SPMT門架吊具在沉箱出運中的應用

雷忠平 中港疏浚有限公司

1.前言

SPMT（即Self-propelled modular transporter），中文名稱：自行式模塊運輸車，其最先由荷蘭MAMMOET公司研發并投入使用。由于其出色的可操控性，已被工程人員廣泛應用到城市高架橋整體拆除、大型混凝土構件等超大件運輸工程中。本文通過筆者親身經歷的工程項目，利用SPMT模塊車與龍門架組合進行沉箱出運，闡述自行式模塊運輸車在大型混凝土構件運輸中的應用，以供參考和借鑒。

2.工程概況

某工程護岸總長為1598m，其中斜坡式護岸長1448m，直立式DE段護岸長150 m，本段護岸設計考慮與規劃岸線銜接，故采用直立式結構。直立式護岸主體采用鋼筋混凝土預制沉箱，沉箱尺度（長×寬×高）為12.45×10×9.7m，沉箱頂標高為 2.0m，底標高為-7.7m，共 6個倉格，倉格尺寸為3.5×3.75m，前后趾寬度均為1m，單個沉箱重686t。DE段護岸共安放沉箱 12個，為防止EF段斜坡堤護面及堤腳影響DE段前沿水域，在E點拐角之后的EF段再安放2個沉箱。沉箱通過水上吊運安裝，安裝完成后，沉箱內填10～100kg塊石，倉口鋪設0.2m厚二片石墊層，澆筑0.2m厚封倉混凝土。

3.方案比選

本工程利用東閣嶺山腳下狹長區域作為沉箱預制場，長度為225米，砼臺座寬度為12米，海側臨時便道寬度為5.2米，設計地面標高為+7.0米時，外邊坡采用1500～2000kg大塊石護面。預制場至碼頭裝船地點最遠處約170米，需將預制好的沉箱陸地運輸到至碼頭指定地點交付浮吊吊裝，浮吊起吊至平板駁上；平板駁海運至安裝現場，再采用900T浮吊起吊安放。其中陸地上的運輸方案直接影響工程進度和項目成本，合理的運輸方案則能大大提高平板駁和浮吊的利用率，因此選擇合理的陸地運輸方案至關重要。

方案一：采用傳統的氣囊實陸上平移。氣囊在卷揚機或其他牽引設備牽引下，滾動前進，在造船、港口建設大型構件運輸中廣泛應用。優點，場地限制少，無需大型的機械設備，節省資金。缺點，牽引設備及大量人工配合，運輸速度慢，轉向困難，運輸通需全部硬化，且運輸路線固定，安全風險高，針對本項目預制場位置特征，吊裝前需對預制場前沿岸線350m范圍內海域開挖至-3.0m，以滿足正常水位下900T吊船吊裝吃水要求。

方案二：SPMT 龍門架吊具系統，實現起吊及運輸一體化。SPMT是一種模塊化生產及組裝的拖掛車，車體的基礎部件由一個動力單元車和一個6軸線單元車或4軸線的單元車自由組成。每個動力單元車都可以不同的單元車相拼組，以滿足不同噸位和不同結構、尺寸載裝構件的運輸需求。SPMT的各個軸線都是在主控程序的嚴密控制下進行旋轉與移動的，具有具備良好的操控性，自行式模塊運輸車，集成龍門吊、吊裝、吊索等裝置，利用該系統進行沉箱出運，運輸路線無需固定，設備組裝場地小，運輸通道無需混凝土硬化，僅采用塊石換填，面層鋪碎石，道路承載力達到8.5t/m2以上即可滿足要求，節省預制場建設成本。

陸地預定路線平移方案有兩種選擇，經過工期、成本、現場地質條件綜合比選，最終選擇采取第二種方案，即SPMT龍門吊設備實現起吊、運輸一體化陸地平移方案。

4.施工工藝

4.1 設備選型

SPMT的最大軸線載荷為40噸/軸線，SPMT的寬度為2.43米，軸間距為1.40米。因此P=40/(2.43*1.4)=11噸/平方米。每一軸線都分為2軸，每一軸上裝有兩個輪胎。每個輪胎最大承載能力為40/4=10噸。SPMT的最大軸線載荷為40噸/軸線（0.5公里/小時情況下），SPMT平均自重為4噸/軸線，因此平均的基本有效載荷為36噸/軸線。

單個沉箱重686噸，門架總重約210 噸。自行式模塊運輸平臺載重為：686+210=896噸。

本工程SPMT動力單元車選用德國MAN發動機，功率390KW的模塊車為自行式模塊運輸車供應走行、轉向驅動力；模塊車車體主要承載結構均采用Q690D剛強度鋼焊接而成并拼裝成空間框架式結構。選取16個軸線模塊車組成SPMT車體。兩輛SPMT模塊車與龍門架吊具組裝沉箱吊運系統，整個吊運系統額定載重量為：2*16*36=1152噸，SPMT負荷率896/1152*100%=77.78%，滿足安全使用要求。

4.2 作業場地準備

現場提供平整后的場地20×30 m進行SPMT門架組裝。SPMT門架系統整體橫向行駛通道不小于20m，SPMT車組輪寬為2.5m，沉箱兩側各修建不小于4.5m的行駛輔路，輔路采用塊石換填，路面坡度小于2%。承載力不小于8.5t/m2。

4.3 SPMT門架組裝

（1）SPMT 組裝流程為：SMPT車組拼裝→安裝門架底座→安裝門架立柱→吊裝門架縱、橫梁→吊具安裝。

（2）采用70噸汽車吊對SPMT車組進行現場安裝。通過連接SPMT模塊車的液壓系統、電氣系統等拼裝完成2個PPU(390)、32軸線模塊車組。對SPMT進行電器標定，SPMT車組進行調試驗收，確保整個SPMT系統良好狀態。

圖1 SPMT出運沉箱

表1 SPMT主要技術參數如表

（3）調整兩列SPMT 車組處于對稱位置，使其橫向間距為13430mm，然后制動，安裝門架，門架底座設置防滑膠墊，調整各車組平臺高度至1350mm，使用吊機安裝門架底座及立柱，并用螺栓將其相互緊固，最后使用吊機安裝門架橫梁、縱梁等設備。

4.4 沉箱裝載

（1）SPMT操作人員控制車組分別駛入沉箱的兩側輔道。通過操控系統的7種轉向模式（直行、斜行、前軸轉向、后軸轉向、八字轉向、橫行），調整模塊運輸平臺位置，使得沉箱重心與SPMT門架系統縱橫向中心重合，偏距不超過10mm，然后通過調整吊具的縱梁位置及縱梁上的電機，使得吊索位于沉箱預留孔位，調整吊具的高度使得鋼絲繩高度處于沉箱吊點高度便于安裝插銷，將每個吊點插銷插入鋼絲繩，并對插銷進行鎖緊，對鋼絲繩進行預緊，檢查所有吊點吊具，各項準備工作完成。

（2）操作人員控制SPMT將沉箱整體緩慢提升。SPMT車板受力按照壓力表上每增加3MPa為一階段提升，每一階段提升時必須有專人監控并檢查沉箱4個吊點、門架系統及SPMT車組的受力情況。

（3）沉箱提升約50mm后停止頂升，檢查SPMT動力模塊均衡（懸掛）油壓表，各支撐點壓力差不超過8%，調整時，各個支撐點應逐點調整，每次50mm～60mm，避免局部嚴重過載，使所有壓力表讀數達到要求。提升完畢后，靜置10分鐘，檢查各部位受力情況，檢查門架系統及SPMT車組正常后開始啟運。

4.5 沉箱運輸

（1）沉箱起吊裝車后，1名操作人員及2名協助觀察人就位，檢查主控系統及各軸線胎壓等項指標，確認一切正常后，開始啟運，運輸速度按表2進行控制。

（2）模塊車起步時，應緩慢勻速加油門，最終以0.1m/s的速度勻速行駛，監控人員需嚴密監測PPU-390控制面板SPMT運行數據、車組的運輸狀況、沉箱裝載情況，檢查路面強度，是否有下陷或隆起等情況，并實時匯報運輸班長，班長綜合各項反饋數據及現象進行調節。

4.6 沉箱卸車存放

（1）運輸車組駛入出運碼頭，全車制動，檢查并確認一切無誤后，操作手操作控制車板整體下降，操作SPMT進行降板直至沉箱落地，下降時按3MPa為一階段，分階段下降，下降過程必須專人監控，觀察各項數據及指標，嚴禁一次到位。

（2）沉箱底座全部觸地且全部重量由地面承載后，檢查沉箱、地面耐壓情況，無異常情況后解除吊具上的插銷。

（3）舉升SPMT，需保證門架處于垂直狀態，收起吊具的鋼絲繩并固定，操作SPMT縱向行走駛離沉箱。轉入下一沉箱出運作業。

表2 運輸速度控制表

5.結語

通過本項目采用SPMT+門架吊具工藝的實際應用可見，較傳統氣囊及滑道等出運方式，該工藝可以靈活拼組以適應不同噸位的載重需求，輪軸負荷均勻，地基承載力要求不高，轉彎半徑小轉向靈活（可原地360度轉向），且SPMT系統場地適應性強，占地面積小，對構件出運順序調整適應力強；純機械自動化操作，安全有保障，施工效率高，平均3.5小時/件，本工程14件沉箱在8天內完成全部出運安裝工作，大大節省了工期。