摘要：为有效提高全自动化集装箱码头ARMG作业效率，对ARMG供电系统、轨道梁结构设计、钢轨参数要求等方面进行了详细研究比选，选取最适宜的结构型式；自动化堆场箱角梁结构推荐采用桩基结构箱角梁，并通过构造措施将相邻箱角梁高差控制在±2.5mm以内，确保ARMG作业效率，本技术总结可为后续类似项目提供参考。

关键词：自动化；集装箱码头；ARMG基础；箱角梁

1前言

在智慧港口建设方面，我国自动化集装箱码头已建的和在建的数量位居世界首位，掌握了设计建造、装备制造、系统集成和运营管理全链条的核心关键技术。交通运输部已发布了全球首部自动化集装箱码头设计规范，形成了中国标准。

青岛港前湾港区自动化码头三期工程于2023年12月投产运营，为我国首个全国产全自主自动化集装箱码头，标志着我国在自动化码头研发建设领域实现全新突破。该项目首创全球自动化轨道吊高效直流供电系统、A-TOS，A-ECS等六大自主突破和多项创新攻坚成果。本文依托该工程从自动化轨道吊（ARMG）供电方式、轨道梁结构选型、钢轨及扣件、箱角梁结构选型及施工精度控制要求等方面进行了深入总结分析，为类似工程建设提供参考。

2工程概况

建设规模为2个10万吨级自动化集装箱泊位以及相应配套设施，码头岸线长度768m。受东侧居民区影响，近期按年通过能力70万TEU配置装卸工艺设备。

本工程陆域纵深784m，自动化作业区和非自动化作业区分离布置，码头前沿线向后依次布置码头前沿作业区（130m）、集装箱堆场区（456m）、集卡通道（25m）、辅助作业区（173m）。本文重点对自动化堆场区有关结构设计特点及施工控制要求等进行总结。

3设计荷载

（1）ARMG轨道梁

轨距28.5m，每角行轮4个，正常工作状态最大轮压303kN/轮，非正常工作状态最大轮压346kN/轮。

（2）箱角荷载

最大堆高5层，箱角荷载标准值914.4kN；冷藏箱最大堆高4层。

（3）海侧交换区及AGV作业区

水平运输采用AGV，自重300kN，轴距、轮距8.8mx2.4m，共4轮，空载轮压75kN/轮；重载最大轮压430kN。

4  ARMG设计与施工关键技术

4.1主要设计参数

自动化堆场采用ARMG作业，共布置10幅自动化箱条，每条轨道长度432m。ARMG特点是重载高速运行，主要设计参数：单侧轨道两个支腿，基距8.68m；每支腿车轮数4个；车轮直径0.65m；垂直轨道方向和沿轨道方向最大水平荷载分别为80kN和20kN；单侧轨道导向轮8个；大机运行速度270m/min，加速度0.35m/s2；走行频次15次/小时，使用年限30年。

4.2 ARMG供电系统设计

本工程将导电轨直流供电系统首次应用到自动化轨道吊，采用导电轨供电后ARMG设备省去了电缆卷盘，且一条导电轨可同时为两台设备供电，同时将大机上的变压器等设备移至地面，使ARMG总重量减少了10t，降低设备运行能耗4%以上。

4.3轨道梁结构设计

为确保ARMG运行平稳，轨道梁为桩基钢筋混凝土结构。经不同桩型比选，基础推荐采用φ800PHC桩，桩间距6m；轨道梁高度1.6m，宽度1.4m，每段轨道梁长度25.67m。两段轨道梁间设置200mm凹凸槽抗剪键，缝宽10mm，缝内回填沥青木丝板。采用该凹凸槽抗剪键可以保证相邻轨道梁间变形协调，又避免了轨道梁间采用传力杆的锈蚀问题，增强了结构耐久性。

4.4钢轨参数及要求

为适应ARMG重载高速运行的特点，选用了轨顶为平面型结构的钢轨，大大增加了走行轮与钢轨接触面积并有效的限制了侧向位移量，为ARMG平稳运行提供了基础保证，钢轨采用通长焊接无缝形式。ARMG需要通过磁钉定位，而磁钉要求其周边20cm范围不允许有金属物存在，所以对钢轨扣件钢垫板尺寸提出了要求。

轨道胶泥采用高流动性环氧基胶泥，满足500万次抗疲劳试验无损伤的要求，钢轨安装均采用预留孔后锚固方式安装。

4.5导电轨基础设计要求

在传统的ARMG设计中，供电均采用了带电缆卷盘的供电方式。本工程采用导电轨为ARMG供电，导电轨设在了距地面3m的位置，采用在轨道梁侧面预埋钢板的方式进行导电轨的安装。为避免对防腐涂层的破坏，所有连接均采用螺栓连接，严禁焊接施工。

5箱角梁设计与施工关键技术

由于自动化堆场对箱体定位要求非常高，不允许箱角条形基础产生沉降和变位，在设计阶段，对箱角梁基础采用弹性地基梁和桩基结构方案进行了深入的技术经济比选。从工程造价分析，采用桩基结构每幅自动化堆场增加工程费用约1000万元，但从使用效果来看，采用桩基结构基本上消除了箱角梁的差异沉降，对自动定位系统来说大大提高了堆取箱的效率，结合自动化一期和二期的使用经验，推荐采用 PHC 嵌岩桩+钢筋混凝土箱角条形基础结构，对于部分位于施工抛石围堰区的箱角梁基础需采用预钻孔工艺，桩基础仍采用 PHC 桩。

根据堆存集装箱尺寸不同，条形基础宽度分别为 1.2m、 1.6m 或 2.4m 不等，桩基间距分别为 6.66m、3.35m、2.1m 或 3.15m，基础高度分别为 1.35m 和 0.9m，基础底部设Φ800mmPHC 嵌岩桩，桩尖打入强风化花岗岩 2～3 倍桩径，平均桩长约 33m。

水运工程质量检验标准对集装箱箱角梁顶面平整度的允许偏差为±5mm，本工程对箱角梁顶面平整度及与相邻箱角梁的顶面高差均要求控制在±2.5mm之内。为保证施工精度，将箱角梁底部两侧素混凝土垫层每侧均加宽至500mm作为钢模板及微调系统支撑工作面，同时要求箱角梁混凝土浇筑至顶部时增加收面次数以保证精度，如有泌水现象应及时排出。

6结语

（1）首次创新性应用了自动化轨道吊高效直流供电系统，使ARMG总重量减少10t以上，降低设备运行能耗4%以上。

（2）ARMG相邻轨道梁间设置了矩形抗剪键，避免轨道梁可能出现的不均匀沉降；为适应ARMG重载高速运行的要求，选用了接触面大且具有足够强度、刚度和耐磨等特性的钢轨。

（3）箱角梁顶面平整度是自动化码头堆场作业效率的直接决定因素，箱角梁选用桩基础结构，且应将相邻箱角梁高差及平整度控制在±2.5mm之内，以确保堆场作业效率。

参考文献

[1] 中交第三航务工程勘察设计院有限公司.自动化集装箱码头设计规范：JTS/T 174—2019[S] .北京：人民交通出版社股份有限公司，2020.

[2] 中交第一航务工程局有限公司，福建省交通基本建设工程质量监督检测站.水运工程质量检验标准：JTS 257-2008[S]，北京：人民交通出版社，2008.

[3] 李德修，于青双，于书言，程训宇，周伟杰.一种用于自动化码头箱角梁的钢模板及箱角梁的施工方法：CN 111287140 A[P]，中华人民共和国国家知识产权局，2020.

作者简介：周伟杰 ， 男 ，汉族 ，山东平度，学士，项目经理，工程师，工程管理，青岛港建设管理中心有限公司。