H型主塔上橫梁安裝施工技術

吳茂景

摘要：本文闡述了新沂市北京路沭河景觀大橋工程采用較為成熟安全的液壓同步提升千斤頂（LSD液壓提升系統）整體提升方法安裝H型主塔上橫梁的施工技術。

關鍵詞：上橫梁 LSD液壓提升系統 千斤頂 連續提升

1 工程簡介

主橋采用獨塔雙索面鋼混組合梁斜拉橋，塔、梁、墩固結體系，邊主跨比為0.87，索塔縱向為單柱式，橫向為H型，索塔總高67.2m，橋面以上索塔高51.252m，塔高/主跨=0.51；兩索塔橫向間凈距23.5m，塔間位于橋面以上36.2m處設一道上橫梁，不含預埋結構重約80t，主要由面板單元件、腹板單元件、底板單元件件、隔板單元件、人孔加強結構、現場嵌補肘板、加勁板等組成。

上橫梁拼裝圖及兩端埋件效果圖如下：

2 上橫梁安裝原理

2.1 上橫梁提升安裝原則 上橫梁為箱型結構，根據現場工況及吊裝需要，經論證，廠內僅裝焊板單元結構，現場在該橫梁最終安裝位置投影正下方（塔柱間鋼-混結合段平面上）做胎架后，以底板為裝配基準，連同其他組件將上橫梁裝配拼成整體。在主塔施工至埋件高度且混凝土強度滿足要求后，安裝提升設備進行上橫梁提升安裝施工。上橫梁提升安裝示意圖如下：

2.2 提升設備工作原理及性能介紹 LSD液壓提升系統采用高強低松馳鋼絞線配合精密提升千斤頂提升重物。它的工作原理是利用鋼絞線與夾持器裝置把重物和提升千斤頂連接，利用提升千斤頂、夾持器交替動作和千斤頂活塞與油缸、鋼絞線的相對運動，使重物上升或下降，控制系統按相應工法控制液壓泵站驅動千斤頂的油缸、夾持器動作，形成一個閉合循環。每經一個閉合循環，重物升高或下降一定的高度，周而復始，直至重物升高或下降到預定高度。本工程采用提升千斤頂安裝于承重構件（牛腿）上，鋼絞線上端夾持器夾緊于提升千斤頂的夾緊裝置，下端通過專用夾持器連接于上橫梁上，工作時提升千斤頂油缸不動，活塞作往復運動，當上夾持器夾緊鋼絞線時，下夾持器松開，活塞提上橫梁上升（或下降），當下夾持器夾緊鋼絞線時，上夾持器松開，提升千斤頂空載上升或下降，上橫梁保持不動。本工程選用兩臺提升千斤頂：ZLD150-200；主要性能參數：公稱提升力：1500kN；公稱油壓：27MPa；活塞行程：200mm；鋼絞線：φ15.24mm，1860MPa，16根。

LSD液壓提升系統由承重系、液壓動力系和控制系三大體系組成。控制系統通過對比例閥開口大小及流量的控制，控制提升與下放速度以及同步精度，同時實現各吊點同步控制。每臺提升千斤頂均設有安全夾持器、液壓鎖和防失速下降裝置，即使施工中意外停電或者油管破裂，系統均能自動同步自鎖，重物可平穩鎖定在某一高度不會下墜；控制系統還設有自我糾錯保護程序，即使誤操作也不至引起安全事故；此外，液壓泵站的安全閥還具有自我檢測負載的能力，如果受外界干擾，負載突然增加，也不會使提升構件被破壞；控制系統過程顯示、實時監控、故障報警、安全可靠。

3 上橫梁埋件及提升工裝橫聯安裝

3.1 埋件、提升工裝安裝：主塔鋼筋施工至塔橫梁埋件安裝位置時，將橫梁端頭埋件吊裝至安裝位置，并與主塔鋼筋連接裝配，先安裝橫梁埋件，再安裝提升用工裝埋件，之后一起澆筑砼；砼強度符合要求后吊裝焊接牛腿及橫聯平臺，牛腿與埋件鋼性焊接作為提升千斤頂安裝平臺，待砼強度達到80%以上后進行提升施工。

吊裝型鋼橫聯，連接兩牛腿并焊接，將兩主塔連接，可滿足上橫梁提升安裝時主塔的受力穩定性要求；橫梁埋件與提升埋件上下對接焊，在提升時共同受力，所以提升埋件受剪力可以滿足要求；且要求牛腿與埋件熔透焊接，達到等強度。埋件、牛腿及工裝橫聯示意圖如圖3。

3.2 受力計算 提升用橫聯采用兩根H型鋼并聯，吊點及反力座錨點在離塔邊1350mm處（橫隔板處）受拉40t；按照跨度23500mm，將牛腿及橫聯安裝為兩端鋼性固定梁，由于兩端受力點離鋼性支點很近，可近似不考慮中間橫聯的作用計算極限受力：

①單根牛腿受20t拉（壓）力強度校核：Mmax=40*1000*

9.8*1.35=529.2kN.m，彎曲應力fs=215MPa，計算得：

單根牛腿Wz= Mmax/2/σs=1.23×106mm3

根據設計，牛腿最小截面為H404×300×12×18，剖面模數為2.32×106mm3>1.54×106mm3，安全系數為1.88，滿足強度要求。

②校核塔壁處最大腹板上剪應力：牛腿與塔壁要求按照熔透焊接，截面為H700×300×12×18

綜上，牛腿滿足強度要求。

4 上橫梁提升安裝施工

4.1 提升準備與調試 在提升工裝橫聯上安裝好安全護桿，在塔橫梁兩端安裝好掛籃作為裝焊施工平臺。上橫梁提升前對埋件測量，兩側安裝間隙各預留20mm。

利用塔吊將千斤頂、泵站、電控柜分別安裝固定于牛腿穿心孔及工裝橫聯上各處，并完成三大系統之間管路及電路的連接。聯機調試，啟動泵站，選擇手動運行模式，控制執行元件伸缸或縮缸動作，檢查其進行的動作是否正確，調節行程檢測裝置的檢測元件至檢測正常。然后選擇自動模式，檢查系統各千斤頂的動作協調性及同步性，待系統的動作完全協調后方表明系統調試正常，如不滿足要求，應查找原因，排除故障。千斤頂調試完后，將油路同時接通前退錨頂和后退錨頂，開動泵站，將前工具夾片和后工具夾片頂開，同時保壓。安裝錨固端支座及構件夾持器，利用塔吊安裝鋼絞線，鋼絞線的一端帶上引線套，逐一從后頂尾部穿心孔內穿入，再順次穿過牽引裝置上的后、前工具錨板。本工程每個千斤頂穿8根鋼絞線，鋼絞線束在張拉千斤頂外露長度不小于10cm。油路卸荷，頂錨板在彈簧作用下回位，把夾片壓緊。檢查頂錨板上各鋼絞線與錨板孔是否對正，同時保證鋼絞線沒有交叉和扭轉，先后用人工預緊和1噸手拉葫蘆預緊，最后用頂推千斤頂進行整體預緊。預提升：首先選擇手動模式，逐一將頂推頂前后主頂的活塞回到行程開關位置后開始手動頂推。主控臺操作人員按下“前頂進”按鈕，油泵操作人員調整溢流閥的工作限壓，在30%、50%、70%、80%、85%、90%、95%、100%最大經驗牽引力狀態下，檢查各受力結構變形情況，檢查油泵，頂推頂，夾持器，壓力表，鋼絞線，如有異常立即報告。

4.2 連續提升 手動操作牽引提升上橫梁啟動后，轉換至自動運行模式，進行主梁的自動連續提升。自動連續提升過程中傳感器實時對主梁兩端進行監控，如果發現相對距離偏差超過20mm，應手動對兩側提升速度進行微調，使高程誤差控制在10mm之內。自動提升過程中，應注意記錄提升過程中的油壓最大、最小值。

在試提升至1m高度后穩定15分鐘，并復測，然后聯動，進行提升。提升過程中隨時監控提升千斤頂油壓、同步性，風力變化等情況，發現事故隱患立即停止提升。

由于提升千斤頂同步性很好，僅在主塔橫梁在提升至埋件位置時，利用全站儀開始檢測標高及端口間隙，確保兩端口高差<10mm及兩側存在一定的對接間隙，以免埋件腹板與主梁腹板產生干涉碰撞。

為避免提升到位后設備產生的慣性，在主塔預埋板上預先焊接“定位馬”，確保橫梁提升到對接位置后，標高及橫、縱向位置盡量一次到位；提升千斤頂提升到位后，加一定的預拉力并制動。最后對環縫進行裝配，用花籃螺絲、葫蘆等進行精調。

4.3 上橫梁安裝及固定 施工人員從塔外部爬梯上到橫梁頂至牛腿平臺上進行施工，利用吊籃預先進行腹板對接的錨固工作，然后進行面板及底板的錨固工作。在兩端部掛籃上先進行環縫底板嵌補板結構裝配，然后進行頂部嵌補板裝配，以及在塔橫梁箱內完成面、底、腹板勁板嵌補板的裝配錨固工作，同時對上橫梁的標高、中心線、平面度等復驗。焊工按照焊接工藝先進行大環縫焊接，腹板對接、底板對接焊縫均在橫梁內部施焊，面板對接焊縫在梁頂施焊，最后焊接內部勁板及梁外部勁板。焊接及檢驗合格后拆除錨板并清磨。

4.4 千斤頂卸載 焊接報檢完畢，提升千斤頂卸載，千斤頂回程，取出夾持器夾片，松固定端壓板，退出夾片，鋼絞線從張拉端抽出。

鋼絞線退錨：采用15.24鋼絞線專用50t退錨千斤頂逐根進行鋼絞線退錨施工，退錨時千斤頂應預先伸出3-5cm，留有余量以便卸載。退錨千斤頂錨固鋼絞線后緩慢回收，出帶夾片升至手孔位置，用平口螺絲刀挑出夾片，然后開始緩慢卸載。卸載至鋼絞線松弛后取下退錨千斤頂。

5 結束語

LSD液壓提升系統不失為一種高大上的吊裝機械，采用鋼絞線承重、提升千斤頂集群、計算機控制、液壓同步整體提升思路，集機、電、液、計算機控制論等多學科高技術一體，結合現代施工工藝，實現超大型構件大跨度、超高空、高平衡的整體提升。與同噸位吊裝機具相比，具有體積小、重量輕、能力強、作業規模廣、操作簡便、控制精度高、安全可靠等特點，可以滿足各種超大型工程吊裝需要，與高空現場拼裝相比，可以節約人工費、搭設腳手架等輔助工程費，降低了施工成本，同時也縮短了施工周期。

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