電動臺車馱運大型沉箱施工工藝

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）

隨著我國經(jīng)濟提升，國際貿(mào)易、航運的發(fā)展，大型遠洋船舶的應(yīng)用，對碼頭結(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車從預(yù)制場地移動到半潛駁上。然而，許多工程實踐表明：氣囊移動沉箱勞動強度大，使用勞動力多；一般臺車用卷氣揚機牽引或油缸頂推，或者臺車隨半潛駁下潛遭受海水浸泡發(fā)生嚴重的腐蝕。鑒于此，研發(fā)液壓頂升電動臺車馱運大型沉箱的施工工藝，先后成功研制了YDTC3600、YDTC4600液壓頂升電動臺車，并分別應(yīng)用于3 398 t和4 585 t大型沉箱的移運施工。

1 原理

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

1.1 電動臺車

YDTC4600電動臺車按馱運4 600 t沉箱設(shè)計。每列電動臺車由4節(jié)主動車和3節(jié)被動車組成，每節(jié)主動車長2 700 mm。每節(jié)主動車內(nèi)設(shè)置2臺電動機驅(qū)動，電動機通過變速箱傳到齒輪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與臺車的輪子連在一起。每節(jié)主動車有4對輪子共8個，內(nèi)置3個120 t雙作用千斤頂，如圖1所示。被動車每節(jié)長4 355 mm，每節(jié)有7對輪子共14個，內(nèi)置4個120 t雙作用千斤頂，如圖2所示。

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

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

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

圖3 電動臺車馱運大型沉箱示意圖Fig.3 Sketch of large caisson shipped by motor-driven bogie

1.2 液壓頂升系統(tǒng)

YDTC4600電動臺車上設(shè)置液壓頂升系統(tǒng)，方便臺車裝、卸沉箱，使沉箱在臺車與臺座之間轉(zhuǎn)換。該系統(tǒng)由48臺千斤頂和4臺液壓站組成，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)流閥實現(xiàn)，負載下降采用A、B兩個油口相通平衡下降（負載下降時電機停止），整個頂升過程4臺液壓站共同完成升降動作，即1臺液壓站帶動12個千斤頂運動，上升、下降要求同步[2]。

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

2 應(yīng)用

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

2012年在福建湄洲灣港羅嶼作業(yè)區(qū)9號、10號泊位工程預(yù)制場，新項目有重量為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，故對原YDTC3600電動臺車及液壓頂升系統(tǒng)進行升級改造，研制了YDTC4600電動臺車及液壓頂升系統(tǒng)。

2.1 工藝流程

電動臺車液壓頂升與馱運大型沉箱，是把在沉箱預(yù)制臺座上預(yù)制完成的沉箱，馱運到停靠在出運碼頭的半潛駁上，如圖5。工藝流程：沉箱準備→電動臺車駛進沉箱底部就位→啟動液壓頂升系統(tǒng)頂升沉箱→撤除沉箱與預(yù)制臺座間的支墊枕木→液壓系統(tǒng)卸載千斤頂回位→沉箱座落在電動臺車上→啟動電動臺車行駛到半潛駁上預(yù)定位置→再次啟動液壓頂升系統(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→啟動電動臺車駛回預(yù)定位置→完成一次出運作業(yè)。

圖5 電動臺車馱運大型沉箱施工現(xiàn)場Fig.5 Construction site of large caisson shipped by motordriven bogie

2.2 準備

在電動臺車馱運沉箱前，先檢測確認已經(jīng)預(yù)制的沉箱符合出運要求，用千斤頂將沉箱頂升≥100 mm，在沉箱和預(yù)制臺座間用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。

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

2.3 頂升

電動臺車組裝調(diào)試完畢，沿著軌道駛進擬出運的沉箱下方擬定位置，確認位置準確后啟動液壓頂升系統(tǒng)，即啟動液壓泵，打開截流閥，將控制閥轉(zhuǎn)換成進千斤頂頂升狀態(tài)，同時打開回油閥，啟動頂升裝置，觀察每個千斤頂?shù)捻斏俣群透叨仁欠窬鶆?，如有高差或速度不均勻?yīng)進行調(diào)整；當千斤頂受力時，觀察各個壓力表的讀數(shù)，保持壓力表讀數(shù)一致；當沉箱頂升50 mm時，支墊枕木脫離沉箱底板，撤出沉箱與臺座間的枕木，液壓系統(tǒng)緩慢卸載，沉箱座落到臺車上，檢查沉箱座穩(wěn)后即可進行下道作業(yè)。

2.4 馱運

沉箱座落在電動臺車后，檢查沉箱與臺車支撐面接觸平穩(wěn)，即可啟動臺車行駛，臺車行駛速度約為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），檢查核對后進入下一步作業(yè)。

2.5 再次頂升

沉箱移運到指定位置準確就位，再次啟動電動臺車上的液壓頂升系統(tǒng)，即啟動壓泵，打開截流閥，將控制閥轉(zhuǎn)換成進千斤頂頂升狀態(tài)，同時打開回油閥，啟動頂升裝置，觀察每個千斤頂?shù)捻斏俣群透叨仁欠窬鶆?，如有高差或速度不均勻時立刻進行調(diào)整；當千斤頂受力時，觀察壓力表的讀數(shù)，保持各壓力表讀數(shù)一致；當沉箱頂升100 mm時，在沉箱下方對應(yīng)支座處支墊70 mm厚橡膠墊板，檢查支墊準確穩(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，檢查各接觸點符合要求后，千斤頂全部回位，即可進行下一步作業(yè)。

2.6 返回

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

3 應(yīng)用效果

先后在福建、海南兩地的預(yù)制場應(yīng)用液壓頂升電動臺車馱運大型沉箱，至今已經(jīng)出運大型沉箱170余件，如YDTC3600電動臺車，在福建莆田湄洲灣港東吳作業(yè)區(qū)出運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)用升級改造的YDTC4600電動臺車，已經(jīng)順利完成出運28件4 585 t沉箱，達到了預(yù)期的目的。由于福建沿海處于高潮差海域，沉箱上駁時間易受到潮水變化的影響，使用電動臺車馱運沉箱工藝，能有條不紊地組織沉箱上駁，臺車載重時行駛速度為 1.34 m/min，空載時行駛速度為2.01 m/min，沉箱上駁時間準確、可控；在受東北季風(fēng)影響，風(fēng)力≤7級的條件下，電動臺車也滿足正常的使用，取得同樣的效果。

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

4 結(jié)語

電動臺車馱運大型沉箱施工工藝，具有機械化程度高，操作簡單，需用勞動力少，作業(yè)時間可控，施工效率高，安全可靠，施工現(xiàn)場整潔規(guī)范等優(yōu)點。與氣囊出運同類沉箱相比，作業(yè)人員可減少80%～85%，而且勞動強度低，氣囊出運同類沉箱需要勞動力40人以上，而本工藝只需6～8人。隨著社會進步，機械技術(shù)、材料強度的提高以及勞動力成本提高和人們對減輕勞動強度的要求[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.起重機設(shè)計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1998.ZHANG Zhi-wen，YU He-qian，WANG Jin-nuo，et al.Crane design handbook[M].Beijing:China Railway Press，1998.

[2] 雷天覺，楊爾莊，李壽剛，等.新編液壓工程手冊[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1998.LEI Tian-jue，YANG Er-zhuang，LI Shou-gang，et al.New hydraulic engineering handbook[M].Beijing:Beijing Institute of Technology Press，1998.

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