超大型鋼結構屋面液壓同步提升施工技術

劉元鑫

（山東省機場管理集團有限公司，山東 濟南 250000）

一、工程概況

本工程為某機場北指廊擴建項目，擴建的指廊位于現(xiàn)有航站樓北側，新擴建北指廊5.47 萬m2，指廊區(qū)域?qū)挾?1 米，長度270 米，大廳區(qū)域?qū)挾?2米，長度148米。北指廊工程分為大廳區(qū)（A區(qū)）和指廊區(qū)（B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)），屋面結構采用弧形鋼網(wǎng)殼，鋼網(wǎng)殼為正放四角錐形焊接球鋼網(wǎng)架形式。

A 區(qū)大廳網(wǎng)架平面尺寸72m×72m，結構頂標高+27.48m，結構自身高度2.55m。提升高度約14m，提升重量約230t。

圖1.1-1 項目鋼結構效果圖

二、施工思路

本工程中，A 區(qū)屋面結構的最大安裝標高為+27.48m，若采用分件高空散裝，不但高空組裝、焊接工作量大、現(xiàn)有航站樓周邊限高等要求，現(xiàn)場機械設備很難滿足正常吊裝需求，而且所需高空組拼胎架難以搭設，存在很大的安全、質(zhì)量風險。施工的難度大，不利于鋼結構現(xiàn)場安裝的安全、質(zhì)量以及工期的控制。

結合以往類似工程的成功經(jīng)驗，并根據(jù)結構布置特點、現(xiàn)場安裝條件，利用“超大型構件液壓同步提升技術”將其整體提升到位，將大大降低安裝施工難度，于質(zhì)量、安全、工期和施工成本控制等均有利。

三、施工工藝

鋼結構提升單元在其投影面正下方的地面上拼裝為整體，同時，在屋面結構層處，利用主結構的結構柱及框架結構設置提升平臺（上吊點），在鋼結構提升單元的桿件上與上吊點對應位置處安裝提升臨時吊具（下吊點），上下吊點間通過專用底錨和專用鋼絞線連接。利用液壓同步提升系統(tǒng)將鋼結構提升單元整體提升至設計安裝位置，并與預裝段牛腿等連接，完成安裝。

（一）主要設備

在本工程中采用了液壓同步整體提升的新型吊裝工藝，主要使用如下設備：

1.TJJ-600 型液壓提升器；

2.TJV-60 型液壓泵源系統(tǒng)；

3.YT-1 型計算機同步控制系統(tǒng)。

（二）提升吊點及提升臨時措施的設置

1.提升吊點的設置

根據(jù)鋼結構及結構柱及鋼柱的設置情況，共設置10 處液壓提升點。具體布置情況如下圖所示。

圖3.1-1 提升吊點平面布置圖

每臺TJJ-600 型液壓提升器配置7 根鋼絞線，額定提升重量為60t。鋼絞線抗拉強度為1860Mp，直徑為15.24 毫米，破斷拉力為26t。單臺液壓提升器的最大工作荷載為39.7 噸，提升荷載儲備系數(shù)為：60/39.7=1.51，滿足設備安全儲備要求。

2.提升平臺

提升平臺設置在結構柱頂，采用熱軋型鋼制作。所有臨時措施材質(zhì)均為Q345B。提升平臺各桿件之間均采用焊接連接，焊縫均采用熔透焊縫，焊縫等級二級，加勁板采用角焊縫連接。

3.提升下吊點設置

提升單元在整體提升過程中主要承受自重產(chǎn)生的垂直荷載。本工程中根據(jù)提升上吊點的設置，下吊點分別垂直對應每一上吊點設置，吊具采用圓管制作，材質(zhì)Q345B。

（三）液壓提升設備的安裝及檢查

將液壓提升器安裝在相應液壓提升點位處，依液壓鎖方位來調(diào)整位置，提升器底部采用壓板固定。導向架安裝于液壓提升器側方，導出方向以方便安裝油管和傳感器，同時不影響鋼絞線自由下墜。而后安裝對應的專用底錨、鋼絞線，連接相應的液壓管路、控制線、動力線。

調(diào)試前需進行的檢查工作：

1.提升臨時措施結構狀態(tài)檢查；

2.設備電氣、油管、節(jié)點的檢查；

3.提升結構臨時固定措施是否拆除；

4.將提升過程可能產(chǎn)生影響的障礙物清除。

（四）分級加載試提升

通過試提升過程中對網(wǎng)架結構、提升設施、提升設備系統(tǒng)的觀察和監(jiān)測，確認符合模擬工況計算和設計條件，保證提升過程的安全。

初始提升時各吊點提升器伸缸壓力應緩慢分級增加，最初加壓為所需壓力的40%，60%，80%，90%，在一切都穩(wěn)定的情況下，可加到100%，即網(wǎng)架試提升離開拼裝胎架。

在分級加載過程中，每一步分級加載完畢，均應暫停并檢查如上吊點平臺、下吊點等加載前后的變形情況，以及支承柱、網(wǎng)架整體的穩(wěn)定性等情況。一切正常情況下，繼續(xù)下一步分級加載。

當分級加載至網(wǎng)架即將離開拼裝胎架時，可能存在各點不同時離地，此時應降低提升速度，并密切觀察各點離地情況，必要時做“單點動”提升。確保網(wǎng)架離地平穩(wěn)，各點同步。

分級加載完畢，網(wǎng)架提升離開拼裝胎架約100mm 后暫停，停留8～12小時做全面檢查各設備運行及構件的情況。

（五）正式提升

為確保提升單元及主體結構提升過程的平穩(wěn)、安全，根據(jù)結構的特性，擬采用“吊點油壓均衡，結構姿態(tài)調(diào)整，位移同步控制，順序卸載就位”的同步提升和卸載落位控制策略。

1.同步吊點設置

每臺液壓提升器處各設置一套行程傳感器，用以測量提升過程中各臺液壓提升器的提升位移同步性。主控計算機根據(jù)各個傳感器的位移檢測信號及其差值，構成“傳感器－計算機－泵源控制閥－提升器控制閥—液壓提升器－提升單元”的閉環(huán)系統(tǒng)，控制整個提升過程的同步性。

2.姿態(tài)檢測調(diào)整

用測量儀器檢測各吊點的離地距離，計算出各吊點相對高差。通過液壓提升系統(tǒng)設備調(diào)整各吊點高度，使提升單元達到設計姿態(tài)。

3.整體同步提升

以調(diào)整后的各吊點高度為新的起始位置，復位位移傳感器。在整體提升過程中，保持該姿態(tài)直至提升到設計標高附近。

4.提升過程的微調(diào)

在提升過程中，因為空中姿態(tài)調(diào)整和后裝桿件安裝等需要進行高度微調(diào)。在微調(diào)開始前，將計算機同步控制系統(tǒng)由自動模式切換成手動模式。根據(jù)需要，對整個液壓提升系統(tǒng)中各個吊點的液壓提升器進行同步微動（上升或下降），或者對單臺液壓提升器進行微動調(diào)整。微動即點動調(diào)整精度可以達到毫米級，完全可以滿足結構安裝的精度需要。

5.提升就位

提升單元提升至距離設計標高約200mm 時，暫停提升；各吊點微調(diào)使結構精確提升到達設計位置；液壓提升系統(tǒng)設備暫停工作，保持提升單元的空中姿態(tài)，后裝桿件安裝，使提升單元結構形成整體穩(wěn)定受力體系。液壓提升系統(tǒng)設備同步減壓，至鋼絞線完全松弛；拆除液壓提升系統(tǒng)設備及相關臨時措施，完成提升單元的整體提升安裝。

（六）屋面網(wǎng)架的卸載

本工程采用計算機控制液壓提升器進行同步卸載，卸載量的可控性及同步性較好，卸載不會對主體產(chǎn)生較大的應力及應變。在施工過程中采用先卸載千斤頂結構，后卸載液壓提升。

1.卸載方法

卸載根據(jù)微調(diào)循環(huán)、均勻卸載的原則進行卸載，吊裝區(qū)卸載時通過設置在臨時支架頂部的螺旋千斤頂進行卸載，卸載時通過統(tǒng)一指揮進行同步操作，根據(jù)同步調(diào)節(jié)螺旋千斤頂?shù)慕z扣對結構進行逐級卸載，直至結構和千斤頂全部脫離。液壓提升區(qū)屋面網(wǎng)架采用計算機控制液壓提升器進行同步逐級卸載。

2.卸載步驟

網(wǎng)架提升就位后，連接嵌補區(qū)桿件按分級卸載控制量，慢慢將屋面鋼絞線進行下降，卸載控制量根據(jù)計算量，按照10%、30%、50%、70%、90%、100%逐級進行卸載。

四、總結

通過液壓同步提升技術，將北指廊A 區(qū)大廳鋼結構屋面整體提升，不僅解決了施工限高問題，工期得到極大改善，經(jīng)濟社會效益明顯，同時也為類似工程提供了借鑒意義。