自行式模塊運輸車在大件設(shè)備自卸、運輸及提升中的應(yīng)用

易識武 陳立杰

中國化學(xué)工程第六建設(shè)有限公司 湖北襄陽 441100

印度尼西亞是世界上最大的群島國家，由17506 個島嶼組成，而中國化學(xué)工程第六建設(shè)有限公司（以下簡稱六化建）建設(shè)的印尼OBI 鎳鈷項目位于其中一個偏僻的小島上，所有物資及設(shè)備均需要通過海運送至現(xiàn)場。由于島上資源貧乏，大件設(shè)備采用重型板車運輸或者采用大型吊車卸車及吊裝都非常困難，且成本昂貴。為此，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，六化建與中外運合作，采用SPMT 模塊運輸車來完成現(xiàn)場大件設(shè)備的運輸、卸車及核心設(shè)備- 高壓釜（重量850t）的提升就位工作。

自行式模塊運輸車（SPMT）是當(dāng)前國際最先進的大件運輸及裝卸船設(shè)備，主要應(yīng)用于重、大、高、異型結(jié)構(gòu)物的運輸，其優(yōu)點主要是使用靈活、裝卸方便，載重量在多車機械組裝或自由組合的情況下可達50000t 以上。在裝備制造、石油、化工、海洋石油、橋梁建造等工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。歐洲是自行式液壓平板車的發(fā)源地，曾經(jīng)長期壟斷國際市場，主要廠商包括德國索埃勒（Scheuerle）、德國歌德浩夫（Goldhofer）、德國克瑪格（Kamag）、法國尼古拉斯（Nicolas）和意大利科米托（Cometto）。近幾年來，中國企業(yè)在這一領(lǐng)域發(fā)展迅猛，主要包括中國重型運輸起吊、蘇州大方、航天萬山、武漢天捷、上海太騰等。

1 工程概況

印尼OBI 鎳鈷項目的核心裝置202 高壓酸浸共計2套，所有大件設(shè)備集中在該裝置，具體設(shè)備明細如表1 所示。

表1 202 高壓酸浸裝置的大件設(shè)備明細表

2 SPMT 模塊運輸車的結(jié)構(gòu)組成及特點

SPMT 模塊運輸車主要由車架輪軸、懸掛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等設(shè)備組成。車架采用高強度合金鋼箱形截面的焊接結(jié)構(gòu)，包括主梁、副梁、橫梁、斜支撐和端梁，如圖1 所示。

圖1 SPMT模塊運輸車的組成

常見的平板車每縱列有2～7 軸線，每軸線2 個輪軸、4 只輪胎。為了降低整車重心，一般選用小直徑而大載重的鋼絲子午線寬輪轂輪胎，每只輪胎承重10t 左右。各獨立的平板車之間，也可以通過連接各車控制系統(tǒng)，實現(xiàn)聯(lián)動操作。

平板車懸掛系統(tǒng)支撐在副梁上，起到支撐輪軸的作用。遇到坑坑洼洼的路面時，通過油缸壓力平衡，每個車軸懸掛會自動找平，調(diào)節(jié)各車輪的載荷平衡，防止個別車輪超載爆胎。

SPMT 系列一般由4 軸與6 軸模塊組合，其特點是配置動力頭（PPU），靜壓驅(qū)動，電子/ 液壓控制多方位轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，平板靠液壓系統(tǒng)升降。一個4 軸線模塊長5600mm，寬2430mm，高1140～1840mm；一個6 軸線模塊長8400mm，寬2430mm，高1140～1840mm。

SPMT 的牽引力是由液壓馬達提供的，液壓馬達的動力是由置于設(shè)備末端的PPU 提供。這就保證了SPMT擁有出色的牽引力及緊湊的布局結(jié)構(gòu)。SPMT 每一軸線都是在主控程序的精確控制下執(zhí)行各種動作，并實現(xiàn)各種姿態(tài)（如旋轉(zhuǎn)、移動、升降、橫向平移等）。不僅具備良好的操控性，而且可以完成傳統(tǒng)拖車無法完成的動作，例如輕松地原地調(diào)頭、橫向平移和繞中點旋轉(zhuǎn)。SPMT 的載重平臺可以通過懸掛系統(tǒng)進行升降以便裝卸貨物，并保持平臺的水平姿態(tài)。

202 高壓釜為該項目的最重設(shè)備，單臺凈重850t，以高壓釜的滾卸、運輸及提升就位為例，進行施工過程的詳細介紹。

3 施工準備

3.1 施工技術(shù)準備

（1）施工前應(yīng)完成圖紙自審、專業(yè)審和會審。

（2）現(xiàn)場施工人員應(yīng)認真熟悉圖紙，了解規(guī)范、施工方案及廠家要求，提前掌握管口方位、基礎(chǔ)設(shè)計、設(shè)備安裝標(biāo)高等要求，以便安裝找正施工順利、高效進行。

（3）施工方案得到批準后，技術(shù)員應(yīng)向參加施工的人員作書面技術(shù)指導(dǎo)及安全交底，針對與運輸單位之間的配合及工作銜接、安裝施工工藝流程、檢查控制點及驗收標(biāo)準、施工過程中的安全措施及安全要求等進行全面的現(xiàn)場交底。

（4）運輸安裝實施前，由監(jiān)理及業(yè)主組織各方最終疏理各自準備工作，為高壓釜安裝做好技術(shù)支持。

3.2 現(xiàn)場運輸?shù)缆芳皥龅販蕚?/h3>

從碼頭到設(shè)備安裝現(xiàn)場約2km，項目現(xiàn)場運輸路面和安裝場地需滿足地面力不小于10t/ m2要求。道路縱向坡度不超過6%，運輸車輛轉(zhuǎn)彎半徑30m。需要確定場內(nèi)運輸總路線、道路轉(zhuǎn)彎半徑范圍、進入高壓釜安裝區(qū)域路線，以及高壓釜安裝區(qū)域場地處理范圍等。以下主要介紹高壓釜安裝區(qū)域地基處理。

3.2.1 軸線車對地壓強計算

根據(jù)中外運《大件設(shè)備運輸路線勘察及技術(shù)要求》的文件要求，重載碾壓區(qū)域要求路面承載力≥10t/ m2，空載碾壓區(qū)域要求路面承載力≥2t/ m2，且路面需要具有良好的附著力（地面板結(jié)、不松散）。對于軸線車轉(zhuǎn)彎區(qū)域，應(yīng)著重處理。

3.2.2 地基處理方法

根據(jù)地基處理驗算地基底層及原土層承載力特征值（fak）達到110kPa 即可滿足地基處理要求。所以根據(jù)勘探結(jié)果和軸線車對地壓強要求，擬采用“更換墊層法”進行地基處理工作，詳細方法如下：

（1）以+0.300m 標(biāo)高為基準，開挖0.6m 深坑，取走軟土層，夯實底部（高壓釜基礎(chǔ)及廠房基礎(chǔ)施工開挖區(qū)域，應(yīng)分層回填并夯實到- 0.400m 標(biāo)高處）；軸線車轉(zhuǎn)彎區(qū)域回填砂石約0.4m，分層壓實后，上鋪3∶7 級配砂石約0.1m，使用壓路機或裝載機壓實（高壓釜基礎(chǔ)及廠房基礎(chǔ)周邊不易進車區(qū)域，使用打夯機夯實），再澆筑0.1m 厚素混凝土并養(yǎng)護；其他行走區(qū)域回填砂石約0.4m，分層壓實后，上鋪3∶7 級配砂石約0.2m，表面用水泥拌和使其板結(jié)。具體如圖2 所示。

圖2 地基處理方法

（2） 軸線車轉(zhuǎn)彎區(qū)域處理后的地基耐力不小于140kN/ m2，軸線車轉(zhuǎn)彎時，能夠滿足運輸要求。其他行走區(qū)域處理后的地基耐力不小于100kN/ m2，能夠滿足軸線車直線行走要求。以取樣試驗或平板靜載試驗來檢測地基耐力。

（3） 高壓釜到達預(yù)定位置后，使用6 塊2000×6000×30mm 鋼板作為設(shè)備支墩底部襯墊的鋼板。

3.2.3 地基處理要求

（1）處理區(qū)域開挖完成后，需技術(shù)人員確認后方可回填。

（2）回填時，每回填約200mm 后應(yīng)夯實，再繼續(xù)回填，保證回填質(zhì)量。

（3）最后需在軸線車轉(zhuǎn)彎區(qū)域頂部澆筑100mm 厚混凝土，在其他行走區(qū)域表面用水泥拌和使其板結(jié)。

（4）開挖深度根據(jù)現(xiàn)場開挖后地質(zhì)條件確定：如果土質(zhì)為自行沉降土層，則開挖至上述要求深度；如果土質(zhì)為新形成流沙、淤泥、回填松土等，則開挖至自行沉降土層，開挖深度由現(xiàn)場技術(shù)人員和監(jiān)理確認；如果所挖地基內(nèi)有積水，將積水排干后回填300～500mm 級配砂石(3∶7)，然后再鋪設(shè)毛石；如遇靜電接地，開挖時將接地線挖出，回填時將接地線置于原來位置，周圍約200mm 用土填實。

（5）配合運輸單位將區(qū)域內(nèi)SPMT 運輸轉(zhuǎn)彎、支墩臨時卸車、高壓釜就位時行進線路等提前用白灰撒線標(biāo)記。卸車支墩下部為加強承載力，提前布置6 塊3000×3000 規(guī)格δ=20～30mm 厚鋼板支墊于卸車支墩下部。

（6）根據(jù)設(shè)備安裝需要，提前配備施工所需臨電布置。

（7）根據(jù)設(shè)備運輸及安裝找正方案確定的區(qū)域范圍，提前清理周邊影響作業(yè)的材料、設(shè)施、廢棄物等，并提前布置警戒與隔離。

（8）根據(jù)圖紙及規(guī)范要求進行基礎(chǔ)交接復(fù)測檢查，并按檢驗&試驗計劃要求做好交接檢驗記錄。

3.3 主要工機具及施工機械準備

（1）高壓釜陸地運輸配車：采用索埃勒SPMT 四縱列20 軸線液壓平板車，由4 軸和6 軸線模塊組成20 軸線，每兩列配置1 個PPU 動力裝置。隨船共3 個PPU，其中1 個為備用。車貨總重約1087t，平均軸載27.2t/ 軸，對地壓強7.3t/ m2，配車能滿足運輸要求。

（2）計量器具精度應(yīng)滿足施工要求，并經(jīng)檢驗合格。

（3）配合就位所需的吊車、叉車等機械、車輛應(yīng)提前落實到位。

3.4 材料準備

（1）用于安裝找正的400×200 的平墊鐵及斜墊鐵組應(yīng)提前開箱檢查，清點數(shù)量。

（2）用于設(shè)備一次灌漿及二次灌漿的GCM 灌漿料應(yīng)提前落實到位，并做好防雨、防潮措施。

（3）用于設(shè)備安裝的地腳螺栓應(yīng)提前從業(yè)主倉庫領(lǐng)取，根據(jù)安裝施工圖紙要求檢查數(shù)量和各項加工尺寸，檢查螺紋是否損傷，并對螺紋部分涂抹黃油及加套管進行保護。

（4）對于設(shè)備就位前需提前安裝到基礎(chǔ)上的滑動端下滑動板及水平板應(yīng)提前發(fā)運到場，為下滑動板找平找正工作預(yù)留合理的時間周期。下滑動板及水平板到場后，應(yīng)逐件仔細檢查其底部抗剪鍵焊接質(zhì)量，以及下滑板上表面是否有因焊接及運輸發(fā)生變形情況；檢查水平板上表面聚四氟乙烯板是否有損壞等，若存在上述任何問題，應(yīng)及時由業(yè)主及監(jiān)理確定處理意見。

3.5 人員進場準備

（1）根據(jù)人員進場計劃安排，提前做好中國籍工人的動遷。

（2）根據(jù)施工計劃及現(xiàn)場需求，提前做好當(dāng)?shù)厝藛T的招聘及進場教育培訓(xùn)工作。

（3）對于特種作業(yè)人員，應(yīng)提前審查其特種作業(yè)許可證，并提交監(jiān)理備案。

4 高壓釜在OBI 碼頭滾卸及運輸

4.1 滾卸

碼頭及水文條件對滾卸船舶的選擇有較高的要求，按車貨總重選擇5000t 自航駁船已能滿足。但為應(yīng)對各種可能發(fā)生的不利條件，選擇了9000t 自航駁船，完全滿足高壓釜安全滾卸要求。

高壓釜在碼頭的滾卸作業(yè)為危險作業(yè)，滾卸方案要求更嚴謹和全面，必須保證碼頭、駁船及潮汐能夠滿足設(shè)備滾裝卸船的要求。滾卸時間避開初一、十五等大潮汐，根據(jù)水文數(shù)據(jù)和潮汐表選擇潮汐較小的時間段進行滾卸作業(yè)，控制船舶到崗時間。

確定滾卸時間后，人員提前到OBI 滾卸碼頭，收集前3 天72 小時或更長時間的水文資料，計算出漲落潮速率，確定最終的滾卸方案，包括下船速度和用時計劃。考慮最不利的天氣情況，必須保證調(diào)整壓艙水的水泵排水流量、進水流量能滿足安全滾卸時間要求。

制定滾卸作業(yè)操作程序和時間節(jié)點進度計劃，明確每一操作步驟所用到的機具、材料，明確每一步驟的計劃用時和配合作業(yè)責(zé)任歸屬。

SPMT 軸線車在滾卸上岸過程中，隨著輪胎陸續(xù)上岸，輪胎作用在碼頭上的對地壓力為一個動態(tài)。滾卸過程3D 模擬如圖3 所示。

圖3 SPMT滾卸過程3D模擬圖

4.2 模塊運輸

SPMT 軸線車上岸后，操作及配合人員應(yīng)隨時觀察設(shè)備及道路情況，調(diào)節(jié)車輛的平衡。高壓釜運輸過程如圖4 所示。

圖4 高壓釜運輸過程

4.3 高壓釜自卸及就位

利用SPMT 軸線車的自升降功能配合一定的工裝來完成OBI 鎳鈷項目高壓釜設(shè)備的就位，SPMT 就位精度可達毫米級。

（1）軸線車運輸?shù)桨惭b場地，將高壓釜鞍座下方的橫擔(dān)落在自卸用支墩上，退出軸線車。橫擔(dān)高度0.6m，自卸用支墩高度1.4m，自卸用支墩數(shù)量6 個，支墩承載力200t/ 個，如圖5 所示。

圖5 高壓釜自卸用橫擔(dān)隨運輸?shù)綀?/p>

（2）利用叉車將4 個就位輔助鞍座叉至高壓釜指定位置下，利用吊車綁扎到高壓釜上，確保輔助鞍座緊貼高壓釜并采用膠皮隔離。就位輔助鞍座總高度2040mm，經(jīng)確認能擺放進高壓釜下方。4 個輔助鞍座由中外運提供，結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度由中外運驗算確認能滿足運輸條件和安全要求。高壓釜就位輔助鞍座現(xiàn)場圖見圖6。

圖6 高壓釜就位輔助鞍座現(xiàn)場圖

（3）高壓釜就位配車：四縱列20 軸線車退出高壓釜下方后，經(jīng)過換裝組成2 組SPMT 四縱列10 軸線模塊運輸車，由4 軸和6 軸線模塊組成10 軸線，每組配一個PPU 動力裝置。軸線車行駛高度1150mm，液壓補償行程700mm（±350），靜載頂升能力48t/ 軸，軸線車總頂升能力1920t（40×48=1920）。車貨總重約1087t，平均軸載27.2t/ 軸，對地壓強7.3t/ m2，配車能滿足高壓釜安裝就位、頂升調(diào)平要求。

（4）兩組SPMT 四縱列10 軸線模塊運輸車進行高壓釜就位和調(diào)平作業(yè)：兩組4 縱列10 軸線液壓平板車進入輔助鞍座下方，輔助鞍座下方鋪墊1 層300mm 高的路基板和3 層150mm 高的道木，即車板上有750mm 高的支墊物（圖7）。軸線車車板頂升，使高壓釜自身鞍座下方的橫擔(dān)脫離自卸用支墩，拆卸橫擔(dān)，移走橫擔(dān)和自卸用支墩。軸線車運載到高壓釜混凝土基座承臺前，車板升高160mm 以上時高壓釜自身鞍座底面高于基礎(chǔ)平面（圖8、圖9）。調(diào)整到毫米檔，進行高壓釜安裝的精確就位作業(yè)。鞍座和基礎(chǔ)縱向橫向的基準線重疊后，將高壓釜降落在預(yù)先施工完成的混凝土基礎(chǔ)上。

圖7 模塊運輸車頂升調(diào)平高壓釜施工圖

圖8 高壓釜平移至基礎(chǔ)上方示意圖

圖9 高壓釜平移至基礎(chǔ)上方施工圖

（5）軸線車車板頂升，配合高壓釜安裝標(biāo)高調(diào)整和找正調(diào)平作業(yè)，如圖10 所示。

圖10 高壓釜找正調(diào)平

5 結(jié)論

在印度尼西亞等島嶼國家，貨物運輸主要采用海運的形式，可以利用自行式模塊運輸車來完成大件設(shè)備的船上滾卸、短距離運輸及臥式設(shè)備短距離提升等工作，代替了傳統(tǒng)的重型板車運輸或者大型吊車卸車及吊裝，為提高大件設(shè)備的施工作業(yè)效率，降低施工成本提供了一種新思路，為公司后續(xù)類似工程提供借鑒。