(fā)運，現場吊裝”，對比其優(yōu)缺點，并結合工程實例分析，確定各運輸、安裝方式所適用的環(huán)境條件及項目場景，為同類工程制定適宜的方案提供參考。