【中圖分類號(hào)】：U445 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】：A 【文章編號(hào)】：1008-3197（2025）03-01-04

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2025.03.001

Research on the Overall Shipping of Large Steel Beams at Inner Basin Wharf

ZHAN Lina

（China Railway Construction Bridge Engineering Bureau Group Fourth Engineering Co.Ltd.，Harbin15oooo，China） 【Abstract】:Inresponseto theoverallshippingdemandforlargestelbeamsattheLuojiaqiaoharbordock，this papersystematicallystudied theadaptabilityof the dock structure，navigationconditions inthe waterarea，and collaborativetechnology for special equipment.Bydesigning keyparameters such as thedock plane scale，elevation design，and berth length，combinedwith SPMTmodulecar12axle groupingdouble machine lifting technology，and inteligent monitoring system，the problem of land transportationand water lifting of superlarge steel beamshas been solved.The results showed that through collaborative optimization of \"harbor pool equipment steel beam\"，the shipping efficiency increased by 60% and the safety accident rate decreased by 65% ：

【Key words】: girder steel;inner harbor basin wharf; large steel beams;overallshipping

在現(xiàn)代橋梁建設(shè)中，大型鋼梁作為關(guān)鍵部件，發(fā)運(yùn)環(huán)節(jié)直接關(guān)系到橋梁工程進(jìn)度、質(zhì)量與成本。隨著橋梁建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大及技術(shù)水平提高，大型鋼梁的尺寸和重量不斷增加，對(duì)發(fā)運(yùn)技術(shù)和管理提出了更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)]。工廠內(nèi)加工制造可以保證鋼梁的制造精度，梁段整體發(fā)運(yùn)至橋位可以加快橋梁節(jié)段拼裝環(huán)節(jié)，進(jìn)度減小施工組織難度2。但是工廠制造的整體鋼梁因重量和體積大，陸地車輛很難運(yùn)輸；海運(yùn)方案雖更為便捷，但對(duì)存儲(chǔ)、裝運(yùn)條件也提出了更高要求3]。

羅家橋港碼頭地處長(zhǎng)江 12.5m 深水航道核心區(qū)段，距長(zhǎng)江入?？诩s 138.9km(75 海里），依托毗鄰的靖江重工鋼結(jié)構(gòu)制造基地，承擔(dān)著區(qū)域內(nèi)多座跨江橋梁的鋼箱梁發(fā)運(yùn)任務(wù)，形成了“工廠加工一碼頭裝運(yùn)一水上運(yùn)輸\"的全產(chǎn)業(yè)鏈一體化作業(yè)模式。本文針對(duì)大節(jié)段鋼箱梁運(yùn)輸中面臨的碼頭結(jié)構(gòu)適配性不足、水域通航風(fēng)險(xiǎn)高、特種裝備協(xié)同效率低等技術(shù)難點(diǎn)展開(kāi)系統(tǒng)性研究。

1吊裝大型鋼梁碼頭技術(shù)要求

1.1碼頭平面尺寸

碼頭平面尺寸是確保大型鋼梁順利發(fā)運(yùn)的基礎(chǔ)條件，其合理性直接關(guān)系到船舶?？?、鋼梁裝卸及運(yùn)輸車輛通行等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的效率與安全。

碼頭采用岸壁式地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，根據(jù)水工結(jié)構(gòu)力學(xué)及裝卸工藝需求耦合設(shè)計(jì)，確定前方作業(yè)帶關(guān)鍵尺寸。前方胸墻至錨碇墻中心的基礎(chǔ)間距要滿足結(jié)構(gòu)抗傾穩(wěn)定性要求，同時(shí)為自走式模塊化平板車（簡(jiǎn)稱\"SPMT模塊車”提供充足的轉(zhuǎn)向空間與荷載分布區(qū)域。結(jié)合模塊車全向轉(zhuǎn)向時(shí)的最小半徑及防洪堤外側(cè)錨定墻的埋置深度，最終將前方作業(yè)帶寬度確定為 36m 以上，不僅確保了模塊車在重載狀態(tài)下的靈活轉(zhuǎn)向，還為浮吊與運(yùn)輸船舶的協(xié)同作業(yè)預(yù)留了安全操作空間，避免了不同設(shè)備作業(yè)區(qū)域的相互干擾。

1.2碼頭面高程

基于1985國(guó)家高程，碼頭面高程設(shè)計(jì)遵循雙重控制標(biāo)準(zhǔn)，即：基本標(biāo)準(zhǔn)以設(shè)計(jì)高水位為基準(zhǔn)，疊加1.0\\~1.5m 的作業(yè)安全超高，保障常規(guī)潮位條件下裝卸設(shè)備的正常運(yùn)行；復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)以極端高水位為基準(zhǔn)，疊加0～0.5m 的極端天氣安全裕度，確保碼頭結(jié)構(gòu)在超設(shè)計(jì)荷載工況下的防洪安全性。根據(jù)JTS165—2013《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算碼頭面高程。見(jiàn)表1。

m

綜合考慮后方防洪大堤銜接坡度 (×3% 與陸域交通轉(zhuǎn)換需求，最終確定碼頭面高程為 6.20m 。

1.3泊位長(zhǎng)度

結(jié)合船型，根據(jù)JTS166—2020《河港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》，采用不同富裕長(zhǎng)度計(jì)算模型：端部泊位需滿足船舶首尾纜繩系泊的延展空間，按1.5倍船長(zhǎng)增量控制；中間泊位則側(cè)重相鄰船舶的安全間距，按1倍船長(zhǎng)增量控制。

針對(duì)主要運(yùn)輸船型（3000噸級(jí)散貨船、2000噸級(jí)雜貨船）的尺度參數(shù)，經(jīng)計(jì)算確定港池布置7個(gè)3000噸級(jí)散貨泊位、5個(gè)2000噸級(jí)雜貨泊位及4個(gè)待泊泊位（含3個(gè)3000噸級(jí)和1個(gè)1000噸級(jí)），通過(guò)功能分區(qū)與尺度優(yōu)化，有效提升了不同噸位船舶的靠泊效率，滿足了大型鋼梁運(yùn)輸船與常規(guī)貨船的混合作業(yè)需求，減少了船舶等待時(shí)間對(duì)整體運(yùn)輸效率的影響。見(jiàn)表2。

1.4陸域高程

綜合防洪大堤高程（ (6.70m) ）、自然地形標(biāo)高（1.7\\~3.6m 及集疏運(yùn)通道的荷載傳遞要求，陸域高程系統(tǒng)設(shè)計(jì)為 4.0～4.5m 的連續(xù)過(guò)渡區(qū)間，通過(guò)控制地面縱向坡度 ×6% 、橫向坡度 53% ，形成平緩的運(yùn)輸通道，確保SPMT模塊車在重載狀態(tài)下的行駛穩(wěn)定性，避免陡坡導(dǎo)致的設(shè)備動(dòng)力損耗與制動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

2吊裝大型鋼梁水域技術(shù)要求

2.1碼頭前沿停泊水域

根據(jù)JTS166—2020，泊水域?qū)挾仍O(shè)計(jì)在滿足2倍設(shè)計(jì)船寬的基礎(chǔ)上，額外考慮浮吊作業(yè)時(shí)的安全間距。對(duì)于需水上過(guò)駁作業(yè)的泊位，需為浮吊吊臂旋轉(zhuǎn)及船舶微移調(diào)整預(yù)留充足空間。3000噸級(jí)散貨船通用泊位為 15.7×2=31.4m ，取值 32m ；有水上過(guò)駁作業(yè)的 1^#～4^# 散貨泊位為 15.7×2+9.8=41.2m ，取值 42m ：2000噸級(jí)雜貨泊位為 14.1×2=28.2m ，取值 29m ；待泊泊位為 32m 。避免吊裝過(guò)程中因船舶晃動(dòng)或吊臂擺動(dòng)導(dǎo)致的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，為鋼箱梁的平穩(wěn)吊裝提供了可靠的水域作業(yè)環(huán)境。

2.2碼頭前沿設(shè)計(jì)河底高程

設(shè)計(jì)水深綜合考慮船舶滿載吃水、龍骨富裕深度、波浪富裕深度、配載不均富裕深度及備淤深度等多因素影響。根據(jù)JTS165—2013，碼頭前沿設(shè)計(jì)水深 D

D=T+Z₁+Z₂+Z₃+Z₄

Z₂=K₁H_4%-Z₁

式中： T 為設(shè)計(jì)船型滿載吃水， m;Z₁ 為龍骨下最小富裕深度， m;Z₂ 為波浪富裕深度， m;K₁ 為系數(shù)，順浪取0.3，橫浪取 0.5～0.7;H_4% 為碼頭前允許停泊的波高，波列累積頻率為 4% 的波高， m;Z₃ 為船舶因配載不均勻而增加的船尾吃水值 m;Z₄ 為備淤富裕深度， m 。

碼頭前沿設(shè)計(jì)河底高程見(jiàn)表3。

針對(duì)挖入式港池的回淤特性，在理論計(jì)算基礎(chǔ)上增加安全裕度，統(tǒng)一將設(shè)計(jì)河底高程確定為 -5.50m 不僅滿足不同船型的水深需求，還為港池長(zhǎng)期使用中的泥沙淤積預(yù)留了疏?？臻g，通過(guò)定期清淤作業(yè)可確保水深始終滿足船舶安全靠泊與離泊的要求

2.3回旋水域

為了提高碼頭運(yùn)營(yíng)及裝卸效率，船舶回旋水域均布置在相應(yīng)的泊位前沿，根據(jù)JTS166—2020，按照1.2～1.5倍設(shè)計(jì)船長(zhǎng)設(shè)計(jì)回旋水域直徑。2000噸級(jí)江海船泊位 94.8～118.5m，3 000 噸級(jí)江海船泊位100.8～126m ，結(jié)合港池寬度，回旋水域直徑取 122m ，能滿足設(shè)計(jì)代表船舶回旋的要求。

2.4回旋水域設(shè)計(jì)底高程

回旋水域設(shè)計(jì)水深

D₀=T+Z₀+Z₁+Z₂+Z₃+Z₄

式中： T 為設(shè)計(jì)船型滿載吃水， m;Z₀ 為船舶航行時(shí)船體下沉值， m;Z₁ 為航行時(shí)龍骨下最小富裕深度，m;Z₂ 為波浪富裕深度， m;Z₃ 為船舶裝載縱傾富裕深度， m;Z₄ 為備淤富裕深度，m。

考慮散貨船及雜貨船有回旋需要，2000噸級(jí)江海船所需回旋水域設(shè)計(jì)水深為 4.5m，3000 噸級(jí)江海船所需回旋水域設(shè)計(jì)水深為 4.95m ，為了與碼頭前沿設(shè)計(jì)河底高程銜接，回旋水域設(shè)計(jì)底高程為 -5.50m ，能滿足設(shè)計(jì)船型回旋要求。

2.5港池及航道沖淤變化預(yù)測(cè)

水域浚深后，由于水深加大、水流動(dòng)力相對(duì)減弱，可能導(dǎo)致部分泥沙沉淤到開(kāi)挖水域，尤其是港池口門處易受回流影響，回流攜帶的泥沙向回流中心一帶沉積，在回流中心形成淤積層，往往口門處回淤程度較嚴(yán)重，而向港池內(nèi)側(cè)逐漸減小

2.5.1進(jìn)港航道沖淤

進(jìn)港航道位于羅家橋港口門外與長(zhǎng)江主流過(guò)渡 區(qū)，進(jìn)港航道長(zhǎng) 300m （開(kāi)挖段）寬 144m 、設(shè)計(jì)底標(biāo)高 為 -5.8m ，進(jìn)港航道段疏浚量約為10萬(wàn) m³ □

該區(qū)域地形特殊，在長(zhǎng)江北岸大型碼頭夾縫的后方，又處于長(zhǎng)江北岸邊灘區(qū)域，水淺。受兩側(cè)碼頭樁群阻水影響，水流弱且紊亂，水流挾沙能力減弱，勢(shì)必造成航道泥沙游積8。

根據(jù)JTS145—2015《港口與航道水文規(guī)范》，航 道回淤計(jì)算

式中： P 為航道底部的淤積強(qiáng)度， m;K₁ 為沉降系數(shù)，取0.35；S為含沙量，根據(jù)擬建工程附近水域?qū)崪y(cè)含沙量資料取值， kg/m³;ω 為懸沙沉速，擬建工程區(qū)域懸沙中值粒徑 0.007～0.016mm ，小于絮凝當(dāng)量粒徑0.03m ，在此情況下，沉速采用絮凝沉速 0.0005m/s;γ_o 為淤積物干重度，取 1100kg/m³;d₁，d₂ 分別為工程前后的水深， m;t 為淤積時(shí)間，a。

經(jīng)計(jì)算，進(jìn)港航道淤積平均厚度為 0.29～0.66m/a 回淤量約1.07萬(wàn) m³/a 。

2.5.2港池沖淤

港池端部為擬建羅家橋港閘，設(shè)計(jì)流量小、開(kāi)閘次數(shù)少，在回淤計(jì)算時(shí)，按盲腸河段緩流淤積方式處理

式中： G 為港池年淤積量， m³;K 為進(jìn)入港池的泥沙沉積率，按鄰近的張家港 18^# 碼頭工程老套港實(shí)測(cè)(2012年）含沙量比值確定，取0.382； Q 為納潮量， m³ T 為潮次。

經(jīng)計(jì)算，港池口門區(qū)平均淤?gòu)?qiáng)為 0.66m/a ；停泊區(qū)平均淤?gòu)?qiáng)為 0.11m/a ，最大淤?gòu)?qiáng)可達(dá)到 0.5m/a ;通航區(qū)域及回旋水域平均淤?gòu)?qiáng)為 0～0.05m/a ，整個(gè)港池游積量為 8700m³/a 。

本工程建成后，淤積總量為1.94萬(wàn) m³/a ，主要淤積區(qū)為航道進(jìn)口段及港池口門段，平均淤?gòu)?qiáng)為 0.66m/a 其次是停泊區(qū)，平均淤?gòu)?qiáng)為 0.11m/a ，其他區(qū)域回淤較少。

3SPMT模塊車碼頭轉(zhuǎn)運(yùn)鋼箱梁實(shí)施方案

3.1運(yùn)輸規(guī)劃與設(shè)備配置

在羅家橋內(nèi)港池碼頭大型鋼梁整體發(fā)運(yùn)中，模塊車的選型與編組是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到鋼梁運(yùn)輸?shù)陌踩院托?。針?duì)鋼梁的尺寸、重量及碼頭的實(shí)際作業(yè)條件，經(jīng)過(guò)深入的技術(shù)分析和對(duì)比，最終選用了具有卓越的承載能力和靈活的操控性能的自行式模塊運(yùn)輸車（SPMT)。

以李家沱長(zhǎng)江復(fù)線橋鋼梁發(fā)運(yùn)為例，標(biāo)準(zhǔn)梁段質(zhì)量247t，最大梁段質(zhì)量 407.9t ，鋼箱梁?jiǎn)喂?jié)段寬33.95m 高 4m 。SPMT模塊車組單軸載荷需控制在 30t 以內(nèi)，通過(guò)縱向拼接實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)（12軸編組可承載350噸級(jí)負(fù)載）；配備獨(dú)立動(dòng)力單元(PPU)和無(wú)線遙控系統(tǒng)，支持 360^° 轉(zhuǎn)向、斜行、平移等模式，適應(yīng)碼頭狹窄區(qū)域作業(yè)。

碼頭適應(yīng)性評(píng)估是確保模塊車順利轉(zhuǎn)運(yùn)鋼箱梁的重要前提。對(duì)碼頭地面的承載能力進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估，核查碼頭承載強(qiáng)度（ ≥15t/m²， 及泊位長(zhǎng)度，確保模塊車組與鋼箱梁總荷載不超限；識(shí)別并加固轉(zhuǎn)向區(qū)、坡道銜接處等關(guān)鍵區(qū)域，采用壓實(shí)的瀝青路面或硬化混凝土路面。見(jiàn)表4。

3.2裝卸與固定工藝

采用碼頭龍門吊或浮吊吊裝，模塊車組通過(guò)液壓調(diào)平系統(tǒng)將載貨平臺(tái)降至最低高度（通常低于1.5m)，避免與吊裝設(shè)備干擾；采用激光定位裝置校準(zhǔn)鋼箱梁重心與車組軸線偏差（ ?5mm ）。

采用四點(diǎn)綁定法，高強(qiáng)度鎖鏈配合橡膠護(hù)角固定梁體邊緣，異形截面處增設(shè)三角形支撐架；每間隔50cm設(shè)置防滑支墊，局部接觸壓力超限部位鋪設(shè)鋼制分配梁分散載荷。

3.3運(yùn)輸過(guò)程控制

3.3.1行駛參數(shù)管控

大型鋼梁通過(guò)模塊車從羅家橋內(nèi)港池碼頭轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程中，限速標(biāo)準(zhǔn)為直行路段 ?8km/h ，彎道及復(fù)雜地形 ，爬坡度 ?6% 。轉(zhuǎn)彎半徑 ?25m ，通過(guò)低矮架空障礙物時(shí)啟動(dòng)載貨平臺(tái)高度動(dòng)態(tài)調(diào)整。模塊車在啟動(dòng)和加速過(guò)程中，加速度控制在 0.2～0.5m/s² ，避免因加速度過(guò)大對(duì)鋼梁產(chǎn)生沖擊，導(dǎo)致鋼梁結(jié)構(gòu)受損或固定裝置松動(dòng)。在減速和停車時(shí)，減速度控制在0.3～0.6m/s² ，確保模塊車平穩(wěn)停止，防止鋼梁因慣性作用向前滑移。

配置胎壓傳感器與液壓均衡系統(tǒng)監(jiān)測(cè)終端，異常振動(dòng)或偏移時(shí)自動(dòng)報(bào)警并觸發(fā)緊急制動(dòng)；安排前導(dǎo)車清除路面障礙，壓車團(tuán)隊(duì)隨行處理突發(fā)情況，

3.4應(yīng)急與安全保障

隨車攜帶備用動(dòng)力單元，模塊車組單點(diǎn)故障時(shí)可通過(guò)快速插接切換至冗余系統(tǒng)；碼頭沿線設(shè)置避讓區(qū)，突發(fā)強(qiáng)風(fēng)（ ?6 級(jí))或暴雨時(shí)暫停作業(yè)并啟動(dòng)防風(fēng)錨定裝置。

運(yùn)輸時(shí)段避開(kāi)船舶靠泊高峰期，與港口調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)預(yù)留專用通道；操作員需持有SPMT特種設(shè)備操作認(rèn)證，團(tuán)隊(duì)配置至少2名遙控系統(tǒng)專員。

運(yùn)輸后檢查鋼箱梁表面涂層磨損情況，環(huán)氧富鋅底漆修補(bǔ)面積超過(guò) 0.5m² 時(shí)需返廠處理；模塊車組每日作業(yè)后清潔液壓油路，每月進(jìn)行輪軸扭矩校準(zhǔn)與電氣系統(tǒng)絕緣測(cè)試。

4結(jié)論

重慶李家沱長(zhǎng)江復(fù)線橋梁項(xiàng)目采用SPMT模塊車組合并12軸線編組，在碼頭完成最大節(jié)段407.9t鋼箱梁轉(zhuǎn)運(yùn)，全程限速 4km/h ，輪胎接地壓強(qiáng) ?0.6MPa 效率較傳統(tǒng)工藝提高 60% 。

上述大型鋼構(gòu)件發(fā)運(yùn)成功案例表明，從內(nèi)地港池碼頭出發(fā)，經(jīng)過(guò)水運(yùn)航線運(yùn)輸大體積鋼箱梁和附屬鋼構(gòu)件方案是可行的。

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