淺談大噸位新型裝船機(jī)整機(jī)吊裝技術(shù)

紀(jì)建衛(wèi)

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司，上海 201913）

唐山港6500t/h裝船機(jī)為公司承接唐山港集團(tuán)股份有限公司的一臺臂架可伸縮、俯仰式裝船機(jī)工程項(xiàng)目，此項(xiàng)目為了滿足用戶提出裝載裝船機(jī)到岸后，不拆除皮帶機(jī)廊道，直接就位的技術(shù)要求，因此，需要設(shè)計(jì)整機(jī)吊裝上岸的方式，將主機(jī)一次吊裝落軌，這樣可以很大程度上縮短現(xiàn)場施工時(shí)間，把對碼頭的生產(chǎn)影響降到最小。

1 產(chǎn)品參數(shù)及整機(jī)吊裝介紹

裝船機(jī)額定生產(chǎn)率6500t/h，主機(jī)總重約960t，總高約為54m，最大外伸距為36m。作為整機(jī)吊裝項(xiàng)目本機(jī)型的吊裝難點(diǎn)為吊點(diǎn)開檔小，吊耳位置難以確定并且整機(jī)重心偏低。為確保裝船機(jī)的重心處于兩吊點(diǎn)開檔中心位置，將整機(jī)吊裝方案（后面簡稱吊裝方案）做了優(yōu)化，首先，對整機(jī)重心做了準(zhǔn)確計(jì)算，其次在吊點(diǎn)的設(shè)置上，將海側(cè)面吊點(diǎn)移到了人字架支腿的后側(cè)，并在海側(cè)面使用一根18m吊梁，將鋼絲繩撐開，以保證不與主機(jī)構(gòu)件干涉。陸側(cè)面直接使用4根50m鋼絲繩環(huán)對折。同時(shí)，為了解決整機(jī)重心偏低的問題，將臂架上仰至75度狀態(tài)將重心調(diào)高，這樣即保證了主機(jī)吊裝重心位于兩吊點(diǎn)之間，同時(shí)，也避免了裝船機(jī)臂架與浮吊臂架干涉的問題，經(jīng)過對比，本項(xiàng)目采用相對優(yōu)化的整機(jī)吊裝方案。

2 可行性分析

2.1 吊耳設(shè)計(jì)及吊點(diǎn)位的確定

根據(jù)裝船機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，此結(jié)構(gòu)形式主要包括：海陸側(cè)門架、A型架、臂架系統(tǒng)。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并為了制定可行的吊裝方案，詳細(xì)計(jì)算了吊裝組件的重量為整機(jī)重量、工藝材料、吊索具重量總和約1030t。根據(jù)裝船機(jī)吊裝狀態(tài)確定整機(jī)的重心位置，重心高度位置約24.5m，臂架俯仰至75度狀態(tài)海陸側(cè)重心約為15m（以海側(cè)軌道為原點(diǎn)）。根據(jù)上述重量及重心位置，按四個(gè)吊點(diǎn)對稱均勻布置的原則，距軌道面高約20米的橫梁翼板位置即為吊耳安裝的最佳位置。按受力分析，陸側(cè)面最大載荷為555.4t。再次做受力分析陸側(cè)面單點(diǎn)受力為278t，所以選取300t載荷吊耳。同時(shí)，從減輕現(xiàn)場吊裝作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度角度考慮，放棄使用傳統(tǒng)的300t單眼吊耳，而是采用嵌入式150t雙眼吊耳，額定載荷為300t。采用150t雙眼吊耳的優(yōu)點(diǎn)是，可以將吊裝使用的卸扣從300t降低至150t卸扣，從而達(dá)到降低減輕現(xiàn)場吊裝人員掛卸扣時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度。為滿足整機(jī)吊裝時(shí)，吊耳的強(qiáng)度和保證橫梁不會(huì)變形，在原有構(gòu)件上吊耳后部及對應(yīng)的箱型梁內(nèi)部相應(yīng)地增加了加強(qiáng)筋板和隔板，以保證吊耳附近主構(gòu)件的強(qiáng)度。無損檢測要求，吊耳左右1m范圍構(gòu)件焊縫要求全熔透焊縫100%UT。吊耳是重要受力構(gòu)件，連接著浮吊和裝船機(jī)的結(jié)構(gòu)，吊耳的設(shè)計(jì)和位置的確定直接關(guān)系到吊裝作業(yè)的安全性。分別從正應(yīng)力、切應(yīng)力、擠壓應(yīng)力和焊縫強(qiáng)度四個(gè)方面進(jìn)行校核，以確保吊耳強(qiáng)度均滿足整機(jī)吊裝要求。

2.2 吊裝強(qiáng)度核算

吊裝方案安全性確認(rèn)的理論依據(jù)，不僅要保證吊耳的強(qiáng)度，還需校核吊耳安裝位置處構(gòu)件局部強(qiáng)度和被吊設(shè)備的整體構(gòu)件強(qiáng)度及其穩(wěn)定性，因此，吊耳設(shè)計(jì)完成后，按照吊裝要求對整機(jī)吊裝方案中吊耳及產(chǎn)品構(gòu)件進(jìn)行了有限元分析。根據(jù)整體吊裝方案，可預(yù)估吊裝時(shí)候裝船機(jī)總重為960t，有限元模型上增加四個(gè)用以模擬吊裝鋼絲繩；Y方向：Fy=G=960×9800=9408kN。有限元分析表示整機(jī)吊裝時(shí)，裝船機(jī)主結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)，最大應(yīng)力為121MPa；最大位移40mm經(jīng)計(jì)算，各處構(gòu)件受力情況均滿足要求。

2.3 浮吊選型

浮吊選型需考慮裝船機(jī)所在碼頭位置相關(guān)情況，同時(shí)，對照使用吊裝浮吊參數(shù)來確定。吊裝現(xiàn)場碼頭標(biāo)高為4.2m，廊道高為12m，構(gòu)件高度54m、軌距為26m。浮吊吊裝起升高度為碼頭標(biāo)高、廊道高度、構(gòu)件的高度、吊具的高度、安全高度的總和。根據(jù)以上數(shù)據(jù)以及裝船機(jī)的吊裝數(shù)據(jù)分析結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況分析，浮吊安全工作負(fù)荷參數(shù)選擇臂架仰角為65度時(shí)進(jìn)行吊裝。此時(shí)浮吊的安全工作載荷為1050t，工作臂幅約為47m，起升高度約為81m，所以現(xiàn)場提供1600t浮吊能夠滿足整機(jī)吊裝要求。

2.4 吊具選型及吊索具配置方案

吊裝方案中，海陸側(cè)計(jì)算分別載荷為506t，增加受沖擊后的安全系數(shù)1.1載荷最大受力為556t，即海陸側(cè)單點(diǎn)分別受力最大為298t。吊裝鋼絲繩選用為一組雙鋼絲繩，根據(jù)不均勻受力系數(shù)1.5轉(zhuǎn)換鋼絲繩最大受力需1950kN。根據(jù)鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度1770MPa，鋼芯鋼絲繩國家標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品樣本，查表選≥130mm直徑鋼絲繩即可。本次吊裝選用的鋼絲繩直徑為130mm。利用公司現(xiàn)有鋼絲繩組合搭配出，滿足已定吊裝方案的鋼絲繩及對應(yīng)的卸扣。選定的浮吊吊裝時(shí)為雙鉤吊裝，將鋼絲繩的長度壓縮到滿足吊裝的最短范圍。最后確定最小安全吊裝高度為81m。同時(shí)，海側(cè)面必須使用一根600T的吊梁，方可將鋼絲繩有效撐開，從而避免鋼絲繩和海側(cè)面突出主結(jié)構(gòu)外的斜梯、欄桿，及駕駛室的干涉。而陸側(cè)面吊點(diǎn)和吊鉤連線上沒有主要構(gòu)件和附屬件干涉的現(xiàn)象，所以不使用吊梁，直接使用4根50m的鋼絲繩環(huán)對折連接即可。

3 吊裝方案的實(shí)施

3.1 吊裝前的準(zhǔn)備工作

作業(yè)前，檢驗(yàn)吊耳的焊接質(zhì)量，嚴(yán)格按工藝要求選用卸扣、做好無損傷檢查。嚴(yán)格按工藝要求選用鋼絲繩、做好無損傷檢查。清除構(gòu)件上活動(dòng)物件，疏散人員，拉設(shè)警示區(qū)域，加強(qiáng)指揮人員責(zé)任心。同時(shí)，要注意和業(yè)主溝通聯(lián)系，對現(xiàn)場廊道及廊道內(nèi)皮帶機(jī)進(jìn)行斷電保護(hù)。碼頭吊裝施工岸線拉設(shè)警戒繩并設(shè)置明顯的標(biāo)志。并確認(rèn)吊裝空間無障礙物干涉影響。

3.2 吊裝干涉部件的拆除

根據(jù)吊裝示意圖，將在吊裝中產(chǎn)生干涉的欄桿等部件拆除，保證示意圖鋼絲繩范圍500mm半徑內(nèi)無干涉部件。拆下的干涉件可以就近找安全位置綁扎，在吊裝完成后進(jìn)行恢復(fù)。為避免因重心計(jì)算誤差而導(dǎo)致整機(jī)吊裝鋼絲繩拉緊時(shí)，可能產(chǎn)生的干涉位置偏差的情況出現(xiàn)。可以在鋼絲繩穿好后，鋼絲繩逐漸收緊，并安排人員仔細(xì)觀察，如有新的干涉位置可進(jìn)行二次拆除。

3.3 鋼絲繩、卸扣的整理和掛鉤

因整機(jī)吊裝重量較大，所以，必須保證吊裝工索具的安全。起吊前，必須仔細(xì)檢查鋼絲繩和卸扣的完好性，鋼絲繩不允許有斷絲等損壞現(xiàn)場，卸扣不允許擠壓變形等缺陷。如果檢查中發(fā)現(xiàn)有以上缺陷的鋼絲繩和卸扣必須報(bào)廢，不得使用。根據(jù)吊裝方案，使用叉車及汽車吊或者浮吊副鉤配合，將鋼絲繩配置并用卸扣將鋼絲繩逐一連接，理順同時(shí)需保證鋼絲繩不允許有打結(jié)及麻花情況。然后，用汽車吊、叉車及索具鉤配合將理好的鋼絲繩，按要求掛到浮吊主鉤上。然后，主鉤起鉤，在將鋼絲繩和用卸扣和裝船機(jī)四個(gè)吊耳連接，連接順序?yàn)橛珊?cè)向陸側(cè)，由左向右的順序連接安裝。

3.4 浮吊起鉤吊裝及落軌松鉤

裝機(jī)船上割除海、陸側(cè)內(nèi)綁撐桿，如過夜的需保留海、陸側(cè)外擋撐桿各2根。海側(cè)行走處增加φ28浪風(fēng)繩與浮吊固定。浮吊緩慢起鉤，兩個(gè)主鉤緩慢受力，總受力按照總噸位10%、50%、80%、100%逐步提升。正式起吊前再次檢查是否已經(jīng)完全解綁，然后進(jìn)行試吊。在離地面100mm時(shí)，停止起升，檢查其中設(shè)備、吊索具、纜風(fēng)繩等受力情況，確認(rèn)無問題后才能正式起吊。由于起吊的高度高，迎風(fēng)面積大，風(fēng)載使吊件難以控制。而且風(fēng)浪過大會(huì)使吊件隨起重船上下起伏，為降低吊裝時(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)，考慮吊裝作業(yè)過程中風(fēng)載對起吊安全性的影響。因此一般規(guī)定，超過6級以上的大風(fēng)不得使用浮式起重機(jī)進(jìn)行吊裝作業(yè)。浮吊起吊一定高度后，浮吊緩慢移動(dòng)，裝船機(jī)吊裝移動(dòng)時(shí)，必須離作業(yè)現(xiàn)場最高障礙物1m以上。裝船機(jī)到安裝場地上方后緩慢下降，利用浮吊定位調(diào)整落軌。待裝船機(jī)完全落軌后，浮吊主鉤緩慢松鉤，解除卸扣與吊點(diǎn)之間的連接，現(xiàn)場整機(jī)吊裝嚴(yán)格按照吊裝方案執(zhí)行，順利吊裝落軌。

4 結(jié)語

此方案在用戶碼頭的成功實(shí)施，大幅降低了在用戶碼頭的作業(yè)周期，減少了對碼頭正常作業(yè)的影響，受到了用戶的好評。經(jīng)過實(shí)踐的驗(yàn)證，證實(shí)了本方案的科學(xué)性，可行性和合理性，為今后此類裝船機(jī)的整機(jī)吊裝提供了較好的參考依據(jù)。整體吊裝作為起重作業(yè)的主攻方向，有利于縮短施工周期，減少高空作業(yè)，提高工程質(zhì)量，在條件具備的情況下，一般為首選方案。其中，選用高效、合適、經(jīng)濟(jì)的起重吊裝機(jī)具，提高施工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，是編制起重方案的指導(dǎo)思想。