[0001] 本发明涉及沉管管节SPMT车浮态上驳技术领域，特别涉及一种沉管管节SPMT车浮态上驳施工方法。

[0002] 现有技术中，对于钢筋混凝土沉管管节，从码头向半潜驳上移动上驳时，需要通过在沉管管节的侧墙和中墙下方设置一列运输台车，但运输台车的支撑高度的调节行程较小，自适应能力较差，不利于上驳过程的控裂；而SPMT车具有大行程自适应调节能力与行走灵活性，相比于采用运输台车，采用SPMT车能够降低浮态上驳过程中沉管管节的控裂难度。

[0003] 但是采用SPMT车将面临新的技术问题：

[0004] SPMT车承载能力较小，且尺寸较大，而沉管管节重量大，故需要较多的SPMT车组，基本需要在沉管管节下方进行满铺，但现有沉管管节只是基于运营要求进行设计，其可支撑区域较小，只能在中墙、侧墙处区域对应的底板进行支撑，不能将SPMT车组布置在中墙和侧墙之间的区域对应的底板进行支撑，而将SPMT车组仅在中墙、侧墙处区域对应的底板进行铺设，使得SPMT车组不能满足承载条件，进而无法使用SPMT车对沉管管节进行上驳运输。

[0058] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

[0059] 在没有特别说明的情况下，在本发明具体实施例的描述中，出现“上”“下”“左”“右”“中心”“内”“外”..等指示的方位或位置关系的表述术语，都是基于附图所示的方位或位置关系的表达，或者是该发明产品/设备/装置惯常使用时，摆放的方位或位置关系。这些方位或位置关系的术语，仅仅是为了便于描述本发明方案或简化具体实施例中的描述，便于技术人员快速理解方案，而不是指示或暗示特定的装置/部件/元件必须具有特定的方位，或以特定的位置关系进行构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0060] 此外，若出现术语“水平”“竖直”“悬垂”“平行”等术语，并不表示要求相应的装置/部件/元件绝对水平或竖直或悬垂或平行，而是可以稍微倾斜或存在偏差。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。或者，可以简化理解为相应的装置/部件/元件，处于“水平”“竖直”“悬垂”“平行”等方向设置，能够相对于相应的方向设置具有±10％的误差/偏差，更优选±8％以内的误差/偏差，更优选±6％以内的误差/偏差，更优选±5％以内的误差/偏差，更优选±4％以内的误差/偏差。只要相应的装置/部件/元件在误差/偏差范围内，依然能够实现其在本发明方案中的作用即可。

[0061] 此外，术语中出现“第一”“第二”“第三”..等表述，仅仅是用于区分相同或相似部件的描述，而不应理解为强调或暗示特定部件的相对重要性。

[0062] 此外，在本发明实施例的描述中，“几个”“多个”“若干个”代表至少2个。可以是2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个等任意情况，甚至可以是超过9个的情况。

[0063] 此外，在本发明技术方案的描述中，除非另有明确的规定/限定/限制，出现术语“设置”“安装”“相连”“连接”“设有”“铺设”“布置”的地方应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是焊接、铆接、栓接、螺纹连接等本领域常用的连接手段。这种连接可以是机械连接，也可以是电连接或通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介物进行间接相连，可以是两个元件内部的连通。

[0064] 实施例1

[0065] 为满足上驳过程中沉管管节1控裂的要求，对支撑力的控制要求：

[0066] 在预制沉管管节1、从码头6向半潜驳5运输沉管管节1、沉管管节1在半潜驳5内的支撑等过程中，侧墙11、中墙12处均为主要支撑区域(4个支撑区域)，且需要确保4个支撑区域的支撑力基本相等。

[0067] 现有技术通过运输台车支撑4个支撑区域，并进行运输，但运输台车的支撑高度的调节行程较小，自适应能力较差，不利于上驳过程的控裂；现有的SPMT车3具备大行程自适应能力、且行走灵活，可降低上驳过程中对码头6面与半潜驳5甲板面高差、半潜驳5浮态的控制要求，能够降低上驳施工难度。但相比于运输台车支撑系统，SPMT车3承载力较低。且为了满足运输沉管管节1的承载力需求，需要在沉管管节1底板13下接近满铺SPMT车3，如图2所示。且SPMT车3为油压控制，运输过程中，单轴支撑力基本相同，即每列SPMT车3车组的支撑力基本相同，使得无法满足上述的支撑力控制要求，容易导致沉管管节1开裂。

[0068] 为了通过SPMT车3运输沉管管节1，降低上驳过程中对码头6面与半潜驳5甲板面高差、半潜驳5浮态的控制要求，同时需要满足SPMT车3整体支撑力足够，减少沉管管节1开裂，如图1‑图17所示，提供一种沉管管节1SPMT车3浮态上驳施工方法，包括以下步骤：

[0069] S1：在钢筋混凝土沉管管节1预制后，将SPMT车3铺设在沉管管节1下方，使得SPMT车3在沉管管节1的纵向成列且横向对称设置；然后在SPMT车3顶部活动部上设置分配梁31，使得分配梁31沿沉管管节1的纵向间隔分布，且使得分配梁31沿沉管管节1横向设置；再在分配梁31上设置第一垫块32，使得分配梁31在沉管管节1的中墙12和侧墙11下方均设置有对应的第一垫块32；其中，SPMT车3整体承载力大于或等于沉管管节1、分配梁31和第一垫块32的整体荷载；

[0070] 如图7所示，SPMT车3上布设分配梁31，分配梁31沿沉管管节1纵向均匀布置，分配梁31上布置枕木支撑垫块作为第一垫块32，第一垫块32分别布设在沉管管节1中墙12、侧墙11位置处。

[0071] 技术要点：通过分配梁31将SPMT车3的支撑力分配到第一垫块32上，为保证第一垫块32的支撑力基本相等，对分配梁31进行专项设计。

[0072] 分配梁31的作用：将SPMT车3支撑力分配到枕木支撑垫块上。

[0073] 为保证沉管管节1不开裂，应尽量保证枕木支撑垫块处于统一水平面上，即枕木支撑垫块支撑力反力趋于相等。分配梁31在SPMT车3荷载作用下会产生变形，使得枕木支撑垫块的支撑力产生差异，影响沉管管节1的受力状态，因而分配梁31需要进行设计。

[0074] 设计目标：控制枕木支撑垫块基本处于统一水平面上，支撑反力趋于均匀。

[0075] 设计方法：通过有限元数值计算，优选合适的分配梁31结构尺寸、布置间距，确保SPMT车3运输过程中，枕木支撑垫块基本处于统一水平面上，支撑反力趋于均匀。

[0076] 可选的，在步骤S1之前，还包括分配梁31的截面形状、结构尺寸以及沿沉管管节1均匀布置数量的设计步骤：

[0077] 1)初拟分配梁的截面形状和结构尺寸，并初定沿沉管管节纵向均匀布设分配梁的数量；

[0078] 2)利用力学模型计算分配梁的变形和受力；

[0079] 3)当分配梁受力满足预设应力要求，且分配梁上方的4个第一垫块处的分配梁变形位移差值在2mm以内时，完成分配梁第一次设计；当分配梁受力不满足预设应力要求，或者分配梁上方的4个第一垫块处分配梁变形位移差值大于2mm，则调整分配梁的截面形状、结构尺寸或沿沉管管节纵向均匀布设分配梁的数量，然后再利用力学模型计算分配梁的变形和受力，重复步骤3)，直至完成分配梁第一次设计；

[0080] 4)根据第一次设计好的分配梁，建立SPMT车通过分配梁和第一垫块运输沉管管节的有限元模型，通过有限元模型分析沉管管节受力是否满足控裂要求，如果沉管管节受力满足控裂要求，则完成分配梁设计；如果沉管管节受力不满足控裂要求，则调整分配梁的截面形状、结构尺寸或沿沉管管节纵向均匀布设分配梁的数量，重复步骤2)‑步骤4)，直至沉管管节受力满足控裂要求，完成分配梁设计。

[0081] 进一步说明，分配梁设计方法：沉管管节重量为G，布设n道分配梁，等间距布置，布设m列SPMT车组。可按图18中的力学模型进行分配梁的设计。

[0082] 图18中，F1为第一垫块的支撑力，且4个第一垫块的力相等，F1＝G/(4×n)。

[0083] 图18中，F2为SPMT车的支撑力，且所有SPMT车支撑力相等，F2＝G/(m×n)。

[0084] 具体的设计方法：

[0085] 1、可选定常用型号工字钢、H型钢等作为分配梁，初定布设n道分配梁。

[0086] 2、利用力学模型计算分配梁的变形和受力情况。

[0087] 3、当分配梁受力满足规范允许应力要求，且4个支撑垫块处分配梁变形位移基本相等(差值尽量控制在2mm以内)时，完成分配梁第一次设计。

[0088] 4、当分配梁受力或变形位移不满足上述要求时，重新选型或调整分配梁的数量，按力学模型计算直至分配梁受力或变形位移满足要求，完成分配梁第一次设计。

[0089] 5、根据第一次设计好的分配梁，建立SPMT车运输沉管管节的有限元模型，分析沉管管节受力是否满足控裂要求，如果满足，则完成分配梁设计，如果不满足，重新选型或调载分配梁的数量，重新计算直至沉管管节受力满足控裂要求，完成分配梁设计。

[0090] 上述分配梁设计方法，利用力学模型计算，计算方法简单，有限元计算作为验证手段，尽可能保证分配梁设计能够满足沉管管节在通过SPMT车运输过程不开裂。

[0091] 分配梁31在SPMT车3荷载作用下会产生变形，使得第一垫块32的支撑力产生差异，影响沉管管节1的受力状态，对分配梁31进行专项设计，确定分配梁31的截面形状、结构尺寸以及沿沉管管节1纵向均匀布置数量，保证第一垫块32的支撑力基本相等，进而降低了分配梁31在SPMT车3荷载作用下产生变形对沉管管节1的受力状态的影响，使得沉管管节1受力更加均匀，降低沉管管节1开裂的可能。

[0092] 如图8‑图11所示，通过有限元计算，分配梁31采用双拼的1000×300×19/36的工字钢，此时沉管管节1底板13基本处于水平状态，由于分配梁31的变形，造成侧墙11处标高比中墙12处标高低1mm，由于自重的作用，行车道底板13中心位置处标高低2mm。第一垫块32的支撑力趋于均匀，中墙12处第一垫块32支撑力相对较大，为1890kN，侧墙11处第一垫块32支撑力相对较小，为1780kN，但两者的支撑力差异较小，受力趋近于均匀，满足沉管管节1受力控制的要求。

[0093] 除外，在步骤S1之前，还需要对SPMT车3的布设位置进行确定，SPMT车3在沉管管节1的纵向需要成列，且纵向上会连接形成整体；在沉管管节1的横向上，SPMT车3形成的列需要在横向上对称，这能够保证SPMT车3对沉管管节1支撑的均衡性。

[0094] 进一步的，还需要考虑预制沉管管节1以及在半潜驳5内将沉管管节1放下等过程对SPMT车3的运输造成的影响。

[0095] 可选的，在步骤S1前，获取SPMT车3在沉管管节1下方的铺设位置的步骤如下：

[0096] 确定半潜驳5上的用于支撑沉管管节1的船上支撑4以及沉管管节1预制时的固定支墩21的预设位置范围，根据船上支撑4以及固定支墩21的预设位置范围排除SPMT车3运输沉管管节1时对应沉管管节1的横向位置；然后根据沉管管节1的重量确定所需SPMT车3的数量；再根据所需SPMT车3的数量和排除SPMT车3运输沉管管节1时的横向位置获取所需SPMT车3对应沉管管节1的所有布设位置点位。

[0097] 使SPMT车3在预应力沉管管节1的横向位置与固定支墩21对应预应力沉管管节1的横向位置错位设置，使得预制预应力沉管管节1后SPMT车3能够布置在预制完成的预应力沉管管节1的下方，实现固定支墩21和SPMT车3的受力转换；且使SPMT车3在预应力沉管管节1的横向位置与船上支撑4对应预应力沉管管节1的横向位置错位设置，使得SPMT车3将预应力沉管管节1从码头6运输至半潜驳5内，不受船上支撑4的干扰，进而能够将预应力沉管管节1从SPMT车3支撑转换成船上支撑4进行支撑。

[0098] 上面提到通过SPMT车3运输沉管管节1前，还需要预制沉管管节1，在步骤S1前，还包括钢筋混凝土沉管管节1预制步骤：

[0099] 将固定支墩21纵向成列、横向成行设置在预制厂内，且使得每列固定支墩21对应于待预制的沉管管节1的侧墙11或中墙12设置，在固定支墩21上方预制钢筋混凝土沉管管节1。

[0100] 能够完成沉管管节1的预制，且能够为SPMT车3进入预制后的沉管管节1的下方提供条件。

[0101] 进一步的，在预制沉管管节1时，需要利用固定支墩21对待预制的沉管管节1的底模进行支撑，可选的，所述固定支墩21顶部设有第一模板213；

[0102] 预制沉管管节1时，还包括辅助支墩22，辅助支墩22顶部设有第二模板221，第二模板221与第一模板213能够拼接成沉管管节1的底模，辅助支墩22能够调节第二模板221的高度；

[0103] 预制沉管管节1时，还包括以下步骤：

[0104] 将辅助支墩22纵向成列、横向成行设置在预制厂内，如图4所示，使得辅助支墩22与固定支墩21在横向上错位设置，并使得第二模板221与第一模板213拼接成沉管管节1的底模，然后在底模上方进行钢筋笼绑扎和混凝土浇筑形成沉管管节1；

[0105] 沉管管节1预制完成后，解除第二模板221的连接，如图5所示，再通过辅助支墩22降低第二模板221的高度，移出辅助支墩22和第二模板221。

[0106] 其中，辅助支墩22不能作为主要支撑区域，辅助支墩22的目的是为了保证底板13面趋于水平，设置支撑力应相对较小，有利于沉管管节1预制时控裂，如图1和图3所示。

[0107] 除外，预制沉管管节1后，辅助支墩22可以通过移动的方式离开沉管管节1底部，但固定支墩21依然会作为预制的沉管管节1底部的支撑，为保证固定支墩21不会对SPMT车3在沉管管节1底部的影响，在预制沉管管节1前，根据SPMT车3的布设位置点位确定固定支墩21在预制厂内的布设位置，使SPMT车3在预应力沉管管节1的横向位置与固定支墩21对应预应力沉管管节1的横向位置错位设置，使得预制预应力沉管管节1后SPMT车3能够布置在预制完成的预应力沉管管节1的下方，实现固定支墩21和SPMT车3的受力转换。

[0108] 管节预制采用多支墩支撑的形式，模板放置在多支墩上，其上进行钢筋笼绑扎、混凝土浇筑。支墩由固定支墩21与辅助支墩22组成，固定支墩21应尽量布置在沉管管节1中墙12、侧墙11下方，考虑SPMT车3布设与行走的需求，经验算后位置可做适当调整。如中墙12处
2个固定支墩21之间需要布设SPMT车3，固定支墩21没有完全置于中墙12下，但通过有限元计算分析，满足沉管管节1的控裂要求。

[0109] 且为保证SPMT车3顺利行驶至预制后的沉管管节1底板13下方，并在其上放置分配梁31和第一垫块32；保证SPMT车3顶升完毕后，能顺利拆除钢支墩上方的第二垫块212；保证沉管管节1移运过程中SPMT车3能顺利行走，不受钢支墩的影响。还需要对固定支墩21进行设计：

[0110] 固定支墩21设计原则：固定支墩21由下方钢支墩、上方枕木垫块作为的第二垫块212组成，钢支墩高度介于SPMT车3最低高度和行驶高度之间(例如：SPMT车3最低高度1.2m、行驶高度1.5m，钢支墩高度可设为1.35m)，固定支墩21总高度大于SPMT最低高度+分配梁31高度+枕木垫块运输过程中的分配梁31上的第一垫块32的高度，固定支墩21总高度小于SPMT行驶高度+分配梁31高度+枕木垫块运输过程中的分配梁31上的第一垫块32高度。使得能够达到以下设计目的：

[0111] ①保证SPMT车3顺利行驶至沉管管节1底板13下方，并在其上放置分配梁31和第一垫块32，第一垫块32可以为枕木；

[0112] ②保证SPMT车3顶升完毕后，能顺利拆除钢支墩上方的第二垫块212，第二垫块212也可以为枕木；

[0113] ③保证沉管管节1移运过程中SPMT车3能顺利行走，不受钢支墩的影响。

[0114] 在步骤S1中，将SPMT车3行驶至沉管管节1下方，如图6所示，SPMT车3沿纵向布车，如图7所示，车组沿横向对称布置，SPMT车3组要满足沉管管节1的承载要求。且SPMT车3布置需要避让固定支墩21、船上支撑4，确保SPMT车3通畅的行走轨迹。如沉管管节1重3.4万吨，长80m，宽42.8m，分配梁31约1000吨，SPMT车3需要1020轴，15列，每列60轴，载重能力约4万吨，大于沉管管节1与分配梁31的总重量，满足载重的需求。SPMT车3布设后，并布设专项设计的分配梁31以及分配梁31上方的第一垫块32后，进入步骤S2；

[0115] S2：通过SPMT车3支撑液压缸上升，使得第一垫块32支撑于沉管管节1底部，且使得沉管管节1脱离固定支墩21；SPMT车3顶部活动部能够自适应升高和降低，且自适应形成大，通过SPMT车3支撑液压缸上升，能够将沉管管节1由固定支墩21受力转换为SPMT车3受力，且在分配梁31和第一垫块32的作用下，避免SPMT车3直接支撑沉管管节1造成开裂；

[0116] S3：通过SPMT车3将沉管管节1从码头6面上驳至半潜驳5内，SPMT车3行走进行沉管管节1的移运，如图12‑图15；因为SPMT车3的大行程自适应调节能力与行走灵活性，降低步骤S3中浮态上驳过程中沉管管节1的控裂难度；

[0117] 其中，在步骤S3之前，还包括步骤：将半潜驳5艉靠、并通过缆索系泊在码头6边；然后在码头6与半潜驳5搭接处铺设40mm‑50mm厚的钢板，满足SPMT车3的上驳需求；再在半潜驳5的甲板面上布设船上支撑4；其中，根据SPMT车3的布设位置点位确定船上支撑4在半潜驳5上的横向布设位置，船上支撑4在半潜驳5纵向为连续结构。且在半潜驳5系泊后，再在半潜驳5的甲板面上布设船上支撑4，当半潜驳5系泊存在误差时，通过后布设船上支撑4，能够保证船上支撑4不会对SPMT车3的上驳移动造成干扰，克服半潜驳5系泊误差造成的干扰。且船上支撑4在半潜驳5纵向为连续结构，如采用工字钢结构沿半潜驳5纵向布设，能够保证SPMT车3将沉管管节1运输至半潜驳5内后，即使存在纵向误差，分配梁31依然能够放置在船上支撑4上，进而能够降低落墩对位的难度。

[0118] 且在半潜驳5的甲板面上布设船上支撑4前，还包括步骤：确定半潜驳5的甲板面上的船上支撑4的布设位置，因为前面已经确定了船上支撑4的布设位置的大致范围，并得到了SPMT车3的布设位置点位，再根据SPMT车3的布设位置点位确定半潜驳5的甲板面上的船上支撑4的布设位置，能够避免SPMT车3在运输沉管管节1的过程中受船上支撑4的影响，进而能够使得在通过SPMT车3将沉管管节1运输至半潜驳5内后，能够到达设有船上支撑4的指定位置内，进而能够将沉管管节1由SPMT车3转换为船上支撑4受力。

[0119] 优选的，如图17所示，在半潜驳5上的横向间隔布置8列船上支撑4，横向上对称布设，其中4列船上支撑4对应沉管管节1的两个侧墙11和两个中墙12，另外4列船上支撑4位于相邻两列SPMT车3的之间，沿半潜驳5横向分布的船上支撑4关于沉管管节1的纵向中轴线对称设置。其中，固定支墩21为4列，分别对应设置在两个侧墙11和两个中墙12下方，对应的，设有8列船上支撑4，其中4列船上支撑4对应沉管管节1的两个侧墙11和两个中墙12，与固定支墩21对应设置，能够保证SPMT车3运输沉管管节1的流畅性。且另外4列相当于是新增设的，也需要与SPMT车3在沉管管节1的横向位置上错开，这种设置在保证SPMT车3的整体承载能力，即SPMT车3的数量能够满足上方荷载的情况下，能够增加半潜驳5上船上支撑4对沉管管节1的支撑能力，进而在沉管管节1从SPMT车3受力转换成船上支撑4受力的情况下，能够降低对半潜驳5的变形影响，进而能够对半潜驳5甲板面的要求更小，控制更加容易。

[0120] 在步骤S3中，还需要考虑作业窗口以及SPMT车3移动速度对沉管管节1控裂的影响，且在上驳过程中，还需要控制半潜驳5浮态等对沉管管节1控裂。

[0121] 可选的，沉管管节1上驳实施前，通过理论分析，优选合适的作业窗口(风浪不大，潮位变化合适)。在预选的作业窗口，通过SPMT车3带动沉管管节1从码头6上驳至半潜驳5内；

[0122] 其中，上驳过程中，控制上驳速度在0.5m/min～1m/min以内，并通过半潜驳5压载舱调载，控制码头6面与船尾甲板面高差和半潜驳5浮态满足SPMT车3行走和半潜驳5稳性安全的控制要求。半潜驳5浮态包括横倾和纵倾。例如：可选的，码头6面与船尾甲板面高差控制在±5cm以内，半潜驳5横倾、纵倾控制在1°以内。

[0123] 当通过SPMT车3将沉管管节1运输至半潜驳5内设有船上支撑4的指定位置时，进入步骤S4。

[0124] S4：通过SPMT车3支撑液压缸下降，使得分配梁31下落至半潜驳5内的船上支撑4上；

[0125] S5：通过SPMT车3支撑液压缸继续下降，使得SPMT车3与分配梁31底面不接触；

[0126] S6：SPMT车3倒车从半潜驳5退回至码头6面，上驳施工完成。步骤S4‑S5中，沉管管节1运输到半潜驳5内预定位置后，SPMT车3下降，将分配梁31放置在船上支撑4上。落墩完毕后，SPMT车3退出、回撤上岸。

[0127] 本实施例的沉管管节1SPMT车3浮态上驳施工方法，在钢筋混凝土沉管管节1预制后，在沉管管节1下方布设SPMT车3，在SPMT车3上设置分配梁31，使得分配梁31沿沉管管节1的纵向间隔分布，且使得分配梁31沿沉管管节1横向设置，再在分配梁31上设置第一垫块32，使得分配梁31在沉管管节1的中墙12和侧墙11下方均设置有对应的第一垫块32，通过分配梁31将SPMT车3的支撑力分配到第一垫块32上，并由第一垫块32传递至沉管管节1的侧墙
11和中墙12处，进而使得能够在沉管管节1下方布置的SPMT车3数量更多，使得SPMT车3整体承载力大于或等于沉管管节1、分配梁31和第一垫块32的整体荷载，满足运输需求，且不会因为SPMT车3不在沉管管节1侧墙11和中墙12下方而造成沉管管节1的运输开裂，这种方式使得采用SPMT车3能够满足承载条件，使得能够使用SPMT车3对沉管管节1进行上驳运输，相比于现有技术采用运输台车，能够降低浮态上驳过程中沉管管节1的控裂难度。

[0128] 在管节上驳完成后，进行半潜驳5沉管封仓加固。如图16所示，封仓加固以底部钢支架51为主要限位装置，辅以钢丝绳。沉管管节1就位后，叉车将钢支架放置于指定位置，焊接加固，钢丝绳使用花篮螺丝进一步紧固沉管管节1，保证通过半潜驳5运输沉管管节1的稳定性。

[0129] 本发明针对沉管管节1浮态上驳控裂难度较大的问题，提出SPMT车3浮态上驳工艺，通过分配梁31设计将SPMT车3支撑力均匀分配到第一垫块32上，确保上驳过程中沉管管节1不开裂。

[0130] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。