SPMT门架吊具在沉箱出运中的应用

雷忠平 中港疏浚有限公司

1.前言

SPMT（即Self-propelled modular transporter），中文名称：自行式模块运输车，其最先由荷兰MAMMOET公司研发并投入使用。由于其出色的可操控性，已被工程人员广泛应用到城市高架桥整体拆除、大型混凝土构件等超大件运输工程中。本文通过笔者亲身经历的工程项目，利用SPMT模块车与龙门架组合进行沉箱出运，阐述自行式模块运输车在大型混凝土构件运输中的应用，以供参考和借鉴。

2.工程概况

某工程护岸总长为1598m，其中斜坡式护岸长1448m，直立式DE段护岸长150 m，本段护岸设计考虑与规划岸线衔接，故采用直立式结构。直立式护岸主体采用钢筋混凝土预制沉箱，沉箱尺度（长×宽×高）为12.45×10×9.7m，沉箱顶标高为 2.0m，底标高为-7.7m，共 6个仓格，仓格尺寸为3.5×3.75m，前后趾宽度均为1m，单个沉箱重686t。DE段护岸共安放沉箱 12个，为防止EF段斜坡堤护面及堤脚影响DE段前沿水域，在E点拐角之后的EF段再安放2个沉箱。沉箱通过水上吊运安装，安装完成后，沉箱内填10～100kg块石，仓口铺设0.2m厚二片石垫层，浇筑0.2m厚封仓混凝土。

3.方案比选

本工程利用东阁岭山脚下狭长区域作为沉箱预制场，长度为225米，砼台座宽度为12米，海侧临时便道宽度为5.2米，设计地面标高为+7.0米时，外边坡采用1500～2000kg大块石护面。预制场至码头装船地点最远处约170米，需将预制好的沉箱陆地运输到至码头指定地点交付浮吊吊装，浮吊起吊至平板驳上；平板驳海运至安装现场，再采用900T浮吊起吊安放。其中陆地上的运输方案直接影响工程进度和项目成本，合理的运输方案则能大大提高平板驳和浮吊的利用率，因此选择合理的陆地运输方案至关重要。

方案一：采用传统的气囊实陆上平移。气囊在卷扬机或其他牵引设备牵引下，滚动前进，在造船、港口建设大型构件运输中广泛应用。优点，场地限制少，无需大型的机械设备，节省资金。缺点，牵引设备及大量人工配合，运输速度慢，转向困难，运输通需全部硬化，且运输路线固定，安全风险高，针对本项目预制场位置特征，吊装前需对预制场前沿岸线350m范围内海域开挖至-3.0m，以满足正常水位下900T吊船吊装吃水要求。

方案二：SPMT 龙门架吊具系统，实现起吊及运输一体化。SPMT是一种模块化生产及组装的拖挂车，车体的基础部件由一个动力单元车和一个6轴线单元车或4轴线的单元车自由组成。每个动力单元车都可以不同的单元车相拼组，以满足不同吨位和不同结构、尺寸载装构件的运输需求。SPMT的各个轴线都是在主控程序的严密控制下进行旋转与移动的，具有具备良好的操控性，自行式模块运输车，集成龙门吊、吊装、吊索等装置，利用该系统进行沉箱出运，运输路线无需固定，设备组装场地小，运输通道无需混凝土硬化，仅采用块石换填，面层铺碎石，道路承载力达到8.5t/m2以上即可满足要求，节省预制场建设成本。

陆地预定路线平移方案有两种选择，经过工期、成本、现场地质条件综合比选，最终选择采取第二种方案，即SPMT龙门吊设备实现起吊、运输一体化陆地平移方案。

4.施工工艺

4.1 设备选型

SPMT的最大轴线载荷为40吨/轴线，SPMT的宽度为2.43米，轴间距为1.40米。因此P=40/(2.43*1.4)=11吨/平方米。每一轴线都分为2轴，每一轴上装有两个轮胎。每个轮胎最大承载能力为40/4=10吨。SPMT的最大轴线载荷为40吨/轴线（0.5公里/小时情况下），SPMT平均自重为4吨/轴线，因此平均的基本有效载荷为36吨/轴线。

单个沉箱重686吨，门架总重约210 吨。自行式模块运输平台载重为：686+210=896吨。

本工程SPMT动力单元车选用德国MAN发动机，功率390KW的模块车为自行式模块运输车供应走行、转向驱动力；模块车车体主要承载结构均采用Q690D刚强度钢焊接而成并拼装成空间框架式结构。选取16个轴线模块车组成SPMT车体。两辆SPMT模块车与龙门架吊具组装沉箱吊运系统，整个吊运系统额定载重量为：2*16*36=1152吨，SPMT负荷率896/1152*100%=77.78%，满足安全使用要求。

4.2 作业场地准备

现场提供平整后的场地20×30 m进行SPMT门架组装。SPMT门架系统整体横向行驶通道不小于20m，SPMT车组轮宽为2.5m，沉箱两侧各修建不小于4.5m的行驶辅路，辅路采用块石换填，路面坡度小于2%。承载力不小于8.5t/m2。

4.3 SPMT门架组装

（1）SPMT 组装流程为：SMPT车组拼装→安装门架底座→安装门架立柱→吊装门架纵、横梁→吊具安装。

（2）采用70吨汽车吊对SPMT车组进行现场安装。通过连接SPMT模块车的液压系统、电气系统等拼装完成2个PPU(390)、32轴线模块车组。对SPMT进行电器标定，SPMT车组进行调试验收，确保整个SPMT系统良好状态。

图1 SPMT出运沉箱

表1 SPMT主要技术参数如表

（3）调整两列SPMT 车组处于对称位置，使其横向间距为13430mm，然后制动，安装门架，门架底座设置防滑胶垫，调整各车组平台高度至1350mm，使用吊机安装门架底座及立柱，并用螺栓将其相互紧固，最后使用吊机安装门架横梁、纵梁等设备。

4.4 沉箱装载

（1）SPMT操作人员控制车组分别驶入沉箱的两侧辅道。通过操控系统的7种转向模式（直行、斜行、前轴转向、后轴转向、八字转向、横行），调整模块运输平台位置，使得沉箱重心与SPMT门架系统纵横向中心重合，偏距不超过10mm，然后通过调整吊具的纵梁位置及纵梁上的电机，使得吊索位于沉箱预留孔位，调整吊具的高度使得钢丝绳高度处于沉箱吊点高度便于安装插销，将每个吊点插销插入钢丝绳，并对插销进行锁紧，对钢丝绳进行预紧，检查所有吊点吊具，各项准备工作完成。

（2）操作人员控制SPMT将沉箱整体缓慢提升。SPMT车板受力按照压力表上每增加3MPa为一阶段提升，每一阶段提升时必须有专人监控并检查沉箱4个吊点、门架系统及SPMT车组的受力情况。

（3）沉箱提升约50mm后停止顶升，检查SPMT动力模块均衡（悬挂）油压表，各支撑点压力差不超过8%，调整时，各个支撑点应逐点调整，每次50mm～60mm，避免局部严重过载，使所有压力表读数达到要求。提升完毕后，静置10分钟，检查各部位受力情况，检查门架系统及SPMT车组正常后开始启运。

4.5 沉箱运输

（1）沉箱起吊装车后，1名操作人员及2名协助观察人就位，检查主控系统及各轴线胎压等项指标，确认一切正常后，开始启运，运输速度按表2进行控制。

（2）模块车起步时，应缓慢匀速加油门，最终以0.1m/s的速度匀速行驶，监控人员需严密监测PPU-390控制面板SPMT运行数据、车组的运输状况、沉箱装载情况，检查路面强度，是否有下陷或隆起等情况，并实时汇报运输班长，班长综合各项反馈数据及现象进行调节。

4.6 沉箱卸车存放

（1）运输车组驶入出运码头，全车制动，检查并确认一切无误后，操作手操作控制车板整体下降，操作SPMT进行降板直至沉箱落地，下降时按3MPa为一阶段，分阶段下降，下降过程必须专人监控，观察各项数据及指标，严禁一次到位。

（2）沉箱底座全部触地且全部重量由地面承载后，检查沉箱、地面耐压情况，无异常情况后解除吊具上的插销。

（3）举升SPMT，需保证门架处于垂直状态，收起吊具的钢丝绳并固定，操作SPMT纵向行走驶离沉箱。转入下一沉箱出运作业。

表2 运输速度控制表

5.结语

通过本项目采用SPMT+门架吊具工艺的实际应用可见，较传统气囊及滑道等出运方式，该工艺可以灵活拼组以适应不同吨位的载重需求，轮轴负荷均匀，地基承载力要求不高，转弯半径小转向灵活（可原地360度转向），且SPMT系统场地适应性强，占地面积小，对构件出运顺序调整适应力强；纯机械自动化操作，安全有保障，施工效率高，平均3.5小时/件，本工程14件沉箱在8天内完成全部出运安装工作，大大节省了工期。