高空大跨度鋼結(jié)構(gòu)液壓提升施工技術(shù)

□文/黃凱 張文博 劉文 田凱

高空大跨度鋼結(jié)構(gòu)液壓提升施工技術(shù)

□文/黃凱 張文博 劉文 田凱

超大型構(gòu)件液壓同步提升施工技術(shù)，采用液壓提升器作為提升機(jī)具，柔性鋼絞線作為承重索具，液壓提升器為穿芯式結(jié)構(gòu)，以鋼絞線作為提升索具。文章通過在南港工業(yè)區(qū)投資服務(wù)中心項目的成功推廣應(yīng)用，充分體現(xiàn)了其安全、可靠、承重件自身重量輕、運輸安裝方便、中間不必鑲接等一系列獨特優(yōu)點。

液壓；同步提升；高空；大跨度；鋼結(jié)構(gòu)

1　工程概況

南港工業(yè)區(qū)投資服務(wù)中心高層塔樓在底部1～4層間由中央局部裙房相連，13層處由局部連廊與兩個塔樓相連，在17～頂層由鋼結(jié)構(gòu)連接體將兩座塔樓連接成一個整體。連廊鋼結(jié)構(gòu)安裝高度最大84 m；跨度最大29.1 m；總提升量563 t，單件提升質(zhì)量最大109.5 t；吊裝難度大，技術(shù)質(zhì)量要求高。連廊鋼結(jié)構(gòu)為桁架形式，中間采用雙層H型鋼與兩座塔樓相連接，整個連接體的結(jié)構(gòu)形式比較特殊且兩端安裝標(biāo)高不同，結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、安裝困難、施工安全難以保證，見圖1。

圖1　連廊鋼結(jié)構(gòu)

采用超大型構(gòu)件液壓同步提升技術(shù)對連廊鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行吊裝。

2　液壓提升系統(tǒng)

2.1液壓提升系統(tǒng)介紹

超大型構(gòu)件液壓同步提升施工技術(shù)主要設(shè)備包括YS-SJ-75型液壓提升器、YS-PP-60型液壓泵源系統(tǒng)、YS-CS-01型計算機(jī)同步控制及傳感檢測系統(tǒng)。

總體布置原則：滿足鋼結(jié)構(gòu)單元各吊點的理論提升推反力的要求，盡量使每臺液壓設(shè)備受載均勻；盡量保證每臺液壓泵源系統(tǒng)驅(qū)動的液壓設(shè)備數(shù)量相等，提高液壓泵源系統(tǒng)的利用率；在總體控制時，要認(rèn)真考慮液壓同步提升系統(tǒng)的安全性和可靠性，降低工程風(fēng)險。

2.2提升同步控制策略

控制系統(tǒng)根據(jù)一定的控制策略和算法實現(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)單元整體提升（或下降）的姿態(tài)控制和荷載控制。在提升（或下降）過程中，從保證結(jié)構(gòu)吊裝安全角度來看，應(yīng)盡量保證各個提升吊點的液壓提升設(shè)備配置系數(shù)基本一致；保證提升（或下降）結(jié)構(gòu)的空中穩(wěn)定，以便提升單元結(jié)構(gòu)能正確就位，也即要求各個吊點在上升或下降過程中能夠保持一定的同步性（±10 mm）。

根據(jù)以上要求，制定控制策略：將集群的液壓提升器中的一臺提升速度和行程位移值設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)值，作為同步控制策略中速度和位移的基準(zhǔn)。在計算機(jī)的控制下，其余液壓提升器分別以各自的位移量來跟蹤比對主令點，根據(jù)兩點間位移量之差△L進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，保證各吊點在提升過程中始終保持同步。通過三點確定一個平面的幾何原理，保證鋼結(jié)構(gòu)單元在整個提升過程中的水平度和穩(wěn)定性。

3　鋼結(jié)構(gòu)液壓提升施工

3.1鋼結(jié)構(gòu)原位拼裝

首先對各層連體鋼結(jié)構(gòu)的桁架及主梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場實地測量，按照實際節(jié)點跨度、尺寸標(biāo)高等在其投影面正下方的首層樓面上進(jìn)行現(xiàn)場實地拼裝，連接體、連廊拼裝胎架標(biāo)高0.600 m，布置在南北塔樓中間的首層樓面上；裙房胎架標(biāo)高10.440 m，布置在裙房3層樓面。拼裝胎架布置見圖2。

圖2　鋼結(jié)構(gòu)原位拼裝胎架布置

3.2液壓提升器安裝

1）液壓提升器安裝到位后，利用臨時固定板固定。

2）在液壓提升器提升或下降過程中，其頂部必須預(yù)留長出的鋼絞線，如果預(yù)留的鋼絞線過多，對于提升或下降過程中鋼絞線的運行及液壓提升器天錨、上錨的鎖定及打開有較大影響。所以每臺液壓提升器必須事先配置好導(dǎo)向架，方便其頂部預(yù)留過多鋼絞線的導(dǎo)出順暢。多余的鋼絞線可沿提升平臺自由向后、向下疏導(dǎo)。

3）每一臺液壓提升器對應(yīng)一套專用底錨結(jié)構(gòu)。底錨結(jié)構(gòu)安裝在提升下吊點臨時吊具的內(nèi)部，要求每套底錨與其正上方的液壓提升器、提升吊點結(jié)構(gòu)開孔垂直對應(yīng)、同心安裝。

4）17～頂層連接體和鋼絞線最大長度為90 m，共用18根鋼絞線。17～頂層連接體和13、14層連廊的提升速度為22 m/h，裙房屋面鋼梁提升速度為11 m/h。

鋼絞線采用由下至上穿法，即從液壓提升器底部穿入至頂部穿出。應(yīng)盡量使每束鋼絞線底部持平，穿好的鋼絞線上端通過夾頭和錨片固定。

待液壓提升器鋼絞線安裝完畢后，再將鋼絞線束的下端穿入正下方對應(yīng)的下吊點底錨結(jié)構(gòu)內(nèi)，調(diào)整好后鎖定。每臺液壓提升器頂部預(yù)留的鋼絞線應(yīng)沿導(dǎo)向架朝預(yù)定方向疏導(dǎo)。

3.3提升過程控制要點

為確保提升單元及主體結(jié)構(gòu)提升過程的平穩(wěn)、安全，根據(jù)結(jié)構(gòu)的特性，擬采用“吊點油壓均衡，結(jié)構(gòu)姿態(tài)調(diào)整，位移同步控制，分級卸載就位”的同步提升和卸載落位控制策略。

3.3.1提升前的檢查工作

1）提升臨時措施結(jié)構(gòu)狀態(tài)檢查。

2）設(shè)備電氣、油管、節(jié)點的檢查。

3）提升結(jié)構(gòu)臨時固定措施是否拆除。

4）將提升過程可能產(chǎn)生影響的障礙物清除。

3.3.2系統(tǒng)調(diào)試

檢查液壓泵站上所有閥或油管的接頭是否有松動，溢流閥的調(diào)壓彈簧處于是否完全放松狀態(tài)，液壓泵站控制柜與液壓提升器之間電源線、通訊電纜的連接是否正確，液壓泵站與液壓提升器主油缸之間的油管連接是否正確。系統(tǒng)送電，檢查液壓泵主軸轉(zhuǎn)動方向是否正確。在液壓泵站不啟動的情況下，手動操作控制柜中相應(yīng)按鈕，檢查電磁閥和截止閥的動作是否正常，截止閥編號和液壓頂推器編號是否對應(yīng)。檢查行程傳感器，使就地控制盒中相應(yīng)的信號燈發(fā)訊。

3.3.3吊點設(shè)置

每臺液壓提升器處各設(shè)置一套行程傳感器，用以測量提升過程中各臺液壓提升器的提升位移同步性。主控計算機(jī)根據(jù)各個傳感器的位移檢測信號及其差值，構(gòu)成傳感器-計算機(jī)-泵源控制閥-提升器控制閥—液壓提升器-提升單元的閉環(huán)系統(tǒng)，控制整個提升過程的同步性。

本工程采用液壓提升施工技術(shù)，吊點少，對吊點設(shè)置要求高，采用專業(yè)計算軟件對各提升單元吊點進(jìn)行計算并對鋼桁架撓度變形進(jìn)行驗算，確保構(gòu)件變形在允許范圍內(nèi)。吊點固定見圖3。

圖3　液壓提升吊點固定

3.3.4提升分級加載

通過試提升過程中對鋼結(jié)構(gòu)提升單元、提升臨時措施、提升設(shè)備系統(tǒng)的監(jiān)測，確認(rèn)符合模擬工況計算和設(shè)計條件，保證提升過程的安全。以計算機(jī)仿真計算的各提升吊點反力值為依據(jù)，對鋼結(jié)構(gòu)提升單元進(jìn)行分級加載（試提升），各吊點處的液壓提升系統(tǒng)伸缸壓力分級增加，依次為20%、40%、60%、70%、80%；在確認(rèn)各部分無異常的情況下，可繼續(xù)加載到90%、95%、100%，直至提升單元全部脫離拼裝胎架。

在分級加載過程中，每一步分級加載完畢，均應(yīng)暫停并檢查如：上吊點、下吊點結(jié)構(gòu)、提升單元自身等加載前后的變形情況以及主樓結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等情況。一切正常情況下，繼續(xù)下一步分級加載。當(dāng)分級加載至提升單元即將離開胎架時，可能存在各點不同時離地，此時應(yīng)降低提升速度并密切觀查各點離地情況，必要時做“單點動”提升，確保提升單元離地平穩(wěn)。

3.3.5結(jié)構(gòu)離地檢查

提升單元離開拼裝胎架約150 mm后，利用液壓提升系統(tǒng)設(shè)備鎖定，空中停留4 h作全面檢查，包括吊點結(jié)構(gòu)，承重體系和提升設(shè)備等。各項檢查正常無誤，再進(jìn)行正式提升。

3.3.6姿態(tài)檢測調(diào)整

用測量儀器檢測各吊點的離地距離，計算出各吊點相對高差。通過液壓提升系統(tǒng)設(shè)備調(diào)整各吊點高度，使提升單元達(dá)到設(shè)計姿態(tài)。

3.3.7提升過程的微調(diào)

在提升過程中，因為空中姿態(tài)調(diào)整和后裝桿件安裝等需要進(jìn)行高度微調(diào)。在微調(diào)開始前，將計算機(jī)同步控制系統(tǒng)由自動模式切換成手動模式。根據(jù)需要，對整個液壓提升系統(tǒng)中各個吊點的液壓提升器進(jìn)行同步微動或者對單臺液壓提升器進(jìn)行微動調(diào)整。微動即點動調(diào)整精度可以達(dá)到毫米級，完全可以滿足提升單元安裝的精度需要。

3.3.8提升就位

提升鋼結(jié)構(gòu)提升單元至距離安裝標(biāo)高約1 200 mm左右暫停提升；再次測量鋼桁架或鋼梁各點實際尺寸，與設(shè)計值核對無誤，降低提升速度，繼續(xù)提升鋼結(jié)構(gòu)接近設(shè)計位置，各提升吊點通過計算機(jī)系統(tǒng)的“微調(diào)、點動”功能，使各提升吊點均達(dá)到設(shè)計位置，液壓提升系統(tǒng)設(shè)備暫停工作，保持提升單元的空中姿態(tài)，滿足對接要求。

鋼結(jié)構(gòu)提升單元與上部結(jié)構(gòu)對接，使結(jié)構(gòu)形成整體穩(wěn)定受力體系；鋼結(jié)構(gòu)對接工作完畢后，液壓提升系統(tǒng)設(shè)備同步減壓，使鋼結(jié)構(gòu)自重轉(zhuǎn)移至兩側(cè)主樓結(jié)構(gòu)上，達(dá)到設(shè)計狀態(tài)；各吊點同步分級卸載至鋼絞線完全松弛；拆除液壓提升系統(tǒng)設(shè)備及相關(guān)臨時措施，完成提升單元的整體提升安裝。

3.3.9整體同步提升

以調(diào)整后的各吊點高度為新的起始位置，復(fù)位位移傳感器。在整體提升過程中，保持該姿態(tài)直至提升到設(shè)計標(biāo)高附近。

3.3.10提升過程的監(jiān)控

為確保鋼結(jié)構(gòu)提升的順利進(jìn)行，在整個同步提升過程中應(yīng)隨時檢查：

1）觀測提升系統(tǒng)壓力變化情況，定時做好記錄并和預(yù)設(shè)值進(jìn)行比對；

2）上吊點提升平臺結(jié)構(gòu)工作情況；

3）鋼梁結(jié)構(gòu)提升過程的整體穩(wěn)定性；

4）提升鋼絞線的垂直度偏差（應(yīng)控制在±1°以內(nèi)）；

5）液壓提升系統(tǒng)設(shè)備的提升同步性；

6）激光測距儀配合測量各提升吊點在提升過程中的同步性；

7）提升承重系統(tǒng)是提升工程的關(guān)鍵部件，務(wù)必做到認(rèn)真檢查，仔細(xì)觀察；

8）液壓動力系統(tǒng)監(jiān)控。

4　結(jié)語

超大型構(gòu)件液壓同步提升施工技術(shù)在南港工業(yè)區(qū)投資服務(wù)中心項目的成功應(yīng)用，提高了工程的施工質(zhì)量，節(jié)約了工程成本，保證了施工安全。

［1］DGTJ 08-2056—2009，重型結(jié)構(gòu)（設(shè)備）整體提升技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］GB50205—2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范［S］.

［3］賀洪偉，王慶禮，王彥超.大跨重型高空鋼結(jié)構(gòu)連廊逆向液壓同步整體提升施工技術(shù)［J］.建筑施工，2012，41（369）：95-98.

□張文博、劉文、田凱/中建八局三公司北京分公司。

TU758.11

C

1008-3197（2016）04-22-03

2016-01-05

黃凱/男，1990年出生，助理工程師，中建八局三公司北京分公司，從事工程技術(shù)管理工作。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.04.008