大跨度的鋼結構張弦桁架液壓同步頂推滑移施工技術

簡麗萍

福建閩東建工投資有限公司 福建廈門 361000

廈門市某體育中心籃球場部區(qū)域為大跨度的鋼結構張弦桁架形式，上弦層為現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓承板。平面尺寸72m×63m，分別由7 榀格構桁架及2 榀山墻普通鋼梁組成。格構桁架最大安裝標高為22.050m，結構最大跨度為63m，每榀中心間距為9m、面寬為3m、高8m。焊接箱型桿件截面為400mm×300mm ～600mm×600mm 不等，壁厚16～30mm 不等，熱軋H 型鋼桿件截面為300mm×150mm×6.5mm×9mm ～600mm×300mm×12mm×18mm 不等，鋼圓管桿件截面為P76～450mm 不等，壁厚5～20mm 不等，桁架材質采用Q355B。桁架總重量為680t（不含檁條及馬道）。單榀桁架吊裝時最大重量約79.95t。

本工程吊裝擬采用雙臺500t 汽車吊，通過累計滑移安裝、拉索張拉的方式施工，吊點定于鋼梁與撐桿交叉位置上，采用鋼絲繩8 點綁扎進行吊裝。

1 施工特點和難點

（1）本工程鋼桁架單榀跨度大，吊裝重量較重，施工部位較高，鋼桁架就位、累計滑移施工成為難點，同時如何保證吊裝、累計滑移安全是本工程的重點。

（2）高空施工面條件有限，施工難度大，危險性大。

（3）施工季節(jié)不利：需要加強季節(jié)性施工措施，特別是針對臺風、暴雨等不利條件，需要合理安排組織施工，盡量避開不利季節(jié)的分項工程施工順序。

（4）吊裝高空作業(yè)風險大，不能安排在夜間、異常天氣進行吊裝。

本工程為新建項目，工期緊張，施工現(xiàn)場環(huán)境特殊。鑒于現(xiàn)場土建作業(yè)與鋼結構現(xiàn)場環(huán)境作業(yè)聯(lián)系緊密，需要緊密配合施工做好進度、材料、設備計劃等一系列準備工作，例如軸線的交接及復測、機械設備的準備、拼裝胎架的準備、構件進場及驗收、安裝輔助材料的準備、吊裝場地和道路準備。

2 吊裝前準備工作

（1）鋼桁架起重吊裝前，仔細檢查每個砼柱頂支座的活動（固定）方向是否與設計方向相符，并仔細復核墩頂支座標高。對墩頂支座必須嚴格檢查后才能吊裝鋼桁架。

（2）每個吊裝區(qū)的吊車站位、行走通道的地基承載力均要報送設計單位復核確認。

（3）準備好所需的吊具、吊索、鋼絲繩、電焊機及勞保用品，為調整構件的標高準備好各種規(guī)格的鋼墊片。

3 吊裝工況

藍球場劃分為一個吊裝區(qū)和一個拼裝區(qū)，采用大型吊機（兩臺500t 汽車吊）由N 軸吊裝就位后作為起始點向W 軸推進，利用“液壓同步頂推滑移技術”采用“累積滑移”的施工工藝進行安裝。根據(jù)桁架布置共劃分為7 個滑移單元和1 個拼裝單元（圖1）。同時，分別在標高19.500m 的5 線、12 線利用現(xiàn)有混凝土結構各鋪設1 條N 軸—V 軸滑移軌道，共計2 條，總長為129m，單條滑移軌道的長度約為64.5m?；剖┕rN 軸向W 軸方向滑移，先主后次依次吊裝完成。桁架滑移具體流程如下：

圖1 屋面平面圖（滑移單元劃分）

（1）在5 線、12 軸線利用標高19.500m 混凝土結構鋪設2 條N 軸—V 軸長129m 的滑移軌道；

（2）用吊車安裝滑移單元1，預留2500mm 距離安裝爬行器，在滑移單元1 尾部安裝液壓滑移頂推系統(tǒng)并進行調試；

（3）調試結束后，按照設計頂推力逐級加載，直至滑移單元1 開始滑動；利用頂推滑移系統(tǒng)將滑移單元1 整體頂推滑移9m 后，暫?；?；

（4）開始安裝滑移單元2，并與滑移單元1 連成整體；

（5）安裝完成后，利用頂推滑移系統(tǒng)將滑移單元1和滑移單元2 整體頂推滑移9m 后，暫?；?；按照相同方法完成滑移單元3—滑移單元7 的安裝及滑移工作；

（6）滑移到位后，安裝兩側滑移單元1、7 與山墻間次構件，完成屋面桁架安裝作業(yè)；

（7）拆除液壓滑移系統(tǒng)；

（8）在各個桁架單元按卸載方案安裝千斤頂，千斤頂比桁架高5mm；拆除滑靴、支座處軌道，安裝支座，千斤頂卸載，桁架就位在支座頂部，復核桁架標高；桁架標高合格后將桁架與支座焊接固定；

（9）完成屋面桁架卸載、支座安裝作業(yè)。

4 液壓同步爬行滑移施工技術保障措施

4.1 關鍵技術

本工程籃球場主要采用“液壓同步爬行滑移”的施工工藝，液壓同步爬行系統(tǒng)主要由液壓爬行器、液壓動力系統(tǒng)，以及與之配套的傳感檢測和計算機控制系統(tǒng)等組成。其工作原理為：爬行器楔形自鎖裝置夾持于地面軌道，通過計算機網絡協(xié)調控制，其推進液壓缸交替伸縮，使建筑構件沿軌道向前同步推進，實現(xiàn)大體量構件的累積滑移拼裝。該技術不僅可以減少施工前的準備工作，省時省力，而且由于與被移動構件剛性連接，同步控制較易實現(xiàn)，滑移平穩(wěn)性好，就位精度高。

液壓爬行同步滑移主要設備包括XY- PX- 100 型液壓爬行器、XY- BY- 7.5 型液壓泵源系統(tǒng)和XY- KZ- 01型計算機控制系統(tǒng)。

4.2 液壓同步頂推滑移原理

“液壓同步爬行滑移技術”采用液壓爬行器作為滑移驅動設備。液壓爬行器為組合式結構，一端以楔型夾塊與滑移軌道連接，另一端以鉸接點形式與構件連接，中間利用液壓油缸驅動爬行。

液壓爬行器的楔型夾塊具有單向自鎖作用。當油缸伸出時，楔型夾塊工作（夾緊），自動鎖緊滑移軌道；油缸縮回時，夾塊不工作（松開），與油缸同方向移動。

4.3 液壓同步頂推滑移系統(tǒng)配置

4.3.1 液壓爬行器配置

本工程選用的液壓爬行器的型號XY- HY- 100 型，額定頂推力為100t。屋面桁架滑移總重量約為680t，滑移底座與滑移軌道間的摩擦系數(shù)取0.15，荷載不均勻系數(shù)取1.2；所需總頂推力：F=1.2×0.15×680=122.4t；屋面桁架滑移時共設置2 臺液壓爬行器，總頂推力為200t＞122.4t，滿足滑移施工的要求。

4.3.2 液壓泵源系統(tǒng)

液壓泵源系統(tǒng)為液壓爬行器提供液壓動力，在各種液壓閥的控制下完成相應動作。為了提高液壓頂推設備的通用性和可靠性，泵源液壓系統(tǒng)的設計采用模塊化結構。根據(jù)頂推重物頂推點的布置，以及液壓爬行器數(shù)量和液壓泵源流量，可進行多個模塊的組合。每一套模塊以一套液壓泵源系統(tǒng)為核心，可獨立控制一組液壓滑移器，同時可用比例閥塊箱進行多個頂推點擴展，以滿足各種類型滑移工程的實際需要。本工程共配置2 臺XY- BY- 7.5 型液壓泵源系統(tǒng)。

4.3.3 電氣同步控制系統(tǒng)

電氣同步控制系統(tǒng)由動力控制系統(tǒng)、功率驅動系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)等組成。液壓同步頂推施工技術采用行程及位移傳感監(jiān)測和計算機控制，通過數(shù)據(jù)反饋和控制指令傳遞，可全自動實現(xiàn)同步動作、負載均衡、姿態(tài)矯正、應力控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報警等多種功能。

操作人員可在中央控制室通過液壓同步計算機控制系統(tǒng)人機界面進行液壓頂推過程及相關數(shù)據(jù)的觀察和（或）控制指令的發(fā)布。本工程中共配置一套XY- KZ- 01型計算機同步控制及傳感檢測系統(tǒng)

5 液壓同步爬行滑移施工臨時措施

5.1 滑移臨時措施

滑移施工時，在5 線和12 線混凝土柱梁頂各設置一條滑移軌道。選用43kg 滑移軌道，軌道壓板及限位板選用t=20mm 的鋼板，側擋板及限位板材質為Q355B?；婆R時措施如圖2 所示。

圖2 滑移立面布置示意圖

5.2 滑移軌道

滑移軌道結構在屋面桁架滑移過程中，起到承重、導向和橫向限制支座水平位移的作用。本工程利用標高19.500m 混凝土結構設置43kg 軌道（滑移軌道），材料材質為Q355B。頂推滑移施工過程中，由于鋼桁架跨度及重量較大、安裝高度較高，如何在保障安全的前提下完成吊裝工作成為了本工程的重中之重。頂推滑移施工最怕碰到“卡軌”、“啃軌”的狀況，本工程中單條滑道的最長長度約64.5m，要保證滑道內表面的水平度，減少滑移過程中的阻礙、降低滑動摩擦系數(shù)。同時，滑道側擋板起著直接抵抗頂推反力及滑移精度控制的作用。因此，在滑移軌道安裝過程中應注意以下幾方面：

（1）滑移軌道底部與接觸面必須墊實壓牢，防止軌道彎曲變形；

（2）使用舊軌道需保證軌道截面與國標相符，不得使用破損、殘缺、軌道面不平整、側面坑洼不平等不符合滑移條件的舊軌道；

（3）對滑移面的平面度進行變形矯正；

（4）對滑移軌道垂直方向彎曲矢高應控制在0～8mm；

（5）滑移軌道上表面應進行手工除銹，打磨光滑；

（6）每段滑移軌道接頭高差目測為零，焊縫接頭處應打磨平整；

（7）正式滑移前軌道與滑靴各接觸面需均勻涂抹黃油潤滑；

（8）滑移軌道兩側需設置軌道壓板固定；

（9）軌道每隔1m 用油漆畫上標記，以在滑移過程中進行輔助監(jiān)測同步情況，以利于及時調整。

（10）軌道壓板厚度不得小于20mm，軌道壓板安裝距離800mm，壓板共270 塊。

5.3 滑移底座

桁架滑移時底座采用滑靴，滑靴由20mm 的鋼板制作，滑靴高度為180mm、長寬均為650mm；材料材質均為Q355B，滑靴數(shù)量28 個?；七^程中，為防止出現(xiàn)“卡軌”和“啃軌”現(xiàn)象，將滑靴底板的前端（滑移方向）設計為坡面形式，可以有效防止滑靴與側擋板頂死——“卡軌”，以及滑靴因滑道不平整卡住——“啃軌”的情況出現(xiàn)。

5.4 頂推耳板

桁架滑移時，在頂推點處的桁架桿件上設置頂推耳板，用以連接液壓爬行器。頂推耳板采用t=20mm 鋼板制作，共計28 組，材料材質Q355B。頂推耳板與桁架支座底板采用雙面角焊縫，焊縫高度不小于16mm。

5.5 新增滑移梁

由于5 線與V 軸相交砼柱前端沒有砼梁，所以需要搭設1.5m 臨時滑移鋼梁。臨時鋼梁材質選用的HW300×300×10×15 熱軋H 型鋼，斜撐材質選用HW300×300×10×15 的熱軋H 型鋼，材料材質均為Q355B。圖3 為新增滑移梁平面圖。

圖3 新增滑移梁平面圖

5.6 桁架臨時加固桿件及新增滑靴

因滑移施工需求，將V 軸桁架ZHJ- 3 向外延伸加固，作為臨時支座。臨時加固措施選用B600mm×600mm×30mm、B400mm×300mm×28mm 焊接箱型截面鋼及H300mm×300mm×10mm×15mm 的H 型鋼，材料材質均為Q355B。

5.7 卸載

屋面桁架滑移到位后，在桁架支座設置千斤頂，同時將水平加固桿件（H300mm×300mm×10mm×15mm 的H 型鋼，材質Q355B）作為臨時支撐牛腿。千斤頂下部設置鋼墊塊，鋼墊塊高度360mm。利用千斤頂將桁架頂起5mm 后，拆除滑靴及滑移軌道，安裝桁架支座；再利用千斤頂將榀桁架同時卸載至支座上，完成安裝。卸載時卸載最大高度25mm，單個支座最大反力為289kN；卸載時單個支座處采用2 臺25t 螺旋式千斤頂，各榀桁架同時卸載。

6 液壓同步頂推滑移技術特點

本工程鋼桁架采用“液壓同步爬行滑移施工”技術，其具有以下優(yōu)點：

（1）滑移設備體積小、自重輕、承載能力大，特別適宜于在狹小空間或室內進行大噸位構件、設備的水平滑移；

（2）拋棄傳統(tǒng)反力架，采用夾緊器夾緊軌道，充當自動移位反力架進行推移；

（3）可多點推拉，以分散對下部支承結構的水平載荷；

（4）推移反力作用點距滑移支座支承點很近，對軌道安裝要求低；

（5）液壓爬行器與被推移物剛性連接，傳力直接，就位準確性高；

（6）工作可靠性好，故障率低；

（7）液壓爬行器具有逆向運動自鎖性，使滑移過程十分安全，并且構件可以在滑移過程中的任意位置長期可靠鎖定；

（8）設備自動化程度高，操作方便靈活，安全性好，可靠性高，使用面廣，通用性強。

7 結語

本工程籃球場已經順利完成施工，為以后類似項目的施工累積了豐富的經驗。隨著累積頂推滑移施工技術越來越成熟，在實踐建設中的應用將越來越廣泛，同時也推進了對新工藝、新技術的研究及推廣。