中交一航局安装工程有限公司 天津 300457
摘要：汽车吊配合起重船吊装大件设备施工工艺的基本模型是天津港中化石化码头系统设备安装及采购工程装卸臂及消防炮塔的吊装。由于码头面区域狭窄、泊位分散间距较大，为提高施工效率、节省成本，我部在以往使用起重船安装码头大型设备的基础上开发了此施工工艺。
关键词：汽车吊 起重船 吊装 大件设备 施工工艺
一、工程概况
本工程码头位于天津港南疆港区南侧、中化天津港仓储用地对应岸线处（南疆4#泊位对应南侧岸线位置）。新建50000DWT和10000DWT液体散货泊位各一个，其中50000DWT可兼顾同时停靠2艘5000DWT液体散货船，泊位设计年吞吐量为345万吨，码头岸线总长509m。本工程范围包括港池水域、码头主体以及接岸结构轴线以北30m范围内的陆域部分。主要内容包括港池疏浚、水工工程、码头装卸工艺系统、引桥及陆域支架上的工艺管道、码头给排水消防系统、供电系统、控制系统、氮气（蒸汽）吹扫系统、通信系统、管廊支架以及配套的房屋建筑等。码头工作平台上设装卸臂、装卸软管、设备间、消防炮等设施。
二、施工工艺流程及操作要点
2.1施工工艺流程图
图2.1.1-1
2.2主要施工工艺
2.2.1吊装机械布置及卸运吊装
装卸臂及消防炮塔架的安装采用起重船，起重船停放在下图2.2.1-1位置1和位置3，运输车辆分批次进场，通过运输通道1和运输通道2到达接卸点1和接卸点2进行接卸，并由起重船自行托运到位置2进行吊装，位置1和位置3由起重船即卸即装。
吊装布置见图2.2.1-1。
图2.2.1-1
2.2.2 吊装顺序
设备分两批发运，设备进场及吊装按照序号顺序，见图2.2.2-1。
图2.2.2-1
2.2.3接卸点卸车方法
运输车辆前行至码头面，由起重船起吊卸车，设备吊起后，运输车辆撤离，设备平躺摆放在接卸点位置，然后进行吊装准备，浮吊换为c点的吊装吊耳（见图2.2.3-1），采用汽车吊在设备柱脚位置辅助，将装卸臂竖起进行运输吊装，并做好对码头面层的成品保护工作。消防炮塔的吊装同装卸臂，消防炮塔在顶部平台设吊装吊耳，设备卸车采用尼龙吊带，不设装卸吊耳。
在接卸点进行的卸车和吊装准备见图2.2.3-1，顺序由图1至图7。
2.2.3-1
2.2.4吊装设备选择
2.2.4.1起重机械的选择
本工程DN300装卸臂（带erc）高22米、重26T，起重要求最高，起重设备的选型以此为基准。
1.起重船的选择
⑴起重能力计算：
KF船≥（Q1+Q2） 式2.2.4-1
式中：F船为起重船的起重能力；
Q1为装卸臂的自重，即26T；
Q2为索具重量，本工程中忽略不计；
K为吊车降低系数，取0.8。
即F船≥32.5T。
⑵起重高度计算：
H≥H1+H2+H3+H4 式2.2.4-2
式中：H为起重船的起重高度（m），停船面至吊钩的垂直高度；
H1为安装支座表面高度（m），停船面至安装支座表面的垂直高度；
H2为安装间隙。视具体情况而定，一般取0.2-0.3m；
H3为绑扎点至构件起吊后底面的距离（m）；
H4为索具高度（m），绑扎点至吊钩的距离，视具体情况而定。
取H1=3.5, H2=0.3m, H3=21m，H4=2m。选用起重船的起重高度H≥26.8m，起重高度取27m。
⑶起重臂长度计算：
l≥（H+h0-h）/sinα 式2.2.4-3
式中:l为起重臂长度（m）；
H为起重船的起重高度（m）；
h0为起重臂顶至吊钩底面距离（m）；
h为起重臂底部固定轴套至停船面距离（m），本工程取2m；
α为起重仰角，一般取70°～77°，本工程取70°。
即：l≥（27+3-2）/sin70°=29.8m。
起重船工作半径取10m，综合上述⑴、⑵、⑶，参考起重船性能参数表，选用130T自航起重船。
图2.2.4-1
2.吊车的选择
⑴平抬装卸臂时，状态见图2.2.3-1中图4、图5。
KF汽≥（Q1+Q2）/2 式2.2.4-4
式中:Q1为装卸臂的自重，即26T；
Q2为索具重量，本工程中忽略不计；
K为吊车降低系数，取0.8。
即F汽≥16.25T
⑵将装卸臂竖起过程中，状态见图2.2.3-1中图6、图7，装卸臂运动轨迹见下图2.1.2-2，顺序依次为1 2 3。
a.过程2中：
KF汽+F船= Q1+ Q2 式2.2.4-5
Q1L/ncosα= F船Lcosα 式2.2.4-6
式中：F汽为汽车吊的起重能力；
F船为起重船的起重能力；
Q1为装卸臂的自重，即26T；
Q2为索具重量，本工程中忽略不计；
L/n为装卸臂重心与柱脚间的距离，（2﹤n﹤3）；
K为吊车降低系数，取0.8。
α为装卸臂与水平面的夹角（°）。
F汽=1.25Q1（1-1/n） (2<n<3)
b.过程3中：
KF汽+F船= Q1+ Q2 式2.2.4-7
Q1L(1-1/n)sinβ= KF汽L sinβ 式2.2.4-8
式中：F汽，为汽车吊的起重能力；
F船，为起重船的起重能力；
Q1为装卸臂的自重，即26T；
Q2为索具重量，本工程中忽略不计；
L/n为装卸臂重心与柱脚间的距离，（2﹤n﹤3）；
K为吊车降低系数，取0.8。
β为装卸臂与水平面的夹角（°）。
F汽，=1.25Q1（1-1/n） (2<n<3)
即在起吊的过程当中吊车受力是恒定的,16.25T<F汽<21.7T
根据式2.2.4-3、式2.2.4-3、式2.2.4-3，取汽车吊工作半径为3m，参考吊车性能参数表，选择25吨吊车。
25吨吊车性能参数表
25吨吊车性能参数表
图2.2.4-2
2.2.4.2钢丝绳选择
根据《港口工程施工手册》（人民交通出版社，中交一航局著）,用于制作千斤绳（吊索）的钢丝绳类型选择6×61＋1，公称抗拉强度为2000MPa，并按起吊重量计算所需钢丝绳的容许拉力，查表得钢丝绳直径的方法，选择合适的钢丝绳，具体选择方法如下:
(1) 设备卸车情况：
a.钢丝绳夹角最大不超过α＝60°进行吊装，最大起重量为26T，吊索分支数为n=4，cosα/2=cos30°=0.87, 并选用全新的钢丝绳，钢丝绳长度为10m的4根。如图2.2.4-2。
b.按四点起吊，三点受力的设计规则，计算钢丝绳的分支拉力S。
S=Q1/(（n－1）cos（α/2）) 式2.2.4-9
式中：S为钢丝绳分支拉力；
Q1为装卸臂重力（N）；
n为钢丝绳分支数；
α为钢丝绳夹角（°）。
钢丝绳每个分支的受力为：S＝26×103×9.8/（3×0.87）＝97.6KN。
即选择的钢丝绳容许拉力T不能小于93.9KN。
c.求所需钢丝绳的钢丝破断拉力总和P的最小值：
T＝CP/K 式2.2.4-10
式中：P为钢丝破断拉力总和
C为换算系数（0.8）；
K为安全系数，一般取6～7，本工程取K=6.5。
P=TK/C=97.6×6/0.8＝793KN
即所选钢丝绳的钢丝破断拉力总和不应小于793 KN。
d.根据国产钢丝绳技术规格查表
钢丝绳6×61＋1
最终确定：公称抗拉强度为2000MPa的钢丝绳，型号为6×61＋1，最小直径为33mm。
(2) 设备吊装情况：
设备吊装采用2点起吊的原则，2个吊点设置在装卸臂顶部，吊点距设备顶部距离约1.5m，选择3m长的钢丝绳2根进行吊装。见图2.2.4-2。
依据式2.2.4-9，计算钢丝绳的分支拉力S=Q/（n cos（α/2）)＝25×9.8/（2×0.99）＝123.5KN。
即选择的钢丝绳容许拉力T不能小于123.5KN。
c. 式2.2.4-10，求所需钢丝绳的钢丝破断拉力总和P的最小值。
P=TK/C=123.5×7/0.8＝1080.6KN
即所选钢丝绳的钢丝破断拉力总和不应小于1080.6 KN。
查《一般用途钢丝绳》GB20118-2006,最终选择确定公称抗拉强度为2000MPa的钢丝绳，型号为6×61＋1，最小直径为38.5mm。
（3）钢丝绳接头的编织
钢丝绳接头编织长度，根据《港口装卸用钢丝绳吊索使用技术条件》GB14738－93，应为直径的20倍。
2.3设备吊装
吊装准备完成后，由起重船事先选择的落锚位置，保证在吊装范围内绞缆移动船体能够满足吊装需求。设备以吊装就绪的形态，起重船吊起设备倒运到安装位置2、位置1、位置3进行逐个吊装。
三、材料与设备
材料与设备表
四、结束语
本汽车吊配合起重船吊装大件设备施工工艺是在以往使用起重船安装码头大型设备的基础上开发而成。以往对码头大型设备安装时，使用的旋转式起重船不仅吨位较大，而且由于来回航运设备造成机械使用效率低。在天津港中化石化码头系统设备安装及采购工程中，使用本施工工艺仅用两天就完成了12台装卸臂、5台消防炮塔架的安装，节约成本约30万元，施工效率打破天津港同类工程记录。
论文作者:王志刚
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/8/2
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