自行式模塊運輸車在大件設備自卸、運輸及提升中的應用

易識武 陳立杰

中國化學工程第六建設有限公司 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，而中國化學工程第六建設有限公司（以下簡稱六化建）建設的印尼OBI 鎳鈷項目位于其中一個偏僻的小島上，所有物資及設備均需要通過海運送至現(xiàn)場。由于島上資源貧乏，大件設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)場大件設備的運輸、卸車及核心設備- 高壓釜（重量850t）的提升就位工作。

自行式模塊運輸車（SPMT）是當前國際最先進的大件運輸及裝卸船設備，主要應用于重、大、高、異型結構物的運輸，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、橋梁建造等工程領域應用廣泛。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，所有大件設備集中在該裝置，具體設備明細如表1 所示。

表1 202 高壓酸浸裝置的大件設備明細表

2 SPMT 模塊運輸車的結構組成及特點

SPMT 模塊運輸車主要由車架輪軸、懸掛系統(tǒng)、轉向系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等設備組成。車架采用高強度合金鋼箱形截面的焊接結構，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），靜壓驅動，電子/ 液壓控制多方位轉向系統(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構。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、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，例如輕松地原地調頭、橫向平移和繞中點旋轉。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 施工技術準備

（1）施工前應完成圖紙自審、專業(yè)審和會審。

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

（3）施工方案得到批準后，技術員應向參加施工的人員作書面技術指導及安全交底，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支持。

3.2 現(xiàn)場運輸?shù)缆芳皥龅販蕚?/h3>

從碼頭到設備安裝現(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%，運輸車輛轉彎半徑30m。需要確定場內運輸總路線、道路轉彎半徑范圍、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《大件設備運輸路線勘察及技術要求》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、不松散）。對于軸線車轉彎區(qū)域，應著重處理。

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 標高為基準，開挖0.6m 深坑，取走軟土層，夯實底部（高壓釜基礎及廠房基礎施工開挖區(qū)域，應分層回填并夯實到- 0.400m 標高處）；軸線車轉彎區(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（高壓釜基礎及廠房基礎周邊不易進車區(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。具體如圖2 所示。

圖2 地基處理方法

（2） 軸線車轉彎區(qū)域處理后的地基耐力不小于140kN/ m2，軸線車轉彎時，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） 高壓釜到達預定位置后，使用6 塊2000×6000×30mm 鋼板作為設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，需技術人員確認后方可回填。

（2）回填時，每回填約200mm 后應夯實，再繼續(xù)回填，保證回填質量。

（3）最后需在軸線車轉彎區(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。

（4）開挖深度根據(jù)現(xiàn)場開挖后地質條件確定：如果土質為自行沉降土層，則開挖至上述要求深度；如果土質為新形成流沙、淤泥、回填松土等，則開挖至自行沉降土層，開挖深度由現(xiàn)場技術人員和監(jiān)理確認；如果所挖地基內有積水，將積水排干后回填300～500mm 級配砂石(3∶7)，然后再鋪設毛石；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SPMT 運輸轉彎、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)設備安裝需要，提前配備施工所需臨電布置。

（7）根據(jù)設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)范要求進行基礎交接復測檢查，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提前開箱檢查，清點數(shù)量。

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

（3）用于設備安裝的地腳螺栓應提前從業(yè)主倉庫領取，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）對于設備就位前需提前安裝到基礎上的滑動端下滑動板及水平板應提前發(fā)運到場，為下滑動板找平找正工作預留合理的時間周期。下滑動板及水平板到場后，應逐件仔細檢查其底部抗剪鍵焊接質量，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?shù)厝藛T的招聘及進場教育培訓工作。

（3）對于特種作業(yè)人員，應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，操作及配合人員應隨時觀察設備及道路情況，調節(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落在自卸用支墩上，退出軸線車。橫擔高度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，結構設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脫離自卸用支墩，拆卸橫擔，移走橫擔和自卸用支墩。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平面（圖8、圖9）。調整到毫米檔，進行高壓釜安裝的精確就位作業(yè)。鞍座和基礎縱向橫向的基準線重疊后，將高壓釜降落在預先施工完成的混凝土基礎上。

圖7 模塊運輸車頂升調平高壓釜施工圖

圖8 高壓釜平移至基礎上方示意圖

圖9 高壓釜平移至基礎上方施工圖

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

圖10 高壓釜找正調平

5 結論

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備的船上滾卸、短距離運輸及臥式設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。