用非常規(guī)吊裝設備整體提升“高、大、重”鋼網架

上海南匯建工建設（集團）有限公司 上海 201399

1 工程概況

上海飛機設計研究院4號強度試驗室工程，位于浦東新區(qū)張江高科技園區(qū)南區(qū)中國商飛設計研發(fā)基地內。本工程共有30根柱子，柱頂標高為27 m，其中兩側山墻抗風柱12根，柱子斷面尺寸0.80 m×1.20 m，縱向排架柱18根，柱子斷面尺寸1.00 m×1.50 m。主結構為正放四角錐焊接球鋼結構網架，周邊下弦多點支撐，總質量約230 t，投影軸線尺寸長為81 m，跨度為56 m，網架投影面積4 536 mm2。桿件共有9種規(guī)格，焊接球共有6種規(guī)格，總計570只，網格尺寸為4.50 m×4.00 m，網格高度為4 m，屋面設有4條玻璃天窗采光帶。

2 安裝方案選擇

大跨度、大噸位鋼結構網架工程最為關鍵的技術是安裝工程，為此，我們在安裝前即對幾種安裝方法的優(yōu)缺點進行了比較（表1）。

表1 優(yōu)缺點比較

分析認為，本工程西側有一排2層輔房，施工現場場地狹小，交通不便，超大型起重設備無法進入且無合適的停機起吊位置，而本工程鋼網架提升高度高、質量重、跨度大，因此，通過以上4種方案的比選，并綜合現場施工實際情況，最終決定采用非常規(guī)吊裝設備人字架進行整體提升的方案[1-4]。

3 施工特點與難點

1）網架提升高度高、質量重、跨度大。

2）18根柱共有18個吊點，整體提升過程中的同步性較難控制。

3）提升設備人字架為非常規(guī)吊裝設備，須臨時加工，其制作加工、安裝調試等方面技術要求高。

4）整體提升到位后，還需對網架周邊部分桿件進行安裝封邊，故高空懸停時間較長，需15 d左右，存在較大的安全隱患。

4 提升點確定

4.1 驗算要求

提升點位置確定尤為關鍵，需對網架進行驗算，驗算時應扣除施工時尚不存在的荷載，如屋面板、雪載等，然后固定截面進行分析，如有超應力桿件或撓度偏大，則重新選擇提升點或加大超應力桿件截面，直至滿足要求為止。

4.2 提升點平面布置

對18個提升點進行仔細計算分析，沒有出現超應力桿件，應力比在0.31～0.61，最大撓度為21.20 mm。最大反力為250 kN，為出現在 、 軸與 軸交匯處的2個提升點，其余提升點反力均小于120 kN，最小值為16 kN。提升點平面布置見圖1。

圖1 提升點平面布置

5 提升設備的制作構造及安裝要求

由于設有18個提升點，故需18套人字架提升設備，每套提升設備系統(tǒng)主要包括：人字架（帶1只定向滑輪、1只動滑輪）、小尾架（帶1只轉向滑輪）、輔助小支架（帶1只定滑輪）、電動葫蘆、鋼絲繩等。

5.1 構造要求

1）人字架構造：人字架分2種，一種用于2個提升力最大的反力點處，共2只，采用2片各由2根φ219 mm×12 mm鋼管組成的主支架；另外一種用于其余16個反力點處，共16只，采用2片各由2根φ159 mm×8 mm鋼管組成的主支架（圖2）。支架長度均為6 m，其轉軸直徑為50 mm，基座底板尺寸為540 mm×300 mm×20 mm，安裝有1只定滑輪和1只動滑輪。

圖2 柱頂人字架平面示意

2）小尾架構造：由2根φ76 mm×4 mm、1根φ89 mm×6 mm鋼管組成主支架，高度為800 mm，寬度為400 mm，基座底板尺寸為400 mm×150 mm×10 mm，其上安裝有1只轉向滑輪。

3）電動葫蘆：因最大反力為250 kN，故18個提升點均采用起重量為150 kN的電動葫蘆進行提升，其性能為6線鏈條式，速度為120 mm/min。電動葫蘆經過人字架上的動滑輪和定滑輪走四線，單組起重量為600 kN，按照多機作業(yè)的折減系數0.75，起重量為450 kN＞250 kN，滿足要求。

4）鋼絲繩：分3種用途，具體為：

（1）跑繩：采用φ21.50 mm鋼絲繩，走四線。

（2）錨繩：反力250 kN點位的錨繩采用φ34.50 mm鋼絲繩，其余點位的錨繩均采用φ26.00 mm鋼絲繩。

（3）地錨鋼絲繩：采用φ21.50 mm鋼絲繩，在柱底部至少繞4圈。

5.2 提升設備的安裝

由于柱頂標高達27 m，故采用2臺250 kN的汽車吊進行配合安裝。

5.2.1 人字架安裝

兩側山墻抗風柱各安裝2套，兩側縱向排架柱上各安裝7套，共計18套。將加工制作好的人字架用汽車吊吊至柱頂，把人字架2塊基座底板上的6個預留孔放入柱頂預先植入的6個φ16 mm化學螺栓中，用螺帽固定。基座底板另外一個角與柱頂預埋鐵板（用于安放網架焊接球）電焊連接（圖2），人字架的2片架體之間用2道φ26.00 mm（反力250 kN點位處采用φ34.50 mm）鋼絲繩固定連接，人字架與平面夾角為56.58°。人字架上安裝1只定滑輪和1只動滑輪，連接起吊鋼絲繩（圖3）。

圖3 柱頂人字架側立面示意

5.2.2 小尾架安裝

將小尾架基座底板上3個預留孔放入柱頂預先植入的另外3個φ16 mm化學螺栓，用螺帽固定，在小尾架上再安裝1個轉向滑輪（上）。

5.2.3 輔助小支架安裝

為了使跑繩向下時避免與柱子碰擦，在柱子側面距柱頂200 mm左右位置處設1只帶有定滑輪的輔助小支架。在進行輔助小支架安裝時，采用4只φ12 mm膨脹螺栓將其固定在柱子側面。

5.2.4 電動葫蘆安裝

電動葫蘆安裝在柱子高度15 m左右位置，跑繩連接穿過轉向滑輪（下）與電動葫蘆連接。電動葫蘆與鋼絲繩連接后將每只電動葫蘆的鋼絲繩單獨調緊，與其網架吊點稍有拉緊為止，然后18只電動葫蘆繼電器解除單獨控制，改為一鍵式控制。

5.2.5 地錨固定

地錨固定在柱子底部，用φ21.50 mm鋼絲繩至少繞4圈，用U形卡將首尾連接處夾牢，然后將控制人字架的錨繩與地錨鋼絲繩用U形卡固定連接。為了保護柱子四角及地錨鋼絲繩不被損壞，采用弧形鋼板事先護住四角；為了防止地錨鋼絲繩受力滑動，把50 mm×5 mm角鋼用φ16 mm螺栓固定在柱子上，以將地錨鋼絲繩固定住，防止地錨的滑移。

5.2.6 U形卡設置

所使用的鋼絲繩與其匹配的U形卡鎖緊，21.50 mm、φ26.00 mm鋼絲繩至少用4道，φ34.50 mm鋼絲繩至少用5道，另增加1道安全彎，U形卡間距控制在6d～7d。

5.2.7 檢測與驗收

待18套提升設備全部安裝完畢后，需經有關檢測單位逐個進行檢測，驗收合格后方可投入使用。人字架安裝完畢實景見圖4[5]。

圖4 人字架安裝完畢實景

6 整體提升技術

6.1 預提升

6.1.1 第1次預提升

1）初始提升高度為100 mm，馬上派人對網架整體進行全方位檢查，檢查其受力后的變形情況，并對提升機構整個系統(tǒng)作全面檢查，如有異常即需放下處理，排除后再提升。

2）預提升12 h后（期間派值班人員巡查），對以上各部再進行一次檢查。

6.1.2 第2次預提升

將網架提升2 m，即達到2.10 m高度后，再次派相關人員對各部進行一次徹底檢查，確認一切正常后方可進行正式提升。

6.2 正式提升

提升總高度為27 m，由于電動葫蘆鏈條長12 m，故電動葫蘆每次最大行程為12 m，因鋼絲繩走四線，則網架提升高度最大為3 m，考慮到安全系數，實際網架每次提升最大高度為2.50 m，故還需要倒繩9～10次。

6.2.1 電動葫蘆倒繩

當電動葫蘆12 m的鏈條運行到限定安全位置后，用鎖固鋼絲繩鎖住，鎖固鋼絲繩使用繩卡與跑繩鎖固。然后將電動葫蘆鏈條松掉放至底部，重新與跑繩卡住固定后提升。每次倒繩都要對網架整體水平高度進行一次檢查，如超過規(guī)定值，則要對單個或多個吊點進行調整，這樣依次重復9～10次才能提升至柱頂標高。

6.2.2 提升速度控制

為了確保提升過程中的安全穩(wěn)定，要嚴格控制提升速度，由于電動葫蘆速度為120 mm/min，故網架整體提升速度為30 mm/min，每倒1次繩（需2～3 h）后提升時間約需90 min，即網架約上升2.50 m高度。

6.2.3 提升點間水平度控制要求

相鄰提升點高差不大于其距離的1/400，本工程相鄰吊點距離為9 m，故允許偏差不大于22.50 mm，為此，每次提升高度差控制在22.50 mm以內。

6.2.4 提升到位后的鎖固

網架整體提升到位后，除18只電動葫蘆的制動自鎖外，另再將倒繩時使用的鎖固鋼絲繩同時鎖固跑繩，使懸停在空中的網架有2道垂直鎖固。

水平鎖固采用φ12.00 mm鋼絲繩在每個吊點處通過網架下弦桿與支座點間進行水平拉緊鎖固，形成網架周邊一圈水平固定。

6.3 封邊

待網架整體提升到位并鎖固后，對周邊部分進行封邊。封邊時用250 kN汽車吊從外圍吊起安裝，考慮到卸載時會略有下降變形，故封邊時支座球心要略低于網架提升點球心3～5 mm，柱頂封邊安裝力求要快，并采取分區(qū)施工的方法，原則上應先安裝反力較大的部位，以減少網架的懸停時間。

6.4 卸載

先將水平固定點拆除，再將垂直鎖固繩拆除，緩慢同步卸載[6-9]。

7 安全技術措施

7.1 吊點防滑加固措施

網架吊點采用φ21.50 mm鋼絲繩，在吊點的焊接球上繞2圈。為了防止鋼絲繩受力滑動，在焊接球下部中心位置鋼絲繩的兩側各焊一段φ219 mm×12 mm短鋼管節(jié)，卡住鋼絲繩；在受力最大的2個吊點焊接球上再采用1 050 mm×600 mm×30 mm鋼板進行加固，現場實景如圖5所示。

圖5 吊點加固現場實景

7.2 同步控制措施

1）18個吊點上的18只電動葫蘆規(guī)格、型號一致，采用同一只控制柜進行控制，控制柜既能統(tǒng)一控制，又能單獨控制各個電動葫蘆。18只電動葫蘆電源線長度盡量一致，以減少由于長度差異過大導致的電阻、電流差異，造成電動葫蘆動作遲緩。

2）18只電動葫蘆統(tǒng)一安裝調試好后，使控制柜與電動葫蘆同步運行1 min，然后進行一次全面檢查，觀測每只電動葫蘆提升高度同步情況是否一致。

3）在地面上設置8個監(jiān)測點，用30 m卷尺一頭固定在網架下弦，一頭固定在標桿上。派8名操作人員進行觀測，利用對講機聯(lián)絡，做到隨提升隨觀測，發(fā)現異常立即停止提升。

7.3 監(jiān)控措施

1）在18個提升點處各派1名操作人員在電動葫蘆處進行實時觀測，以便檢查電動葫蘆、鏈條、鋼絲繩等設備有無異常。

2）派2名操作人員在柱頂處（最上1排腳手架）巡查人字架受力后有無異常。

3）派2名操作人員在底部巡查地錨鋼絲繩受力后有無異常。

7.4 防晃動措施

1）網架剛離開地面時會產生晃動，用4根鋼絲繩從網架四角進行控制。

2）每天下班前用4根鋼絲繩把網架四角鎖住，以防晃動。

8 實施效果

本工程結合自身特點和情況采用了非常規(guī)的吊裝設備進行整體提升，這是較為少見的安裝方法。但是通過嚴謹設計、吊點計算、吊裝設備加工制作和安裝調試、監(jiān)測和驗收、技術交底、提升過程中的嚴格管理和控制，實際累計水平高度差最大值為20 mm，僅用6 d時間（夜間停止提升），即成功完成了該“高、大、重”網架的整體提升（圖6）。

圖6 網架提升到位

這種吊裝提升方法，既降低了施工成本，又加快了施工進度，取得了非常不錯的效果，可以在類似的網架安裝工程中推廣應用[10]。