超大型鋼結(jié)構(gòu)屋面液壓同步提升施工技術(shù)

劉元鑫

（山東省機(jī)場(chǎng)管理集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

一、工程概況

本工程為某機(jī)場(chǎng)北指廊擴(kuò)建項(xiàng)目，擴(kuò)建的指廊位于現(xiàn)有航站樓北側(cè)，新擴(kuò)建北指廊5.47 萬(wàn)m2，指廊區(qū)域?qū)挾?1 米，長(zhǎng)度270 米，大廳區(qū)域?qū)挾?2米，長(zhǎng)度148米。北指廊工程分為大廳區(qū)（A區(qū)）和指廊區(qū)（B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)），屋面結(jié)構(gòu)采用弧形鋼網(wǎng)殼，鋼網(wǎng)殼為正放四角錐形焊接球鋼網(wǎng)架形式。

A 區(qū)大廳網(wǎng)架平面尺寸72m×72m，結(jié)構(gòu)頂標(biāo)高+27.48m，結(jié)構(gòu)自身高度2.55m。提升高度約14m，提升重量約230t。

圖1.1-1 項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)效果圖

二、施工思路

本工程中，A 區(qū)屋面結(jié)構(gòu)的最大安裝標(biāo)高為+27.48m，若采用分件高空散裝，不但高空組裝、焊接工作量大、現(xiàn)有航站樓周邊限高等要求，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備很難滿足正常吊裝需求，而且所需高空組拼胎架難以搭設(shè)，存在很大的安全、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。施工的難度大，不利于鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)安裝的安全、質(zhì)量以及工期的控制。

結(jié)合以往類(lèi)似工程的成功經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)安裝條件，利用“超大型構(gòu)件液壓同步提升技術(shù)”將其整體提升到位，將大大降低安裝施工難度，于質(zhì)量、安全、工期和施工成本控制等均有利。

三、施工工藝

鋼結(jié)構(gòu)提升單元在其投影面正下方的地面上拼裝為整體，同時(shí)，在屋面結(jié)構(gòu)層處，利用主結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)柱及框架結(jié)構(gòu)設(shè)置提升平臺(tái)（上吊點(diǎn)），在鋼結(jié)構(gòu)提升單元的桿件上與上吊點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置處安裝提升臨時(shí)吊具（下吊點(diǎn)），上下吊點(diǎn)間通過(guò)專(zhuān)用底錨和專(zhuān)用鋼絞線連接。利用液壓同步提升系統(tǒng)將鋼結(jié)構(gòu)提升單元整體提升至設(shè)計(jì)安裝位置，并與預(yù)裝段牛腿等連接，完成安裝。

（一）主要設(shè)備

在本工程中采用了液壓同步整體提升的新型吊裝工藝，主要使用如下設(shè)備：

1.TJJ-600 型液壓提升器；

2.TJV-60 型液壓泵源系統(tǒng)；

3.YT-1 型計(jì)算機(jī)同步控制系統(tǒng)。

（二）提升吊點(diǎn)及提升臨時(shí)措施的設(shè)置

1.提升吊點(diǎn)的設(shè)置

根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)柱及鋼柱的設(shè)置情況，共設(shè)置10 處液壓提升點(diǎn)。具體布置情況如下圖所示。

圖3.1-1 提升吊點(diǎn)平面布置圖

每臺(tái)TJJ-600 型液壓提升器配置7 根鋼絞線，額定提升重量為60t。鋼絞線抗拉強(qiáng)度為1860Mp，直徑為15.24 毫米，破斷拉力為26t。單臺(tái)液壓提升器的最大工作荷載為39.7 噸，提升荷載儲(chǔ)備系數(shù)為：60/39.7=1.51，滿足設(shè)備安全儲(chǔ)備要求。

2.提升平臺(tái)

提升平臺(tái)設(shè)置在結(jié)構(gòu)柱頂，采用熱軋型鋼制作。所有臨時(shí)措施材質(zhì)均為Q345B。提升平臺(tái)各桿件之間均采用焊接連接，焊縫均采用熔透焊縫，焊縫等級(jí)二級(jí)，加勁板采用角焊縫連接。

3.提升下吊點(diǎn)設(shè)置

提升單元在整體提升過(guò)程中主要承受自重產(chǎn)生的垂直荷載。本工程中根據(jù)提升上吊點(diǎn)的設(shè)置，下吊點(diǎn)分別垂直對(duì)應(yīng)每一上吊點(diǎn)設(shè)置，吊具采用圓管制作，材質(zhì)Q345B。

（三）液壓提升設(shè)備的安裝及檢查

將液壓提升器安裝在相應(yīng)液壓提升點(diǎn)位處，依液壓鎖方位來(lái)調(diào)整位置，提升器底部采用壓板固定。導(dǎo)向架安裝于液壓提升器側(cè)方，導(dǎo)出方向以方便安裝油管和傳感器，同時(shí)不影響鋼絞線自由下墜。而后安裝對(duì)應(yīng)的專(zhuān)用底錨、鋼絞線，連接相應(yīng)的液壓管路、控制線、動(dòng)力線。

調(diào)試前需進(jìn)行的檢查工作：

1.提升臨時(shí)措施結(jié)構(gòu)狀態(tài)檢查；

2.設(shè)備電氣、油管、節(jié)點(diǎn)的檢查；

3.提升結(jié)構(gòu)臨時(shí)固定措施是否拆除；

4.將提升過(guò)程可能產(chǎn)生影響的障礙物清除。

（四）分級(jí)加載試提升

通過(guò)試提升過(guò)程中對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、提升設(shè)施、提升設(shè)備系統(tǒng)的觀察和監(jiān)測(cè)，確認(rèn)符合模擬工況計(jì)算和設(shè)計(jì)條件，保證提升過(guò)程的安全。

初始提升時(shí)各吊點(diǎn)提升器伸缸壓力應(yīng)緩慢分級(jí)增加，最初加壓為所需壓力的40%，60%，80%，90%，在一切都穩(wěn)定的情況下，可加到100%，即網(wǎng)架試提升離開(kāi)拼裝胎架。

在分級(jí)加載過(guò)程中，每一步分級(jí)加載完畢，均應(yīng)暫停并檢查如上吊點(diǎn)平臺(tái)、下吊點(diǎn)等加載前后的變形情況，以及支承柱、網(wǎng)架整體的穩(wěn)定性等情況。一切正常情況下，繼續(xù)下一步分級(jí)加載。

當(dāng)分級(jí)加載至網(wǎng)架即將離開(kāi)拼裝胎架時(shí)，可能存在各點(diǎn)不同時(shí)離地，此時(shí)應(yīng)降低提升速度，并密切觀察各點(diǎn)離地情況，必要時(shí)做“單點(diǎn)動(dòng)”提升。確保網(wǎng)架離地平穩(wěn)，各點(diǎn)同步。

分級(jí)加載完畢，網(wǎng)架提升離開(kāi)拼裝胎架約100mm 后暫停，停留8～12小時(shí)做全面檢查各設(shè)備運(yùn)行及構(gòu)件的情況。

（五）正式提升

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

1.同步吊點(diǎn)設(shè)置

每臺(tái)液壓提升器處各設(shè)置一套行程傳感器，用以測(cè)量提升過(guò)程中各臺(tái)液壓提升器的提升位移同步性。主控計(jì)算機(jī)根據(jù)各個(gè)傳感器的位移檢測(cè)信號(hào)及其差值，構(gòu)成“傳感器－計(jì)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(gè)提升過(guò)程的同步性。

2.姿態(tài)檢測(cè)調(diào)整

用測(cè)量?jī)x器檢測(cè)各吊點(diǎn)的離地距離，計(jì)算出各吊點(diǎn)相對(duì)高差。通過(guò)液壓提升系統(tǒng)設(shè)備調(diào)整各吊點(diǎn)高度，使提升單元達(dá)到設(shè)計(jì)姿態(tài)。

3.整體同步提升

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

4.提升過(guò)程的微調(diào)

在提升過(guò)程中，因?yàn)榭罩凶藨B(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(kāi)始前，將計(jì)算機(jī)同步控制系統(tǒng)由自動(dòng)模式切換成手動(dòng)模式。根據(jù)需要，對(duì)整個(gè)液壓提升系統(tǒng)中各個(gè)吊點(diǎn)的液壓提升器進(jìn)行同步微動(dòng)（上升或下降），或者對(duì)單臺(tái)液壓提升器進(jìn)行微動(dòng)調(diào)整。微動(dòng)即點(diǎn)動(dòng)調(diào)整精度可以達(dá)到毫米級(jí)，完全可以滿足結(jié)構(gòu)安裝的精度需要。

5.提升就位

提升單元提升至距離設(shè)計(jì)標(biāo)高約200mm 時(shí)，暫停提升；各吊點(diǎn)微調(diào)使結(jié)構(gòu)精確提升到達(dá)設(shè)計(jì)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)，后裝桿件安裝，使提升單元結(jié)構(gòu)形成整體穩(wěn)定受力體系。液壓提升系統(tǒng)設(shè)備同步減壓，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(shí)措施，完成提升單元的整體提升安裝。

（六）屋面網(wǎng)架的卸載

本工程采用計(jì)算機(jī)控制液壓提升器進(jìn)行同步卸載，卸載量的可控性及同步性較好，卸載不會(huì)對(duì)主體產(chǎn)生較大的應(yīng)力及應(yīng)變。在施工過(guò)程中采用先卸載千斤頂結(jié)構(gòu)，后卸載液壓提升。

1.卸載方法

卸載根據(jù)微調(diào)循環(huán)、均勻卸載的原則進(jìn)行卸載，吊裝區(qū)卸載時(shí)通過(guò)設(shè)置在臨時(shí)支架頂部的螺旋千斤頂進(jìn)行卸載，卸載時(shí)通過(guò)統(tǒng)一指揮進(jìn)行同步操作，根據(jù)同步調(diào)節(jié)螺旋千斤頂?shù)慕z扣對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行逐級(jí)卸載，直至結(jié)構(gòu)和千斤頂全部脫離。液壓提升區(qū)屋面網(wǎng)架采用計(jì)算機(jī)控制液壓提升器進(jìn)行同步逐級(jí)卸載。

2.卸載步驟

網(wǎng)架提升就位后，連接嵌補(bǔ)區(qū)桿件按分級(jí)卸載控制量，慢慢將屋面鋼絞線進(jìn)行下降，卸載控制量根據(jù)計(jì)算量，按照10%、30%、50%、70%、90%、100%逐級(jí)進(jìn)行卸載。

四、總結(jié)

通過(guò)液壓同步提升技術(shù)，將北指廊A 區(qū)大廳鋼結(jié)構(gòu)屋面整體提升，不僅解決了施工限高問(wèn)題，工期得到極大改善，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益明顯，同時(shí)也為類(lèi)似工程提供了借鑒意義。