整體提升技術(shù)在大跨度鋼桁架施工中的應(yīng)用

唐福生

（福建省二建建設(shè)集團(tuán)有限公司， 福建 福州 350000）

0 引言

改革開放以來(lái)，為了滿足人們居住、娛樂的需求，我國(guó)的高層建筑越來(lái)越多，對(duì)施工技術(shù)的要求也越來(lái)越高，高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)體積大、質(zhì)量重，施工需要的高空作業(yè)多、精度要求高，在這樣的背景條件下，集群千斤頂液壓整體提升技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，簡(jiǎn)稱整體提升技術(shù)。采用整體提升技術(shù)施工時(shí)，先在地面上拼裝好結(jié)構(gòu)，然后把液壓千斤頂固定在兩端結(jié)構(gòu)上，用鋼絞線穿入千斤頂，最后使用計(jì)算機(jī)控制液壓千斤頂整體同步提升安裝鋼結(jié)構(gòu)。相比傳統(tǒng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩滑輪組起重技術(shù)，整體提升技術(shù)在各方面的性能都更加優(yōu)越，例如在地面拼裝大型構(gòu)建，不僅大大減少了高空作業(yè)量，降低施工人員的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)不需要支撐架和大型設(shè)備，降低工程成本又提高了作業(yè)效率等等。本文將結(jié)合實(shí)際施工案例來(lái)介紹整體提升技術(shù)在大跨度鋼桁架施工中的應(yīng)用。

1 工程概況

某市的綜合展覽中心共五層，建筑高度總高23米，整體結(jié)構(gòu)包含了外框鋼框架和屋面大跨度巨型鋼桁架。屋面大跨度巨型鋼桁架桁架跨度 59m，間距 17m，高度10m，包括南北方向3榀，上弦桿標(biāo)高為23m，總重量達(dá)1750t。屋面大跨度巨型鋼桁架使用抗震球形鋼支座支承在周邊鋼框架柱上。

2 施工要點(diǎn)

該工程采用整體提升進(jìn)行施工，施工要點(diǎn)主要包含以下幾個(gè)方面：

1.屋面的巨型鋼桁架高度高，跨度大，在地面拼裝時(shí)要采取合理的拼裝順序及方法，并且考慮預(yù)起拱。

2.拼裝時(shí)采用全焊接連接，焊接操作應(yīng)遵照操作規(guī)范，避免出現(xiàn)焊接變形的情況；進(jìn)行厚板焊接時(shí)應(yīng)做好焊前預(yù)熱的準(zhǔn)備工作；焊接后注意保溫；準(zhǔn)備好防風(fēng)防雨措施。

3.在進(jìn)行結(jié)構(gòu)提升之前，應(yīng)先進(jìn)行驗(yàn)算，根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果對(duì)超應(yīng)力桿件進(jìn)行臨時(shí)加固，并且做好提升結(jié)構(gòu)及支架的檢查工作。

4.在結(jié)構(gòu)提升過程中，要確保提升路徑上沒有障礙物，并且組織工作人員做好觀測(cè)工作，及時(shí)匯報(bào)提升情況，確保結(jié)構(gòu)提升的同步性。

5.提升作業(yè)結(jié)束后應(yīng)保持設(shè)備處于待機(jī)狀態(tài)，直至結(jié)構(gòu)焊接并通過檢驗(yàn)后，再進(jìn)行設(shè)備的拆除。

6.本次工程工期緊任務(wù)重，需要在保證施工質(zhì)量的同時(shí)提高施工效率。

3 整體提升技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

相比傳統(tǒng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩滑輪組起重技術(shù)，本次施工中采用的整體提升技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：

1.不需要使用大型機(jī)械設(shè)備，使用的液壓提升設(shè)備重量輕體積小，運(yùn)輸和使用都十分方便。

2.主要的拼裝、焊接及油漆等工作在拼裝胎架上進(jìn)行，施工效率高，施工質(zhì)量易于保證。

3.一部分的拼裝工作可以在地面上完成，大幅減少了高空作業(yè)量，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)提高了作業(yè)效率，保障了操作人員的安全。

4.整體提升技術(shù)體系已經(jīng)發(fā)展成熟，施工風(fēng)險(xiǎn)較小，可以保證施工質(zhì)量。

5.對(duì)輔助設(shè)施、設(shè)備需求小，施工成本低。

4 關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

4.1 設(shè)置提升吊點(diǎn)

本次工程中的屋面大跨度巨型鋼桁架桁架由 3榀巨型桁架及連梁組成，提升吊點(diǎn)設(shè)置在框架柱頂部的上弦桿（如圖1），因?yàn)榭蚣苤敹酥沃鴥啥说蔫旒埽B同周圍鋼框架一起組成了一個(gè)穩(wěn)定的受力體系。為了平衡提升附加彎矩，還需要在提升吊點(diǎn)設(shè)置位置的后方使用臨時(shí)斜向拉桿連接下一層框架立柱，讓整個(gè)外圍鋼框架共同承擔(dān)提升附加彎矩，保證提升過程的平衡性。

圖1 提升吊點(diǎn)設(shè)置

4.2 設(shè)計(jì)提升平臺(tái)

本次施工的提升平臺(tái)是先組裝巨型桁架上弦桿，加寬上弦桿兩側(cè)的部分上翼緣，放置豎向加勁板后就構(gòu)成了兩個(gè)提升臨時(shí)牛腿。然后使用鋼板加固上弦桿內(nèi)部對(duì)應(yīng)位置，在臨時(shí)牛腿上安裝好液壓提升器，并且在牛腿翼緣開孔穿過提升專用鋼絞線。

4.3 設(shè)置提升下吊點(diǎn)

下吊點(diǎn)設(shè)置在下弦桿上，臨時(shí)牛腿的位置上對(duì)應(yīng)上吊點(diǎn)中心線，設(shè)置方法與上吊點(diǎn)相同，臨時(shí)牛腿結(jié)構(gòu)下表面還需要安裝專用地錨結(jié)構(gòu)。為了便于傳遞垂直提升反力，液壓提升器和地錨之間用鋼絞線連接并且錨固兩端。

4.4 施工流程

本次屋面施工需要將鋼結(jié)構(gòu)提升19m的高度，預(yù)計(jì)在提升過程中需要在空中停留3次，具體施工步驟如下：

1.在設(shè)計(jì)安裝位置正下方的地面上布置拼裝胎架，在胎架上將要提升的結(jié)構(gòu)拼裝成整體；并且安裝好液壓同步提升系統(tǒng)設(shè)備和提升專用平臺(tái)；

2.在上弦桿和下弦桿上分別設(shè)置好上、下吊點(diǎn)及相應(yīng)的提升平臺(tái)，做好局部加固處理；

3.進(jìn)行試提升并觀測(cè)12小時(shí)，預(yù)加載液壓提升系統(tǒng)，然后將屋面鋼結(jié)構(gòu)單元的整體提升200mm，進(jìn)行第一次的空中停留；

4.試提升測(cè)試中沒有出現(xiàn)問題的情況下，將屋面鋼結(jié)構(gòu)單元的整體提升1.5m，進(jìn)行第二次的空中停留，安裝輔助設(shè)備；

5.將屋面鋼結(jié)構(gòu)單元提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高附近，調(diào)整好結(jié)構(gòu)姿態(tài)，進(jìn)行第三次空中停留，開始進(jìn)行各層弦桿的對(duì)接口調(diào)整，調(diào)整好后進(jìn)行焊接；

6.將兩端的斜腹桿后裝段安裝好；

7.做好補(bǔ)缺檢查，卸載提升系統(tǒng)，拆除臨時(shí)加固桿件；

4.5 分級(jí)加載

在進(jìn)行第一次試提升時(shí)，為了進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)備的準(zhǔn)確觀測(cè)，保證提升過程的安全，各吊點(diǎn)提升器伸缸壓力應(yīng)緩慢分級(jí)增加，最初加壓為所需壓力的40%， 60%，80%，90%，每一步分級(jí)加載時(shí)都要暫停并仔細(xì)檢查上下吊點(diǎn)及提升平臺(tái)，以及整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確認(rèn)沒有問題才可加到100%。[1]

當(dāng)提升單元試提升時(shí)出現(xiàn)各點(diǎn)不同時(shí)離地的情況，應(yīng)反復(fù)試驗(yàn)找出原因，確保各點(diǎn)同步。

4.6 液壓提升系統(tǒng)配置

液壓同步提升承重系統(tǒng)主要由液壓提升器、提升地錨和專用鋼絞線組成。[2]本工程中，鋼桁架模擬提升工況計(jì)算得出各吊點(diǎn)提升反力最大約為 380噸，最小約 310噸。根據(jù)以往提升經(jīng)驗(yàn)及桁架受力特性計(jì)算，本次施工需要在每榀桁架每端均配置2臺(tái)YS-SJ-400規(guī)格的液壓提升器，共12臺(tái)；以及南北兩面各配置2臺(tái)YS-PP-60型液壓泵源系統(tǒng)，共4臺(tái)。

4.7 計(jì)算機(jī)同步控制

為了使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制提升過程的同步性，需要將位移同步傳感器設(shè)置在每個(gè)提升吊點(diǎn)處，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過傳感器發(fā)出的信號(hào)來(lái)識(shí)別各點(diǎn)位置，并計(jì)算位移差值。在提升過程中，要將各個(gè)吊點(diǎn)處的液壓提升器并聯(lián)，確保提升時(shí)同壓同速，提供提升過程的同步性。

5 結(jié)語(yǔ)

液壓整體提升技術(shù)有效的解決了大跨度鋼桁架施工中鋼桁架高度高、跨度大、質(zhì)量重等問題，不僅控制了施工成本，還比預(yù)定工期提前20天完成施工，為此類大跨度桁架屋蓋結(jié)構(gòu)的施工提供了一定的參考。