电动台车驮运大型沉箱施工工艺

黄建生，黄宇朗，余东华

（中交四航局第五工程有限公司，福建 福州 350003）

随着我国经济提升，国际贸易、航运的发展，大型远洋船舶的应用，对码头结构及其前沿水深要求不断提高，沉箱尺寸和重量也随之不断加大。目前，大型沉箱一般采用气囊或台车从预制场地移动到半潜驳上。然而，许多工程实践表明：气囊移动沉箱劳动强度大，使用劳动力多；一般台车用卷气扬机牵引或油缸顶推，或者台车随半潜驳下潜遭受海水浸泡发生严重的腐蚀。鉴于此，研发液压顶升电动台车驮运大型沉箱的施工工艺，先后成功研制了YDTC3600、YDTC4600液压顶升电动台车，并分别应用于3 398 t和4 585 t大型沉箱的移运施工。

1 原理

该工艺中的电动台车由若干节台车单元组成，台车单元分为主动车和被动车。主动车带有动力系统，由电动机、变速箱和齿轮传动驱动台车行走[1]；被动台车自身无动力，由主动台车牵引，每节台车间用螺栓连接。主动台车和被动台车内部均设置液压千斤顶，各千斤顶并联起来由液压系统统一控制，形成液压顶升系统，从而使台车可以在一定范围内顶升大型沉箱。在驮运沉箱时，2列电动台车对称布置于沉箱底部，分列于沉箱中心线两侧，2列电动台车相距8 m。施工应用中，可根据沉箱规格、重量设计不同型号的台车，确定主动台车和被动台车的单元组成。以YDTC4600电动台车为例进行说明。

1.1 电动台车

YDTC4600电动台车按驮运4 600 t沉箱设计。每列电动台车由4节主动车和3节被动车组成，每节主动车长2 700 mm。每节主动车内设置2台电动机驱动，电动机通过变速箱传到齿轮1，齿轮1传到齿轮2，齿轮2传到同轴的齿轮3，齿轮3传给齿轮4，齿轮4与台车的轮子连在一起。每节主动车有4对轮子共8个，内置3个120 t双作用千斤顶，如图1所示。被动车每节长4 355 mm，每节有7对轮子共14个，内置4个120 t双作用千斤顶，如图2所示。

主动车和被动车的轮距和轴距均一致，行驶在QU120钢轨上，左、右2列电动台车的间距8 m，如图3所示。

图1 主动车平面图和立面图Fig.1 Plane and elevation of automatic bogie

图2 被动车平面图和立面图Fig.2 Plane and elevation of unpowered bogie

图3 电动台车驮运大型沉箱示意图Fig.3 Sketch of large caisson shipped by motor-driven bogie

1.2 液压顶升系统

YDTC4600电动台车上设置液压顶升系统，方便台车装、卸沉箱，使沉箱在台车与台座之间转换。该系统由48台千斤顶和4台液压站组成，如图4。千斤顶采用120 t双作用千斤顶D12010，液压站ER245130W-10型，最高压力为55 MPa，工作压力为45 MPa。电机功率为5.5 kW×4，采用卧式安装，油泵为外置式吸油，油泵整体尺寸控制在长3 000 mm，宽600 mm，高650 mm以内。千斤顶换向控制采用电磁球阀，保压控制用单向节流阀实现，负载下降采用A、B两个油口相通平衡下降（负载下降时电机停止），整个顶升过程4台液压站共同完成升降动作，即1台液压站带动12个千斤顶运动，上升、下降要求同步[2]。

图4 电动台车液压顶升系统原理图（左列台车）Fig.4 Hydraulic-push lifting system principle diagram of motor-driven bogie（the left bogie）

2 应用

液压顶升电动台车驮运大型沉箱施工工艺2009年开始研发，2010年首次应用。当时在福建莆田湄洲湾港东吴作业区东1号、东2号、4号—6号泊位工程预制场，预制2 977～3 398 t的沉箱共93件，预制场布置2条平行的生产线，对应设置2个沉箱上驳的出运码头。研制了载重量为3 600 t的YDTC3600电动台车及液压顶升系统，该系统每列台车由3节主动车和3节被动车组成动车组成。

2012年在福建湄洲湾港罗屿作业区9号、10号泊位工程预制场，新项目有重量为2 834～4 585 t的沉箱共46件，其中，规格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，故对原YDTC3600电动台车及液压顶升系统进行升级改造，研制了YDTC4600电动台车及液压顶升系统。

2.1 工艺流程

电动台车液压顶升与驮运大型沉箱，是把在沉箱预制台座上预制完成的沉箱，驮运到停靠在出运码头的半潜驳上，如图5。工艺流程：沉箱准备→电动台车驶进沉箱底部就位→启动液压顶升系统顶升沉箱→撤除沉箱与预制台座间的支垫枕木→液压系统卸载千斤顶回位→沉箱座落在电动台车上→启动电动台车行驶到半潜驳上预定位置→再次启动液压顶升系统→千斤顶顶起上部的沉箱→在半潜驳上的混凝土支座与沉箱间安放枕木（橡胶板）→液压系统卸载→千斤顶回位→沉箱座落在半潜驳混凝土支座的枕木上→启动电动台车驶回预定位置→完成一次出运作业。

图5 电动台车驮运大型沉箱施工现场Fig.5 Construction site of large caisson shipped by motordriven bogie

2.2 准备

在电动台车驮运沉箱前，先检测确认已经预制的沉箱符合出运要求，用千斤顶将沉箱顶升≥100 mm，在沉箱和预制台座间用80 mm厚的枕木或橡胶板支垫，拆除轨道槽和千斤顶顶升槽处的模板。

检查台车行驶轨道、泵站的油位、台车电路、油路、电源供应是否正常，半潜驳座底区是否有异物，出运码头限位装置是否完好。

2.3 顶升

电动台车组装调试完毕，沿着轨道驶进拟出运的沉箱下方拟定位置，确认位置准确后启动液压顶升系统，即启动液压泵，打开截流阀，将控制阀转换成进千斤顶顶升状态，同时打开回油阀，启动顶升装置，观察每个千斤顶的顶升速度和高度是否均匀，如有高差或速度不均匀应进行调整；当千斤顶受力时，观察各个压力表的读数，保持压力表读数一致；当沉箱顶升50 mm时，支垫枕木脱离沉箱底板，撤出沉箱与台座间的枕木，液压系统缓慢卸载，沉箱座落到台车上，检查沉箱座稳后即可进行下道作业。

2.4 驮运

沉箱座落在电动台车后，检查沉箱与台车支撑面接触平稳，即可启动台车行驶，台车行驶速度约为1.3 m/min，行驶到半潜驳指定的位置（或转移存放区的指定位置），检查核对后进入下一步作业。

2.5 再次顶升

沉箱移运到指定位置准确就位，再次启动电动台车上的液压顶升系统，即启动压泵，打开截流阀，将控制阀转换成进千斤顶顶升状态，同时打开回油阀，启动顶升装置，观察每个千斤顶的顶升速度和高度是否均匀，如有高差或速度不均匀时立刻进行调整；当千斤顶受力时，观察压力表的读数，保持各压力表读数一致；当沉箱顶升100 mm时，在沉箱下方对应支座处支垫70 mm厚橡胶垫板，检查支垫准确稳固后，液压系统缓慢卸载，沉箱平稳地座落在橡胶支垫上，检查各接触点符合要求后，千斤顶全部回位，即可进行下一步作业。

2.6 返回

沉箱支垫完毕，千斤顶全部回位，电动台车与沉箱完全分离，启动台车返回到预制场指定位置。

3 应用效果

先后在福建、海南两地的预制场应用液压顶升电动台车驮运大型沉箱，至今已经出运大型沉箱170余件，如YDTC3600电动台车，在福建莆田湄洲湾港东吴作业区出运93件重量2 977～3 398 t的沉箱，取得了良好的效果；在福建湄洲湾港罗屿作业区，应用升级改造的YDTC4600电动台车，已经顺利完成出运28件4 585 t沉箱，达到了预期的目的。由于福建沿海处于高潮差海域，沉箱上驳时间易受到潮水变化的影响，使用电动台车驮运沉箱工艺，能有条不紊地组织沉箱上驳，台车载重时行驶速度为 1.34 m/min，空载时行驶速度为2.01 m/min，沉箱上驳时间准确、可控；在受东北季风影响，风力≤7级的条件下，电动台车也满足正常的使用，取得同样的效果。

本工艺的创新点主要是把动车组的理念应用到工程实例中，在台车内安装电动牵引系统，使台车变成主动车，采用电机同步控制电路，较好地解决电机同步运行，使多台主动车共同牵引同步作业；同时，在台车内安装液压顶升系统，解决台车与沉箱之间的结合和分离的转换，提高了台车的使用效率，避免了台车随沉箱上驳下潜遭受海水浸泡等问题。

4 结语

电动台车驮运大型沉箱施工工艺，具有机械化程度高，操作简单，需用劳动力少，作业时间可控，施工效率高，安全可靠，施工现场整洁规范等优点。与气囊出运同类沉箱相比，作业人员可减少80%～85%，而且劳动强度低，气囊出运同类沉箱需要劳动力40人以上，而本工艺只需6～8人。随着社会进步，机械技术、材料强度的提高以及劳动力成本提高和人们对减轻劳动强度的要求[3]，该工艺将得到不断的提升和更广泛的应用，具有广阔的推广应用前景。

[1] 张质文，虞和谦，王金诺，等.起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，1998.ZHANG Zhi-wen，YU He-qian，WANG Jin-nuo，et al.Crane design handbook[M].Beijing:China Railway Press，1998.

[2] 雷天觉，杨尔庄，李寿刚，等.新编液压工程手册[M].北京：北京理工大学出版社，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] 虞莲莲，曾正明.实用钢铁材料手册[M].北京：机械工业出版社，2004 YULian-lian，ZENGZheng-ming.Practical manual of steel materials[M].Beijing:China Machine Press，2004.