大型鋼結(jié)構(gòu)液壓提升過程多點(diǎn)豎向同步提升施工技術(shù)分析

朱丁

0 引言

結(jié)合當(dāng)前我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展情況來看，大型建筑具有施工周期長(zhǎng)、難度大等特點(diǎn)，為建筑工程施工活動(dòng)的順利開展帶來諸多難度。鋼結(jié)構(gòu)作為大型建筑工程的主流建筑材料，被廣泛應(yīng)用于各種建筑工程中，但結(jié)合大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工情況來看，在施工過程中存在諸多挑戰(zhàn)，不利于建筑工程質(zhì)量的提升。目前我國(guó)學(xué)者對(duì)于大型鋼結(jié)構(gòu)液壓提升施工技術(shù)的研究不斷深入，劉文超認(rèn)為，液壓提升技術(shù)的應(yīng)用能夠有效解決傳統(tǒng)大型吊裝機(jī)械無(wú)法實(shí)現(xiàn)吊裝的問題，進(jìn)而提升鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量。由此可見，本文對(duì)于大型鋼結(jié)構(gòu)液壓提升過程多點(diǎn)豎向同步提升施工技術(shù)進(jìn)行分析具有重要意義。

1 工程概述

上海市閔行區(qū)莘莊商務(wù)區(qū)安納塔拉酒店商業(yè)綜合體項(xiàng)目位于閔行區(qū)莘莊鎮(zhèn)七莘路與秀文路交會(huì)處，總建筑面積為350 000m2（包含1 棟酒店地上24 層，2 棟辦公樓地上45 層，1 棟商業(yè)街地上5 層，地下車庫(kù)2 層），結(jié)構(gòu)形式為框架核心筒結(jié)構(gòu)，合同額30 億元，合同工期為760 日歷天，合同質(zhì)量要求為合格。本工程2 棟辦公樓之間有一個(gè)大型鋼結(jié)構(gòu)觀光走廊，通過采用此工法進(jìn)行安裝施工，大大節(jié)約了工程成本，縮短了工期，提高了工程質(zhì)量，為工程按時(shí)投入使用提供了堅(jiān)實(shí)的保障，也為企業(yè)贏得了贊譽(yù)。

2 液壓同步提升技術(shù)

液壓同步提升技術(shù)的基本原理是把穿心式液壓提升器技術(shù)與預(yù)應(yīng)力錨具錨固技術(shù)相結(jié)合，大型構(gòu)件為實(shí)現(xiàn)整體同步提升，液壓泵站可以使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中控制。液壓同步提升技術(shù)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)是千斤頂，液壓泵站是提供動(dòng)力的設(shè)備，懸掛承重的單元是鋼絞線，在穿心式液壓提升作用下，自動(dòng)工作錨可以進(jìn)行交替的動(dòng)作，能讓重物的上升與下降穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)。在施工現(xiàn)場(chǎng)液壓同步提升技術(shù)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性與可靠性，能滿足項(xiàng)目工程實(shí)際需求。液壓提升器提供動(dòng)力服務(wù)的為液壓泵源系統(tǒng)，多臺(tái)液壓提升器可以在就地控制器的應(yīng)用下完成控制與調(diào)整，執(zhí)行與操作計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令，數(shù)據(jù)可以反饋給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。在液壓控制器工作期間，液壓提升流程可重復(fù)執(zhí)行，即可讓重物緩慢上升與下降。

采用液壓同步提升技術(shù)的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為：取材相對(duì)比較方便，屬于現(xiàn)場(chǎng)常用的材料，比如H 型鋼、工字鋼等；施工全過程簡(jiǎn)單便捷，極大提升施工質(zhì)量與效率；對(duì)場(chǎng)地要求較小，不會(huì)受到場(chǎng)地空間影響，主體結(jié)構(gòu)等梁柱體系是整個(gè)滑移與液壓提升過程的基礎(chǔ)，且樓板的承載力要求相對(duì)較低；施工全過程可自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，確保施工全過程的安全與高效。本工法適用于狹小空間內(nèi)無(wú)法采用汽車吊等大型機(jī)械設(shè)備的高位鋼結(jié)構(gòu)連廊安裝施工，也可適用于超過汽車吊吊裝高度范圍的大型鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工。

3 大型鋼結(jié)構(gòu)液壓提升過程多點(diǎn)豎向同步提升施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 地面拼裝

液壓同步提升技術(shù)在施工全過程中，必須嚴(yán)格控制地面拼裝工作，保證提升單元拼裝的精準(zhǔn)度，為項(xiàng)目工程高質(zhì)量開展奠定基礎(chǔ)。為保證地面拼裝的精準(zhǔn)度，在投點(diǎn)與放線過程中可以使用高精度的全站儀與垂準(zhǔn)儀測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，必須設(shè)定好，地面拼裝全過程可以使用經(jīng)緯儀與水準(zhǔn)儀等儀器進(jìn)行控制。

在地面對(duì)桁架進(jìn)行拼裝，在每個(gè)接口處設(shè)置拼裝臺(tái)，為保證拼裝精準(zhǔn)度可以采用箱梁和工字梁。在鋼梁上設(shè)置不同厚度的鋼板。拼裝臺(tái)是重要場(chǎng)地，超平與放線操作使用高精度的儀器進(jìn)行，確保支架的穩(wěn)定性，保證在拼裝操作過程中不會(huì)發(fā)生變形問題。鋼桁架拼裝過程中弦桿分為上、下兩種，需按照由上至下的方式進(jìn)行操作。完成兩榀桁架拼裝后要對(duì)桁架間的連系桿進(jìn)行安裝，形成穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)。完成桁架安裝之后，要使用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行固定，然后按照順序進(jìn)行焊接操作，保證桁架與勁性柱牛腿矢高相同沒有偏差。

3.2 豎向液壓提升平臺(tái)制作

液壓平臺(tái)為三腿支撐式，對(duì)液壓平臺(tái)的焊接與固定需使用鋼板環(huán)形抱柱，確保平臺(tái)的穩(wěn)定性與安全性。液壓提升平臺(tái)的焊接如圖1 所示。H 型鋼兩端采用坡口焊，周圈滿焊，焊工必須持證上崗。在提前制作好的三腿支撐式鋼平臺(tái)上安裝液壓提升設(shè)備，將鋼絲繩穿好，油管管路需敷設(shè)好，液壓提升設(shè)備要與液壓提升泵站、液壓提升控制系統(tǒng)相連接，做好設(shè)備及系統(tǒng)的調(diào)試工作。

圖1 液壓提升平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)焊接制作

3.3 安裝液壓提升設(shè)備

（1）安裝提升上下吊點(diǎn)。鋼骨柱內(nèi)的型鋼可以通過上吊點(diǎn)加長(zhǎng)2m，將懸挑設(shè)置在柱頂并提升牛腿，液壓提升器設(shè)置在牛腿上，在桁架上的上弦桿件上焊接吊具，將其作為下吊點(diǎn)。

（2）導(dǎo)向架制作及安裝。液壓器需完成提升與下降工作，要在頂部預(yù)留出鋼絞線，長(zhǎng)度一般為5～6m，鋼絞線長(zhǎng)度在提升與下降過程中，當(dāng)超過這個(gè)長(zhǎng)度時(shí)，不僅會(huì)影響提升器的鎖定功能，還會(huì)讓其打開功能受到影響。在液壓提升系統(tǒng)中導(dǎo)向架的配置十分重要，所以鋼絞線的預(yù)留長(zhǎng)度必須符合要求，確保液壓提升器在運(yùn)行期間的穩(wěn)定性與可靠性。

導(dǎo)向架安裝在液壓提升器的上方，導(dǎo)向架導(dǎo)出方向要在方便安裝油管基礎(chǔ)上確定，確保傳感器安裝的有效性，避免影響鋼絞線的自由墜落。合理控制導(dǎo)向架與天錨的距離，一般宜控制在1.5～2m 之間，要與液壓提升器中心適當(dāng)偏離，偏離范圍宜控制在5～10cm。

（3）安裝專用地錨。為確保液壓提升器的正常工作，可以配置地錨結(jié)構(gòu)，將地錨結(jié)構(gòu)安裝在提升吊點(diǎn)的專用吊具之內(nèi)，安裝過程中要求地錨能與正上方的液壓提升器采用垂直對(duì)應(yīng)同心安裝的方式，同時(shí)采用同樣的方式安裝提升吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)。

（4）安裝鋼絞線。檢查鋼絞線，確保其沒有銹蝕、折彎等問題，穿鋼絞線采取由上至下穿法；為確保鋼絞線保持適宜的長(zhǎng)度，可以使用砂輪切割機(jī)切割。鋼絞線兩頭可以使用打磨機(jī)打磨成錐形；在提升平臺(tái)下側(cè)安裝疏導(dǎo)板，調(diào)整疏導(dǎo)板孔的位置，確保板孔與提升器各錨孔對(duì)齊；提升器的安全錨、上錨等無(wú)需使用導(dǎo)管進(jìn)行檢查；單根鋼絞線偏轉(zhuǎn)角度需＜1.5°。

3.4 結(jié)構(gòu)正式提升

（1）豎向液壓提升及就位。在提升試驗(yàn)完成后需靜置12h以上，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)是否正常進(jìn)行觀察與監(jiān)測(cè)。當(dāng)正常時(shí)可以進(jìn)行正式提升。在提升試驗(yàn)期間，會(huì)消耗大量時(shí)間，所以要由專人負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作。

（2）提升過程控制。為保證結(jié)構(gòu)單元及結(jié)構(gòu)提升過程的穩(wěn)定性與安全性，結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況做好同步提升和卸載落位控制工作，采用的方法為“吊點(diǎn)油壓均衡，結(jié)構(gòu)姿態(tài)調(diào)整，位移同步控制，分級(jí)卸載就位”。

（3）提升分級(jí)加載。提升試驗(yàn)之后，可以得到各項(xiàng)數(shù)據(jù)，確保整個(gè)提升過程符合相關(guān)要求與標(biāo)準(zhǔn)，保證提升工作的安全進(jìn)行。鋼結(jié)構(gòu)單元可以按照計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算的各提升吊點(diǎn)反力值為依據(jù)，分級(jí)加載鋼結(jié)構(gòu)單元，緩慢分級(jí)增加各吊點(diǎn)處的液壓提升系統(tǒng)伸缸壓力，從20%開始增加到80%；對(duì)各部分進(jìn)行檢查，風(fēng)險(xiǎn)沒有異常情況時(shí)可以繼續(xù)加載，增加到90%、95%、100%。分級(jí)加載過程中，必須確保其質(zhì)量，要求能做好檢查工作，避免各個(gè)結(jié)構(gòu)發(fā)生變形情況，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全。

（4）設(shè)備檢查。鋼結(jié)構(gòu)單元離開拼裝胎架100mm 時(shí)，要及時(shí)鎖定結(jié)構(gòu)單元，使用液壓提升系統(tǒng)設(shè)備完成鎖定工作，在空中停留時(shí)長(zhǎng)需達(dá)到12h 以上，然后對(duì)吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)、提升設(shè)備等進(jìn)行檢查，確保各部分沒有異常，然后正式開始提升工作。

（5）姿態(tài)檢測(cè)調(diào)整。各吊點(diǎn)的離地距離要使用測(cè)量?jī)x器檢測(cè)，各吊點(diǎn)相對(duì)高差必須科學(xué)計(jì)算出來。各吊點(diǎn)高度可以使用液壓提升系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，確保結(jié)構(gòu)保持水平姿態(tài)。

（6）整體同步提升。各吊點(diǎn)在調(diào)整后新的起始位置為各吊點(diǎn)高度，復(fù)位位移傳感器。提升要保持穩(wěn)定，確保結(jié)構(gòu)提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高附近。在提升過程中要確保提升速度保持勻速，提升速度為10m/h。

在提升過程中需做好微調(diào)工作，微調(diào)的對(duì)象為空中姿態(tài)與桿件對(duì)口等。計(jì)算機(jī)同步控制系統(tǒng)要在微調(diào)開始前調(diào)整為手動(dòng)模式。各個(gè)吊點(diǎn)的液壓提升器在整個(gè)液壓提升系統(tǒng)中進(jìn)行同步微動(dòng)，也可以微動(dòng)調(diào)整單臺(tái)液壓提升器。微動(dòng)就是點(diǎn)動(dòng)調(diào)整精度能達(dá)到毫米級(jí)，能滿足鋼結(jié)構(gòu)單元安裝的實(shí)際需求。

3.5 提升就位

將結(jié)構(gòu)提升到設(shè)計(jì)位置后要暫停提升；鋼結(jié)構(gòu)各層弦桿在微調(diào)后，確保主桁架精確度能滿足設(shè)計(jì)要求；液壓提升系統(tǒng)設(shè)備暫停之后，結(jié)構(gòu)單元需停留在空中；采取對(duì)口焊接方式固定各層弦桿與端部分段，斜腹桿在安裝后，分段操作各部分，確保斜腹桿與已裝分段結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。

3.6 卸載

安裝完成后，裝桿件之后要開啟卸載工作。以計(jì)算的提升荷載為基礎(chǔ)，吊點(diǎn)要求能同時(shí)下降卸載10%；載荷轉(zhuǎn)移現(xiàn)象會(huì)在下降過程中發(fā)生，也就是卸載速度較快的點(diǎn)會(huì)在這個(gè)過程中轉(zhuǎn)移荷載，轉(zhuǎn)移位置為卸載速度較慢的點(diǎn)，導(dǎo)致個(gè)別點(diǎn)發(fā)生超載現(xiàn)象。所以泵站頻率需合理調(diào)整，下降速度需放慢，對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的壓力和位移值要做好監(jiān)測(cè)。

4 其他要點(diǎn)

4.1 鋼桁架提升要點(diǎn)

使用SAPA 2000（V21.0.2）計(jì)算參數(shù)；提升的鋼連廊總重約200t；在吊點(diǎn)位置施加豎向約束及水平向的彈簧約束，彈簧剛度取值為0.001KN/mm；連廊在提升過程中，吊點(diǎn)屬于柔性約束，不對(duì)風(fēng)荷載進(jìn)行考慮，所以提升平臺(tái)計(jì)算過程中并沒有對(duì)風(fēng)荷載的影響進(jìn)行考慮。

4.2 材料與設(shè)備

在本項(xiàng)目中所使用的材料為鋼板、槽鋼等；主要工具設(shè)備為液壓提升器、液壓泵源系統(tǒng)等。要求材料與設(shè)備的質(zhì)量、規(guī)格、數(shù)量等均能滿足項(xiàng)目施工需求，確保項(xiàng)目工程施工的有序進(jìn)行。所使用的工具設(shè)備具體如表1 所示。

表1 工具設(shè)備匯總表

4.3 提升設(shè)備的保護(hù)

在提升作業(yè)過程中提升設(shè)備如果受到外界的影響較小，或者沒有影響，無(wú)需特殊保護(hù)。但構(gòu)件在提升到位暫停，安裝后裝桿件時(shí)需做好保護(hù)措施。在焊接作業(yè)期間不能將鋼絞線作為導(dǎo)體痛點(diǎn)，當(dāng)與鋼絞線距離較近時(shí)，可使用橡膠或石棉布保護(hù)焊接區(qū)域的鋼絞線。

4.4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）液壓提升設(shè)備在鋼連廊提升過程中，提升設(shè)備自帶的傳感器可以測(cè)出每個(gè)行程的數(shù)值，利用測(cè)量?jī)x器測(cè)量連廊整體的提升高度，在吊點(diǎn)位置設(shè)置測(cè)量點(diǎn)。

（2）各個(gè)吊點(diǎn)要在正式提升之前，測(cè)量其初始位置，各個(gè)吊點(diǎn)的鋼絲繩長(zhǎng)度需按照測(cè)量結(jié)果，在液壓提升控制系統(tǒng)的應(yīng)用下調(diào)整鋼絲繩長(zhǎng)度，讓各個(gè)吊點(diǎn)能保持在同一高度。

（3）在正式提升前要逐漸增加提升高度，在高度增加過程中提升2m 時(shí)測(cè)量一次，完成測(cè)量后要按照測(cè)量結(jié)果，對(duì)鋼絲繩長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整，使各個(gè)吊點(diǎn)在同一高度上。

（4）在提升就位過程中，鋼連廊提升至與設(shè)計(jì)高度距離20cm 位置時(shí)，需對(duì)口測(cè)量各個(gè)吊點(diǎn)位置，調(diào)低提升設(shè)備頻率，為對(duì)口測(cè)量提供支持，保證鋼連廊與隔震支座精確對(duì)口。

5 結(jié)論

綜上所述，大型鋼結(jié)構(gòu)液壓提升過程多點(diǎn)豎向同步提升施工技術(shù)的應(yīng)用，能夠?yàn)榇笮弯摻Y(jié)構(gòu)工程施工活動(dòng)的順利開展提供有利條件，在此過程中要從地面拼裝入手，做好豎向液壓提升平臺(tái)制作、液壓設(shè)備安裝等工作。尤其是在大型鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目施工復(fù)雜化的背景下，只有不斷優(yōu)化液壓同步提升工藝，才能保證施工的整體質(zhì)量與效率，促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。