整體頂升法在通用機(jī)場(chǎng)機(jī)庫(kù)中的應(yīng)用

陳鵬，王志偉，張明冬，齊亞雄

（中國(guó)建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100070）

1 引言

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)作為大跨度鋼結(jié)構(gòu)的代表形式之一，施工難度較大，必須采用特定的施工方法，整體頂升法就是使用較為廣泛的施工方法之一，其基本原理是在投影地面完成鋼架結(jié)構(gòu)安裝，然后利用千斤頂將鋼架結(jié)構(gòu)頂升至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置。在實(shí)際施工過(guò)程中，頂升支撐結(jié)構(gòu)既可以利用原有結(jié)構(gòu)柱，也可以搭建臨時(shí)支架，配合必要的導(dǎo)向設(shè)施即可完成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工，高空作業(yè)量大幅減少，也不必考慮網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在空中發(fā)生位移，整體施工效率較高，并且也能保障施工質(zhì)量。

2 工程概況

費(fèi)縣通用機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目位于山東省臨沂市費(fèi)縣胡陽(yáng)鎮(zhèn)，項(xiàng)目包括通航綜合樓、機(jī)場(chǎng)專業(yè)樓、通航服務(wù)中心、1#機(jī)庫(kù)、2#機(jī)庫(kù)、3#機(jī)庫(kù)、4#機(jī)庫(kù)、道口以及門(mén)房，共10 個(gè)單體。其中，機(jī)庫(kù)部分設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土排架柱加網(wǎng)架屋蓋體系，機(jī)庫(kù)屋面球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架整體為長(zhǎng)方形，其中，1#機(jī)庫(kù)和3#機(jī)庫(kù)網(wǎng)架寬43 m，長(zhǎng)90 m，面積約為3 870 m2；2#機(jī)庫(kù)和4#機(jī)庫(kù)寬43 m，長(zhǎng)60 m，面積約為2 580 m2。球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架采用斜放四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)為螺栓球及焊接球混裝節(jié)點(diǎn)。1#～4#機(jī)庫(kù)網(wǎng)架質(zhì)量約680 t，采用下弦支撐，高度2.50～6.00 m，為規(guī)則網(wǎng)架。

3 項(xiàng)目施工重難點(diǎn)分析

在本項(xiàng)目中主要存在以下幾方面重難點(diǎn)：（1）對(duì)安全作業(yè)防護(hù)要求較高，尤其是網(wǎng)架屋面結(jié)構(gòu)部分的施工安全防護(hù)；（2）頂升架的安裝，這是整個(gè)施工過(guò)程控制的關(guān)鍵點(diǎn)之一，并且也關(guān)系到后續(xù)頂升施工；（3）頂升施工過(guò)程監(jiān)測(cè)，尤其是架體整體性及頂升架體的垂直度監(jiān)測(cè)；（4）本項(xiàng)目的頂升高度較大，最高處達(dá)11 m，施工過(guò)程中不確定因素較多；（5）本項(xiàng)目網(wǎng)架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，在具體施工過(guò)程中，交叉施工部分較多，需要多工種協(xié)同配合，管理難度較大；（6）項(xiàng)目工期緊，部分鋼構(gòu)件需要定制，如何保證材料及時(shí)有序供應(yīng)是項(xiàng)目建設(shè)階段的施工重點(diǎn)；（7）本項(xiàng)目工程量較大，大致在680 t，施工面積大、高空作業(yè)頻繁、部分施工階段工期緊張、施工周期短，合理組織施工是保證現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度的管理重點(diǎn)；（8）本項(xiàng)目施工工藝比較復(fù)雜，涉及高空胎架組裝、構(gòu)件高空拼裝、高空吊裝、高空焊接及液壓提升等多項(xiàng)施工工藝，整體難度較高。

4 網(wǎng)架頂升施工技術(shù)

4.1 頂升設(shè)備選擇

頂升設(shè)備主要包括千斤頂、頂升架、泵站以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)4 部分，本項(xiàng)目中千斤頂采用的是雙動(dòng)式千斤頂，泵站供油時(shí)活塞向外伸出，泵站回油時(shí)，活塞自動(dòng)收回。如將活塞上端固定，則油缸向上運(yùn)動(dòng)。頂升架采用的是格構(gòu)式支撐架，整體由型鋼制成，其主要作用是將被提升鋼架結(jié)構(gòu)的重力荷載傳遞至地基[1]。泵站的主要作用是為千斤頂供油并收回液壓油，本項(xiàng)目中，泵站電機(jī)的功率為2 kW，電磁閥的型號(hào)為4WE10E24W，油箱儲(chǔ)油量為60 L，油泵額定壓力為31.5 MPa，油泵流量為24 L/min。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用的是PLC 電腦同步液壓頂升系統(tǒng)，該系統(tǒng)支持一拖五同步調(diào)試，同步精度可以達(dá)到1 mm。

4.2 施工準(zhǔn)備

在網(wǎng)架整體頂升施工準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，主要涉及兩方面工作：（1）繪制頂升坐標(biāo)圖。要求作業(yè)人員將頂升坐標(biāo)一一標(biāo)注在頂升相鄰的柱子上，以便在后續(xù)頂升施工過(guò)程中開(kāi)展測(cè)控工作。（2）驗(yàn)收頂升支撐基礎(chǔ)。安裝頂升架之前必須先完成支撐基礎(chǔ)的驗(yàn)收工作，確認(rèn)各個(gè)支撐點(diǎn)標(biāo)高、位置符合施工標(biāo)準(zhǔn)，誤差在允許范圍內(nèi)[2]。支撐面標(biāo)高允許偏差為0～5.0 mm，水平度允許偏差為相鄰支撐面高差不超過(guò)15 mm；支撐基礎(chǔ)中心偏移允許誤差為不超過(guò)30.0 mm；支撐基礎(chǔ)最大高差允許偏差為30.0 mm。

4.3 施工過(guò)程

4.3.1 組裝頂升架

安裝頂升架并將頂升架與支撐架連接，組裝頂升架時(shí)，必須保證中心和網(wǎng)架頂升點(diǎn)位置垂直度的誤差＜5 mm。將液壓油缸置于頂升支架中央，接好液壓油缸和油箱的油管，調(diào)試控制柜，檢查線路等做好頂升前的準(zhǔn)備工作。

4.3.2 試頂

試頂是正式頂升作業(yè)前的必要環(huán)節(jié)，主要目的是確定千斤頂?shù)男谐趟俣扰c壓力的關(guān)系，同時(shí)，還要確定每級(jí)頂升的距離和所需時(shí)間。試頂作業(yè)的參數(shù)根據(jù)項(xiàng)目相關(guān)資料、施工現(xiàn)場(chǎng)情況以及同類型工程施工經(jīng)驗(yàn)確定，包括每級(jí)頂升量、千斤頂壓力以及頂升完成時(shí)間等。完成試頂準(zhǔn)備工作，調(diào)配好各崗位工作人員后，在操作總指揮下開(kāi)始加載千斤頂，要求必須保持均勻同步。第一次加載時(shí)，千斤頂操作工必須注意各自千斤頂發(fā)生行程時(shí)的油壓表讀數(shù)，并根據(jù)第一級(jí)加載時(shí)間和頂升量調(diào)整各自的加載速度，保證千斤頂在規(guī)定時(shí)間內(nèi)均勻地完成規(guī)定的頂升量。如相鄰的千斤頂已發(fā)生位移但自己的千斤頂沒(méi)有壓力時(shí)，可稍稍加快加載速度。當(dāng)前15 s 內(nèi)千斤頂還沒(méi)有正常壓力時(shí)，則要報(bào)告現(xiàn)場(chǎng)管理人員，由管理人員報(bào)告操作總指揮，在總指揮下令停止加載后，所有千斤頂均要停止加載，待故障排除后再重新加載。

4.3.3 正式頂升

進(jìn)行正式頂升作業(yè)前，首先需要根據(jù)試頂結(jié)果重新確定千斤頂壓力、頂升時(shí)間以及每級(jí)頂升量等參數(shù)，同時(shí)，根據(jù)試頂過(guò)程中監(jiān)測(cè)到的應(yīng)力變化以及變形數(shù)據(jù)判斷頂升工藝是否科學(xué)，整個(gè)頂升作業(yè)過(guò)程是否安全。頂升過(guò)程中要對(duì)建筑應(yīng)力、變形、千斤頂行程等數(shù)據(jù)進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)，如發(fā)現(xiàn)有超過(guò)安全控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須馬上向技術(shù)指導(dǎo)報(bào)告并停止加載，楔緊鋼板，再對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分拆，找出原因，采取有效措施后方可再繼續(xù)頂升，每一級(jí)頂升到位后，都要對(duì)各千斤頂?shù)男谐踢M(jìn)行比較，如建筑的其他監(jiān)測(cè)項(xiàng)目表明建筑處于安全狀態(tài)，但各千斤頂行程有差別，也必須在下一級(jí)頂升時(shí)對(duì)各千斤頂頂升量進(jìn)行調(diào)整并消除差別，不能讓各千斤頂頂升量誤差逐級(jí)累加，以免造成建筑損傷，每級(jí)頂升完成后楔緊鋼板。在整個(gè)頂升過(guò)程中要對(duì)建筑進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)，并通過(guò)信息化施工手段，改進(jìn)頂升工藝，確保頂升安全。

正式頂升過(guò)程中，控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式設(shè)定為自動(dòng)模式，按照網(wǎng)架安裝要求，將鋼架結(jié)構(gòu)頂升到設(shè)計(jì)標(biāo)高，若發(fā)現(xiàn)部分點(diǎn)位和支座高度不符，則需要進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整，完成后即鎖定千斤頂。拉索纜繩時(shí)要注意觀測(cè)屋面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與偏移情況，按照要求將纜繩調(diào)節(jié)到位并緊固繩卡。完成加固處理后，作業(yè)人員需對(duì)各個(gè)部位進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題需要及時(shí)采取措施。關(guān)于網(wǎng)架變形監(jiān)測(cè)，可以將高程基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置在混凝土柱上，同時(shí)，在下弦球與焊接球上設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，開(kāi)始頂升前準(zhǔn)確測(cè)量各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，做好數(shù)據(jù)記錄，待完成頂升后重新測(cè)量各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，利用二者相對(duì)高差判斷網(wǎng)架變形情況。關(guān)于頂升架的沉降觀測(cè)，需要將觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置在頂升架底部，頂升前測(cè)量高程基準(zhǔn)點(diǎn)與觀測(cè)點(diǎn)高差，同時(shí)，在每個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)始末重新測(cè)量二者高差，以判斷頂升架沉降情況。

4.4 控制措施

為保證網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在頂升過(guò)程中的穩(wěn)定性以及水平度，在液壓頂升器中任意選擇1 臺(tái)，以該液壓頂升器的行程位移量和頂升速度作為標(biāo)準(zhǔn)值，以此作為頂升作業(yè)過(guò)程中位移與速度的基準(zhǔn)量。利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制其余的液壓頂升器以各自位移量進(jìn)行跟蹤對(duì)比，根據(jù)兩點(diǎn)間位移量之差動(dòng)態(tài)調(diào)整頂升過(guò)程，確保在頂升過(guò)程中各個(gè)吊點(diǎn)始終保持同步。為確保頂升點(diǎn)的同步精度，利用計(jì)算控制系統(tǒng)控制頂升施工過(guò)程，通過(guò)油壓傳感器、泵源限壓以及高精度行程控制等多重控制方式確保頂升點(diǎn)保持同步，一旦部分頂升點(diǎn)超過(guò)預(yù)定壓力，則泵源會(huì)自動(dòng)卸荷溢流，從而確保部分頂升點(diǎn)不會(huì)超過(guò)設(shè)定反力值的10%，通過(guò)這種方式，本項(xiàng)目頂升點(diǎn)的同步控制精度可以限制在不超過(guò)20 mm。

4.5 設(shè)備、頂升架拆除

網(wǎng)架安裝工作完成并且經(jīng)過(guò)驗(yàn)收后開(kāi)始卸載頂升設(shè)備，但僅限于油缸，頂升支架則需要在桿件以及網(wǎng)架制作全部焊接完成后才能開(kāi)始卸載。卸載設(shè)備時(shí)，由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制液壓千斤頂進(jìn)行卸載，使頂升支架慢慢回落。需要注意的是，若支座處于不完全受力情況下，液壓頂升不能完全卸壓；卸載速度需要控制在3 mm/min 以下，確保設(shè)備穩(wěn)定下降。頂升支架應(yīng)于網(wǎng)架支座焊接完成、網(wǎng)架撓度檢測(cè)合格后按照順序拆除，利用網(wǎng)架作為拆除支架的支點(diǎn)，采用5 t 手拉葫蘆邊拆除支架邊降落千斤頂，使支架在千斤頂作用下徐徐下落。手拉葫蘆只是輔助支架，支架拆除主要靠液壓油缸來(lái)完成。拆除工作應(yīng)由專職頂升人員組織，其他工作人員輔助完成，在拆除時(shí)應(yīng)嚴(yán)格保證人員及其他設(shè)施的安全。同時(shí)，隨時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)架在拆除支架時(shí)的撓度變化情況。

5 注意事項(xiàng)及安全保障措施

5.1 注意事項(xiàng)

在網(wǎng)架整體頂升作業(yè)過(guò)程中，需要注意以下7 個(gè)方面：

1）在頂升作業(yè)過(guò)程中，施工現(xiàn)場(chǎng)除作業(yè)人員外，其余閑雜人員嚴(yán)禁進(jìn)入施工區(qū)域；

2）整個(gè)頂升作業(yè)過(guò)程中由現(xiàn)場(chǎng)總指揮負(fù)責(zé)統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理；

3）進(jìn)行正式頂升作業(yè)時(shí)，需要嚴(yán)格控制頂升速度，并且需要安排專人負(fù)責(zé)觀測(cè)網(wǎng)架；

4）試頂升環(huán)節(jié)，要注意記錄千斤頂?shù)挠捅脡毫?，根?jù)記錄的數(shù)據(jù)計(jì)算各個(gè)支撐點(diǎn)的支座反力，并對(duì)比分析計(jì)算結(jié)果以及記錄的數(shù)據(jù)，若二者基本相符，則表明網(wǎng)架驗(yàn)算無(wú)誤；若中間的油泵壓力基本穩(wěn)定，4 個(gè)角點(diǎn)支撐反力交替增大，說(shuō)明千斤頂發(fā)揮了自我調(diào)節(jié)作用，即受力小的頂升得快，受力大的頂升得慢；

5）在網(wǎng)架頂升過(guò)程中，需要對(duì)網(wǎng)架進(jìn)行全面檢查，具體內(nèi)容包括網(wǎng)架是否出現(xiàn)偏移、頂升支架是否處于正常狀態(tài)、網(wǎng)架桿件是否存在彎曲的情況等；

6）初次頂升階段，每頂升500 mm 需要對(duì)網(wǎng)架檢測(cè)1 次，確認(rèn)無(wú)異常情況后再次頂升；

7）正式頂升過(guò)程中，以單次頂升高度為1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，要求油缸起升高度必須高于1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)；完成1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)頂升后，需要利用經(jīng)緯儀或磁力線錘調(diào)整頂升支架。

5.2 安全保障措施

1）進(jìn)行網(wǎng)架頂升作業(yè)前需要制定好現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急預(yù)案，將各種可能發(fā)生的情況考慮在內(nèi)，并制定完善的應(yīng)對(duì)措施；

2）開(kāi)展網(wǎng)架頂升作業(yè)時(shí)，需要在施工現(xiàn)場(chǎng)劃定安全區(qū)，以防止頂升過(guò)程中意外發(fā)生重物墜落時(shí)造成人員傷亡，同時(shí)，在頂升作業(yè)過(guò)程中，施工區(qū)域內(nèi)嚴(yán)禁進(jìn)行交叉作業(yè)，與頂升作業(yè)無(wú)關(guān)人員禁止進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)；

3）參與高空作業(yè)的人員必須做好個(gè)人防護(hù)措施，經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能開(kāi)始作業(yè)；

4）在整個(gè)施工過(guò)程中，必須安排專人負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的變形情況，并做好記錄，發(fā)現(xiàn)異常情況要及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)總指揮報(bào)告。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本項(xiàng)目的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)跨度大、高度大、鋼構(gòu)件尺寸及數(shù)量較大，整體施工難度高，施工工藝復(fù)雜，采用整體頂升法進(jìn)行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工顯著提升了施工效率，保障了項(xiàng)目進(jìn)度，同時(shí)充分保障了施工質(zhì)量，符合項(xiàng)目設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。