鋼管拱肋雙船運輸技術研究

鋼管拱肋雙船運輸技術研究摘要：在大型橋梁施工建設中鋼管拱肋是其中的關鍵部件。鋼管拱肋是保證橋梁施工質(zhì)量的重要構件，但是因為大型橋梁的鋼管拱肋結構尺寸相對較大，其運輸難度也比較高。如果在運輸過程中沒有開展有效的保護工作，可能會對鋼管拱肋的質(zhì)量產(chǎn)生影響。本文研究了鋼管拱肋在現(xiàn)階段的運輸問題，深入分析了鋼管拱肋雙船運輸技術的優(yōu)勢主要包含提高運輸效率、控制運輸成本、保證運輸安全等。除此之外，在本文研究過程中還從鋼管拱肋雙船運輸技術的不同階段探索了雙船運輸技術的應用要點。針對鋼管拱肋雙船運輸?shù)膶嶋H情況分析雙船運輸技術的應用成效。以期為鋼管拱肋運輸方式創(chuàng)新和優(yōu)化提供參考。關鍵詞：鋼管拱肋；運輸技術；雙船運輸；難點前言現(xiàn)階段，在大型、超大型橋梁施工建設過程中對各種技術的應用越來越普遍。但是大型、超大型橋梁的構件相對較大，導致構件運輸難度不斷增加。鋼管拱肋作為大跨度橋梁中的主要部件之一，在施工之前的運輸工作是工程方必須解決的難點問題。特別是在一些跨江或者跨海等復雜環(huán)境下，對鋼管拱肋構件進行運輸，如果單純依靠傳統(tǒng)單船運輸方式可能會出現(xiàn)突發(fā)事件，影響鋼管拱肋的運輸安全。為了保證大跨度鋼管拱肋的運輸安全，需要探索適應鋼管拱肋的運輸技術。而雙船運輸技術作為能夠有效解決大跨度鋼管拱肋運輸問題的重要方案，近些年來在大跨度鋼管拱肋運輸中的應用越來越普遍。雙船運輸技術主要通過兩艘運輸船之間的協(xié)同作業(yè)與相互配合完成鋼管拱肋水上運輸。雙船運輸技術通過有效的運輸方案與調(diào)度，可以保證大跨度鋼管拱肋在運輸過程中的穩(wěn)定性以及安全性。這一運輸方式可以使鋼管拱肋順利到達施工現(xiàn)場，對保證鋼管拱肋后續(xù)有序施工有重要作用。1鋼管拱肋運輸現(xiàn)狀現(xiàn)階段，在大型、超大型橋梁的鋼管拱肋運輸過程中是以單船運輸或者公路運輸模式。這兩種運輸模式有各自的優(yōu)缺點。但是隨著橋梁工程規(guī)模加大，鋼管拱肋的構件尺寸也越來越大，如果仍然采取傳統(tǒng)運輸模式，在運輸過程中很容易出現(xiàn)突發(fā)情況，導致鋼管拱肋運輸效率和安全性受到影響。例如在某高速公路橋梁工程特大橋建設過程中，路線總長712.688m，其中盤龍嘉陵江大橋全長530.5m。鋼管拱肋主要是以水路運輸方式為主。該特大橋工程項目的鋼管拱肋提升段總體長度為178.7m，重量約為800t。數(shù)量比較多，每一節(jié)鋼管拱肋的總量在150噸到170噸，拱肋完在吊裝操作過程中必須保證穩(wěn)定，使鋼管拱肋順利上船。如果在該特大橋實際建設過程中使用的運輸方式為單運輸方式。為了保障安全，技術人員還通過BIM模型以及三維碰撞檢測等完成鋼管拱肋上船時的受力情況，生成了各種數(shù)據(jù)和影響結果，為保證鋼管拱肋的安全運輸提供了參考。但是這些操作的整體工程量相對較大，工作內(nèi)容比較復雜。除此之外，在拱肋水上運輸過程中還需要對水流速度、風速、溫度等參數(shù)進行有效控制，根據(jù)不同參數(shù)的變化情況制定有效的應急預案。這些也會耗費大量的人力和物力，對鋼管拱肋的運輸效率也產(chǎn)生了一定影響。目前，在鋼管拱肋單船運輸過程中可能會遇到的突發(fā)事件包含船體側翻，也可能受外部環(huán)境影響使運輸速度下降。為了對這些問題進行解決，需要相關技術人員提前做好有效的安全預判和分析，及時排查預防風速、流速以及溫度產(chǎn)生的不利影響。如果在例如在特大橋建設過程中采用單船運輸，為了防止在單船運輸過程中出現(xiàn)船體側翻問題，要在船舶上提前放置了23個水泥墩。水泥墩的重量以及數(shù)量等都需要根據(jù)鋼管拱肋的具體情況進行計算和確定。這也導致鋼管拱肋單船運輸更加復雜。2鋼管拱肋雙船運輸優(yōu)勢在某特大橋梁工程施工過程中，因為鋼管拱肋構件尺寸較大，如果仍然使用傳統(tǒng)的單船運輸方式會導致運輸效率下降，也可能引發(fā)船體側翻影響鋼管拱肋的運輸安全。因此，項目方針對工程實際情況，對比分析了單船與雙船運輸方案之間的差異（表1），最終選擇雙船運輸方案。表1鋼管拱肋單船運輸與雙船運輸對比項目鋼管拱肋單船運輸鋼管拱肋雙船運輸運輸方案使用一艘船舶完成拱肋構件運輸兩艘船舶協(xié)同作業(yè)完成鋼管拱肋運輸運輸成本船舶支出與人力支出成本相對較低，但是運輸時間長，運輸風險大，整體成本高。船舶支出、人力支出成本高。但是運輸效率上升，整體成本相對較低運輸優(yōu)勢操作簡單，適合應用在小尺寸鋼管拱肋運輸作業(yè)中運輸穩(wěn)定性較好，綜合效益突出；適合大尺寸、大重量鋼管拱肋運輸運輸不足安全風險高，穩(wěn)定性較差船舶協(xié)調(diào)難度大由表1可以看出雙船運輸方案作為能夠解決大跨徑鋼管拱肋水上運輸問題的重要技術方案，在運輸過程中的優(yōu)勢比較突出，主要體現(xiàn)在以下方面：2.1運輸效率有所提高對鋼管拱肋進行雙船運輸能夠有效提升拱肋構件的運輸效率。在雙船運輸實施過程中主要是對兩艘船的航線和速度進行合理規(guī)劃，保證鋼管拱肋在運輸過程中的安全性，同時可以有效縮短運輸時間，控制運輸成本。雙船運輸方式在大尺寸和大重量的拱肋運輸過程中靈活性更強，能夠根據(jù)拱肋構件的具體尺寸和類型合理選擇船只類型，并且可以根據(jù)拱肋結構的尺寸與運輸要求規(guī)劃運輸航線和速度，其應用前景比較廣闊。2.2雙船運輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性比較強利用雙船運輸技術開展鋼管拱肋運輸操作，可以對兩艘船進行協(xié)同作業(yè)，分散大尺寸鋼管拱肋的重量，降低每一艘船需要承載的壓力，能夠保證鋼管拱肋在整體運輸過程中的穩(wěn)定性。尤其是在比較惡劣的水上環(huán)境下，通過雙船運輸可以提升鋼管拱肋的穩(wěn)定性，降低構件在運輸中的晃動幅度與運輸風險。3鋼管拱肋雙船運輸關鍵技術對鋼管拱肋進行運輸時使用雙船運輸方案，技術環(huán)節(jié)相對較多。除了船舶選型和配置之外，還需要從鋼管拱肋的裝載與固定、航行與定位等不同角度出發(fā)，對雙重運輸方案進行科學規(guī)劃，才能夠真正提升鋼管拱肋雙船運輸效果。3.1加強船舶選型與配置管理雙船運輸技術的關鍵環(huán)節(jié)是對船舶進行科學選擇和配置。一般要根據(jù)拱肋的尺寸、重量和具體的運輸路線等對船舶進行選擇，要保證船舶具有較強的承載能力、穩(wěn)定性。同時為了使兩艘船可以順利協(xié)同作業(yè)，還需要綜合考慮不同船舶的航線性能和具體的應用性能，確保兩艘船舶的性能契合，為后續(xù)鋼管拱肋運輸提供可靠的支撐。在船舶配置方面主要是對船舶之間的位置和具體的間距進行科學安排。兩艘船舶需要保持在相同水平面，提升鋼管拱肋運輸?shù)钠椒€(wěn)性。并且要根據(jù)鋼管內(nèi)的具體運輸路線科學安排船舶的航行速度以及航行方向，實現(xiàn)船舶精準控制，進一步提升鋼管拱肋運輸中的安全性和穩(wěn)定性。船舶選型以及配置技術是鋼管拱肋雙船運輸過程中的關鍵內(nèi)容。在實際操作過程中可能會出現(xiàn)船舶選型不合適或者兩艘船舶配置不合理的問題，導致船舶承載力不足，拱肋結構穩(wěn)定性差，晃動幅度大，航行性能不佳等。這些會對拱肋構件在運輸過程中的安全性和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。這就需要在傳播選型和配置中開展精細化管理。特別是對船舶選擇時，要結合鋼管拱肋的具體尺寸和型號，綜合考慮在鋼管拱肋運輸期間的水流速度、風速以及溫度變化等各項因素，從而對船舶的承載力和具體的應用性能進行確定。船舶配置階段，需要有專人進行實時動態(tài)跟蹤測量，防止兩艘船舶的位置和間距出現(xiàn)較大波動，要盡可能將兩艘船舶控制在同一水平面上，提高拱肋構件運輸?shù)姆€(wěn)定性。3.2拱肋構件裝載和固定要點鋼管拱肋在運輸過程中需要進行必要的固定，這是防止拱肋構件在運輸過程中因為較大晃動而碰撞損壞的重要方式。在鋼管拱肋裝載和固定操作中需要通過專業(yè)的吊裝設備平穩(wěn)起吊鋼管拱肋，將拱肋結構放置在兩艘船的甲板上。某橋梁工程中的拱肋拼裝完成后橫向滑移落至兩艘甲板駁上，之后兩艘甲板駁順流而下將拱肋浮運至橋位上游位置，平面旋轉90度后?？吭跇蛭徽路?。為保證鋼管拱肋結構在運輸期間的牢固性，還需要通過固定裝置對鋼板拱肋進行固定。要注意固定裝置選擇時是以鋼管拱肋的具體尺寸和重量、運輸過程中的外在環(huán)境變化等情況為基礎確定的。通常鋼管拱肋的固定裝置包括鏈條、鋼絲繩等柔性設施，可以避免在拱肋構件運輸期間碰撞損壞。除了柔性裝置之外，還需要利用夾具、卡具等剛性固定裝置進一步保證鋼管拱肋結構的可靠性和穩(wěn)定性，防止在運輸中出現(xiàn)傾覆或者位移等問題。作為鋼管拱肋雙船運輸?shù)年P鍵技術，如果裝載與固定技術應用不到位，裝載過程出現(xiàn)問題會導致鋼管拱肋吊裝難度上升，或者在固定過程中出現(xiàn)不牢固的問題，很容易使拱肋構件在運輸中出現(xiàn)位移，對運輸安全產(chǎn)生極大威脅。因此，相關工作人員需要重視裝載與固定優(yōu)化控制與管理。在鋼管拱肋吊裝操作中，需要利用專業(yè)的吊裝設備，保證操作人員持證上崗。在實際裝載時還要有專業(yè)的指揮人員全程指揮，確保鋼管拱肋平穩(wěn)準確就位。完成裝載操作后還需要對固定裝置進行科學設計，最好利用高強度、具有較強耐腐蝕性的材料制作固定裝置，保證鋼管拱肋固定牢固。在固定時，工作人員需要對每一個固定點進行檢查，做好牢固性測試，確保固定點可靠，避免在運輸中鋼管拱肋發(fā)生位移。3.3運輸航線與定位要點為了實現(xiàn)鋼管拱肋雙船有序規(guī)范運輸，需要對高精度定位技術進行應用，確保運輸航線的可靠性和科學性。在雙船運輸操作中，需要相關人員對天氣變化和水文條件變化等進行實時動態(tài)追蹤，根據(jù)具體的變化對航行計劃以及航行速度進行調(diào)整與優(yōu)化。在整個運輸期間必須與岸上指揮中心保持密切聯(lián)系，及時上報雙船運輸?shù)木唧w情況，保障運輸操作中的安全性。高精度定位技術可以提高航線設置的準確度和合理性，對保障鋼管拱肋安全運輸?shù)桨惭b位置有重要作用。在實際定位中可以利用先進的導航設備和相關技術準確掌握兩艘船舶的具體位置和航行方向。為保證定位精度，還需要科學選擇定位和導航設備的安裝位置，對相關設備的姿態(tài)和角度進行調(diào)整，確?？梢跃珳识ㄎ籟1]。在雙船運輸中確定航線和準確定位是核心環(huán)節(jié)。但是因為水上運輸環(huán)境相對復雜，航行線路繁多，定位精度要求也比較高，再加上天氣和水文條件等影響。在實際運輸中安全風險比較大，可能會導致拱肋構件運輸失敗。因此，需要進一步對航行線路進行規(guī)劃。相關技術人員需要全面掌握鋼管拱肋的具體運輸航線，制定科學嚴謹?shù)暮叫杏媱?，并針對可能發(fā)生的突發(fā)情況制定應急預案，以便有效應對突發(fā)狀況。除此之外，還要對船舶航行技術與定位技術等進行優(yōu)化和創(chuàng)新，提高這些技術的應用效果，保證鋼管拱肋雙船運輸方案的可靠性。在整個運輸期間要密切聯(lián)系岸上指揮中心。如果遇到突發(fā)情況還需要采取合適措施，例如對航行速度進行控制、調(diào)整航行方向，保證拱肋構件運輸安全。3.4船舶協(xié)同作業(yè)要點在鋼管拱肋雙船運輸操作中必須使兩艘船密切協(xié)同，這是實現(xiàn)順利運輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)。目前，在兩艘船協(xié)同作業(yè)中，主要通過通信聯(lián)絡、指揮協(xié)調(diào)和應急處理等保證兩艘船之間的協(xié)同效果。在協(xié)同作業(yè)中，通信聯(lián)絡是重要基礎，兩艘船都必須配備先進的通信設備，提高信息傳輸?shù)募皶r性以及準確性，防止信息延遲，導致溝通不暢，引發(fā)意外情況。在指揮協(xié)調(diào)方面需要岸上指揮中心對兩艘船進行全程動態(tài)化指揮，主要包括航行速度、裝載過程、固定過程等，要確保兩艘船每一個環(huán)節(jié)的統(tǒng)一性和協(xié)調(diào)性。在應急處理過程中，還需要根據(jù)船舶的協(xié)同作業(yè)實際針對可能出現(xiàn)的突發(fā)情況，制定有效的應急預案。并且要加強兩艘船舶工作人員安全培訓和技術培訓，提高工作人員應對突發(fā)情況的能力，保證鋼管拱肋構件運輸安全。4鋼管拱肋雙船運輸技術應用成效為了明確鋼管拱肋雙船運輸技術的具體應用成效。本文在研究過程中主要通過具體的實例進行驗證。4.1某大型橋梁鋼管拱肋運輸效果在某大型橋梁實際施工過程中，鋼管拱肋主拱凈跨徑為183m，凈矢高為36.6m，矢跨比1/5，兩條拱肋中距為19.8m構件長度為202米，屬于超大型鋼管拱肋構件，不能使用傳統(tǒng)單船運輸方式。項目方根據(jù)該橋梁鋼管拱肋的尺寸和重量設計了雙船運輸方案，將鋼管拱肋成功運輸?shù)桨惭b現(xiàn)場。在具體的運輸過程中，工作人員主要完成船舶選型和配置，保證了兩艘船舶的承載力和穩(wěn)定力相同。同時利用比較專業(yè)的裝載和固定技術對鋼管拱肋進行固定。整個運輸期間，工作人員時時關注天氣變化和水文條件變化，及時調(diào)整航行速度以及航行方向，避免了在運輸過程中鋼管拱肋發(fā)生劇烈晃動，使鋼管拱肋構件成功運輸?shù)桨惭b現(xiàn)場并完成施工作業(yè)。這一橋梁施工過程中的雙船運輸方案有效解決了重型和大尺寸鋼管拱肋的運輸問題，利用雙船運輸保證了運輸?shù)陌踩浴?.2復雜水域超大型橋梁鋼管拱肋雙船運輸在某超大型橋梁建設過程中，鋼管拱肋的航行路線需要經(jīng)過復雜的水域環(huán)境。經(jīng)過的水域環(huán)境航道比較狹窄并且水流湍急。還有多處暗礁，導致運輸工作難度極大。再加上該超大型橋梁鋼管拱肋跨徑比較大，不能采取陸上運輸或者單船運輸方式。經(jīng)過綜合考慮，項目方利用雙船運輸方案，同時使用高精度導航設備與定位技術完成鋼管拱肋運輸[2]。在具體的操作過程中，整個項目團隊對船舶進行了選型，確保船舶可以有效適應復雜水域，避免船舶在運輸過程中觸碰暗礁，影響運輸安全。對鋼管拱肋進行裝載和固定時也通過專業(yè)設備，利用柔性和剛性固定裝置相結合的方式提高了鋼管拱肋的固定效果。在整個運輸期間，除了利用先進的導航設備和定位技術之外，兩艘船舶密切與岸上指揮中心聯(lián)系，能夠及時根據(jù)外在環(huán)境的變化對航行方向進行調(diào)整，并且根據(jù)復雜水域的實際環(huán)境調(diào)整了鋼管拱肋的姿態(tài)和角度。到達安裝現(xiàn)場時，鋼管拱肋可以順利就位。最終鋼管拱肋運輸作業(yè)順利完成。這說明雙船運輸方案的適應環(huán)境比較廣，能夠在復雜水域完成難度較大的拱肋構件運輸。利用先進的技術和設備，雙船運輸技術能夠對復雜的運輸環(huán)境進行應對，提高鋼管拱肋的安全性和穩(wěn)定性。4.3雙船運輸技術應用成效分析通過鋼管拱肋雙船運輸實例可以確定在大尺寸、大重量鋼管拱肋構件運輸過程中，雙船運輸方案對提高拱肋結構的運輸效率，控制運輸成本有積極作用。在雙船運輸操作中，需要發(fā)揮兩艘船舶的協(xié)同作業(yè)優(yōu)勢，縮短運輸周期，減少在運輸過程中的資源浪費。雙船運輸方案還可以進一步保證鋼管拱肋結構的穩(wěn)定性和牢固性。通過雙船運輸可以分散大尺寸鋼管拱肋的重量，減少單船所承載的壓力，對提高運輸安全性有積極作用。目前，雙船運輸技術應用越來越普遍，其靈活性也比較高，可以在復雜的水域環(huán)境中發(fā)揮