大型鋼結(jié)構(gòu)高空滑移及液壓同步提升技術(shù)研究

馮 浩 徐飛飛 朱 丁 王遠(yuǎn)鑫 楊梓涵

1 工程概況

西安市兒童醫(yī)院經(jīng)開院區(qū)項目位于陜西省西安市經(jīng)開區(qū)高鐵新城內(nèi)，尚稷路以北、草灘八路以東、尚林路以南、草灘七路以西，用地面積133 330 m2，容積率2.25。總建筑面積479 948 m2，其中地上建筑面積為300 000 m2，地下建筑面積為179 948 m2，39 990 m2為人防建筑面積。204 800 m2為一期的總建筑面積，其中地上建筑面積120 000 m2，地下建筑面積為84 800 m2；二期總建筑面積為275 148 m2，其中地上建筑面積為180 000 m2，地下建筑面積95 148 m2。

本次大型鋼結(jié)構(gòu)高空滑移及液壓提升技術(shù)的應(yīng)用位置在3-1#樓和3-2#樓之間，17 ～21 軸與M ～N 軸相交處，大型鋼結(jié)構(gòu)連廊提升安裝后最低點標(biāo)高為36 m，最高點標(biāo)高為48.6 m，跨度為24.3 m。整個連廊為鋼桁架結(jié)構(gòu)，桁架與主梁由Q355 焊接型鋼構(gòu)成，在桁架與主樓連接處還設(shè)置有LRB800 橡膠支座，整個大型鋼結(jié)構(gòu)連廊重約200 t，施工難度大。

2 大型鋼結(jié)構(gòu)連廊吊裝滑移方案設(shè)計

2.1 鋼結(jié)構(gòu)連廊吊裝至滑移平臺方案

鋼結(jié)構(gòu)連廊安裝高度在36 m 以上，由于鋼結(jié)構(gòu)連廊重量較大，桿件較多，如果采用分體式高空安裝，不僅焊接工作量巨大，而且高空組裝存在一定的風(fēng)險，并不符合該項工程高效、安全的建設(shè)需求。如果采用整體式吊裝，則需要的吊車噸位較大，對于地面基礎(chǔ)有著更高的要求，也存在一定的安全風(fēng)險。應(yīng)用大型鋼結(jié)構(gòu)高空滑移及液壓提升技術(shù)能夠有效提高施工效率，對降低施工難度和施工危險性具有重要的作用[1]。

在本項目中，鋼結(jié)構(gòu)連廊吊裝至滑移平臺的方案設(shè)計如下。首先，在地面將鋼結(jié)構(gòu)連廊拼裝完成，然后利用大型吊具將連廊分成兩段吊裝在18.85 m 標(biāo)高的滑梯軌道車上。其次，在第一段連廊吊裝到位后，需要利用倒鏈拉動滑移軌道車使第一段鋼結(jié)構(gòu)連廊移動到既定位置，再進(jìn)行第二段的吊裝。兩段鋼結(jié)構(gòu)連廊重量均為80 t，其余部件由吊車直接轉(zhuǎn)移到安裝平臺上。另外，為了保障吊裝工作的安全性和可靠性，所用吊車要能夠滿足吊裝重量的需求。本次項目所選用的吊車型號為ZLJ5841JQZ600H，該吊車最大提升重量為600 t，起升高度為17.3 ～90 m，滿足本次工程實際需求。

通過計算鋼絲繩的受力情況并查閱鋼絲繩規(guī)格表得知，本項目可以選用直徑為52 mm 的鋼絲繩。為了保障吊裝施工的安全性，本次方案選用T-BX35-1 弓形卸扣，經(jīng)計算可滿足工程的實際施工需求。

2.2 滑移方案設(shè)計

本方案中，滑移施工主要利用ZLJ5841JQZ600H 吊車將拼裝好的鋼結(jié)構(gòu)連廊分段吊裝在18.85 m 高的滑移軌道車上，然后利用倒鏈將鋼結(jié)構(gòu)連廊移動至預(yù)設(shè)計位置，再按照提升設(shè)計方案進(jìn)行提升作業(yè)。為了確保滑移施工的安全性和可靠性，在本次方案的設(shè)計工作中，要對滑移導(dǎo)軌、支撐鋼架等部分進(jìn)行受力計算，以保障所有構(gòu)件的最大載荷性能可滿足滑移方案的設(shè)計要求[2]。

2.2.1 滑移導(dǎo)軌設(shè)計方案

本次方案選用38#導(dǎo)軌，導(dǎo)軌與鋼梁選擇斷焊連接。在斷焊前，相關(guān)施工人員需要利用水平儀對導(dǎo)軌進(jìn)行找平處理，如果導(dǎo)軌部分位置出現(xiàn)下陷情況，可以利用塞鐵將該部位墊高，達(dá)到滑移水平要求。找平過程中，工作人員需利用全站儀測量4 條導(dǎo)軌，確保兩兩間距誤差不超出4 mm。若超出則需對導(dǎo)軌進(jìn)行調(diào)整，確保無誤后進(jìn)行焊接定位[3]。

2.2.2 專用鋼架設(shè)計

在滑移施工過程中，由于受原建筑18.85 m 處現(xiàn)澆板和框架梁結(jié)構(gòu)的限制，其所能承受的較小，并不能滿足鋼結(jié)構(gòu)連廊的整體滑移。因此，應(yīng)根據(jù)原有結(jié)構(gòu)設(shè)計專用鋼架，將滑移車放置在專用鋼架上，然后將全部傳遞到框架柱上，進(jìn)而確保施工安全。

2.2.3 滑移車方案設(shè)計

由于鋼結(jié)構(gòu)連廊底部與地面并不是平齊狀態(tài)，因此在設(shè)計滑移車時應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)連廊的實際尺寸情況決定滑移車的高度。經(jīng)過計算得知，滑移車高度一端需要設(shè)置為4 950 mm，另一端則設(shè)置為750 mm。

2.2.4 滑移施工具體設(shè)計

在將鋼結(jié)構(gòu)連廊吊裝到位并拼裝完成后，需要進(jìn)行滑移施工。在滑移施工前，需要在南側(cè)M 軸線處的南側(cè)女兒墻上固定一根直徑為10 mm 的鋼絲繩，且鋼絲繩每隔2 m 設(shè)置一個卡扣掛點，用于倒鏈的安、掛。滑移時主要采用5 t 倒鏈同時拖拽兩端滑移車，每前進(jìn)2 m 需要檢查導(dǎo)軌、滑移車以及鋼結(jié)構(gòu)連廊等。如果其中出現(xiàn)偏差，應(yīng)調(diào)整后再繼續(xù)進(jìn)行，直到移動到預(yù)先設(shè)定的位置。

李宇春2008年發(fā)行的《秀才胡同》以旁者的角度來敘述胡同里一段缺憾美的動人愛情故事，借歌曲的反復(fù)吟唱、修辭格的巧妙應(yīng)用來將自己內(nèi)心的微妙感受與文化意蘊相糅合，使人感同身受，雖含而不露卻擁有直抵人心的力量。

2.3 液壓同步提升方案設(shè)計

2.3.1 超大型構(gòu)件液壓同步提升施工技術(shù)優(yōu)勢

本次工程根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)連廊及現(xiàn)場施工環(huán)境特點，采用地面拼裝、整體提升的施工工藝，其優(yōu)勢有以下幾點。

第一，根據(jù)現(xiàn)場情況和提升設(shè)備的能力進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)連廊的分段組合，極大提高了提升工作的靈活性，同時鋼結(jié)構(gòu)連廊的提升重量、跨度以及面積均不再受建筑結(jié)構(gòu)的限制。

第二，柔性索具的應(yīng)用能夠打破原有的提升高度限制。

第三，液壓提升器相比傳統(tǒng)機械提升器具有逆向運動自鎖能力，能夠有效提高液壓同步提升施工的安全性和穩(wěn)定性。

第四，液壓提升器在實際提升過程中，主要由液壓回路驅(qū)動，該驅(qū)動形式下提升加速度較小，也能夠有效降低鋼結(jié)構(gòu)連廊連接件的動載荷。

第六，液壓提升器自動化水平較高，操作簡單，并且具有較高的穩(wěn)定性。在本次液壓同步提升施工過程中，主要選用的技術(shù)和設(shè)備有超大型構(gòu)件液壓同步提升施工技術(shù)、TLJ-600 型液壓提升器、TLJ-2000 型液壓提升器、TL-HPS60 型液壓泵源系統(tǒng)以及TL-CS 11.2 型計算機同步控制系統(tǒng)[4]。

2.3.2 液壓同步提升原理

液壓同步提升技術(shù)的實際應(yīng)用主要依靠液壓提升器作為主要提升工具，同時將柔性鋼絞線作為提升索具來提升重物。該提升形式具有安全可靠的特點，并且整體提升器具有重量較輕、易移動安裝的優(yōu)點。液壓提升器兩端的楔型錨具具有單向自鎖作用，當(dāng)錨具工作（緊）時，會自動鎖緊鋼絞線；錨具不工作（松）時，放開鋼絞線，鋼絞線可上下活動。當(dāng)液壓提升器周期性重復(fù)動作時，被提升重物則一步步向前移動。

上升工況步序動作分為6步：第1步，下錨松，上錨緊，夾緊鋼絞線，如圖1所示；第2 步，提升器同步提升重物，如圖2所示；第3 步，下錨緊，夾緊鋼絞線，如圖3 所示；第4 步，主油缸微縮，上錨片脫開；第5 步，上錨具上升，上錨全松；第6 步，主油缸非同步縮回原位。

圖1 第一步（來源：作者自繪）

圖2 第二步（來源：作者自繪）

圖3 第三步（來源：作者自繪）

3 提升工藝流程

在大型鋼結(jié)構(gòu)高空滑移和液壓同步提升的施工過程中，提升是其中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，有效設(shè)置提升工藝對于提高施工安全性和施工效率具有重要作用。在本項目中，提升工藝流程主要設(shè)置如下。

一是在鋼結(jié)構(gòu)連廊滑移到指定位置后，安裝提升平臺，然后固定安裝提升器，最后連接提升器的鋼絞線與下方鋼結(jié)構(gòu)連廊的吊具。

二是啟動提升器，鋼結(jié)構(gòu)連廊提升高度達(dá)到5 m 后停止提升。

三是將第二段鋼結(jié)構(gòu)連廊滑移到位并進(jìn)行組裝，形成結(jié)構(gòu)連廊整體。

四是啟動提升器，整體提升鋼結(jié)構(gòu)連廊，直至距預(yù)定位置200 mm 處降低提升速度，然后利用提升器進(jìn)行微調(diào)，在對口處達(dá)到相應(yīng)位置后，鎖緊液壓缸。

五是卸載提升器，將鋼結(jié)構(gòu)連廊的整體載荷轉(zhuǎn)移到預(yù)裝段上，拆除臨時結(jié)構(gòu)和提升器。

4 鋼結(jié)構(gòu)提升施工操作

4.1 提升施工控制要點

為確保鋼結(jié)構(gòu)連廊提升的安全性和平穩(wěn)性，在提升技術(shù)落實時擬采用“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。

4.2 同步提升施工

4.2.1 提升分級加載

提升前需要模擬觀測鋼結(jié)構(gòu)連廊的提升過程，確認(rèn)無誤后進(jìn)行施工。在鋼結(jié)構(gòu)連廊提升前，利用計算機仿真計算各提升吊點的反力值作為依據(jù)，分級加載鋼結(jié)構(gòu)連廊結(jié)構(gòu)單元。各不同吊點處的液壓提升系統(tǒng)壓力緩慢增加，由20%增加至40%，再到60%、80%，在觀察各部分均無任何異常情況下可以持續(xù)加壓到90%，后降低加壓速率，以5%的基數(shù)向上加壓，直到鋼結(jié)構(gòu)連廊結(jié)構(gòu)全部脫離拼裝臺。每一步分級加載完成后，均應(yīng)停止設(shè)備，全面檢查各不同吊點的穩(wěn)固性和連廊結(jié)構(gòu)的變形情況，同時還需要檢查主樓支持部位的穩(wěn)定情況，確保安全的前提下再次加載。當(dāng)加載至結(jié)構(gòu)將要離開拼裝架時，可能存在各點不同時離地的情況，此時應(yīng)降低加壓速率，進(jìn)而降低提升速度，并且還需要密切關(guān)注各點的情況，必要時可通過單點動形式來實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)連廊的提升，保障鋼結(jié)構(gòu)框架離地的平穩(wěn)性[5]。

4.2.2 結(jié)構(gòu)離地檢查

鋼結(jié)構(gòu)連廊整體提升至100 mm 高度后，應(yīng)停止提升并鎖定液壓系統(tǒng)，使鋼結(jié)構(gòu)連廊在空中保持平穩(wěn)，空中停留時間持續(xù)12 h 以上。在此期間，工作人員需全面檢查吊點、提升設(shè)備等，并將檢查結(jié)果匯報給項目部。在各項檢查無誤且停留時間達(dá)12 h以上，可再次提升。

4.2.3 提升過程微調(diào)

為了保障結(jié)構(gòu)提升的平穩(wěn)性，需要在鋼結(jié)構(gòu)連廊提升過程中微調(diào)桿件對口，確保鋼結(jié)構(gòu)連廊提升的安全性和有效性。

4.2.4 提升就位

在鋼結(jié)構(gòu)連廊提升到既定位置后暫停液壓提升設(shè)備，通過手動控制各吊點，將各層弦桿精確提升到設(shè)計位置，然后將各層弦桿與端部分段接口固定，再進(jìn)行同步卸載，直至鋼絞線完全松弛。在確保鋼結(jié)構(gòu)連廊就位完成后，進(jìn)行對點焊接，最后拆除提升設(shè)備。

5 結(jié)語

本工程采用大型鋼結(jié)構(gòu)高空滑移及液壓同步提升技術(shù)，成功將200 t 鋼結(jié)構(gòu)連廊安裝到指定位置。相比其他施工方式，該技術(shù)具有以下特點：第一，焊接和拼裝工作在地面完成，可以有效縮短施工周期，對提高施工安全性和施工質(zhì)量也有著重要作用；第二，采用同步提升技術(shù)安裝鋼連廓，減少了大型起吊設(shè)備的使用和臨時設(shè)施的搭設(shè)，省時省工，獲得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。