浅谈大吨位新型装船机整机吊装技术

纪建卫

（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 201913）

唐山港6500t/h装船机为公司承接唐山港集团股份有限公司的一台臂架可伸缩、俯仰式装船机工程项目，此项目为了满足用户提出装载装船机到岸后，不拆除皮带机廊道，直接就位的技术要求，因此，需要设计整机吊装上岸的方式，将主机一次吊装落轨，这样可以很大程度上缩短现场施工时间，把对码头的生产影响降到最小。

1 产品参数及整机吊装介绍

装船机额定生产率6500t/h，主机总重约960t，总高约为54m，最大外伸距为36m。作为整机吊装项目本机型的吊装难点为吊点开档小，吊耳位置难以确定并且整机重心偏低。为确保装船机的重心处于两吊点开档中心位置，将整机吊装方案（后面简称吊装方案）做了优化，首先，对整机重心做了准确计算，其次在吊点的设置上，将海侧面吊点移到了人字架支腿的后侧，并在海侧面使用一根18m吊梁，将钢丝绳撑开，以保证不与主机构件干涉。陆侧面直接使用4根50m钢丝绳环对折。同时，为了解决整机重心偏低的问题，将臂架上仰至75度状态将重心调高，这样即保证了主机吊装重心位于两吊点之间，同时，也避免了装船机臂架与浮吊臂架干涉的问题，经过对比，本项目采用相对优化的整机吊装方案。

2 可行性分析

2.1 吊耳设计及吊点位的确定

根据装船机结构特点可知，此结构形式主要包括：海陆侧门架、A型架、臂架系统。根据结构特点并为了制定可行的吊装方案，详细计算了吊装组件的重量为整机重量、工艺材料、吊索具重量总和约1030t。根据装船机吊装状态确定整机的重心位置，重心高度位置约24.5m，臂架俯仰至75度状态海陆侧重心约为15m（以海侧轨道为原点）。根据上述重量及重心位置，按四个吊点对称均匀布置的原则，距轨道面高约20米的横梁翼板位置即为吊耳安装的最佳位置。按受力分析，陆侧面最大载荷为555.4t。再次做受力分析陆侧面单点受力为278t，所以选取300t载荷吊耳。同时，从减轻现场吊装作业人员的劳动强度角度考虑，放弃使用传统的300t单眼吊耳，而是采用嵌入式150t双眼吊耳，额定载荷为300t。采用150t双眼吊耳的优点是，可以将吊装使用的卸扣从300t降低至150t卸扣，从而达到降低减轻现场吊装人员挂卸扣时的劳动强度。为满足整机吊装时，吊耳的强度和保证横梁不会变形，在原有构件上吊耳后部及对应的箱型梁内部相应地增加了加强筋板和隔板，以保证吊耳附近主构件的强度。无损检测要求，吊耳左右1m范围构件焊缝要求全熔透焊缝100%UT。吊耳是重要受力构件，连接着浮吊和装船机的结构，吊耳的设计和位置的确定直接关系到吊装作业的安全性。分别从正应力、切应力、挤压应力和焊缝强度四个方面进行校核，以确保吊耳强度均满足整机吊装要求。

2.2 吊装强度核算

吊装方案安全性确认的理论依据，不仅要保证吊耳的强度，还需校核吊耳安装位置处构件局部强度和被吊设备的整体构件强度及其稳定性，因此，吊耳设计完成后，按照吊装要求对整机吊装方案中吊耳及产品构件进行了有限元分析。根据整体吊装方案，可预估吊装时候装船机总重为960t，有限元模型上增加四个用以模拟吊装钢丝绳；Y方向：Fy=G=960×9800=9408kN。有限元分析表示整机吊装时，装船机主结构应力状态，最大应力为121MPa；最大位移40mm经计算，各处构件受力情况均满足要求。

2.3 浮吊选型

浮吊选型需考虑装船机所在码头位置相关情况，同时，对照使用吊装浮吊参数来确定。吊装现场码头标高为4.2m，廊道高为12m，构件高度54m、轨距为26m。浮吊吊装起升高度为码头标高、廊道高度、构件的高度、吊具的高度、安全高度的总和。根据以上数据以及装船机的吊装数据分析结合施工现场的实际情况分析，浮吊安全工作负荷参数选择臂架仰角为65度时进行吊装。此时浮吊的安全工作载荷为1050t，工作臂幅约为47m，起升高度约为81m，所以现场提供1600t浮吊能够满足整机吊装要求。

2.4 吊具选型及吊索具配置方案

吊装方案中，海陆侧计算分别载荷为506t，增加受冲击后的安全系数1.1载荷最大受力为556t，即海陆侧单点分别受力最大为298t。吊装钢丝绳选用为一组双钢丝绳，根据不均匀受力系数1.5转换钢丝绳最大受力需1950kN。根据钢丝绳公称抗拉强度1770MPa，钢芯钢丝绳国家标准产品样本，查表选≥130mm直径钢丝绳即可。本次吊装选用的钢丝绳直径为130mm。利用公司现有钢丝绳组合搭配出，满足已定吊装方案的钢丝绳及对应的卸扣。选定的浮吊吊装时为双钩吊装，将钢丝绳的长度压缩到满足吊装的最短范围。最后确定最小安全吊装高度为81m。同时，海侧面必须使用一根600T的吊梁，方可将钢丝绳有效撑开，从而避免钢丝绳和海侧面突出主结构外的斜梯、栏杆，及驾驶室的干涉。而陆侧面吊点和吊钩连线上没有主要构件和附属件干涉的现象，所以不使用吊梁，直接使用4根50m的钢丝绳环对折连接即可。

3 吊装方案的实施

3.1 吊装前的准备工作

作业前，检验吊耳的焊接质量，严格按工艺要求选用卸扣、做好无损伤检查。严格按工艺要求选用钢丝绳、做好无损伤检查。清除构件上活动物件，疏散人员，拉设警示区域，加强指挥人员责任心。同时，要注意和业主沟通联系，对现场廊道及廊道内皮带机进行断电保护。码头吊装施工岸线拉设警戒绳并设置明显的标志。并确认吊装空间无障碍物干涉影响。

3.2 吊装干涉部件的拆除

根据吊装示意图，将在吊装中产生干涉的栏杆等部件拆除，保证示意图钢丝绳范围500mm半径内无干涉部件。拆下的干涉件可以就近找安全位置绑扎，在吊装完成后进行恢复。为避免因重心计算误差而导致整机吊装钢丝绳拉紧时，可能产生的干涉位置偏差的情况出现。可以在钢丝绳穿好后，钢丝绳逐渐收紧，并安排人员仔细观察，如有新的干涉位置可进行二次拆除。

3.3 钢丝绳、卸扣的整理和挂钩

因整机吊装重量较大，所以，必须保证吊装工索具的安全。起吊前，必须仔细检查钢丝绳和卸扣的完好性，钢丝绳不允许有断丝等损坏现场，卸扣不允许挤压变形等缺陷。如果检查中发现有以上缺陷的钢丝绳和卸扣必须报废，不得使用。根据吊装方案，使用叉车及汽车吊或者浮吊副钩配合，将钢丝绳配置并用卸扣将钢丝绳逐一连接，理顺同时需保证钢丝绳不允许有打结及麻花情况。然后，用汽车吊、叉车及索具钩配合将理好的钢丝绳，按要求挂到浮吊主钩上。然后，主钩起钩，在将钢丝绳和用卸扣和装船机四个吊耳连接，连接顺序为由海侧向陆侧，由左向右的顺序连接安装。

3.4 浮吊起钩吊装及落轨松钩

装机船上割除海、陆侧内绑撑杆，如过夜的需保留海、陆侧外挡撑杆各2根。海侧行走处增加φ28浪风绳与浮吊固定。浮吊缓慢起钩，两个主钩缓慢受力，总受力按照总吨位10%、50%、80%、100%逐步提升。正式起吊前再次检查是否已经完全解绑，然后进行试吊。在离地面100mm时，停止起升，检查其中设备、吊索具、缆风绳等受力情况，确认无问题后才能正式起吊。由于起吊的高度高，迎风面积大，风载使吊件难以控制。而且风浪过大会使吊件随起重船上下起伏，为降低吊装时安全风险，考虑吊装作业过程中风载对起吊安全性的影响。因此一般规定，超过6级以上的大风不得使用浮式起重机进行吊装作业。浮吊起吊一定高度后，浮吊缓慢移动，装船机吊装移动时，必须离作业现场最高障碍物1m以上。装船机到安装场地上方后缓慢下降，利用浮吊定位调整落轨。待装船机完全落轨后，浮吊主钩缓慢松钩，解除卸扣与吊点之间的连接，现场整机吊装严格按照吊装方案执行，顺利吊装落轨。

4 结语

此方案在用户码头的成功实施，大幅降低了在用户码头的作业周期，减少了对码头正常作业的影响，受到了用户的好评。经过实践的验证，证实了本方案的科学性，可行性和合理性，为今后此类装船机的整机吊装提供了较好的参考依据。整体吊装作为起重作业的主攻方向，有利于缩短施工周期，减少高空作业，提高工程质量，在条件具备的情况下，一般为首选方案。其中，选用高效、合适、经济的起重吊装机具，提高施工效率和产品质量，同时，减轻劳动强度，是编制起重方案的指导思想。