內港池碼頭大型鋼梁整體發(fā)運研究與實踐探索

【中圖分類號】：U445 【文獻標志碼】：A 【文章編號】：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)代橋梁建設中，大型鋼梁作為關鍵部件，發(fā)運環(huán)節(jié)直接關系到橋梁工程進度、質量與成本。隨著橋梁建設規(guī)模擴大及技術水平提高，大型鋼梁的尺寸和重量不斷增加，對發(fā)運技術和管理提出了更為嚴峻的挑戰(zhàn)]。工廠內加工制造可以保證鋼梁的制造精度，梁段整體發(fā)運至橋位可以加快橋梁節(jié)段拼裝環(huán)節(jié)，進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，陸地車輛很難運輸；海運方案雖更為便捷，但對存儲、裝運條件也提出了更高要求3]。

羅家橋港碼頭地處長江 12.5m 深水航道核心區(qū)段，距長江入海口約 138.9km(75 海里），依托毗鄰的靖江重工鋼結構制造基地，承擔著區(qū)域內多座跨江橋梁的鋼箱梁發(fā)運任務，形成了“工廠加工一碼頭裝運一水上運輸\"的全產業(yè)鏈一體化作業(yè)模式。本文針對大節(jié)段鋼箱梁運輸中面臨的碼頭結構適配性不足、水域通航風險高、特種裝備協(xié)同效率低等技術難點展開系統(tǒng)性研究。

1吊裝大型鋼梁碼頭技術要求

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)運的基礎條件，其合理性直接關系到船舶停靠、鋼梁裝卸及運輸車輛通行等關鍵環(huán)節(jié)的效率與安全。

碼頭采用岸壁式地下連續(xù)墻結構，根據水工結構力學及裝卸工藝需求耦合設計，確定前方作業(yè)帶關鍵尺寸。前方胸墻至錨碇墻中心的基礎間距要滿足結構抗傾穩(wěn)定性要求，同時為自走式模塊化平板車（簡稱\"SPMT模塊車”提供充足的轉向空間與荷載分布區(qū)域。結合模塊車全向轉向時的最小半徑及防洪堤外側錨定墻的埋置深度，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)下的靈活轉向，還為浮吊與運輸船舶的協(xié)同作業(yè)預留了安全操作空間，避免了不同設備作業(yè)區(qū)域的相互干擾。

1.2碼頭面高程

基于1985國家高程，碼頭面高程設計遵循雙重控制標準，即：基本標準以設計高水位為基準，疊加1.0\\~1.5m 的作業(yè)安全超高，保障常規(guī)潮位條件下裝卸設備的正常運行；復核標準以極端高水位為基準，疊加0～0.5m 的極端天氣安全裕度，確保碼頭結構在超設計荷載工況下的防洪安全性。根據JTS165—2013《海港總體設計規(guī)范》計算碼頭面高程。見表1。

m

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

1.3泊位長度

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

針對主要運輸船型（3000噸級散貨船、2000噸級雜貨船）的尺度參數，經計算確定港池布置7個3000噸級散貨泊位、5個2000噸級雜貨泊位及4個待泊泊位（含3個3000噸級和1個1000噸級），通過功能分區(qū)與尺度優(yōu)化，有效提升了不同噸位船舶的靠泊效率，滿足了大型鋼梁運輸船與常規(guī)貨船的混合作業(yè)需求，減少了船舶等待時間對整體運輸效率的影響。見表2。

1.4陸域高程

綜合防洪大堤高程（ (6.70m) ）、自然地形標高（1.7\\~3.6m 及集疏運通道的荷載傳遞要求，陸域高程系統(tǒng)設計為 4.0～4.5m 的連續(xù)過渡區(qū)間，通過控制地面縱向坡度 ×6% 、橫向坡度 53% ，形成平緩的運輸通道，確保SPMT模塊車在重載狀態(tài)下的行駛穩(wěn)定性，避免陡坡導致的設備動力損耗與制動風險。

2吊裝大型鋼梁水域技術要求

2.1碼頭前沿停泊水域

根據JTS166—2020，泊水域寬度設計在滿足2倍設計船寬的基礎上，額外考慮浮吊作業(yè)時的安全間距。對于需水上過駁作業(yè)的泊位，需為浮吊吊臂旋轉及船舶微移調整預留充足空間。3000噸級散貨船通用泊位為 15.7×2=31.4m ，取值 32m ；有水上過駁作業(yè)的 1^#～4^# 散貨泊位為 15.7×2+9.8=41.2m ，取值 42m ：2000噸級雜貨泊位為 14.1×2=28.2m ，取值 29m ；待泊泊位為 32m 。避免吊裝過程中因船舶晃動或吊臂擺動導致的碰撞風險，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碼頭前沿設計河底高程

設計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JTS165—2013，碼頭前沿設計水深 D

D=T+Z₁+Z₂+Z₃+Z₄

Z₂=K₁H_4%-Z₁

式中： T 為設計船型滿載吃水， 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，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 。

碼頭前沿設計河底高程見表3。

針對挖入式港池的回淤特性，在理論計算基礎上增加安全裕度，統(tǒng)一將設計河底高程確定為 -5.50m 不僅滿足不同船型的水深需求，還為港池長期使用中的泥沙淤積預留了疏浚空間，通過定期清淤作業(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

為了提高碼頭運營及裝卸效率，船舶回旋水域均布置在相應的泊位前沿，根據JTS166—2020，按照1.2～1.5倍設計船長設計回旋水域直徑。2000噸級江海船泊位 94.8～118.5m，3 000 噸級江海船泊位100.8～126m ，結合港池寬度，回旋水域直徑取 122m ，能滿足設計代表船舶回旋的要求。

2.4回旋水域設計底高程

回旋水域設計水深

D₀=T+Z₀+Z₁+Z₂+Z₃+Z₄

式中： T 為設計船型滿載吃水， m;Z₀ 為船舶航行時船體下沉值， m;Z₁ 為航行時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噸級江海船所需回旋水域設計水深為 4.5m，3000 噸級江海船所需回旋水域設計水深為 4.95m ，為了與碼頭前沿設計河底高程銜接，回旋水域設計底高程為 -5.50m ，能滿足設計船型回旋要求。

2.5港池及航道沖淤變化預測

水域浚深后，由于水深加大、水流動力相對減弱，可能導致部分泥沙沉淤到開挖水域，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重，而向港池內側逐漸減小

2.5.1進港航道沖淤

進港航道位于羅家橋港口門外與長江主流過渡 區(qū)，進港航道長 300m （開挖段）寬 144m 、設計底標高 為 -5.8m ，進港航道段疏浚量約為10萬 m³ □

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

根據JTS145—2015《港口與航道水文規(guī)范》，航 道回淤計算

式中： P 為航道底部的淤積強度， m;K₁ 為沉降系數，取0.35；S為含沙量，根據擬建工程附近水域實測含沙量資料取值， 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 為淤積時間，a。

經計算，進港航道淤積平均厚度為 0.29～0.66m/a 回淤量約1.07萬 m³/a 。

2.5.2港池沖淤

港池端部為擬建羅家橋港閘，設計流量小、開閘次數少，在回淤計算時，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^# 碼頭工程老套港實測(2012年）含沙量比值確定，取0.382； Q 為納潮量， m³ T 為潮次。

經計算，港池口門區(qū)平均淤強為 0.66m/a ；停泊區(qū)平均淤強為 0.11m/a ，最大淤強可達到 0.5m/a ;通航區(qū)域及回旋水域平均淤強為 0～0.05m/a ，整個港池游積量為 8700m³/a 。

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

3SPMT模塊車碼頭轉運鋼箱梁實施方案

3.1運輸規(guī)劃與設備配置

在羅家橋內港池碼頭大型鋼梁整體發(fā)運中，模塊車的選型與編組是關鍵環(huán)節(jié)，直接關系到鋼梁運輸的安全性和效率。針對鋼梁的尺寸、重量及碼頭的實際作業(yè)條件，經過深入的技術分析和對比，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輸車（SPMT)。

以李家沱長江復線橋鋼梁發(fā)運為例，標準梁段質量247t，最大梁段質量 407.9t ，鋼箱梁單節(jié)段寬33.95m 高 4m 。SPMT模塊車組單軸載荷需控制在 30t 以內，通過縱向拼接實現(xiàn)多軸聯(lián)動（12軸編組可承載350噸級負載）；配備獨立動力單元(PPU)和無線遙控系統(tǒng)，支持 360^° 轉向、斜行、平移等模式，適應碼頭狹窄區(qū)域作業(yè)。

碼頭適應性評估是確保模塊車順利轉運鋼箱梁的重要前提。對碼頭地面的承載能力進行檢測和評估，核查碼頭承載強度（ ≥15t/m²， 及泊位長度，確保模塊車組與鋼箱梁總荷載不超限；識別并加固轉向區(qū)、坡道銜接處等關鍵區(qū)域，采用壓實的瀝青路面或硬化混凝土路面。見表4。

3.2裝卸與固定工藝

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

采用四點綁定法，高強度鎖鏈配合橡膠護角固定梁體邊緣，異形截面處增設三角形支撐架；每間隔50cm設置防滑支墊，局部接觸壓力超限部位鋪設鋼制分配梁分散載荷。

3.3運輸過程控制

3.3.1行駛參數管控

大型鋼梁通過模塊車從羅家橋內港池碼頭轉運的過程中，限速標準為直行路段 ?8km/h ，彎道及復雜地形 ，爬坡度 ?6% 。轉彎半徑 ?25m ，通過低矮架空障礙物時啟動載貨平臺高度動態(tài)調整。模塊車在啟動和加速過程中，加速度控制在 0.2～0.5m/s² ，避免因加速度過大對鋼梁產生沖擊，導致鋼梁結構受損或固定裝置松動。在減速和停車時，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)測終端，異常振動或偏移時自動報警并觸發(fā)緊急制動；安排前導車清除路面障礙，壓車團隊隨行處理突發(fā)情況，

3.4應急與安全保障

隨車攜帶備用動力單元，模塊車組單點故障時可通過快速插接切換至冗余系統(tǒng)；碼頭沿線設置避讓區(qū)，突發(fā)強風（ ?6 級)或暴雨時暫停作業(yè)并啟動防風錨定裝置。

運輸時段避開船舶靠泊高峰期，與港口調度系統(tǒng)聯(lián)動預留專用通道；操作員需持有SPMT特種設備操作認證，團隊配置至少2名遙控系統(tǒng)專員。

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

4結論

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

上述大型鋼構件發(fā)運成功案例表明，從內地港池碼頭出發(fā)，經過水運航線運輸大體積鋼箱梁和附屬鋼構件方案是可行的。

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