基于液壓千斤頂?shù)膬煞N整體頂升方法對比

張恒嘉，陳鵬，李玉慶

（中國建筑土木建設(shè)有限公司，北京100070）

1 引言

飛機庫作為一種特殊功能的高大空間工業(yè)建筑，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計是其中極其重要的一部分。目前，常見的飛機庫網(wǎng)架形式分為4類，分別為平面桁架系網(wǎng)架、三角錐體系網(wǎng)架、六角錐體系網(wǎng)架和四角錐體系網(wǎng)架。隨著網(wǎng)架結(jié)構(gòu)實際受力和構(gòu)造特點越來越復(fù)雜，對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝也提出了更高要求。2021年，以岳陽市港口散貨料倉為背景，田朋飛[1]利用高空拼裝施工技術(shù)進行了實際工程利用，結(jié)果表明該技術(shù)在一定程度上可以提高效率，可為類似工程借鑒。史姣[2]等以某一具體改造項目為例，分析了門式屋架整體吊裝工法，實踐發(fā)現(xiàn)該方法在一定程度上可以降低作業(yè)高度，減少高空作業(yè)工程量，提高安裝效率，但該安裝方法的應(yīng)用具有一定范圍。顏世健[3]結(jié)合相關(guān)工程案例，圍繞整體吊裝技術(shù)開展了研究，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)具有費用低，施工效率高等優(yōu)點。

整體頂升方法按千斤頂?shù)奈恢每梢苑譃樯隙耸秸w頂升和下端式整體頂升，其中上端式整體頂升是指頂升過程中液壓千斤頂始終在頂升標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上方，下端式整體頂升是指千斤頂始終在頂升標(biāo)準(zhǔn)節(jié)下方，為了安全、平穩(wěn)和加快工程進度頂升，以費縣通用機場的2#和4#機庫為例，選用這2種技術(shù)進行分析對比，為后續(xù)機庫網(wǎng)架施工提供良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

2 工程概況

本工程機庫屋面球節(jié)點網(wǎng)架整體為長方形，其中1#機庫、3#機庫網(wǎng)架寬度為43 m，長度為90 m，面積約為3 870 m2；2#機庫、4#機庫寬度為43 m，長度為60 m，面積約為2 580 m2，高度均為18 m。球節(jié)點網(wǎng)架采用斜放四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，節(jié)點為螺栓球和焊接球混裝節(jié)點，節(jié)點與節(jié)點之間通過桿件相連，桿件長度為300 cm。1#~4#機庫網(wǎng)架質(zhì)量約680 t，采用下弦支撐，為規(guī)則網(wǎng)架。結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土排架柱加網(wǎng)架屋蓋體系，圖1為2#和4#機庫結(jié)構(gòu)圖，網(wǎng)架整體通過預(yù)埋件固定于混凝土網(wǎng)架柱的頂部支座上，2#機庫共16個混凝土柱，4#機庫21個混凝土柱，2#機庫選用上端式整體頂升方法，4#機庫選用下端式整體頂升方法。

圖1 2#4#機庫結(jié)構(gòu)圖

3 實驗設(shè)備

實驗中選用的頂升系統(tǒng)主要以液壓千斤頂為主，包括主控計算機、頂升油缸、泵源系統(tǒng)、攬風(fēng)繩、支撐架和穩(wěn)定架等。本項目的液壓缸參數(shù)為：缸徑（液壓缸內(nèi)徑）160 mm，行程1 100 mm，活塞桿直徑125 mm，雙作用型，額定壓力為31.5 MPa。

4 頂升工藝流程

4.1 施工思路

為了減少拼接過程中的焊接變形和焊接應(yīng)力，網(wǎng)架拼裝采用“由內(nèi)而外、先下后上”的順序。將頂升設(shè)備安裝在網(wǎng)架下弦支撐點，圖2和圖3分別為2#機庫和4#機庫工程網(wǎng)架頂升點布置圖，每個機庫均有9個頂升點，頂升點編號按照從左到右，從上到下的順序，依次為1，2，···，8，9。首先在地面上拼裝網(wǎng)格網(wǎng)架，待網(wǎng)架拼裝完成，將其頂升至設(shè)計標(biāo)高，暫停頂升，拼裝散裝區(qū)域網(wǎng)架，直至完成網(wǎng)架安裝，繼續(xù)頂升。

圖2 2#機庫工程網(wǎng)架頂升點布置圖

圖3 4#機庫工程網(wǎng)架頂升點布置圖

4.2 頂升步驟

4.2.1 上端式整體頂升

該技術(shù)頂升時主要依靠頂升支架，然后傳力于地面，平移時主要依靠頂升支架和輔助支架交替支撐。預(yù)頂升前，先在地面拼裝部分網(wǎng)架，焊接結(jié)束后，開始用小型千斤頂頂升，頂升至離地面40~50 cm時，繼續(xù)散裝拼接焊接，安裝后，繼續(xù)頂升，頂升至150 cm左右時使用大型千斤頂頂升，并在上方添加頂升支架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，拼裝焊接外圍的焊接球，啟動泵站使千斤頂活塞同步上升一個行程，安裝頂升架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，泵站回油使千斤頂缸體上升，將方鋼管（受力桿件）移至上一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，完成一個行程，重復(fù)添加15個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)直至頂升結(jié)束。由于該種方法的千斤頂始終在頂升支架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上方，因此，需要通過計算合適的位置安裝輔助支架，用于輔助頂升平移，平移時使用纜風(fēng)繩移動裝有千斤頂?shù)闹Ъ?，收縮千斤頂活塞，輔助支架支撐整個網(wǎng)架，移動千斤頂及其頂升支架，然后千斤頂活塞上升并支撐網(wǎng)架，移動輔助支架。如此進行下去，每次移動的距離為7~10 cm，重復(fù)移動網(wǎng)架直至到達指定位置。

4.2.2 下端式整體頂升

該技術(shù)主要依靠千斤頂支撐頂升架和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，預(yù)頂升前，先在地面由內(nèi)向外拼裝網(wǎng)架鋼管，一個螺栓上安裝8個鋼管，開始時仍然使用小型千斤頂頂升，頂升高度約為50 cm時停止頂升，檢查頂升設(shè)備以及擾度變形是否滿足要求，合格后散裝拼接并焊接外圍的焊接球，繼續(xù)頂升，頂升高度約為150 cm時采用大型千斤頂頂升，并在四周添加頂升架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，網(wǎng)架提升符合設(shè)計要求后，對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行高空補裝，重復(fù)過程直至頂升結(jié)束。該方法在添加頂升支架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)前，均需使用葫蘆絲手動連接千斤頂，千斤頂連著頂升架整體向上移動一個行程后，頂升支架正下方留出一個頂升架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)空間，安裝后使用螺絲連接之前安裝好的頂升架。由于這種技術(shù)的千斤頂始終在頂升架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的正下方，頂部呈四棱錐形狀，使用鋼繩絲與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)直接相連，平移時可以直接移動頂升支架，故不需要安裝輔助支架用于輔助平移。通過軟件計算各個機庫頂升點的反力大小，表1為2#和4#機庫某一過程各個頂升點的反力布置表，經(jīng)分析，該過程網(wǎng)架頂升各個點的反力大小均符合要求。

表1 2#和4#機庫網(wǎng)架頂升點反力布置表kN

4.3 頂升同步策略

為保證機庫網(wǎng)架安全穩(wěn)定頂升，頂升時應(yīng)注意以下問題：

1）應(yīng)盡量保證各個頂升吊點的液壓頂升設(shè)備配置系數(shù)基本一致，開始階段必須嚴(yán)格把控頂升速度；

2）對網(wǎng)架進行檢查時，檢查內(nèi)容主要包括：下部的頂升支架是否正常，有無嚴(yán)重的偏斜、網(wǎng)架桿件有無彎曲現(xiàn)象；

3）應(yīng)保證頂升結(jié)構(gòu)的空中穩(wěn)定性，以便網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能夠正確就位，即要求各個吊點在上升過程中能夠保持一定的同步性。

5 結(jié)論

2#機庫和4#機庫網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體頂升施工過程中，2種頂升技術(shù)的網(wǎng)架桿件均無彎曲，桿件最大應(yīng)力比和焊縫等級均滿足設(shè)計要求，經(jīng)對該單位工程進行主體結(jié)構(gòu)驗收，各項檢驗均驗收合格，觀感質(zhì)量良好。但實踐證明相比上端式整體頂升方法，下端式整體頂升方法具有以下優(yōu)點：

1）安全性高。下端式整體頂升方法添加頂升架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)是從地面添加，而上端式整體頂升方法永遠是在高處，高處作業(yè)危險性高，作業(yè)人員需要正確系掛安全帶。

2）節(jié)約成本。采用下端式整體頂升方法技術(shù)僅需1~2名作業(yè)人員即可，而上端式整體頂升方法技術(shù)需要5~8人，因此，采用下端式整體頂升方法可較大幅度節(jié)約成本，且可以明顯縮短施工工期。

綜合看來，下端式整體頂升技術(shù)對項目建設(shè)周期、經(jīng)濟效益具有一定的積極作用，對類似工程實踐可以提供良好的技術(shù)支撐。