滑移法在屋架安裝中的應用

王開平

0 引言

為適應建筑產業現代化的需要，提升屋架安裝品質，選擇合適的屋架安裝方法至關重要。本工程存在場地狹窄，工期緊，交叉施工，擬安裝位置存在夾層，所需吊裝作業范圍大的特點。在屋架的安裝范圍內，既不能布置起重設備，又不能進行屋架的拼裝，若采用“現場拼裝，整體吊裝”的屋架安裝方法，施工困難，造價較高，因此本工程采用液壓固步頂推滑移法安裝屋架，能很好地解決起重設備及屋架的拼裝均不能進入屋架安裝范圍的安裝問題。

1 工程概況

重慶渝北某垃圾發電廠中的垃圾坑工程，長為144.3 m，寬為 38.4～42.2 m。在已建成的主體結構內存在夾層，主體結構頂部，標高為 42 m 處布置有屋架，共重 481.71 t。屋架包括主桁架和次桁架，其中主桁架為高 3 m 的倒三角形鋼管桁架，跨度最大為 35.9 m，次桁架為四邊形鋼管桁架及平面鋼管桁架。因屋架整體運輸困難，因此，屋架部件由專業加工廠制作，施工單位在場內完成鋼管桁架的組裝。根據工程特點，結合現場實際情況，應認真編制滑移法安裝屋架的專項施工方案，并通過專家論證后方可實施。

2 施工準備

2.1 施工平面布置

2.1.1 吊裝設備的布置

本工程設 260 t 履帶吊 1 臺，25 t 汽車吊 1 臺，QTZ80A（6012）塔式起重機 1 臺，其中履帶吊及汽車吊設于工程旁的地面上，塔式起重機設于接收大廳工程內，如圖 1 所示。

圖1 吊裝設備、組裝（拼裝）平臺施工平面布置圖（單位：mm）

2.1.2 拼裝平臺的布置

根據場地狹窄的特點，本工程設置組裝平臺 2 個，拼裝平臺 1 個，其中主桁架組裝平臺設置于接收大廳工程主體結構標高 8.0 m 的屋面上，次桁架組裝平臺設置于工程旁的地面上，滑移單元高空拼裝平臺設置于工程主體結構標高 40.5 m 的屋面上，如圖 1 所示。

2.1.3 滑移軌道結構的布置

滑移軌道結構包括軌道梁、滑軌及側向擋板等。軌道梁設置于已建成的主體結構框架柱的頂部，滑軌固定于軌道梁上。

2.1.4 液壓泵站系統及計算機控制系統布置

液壓泵站應就近布置，盡量縮短與頂推器之間的油管管路。液壓泵站系統及計算機控制系統布置于建筑物標高為 25.0 m 的室內，室內應潔凈，通風，便于觀察、維修、調試。

2.2 滑移軌道結構安裝

2.2.1 軌道梁安裝

軌道梁采用材質為 Q235B 的 H 型鋼，規格為390 mm×300 mm×10 mm×16 mm，布置于已建成的主體結構框架柱標高位為 42.0 m 的頂部，軌道梁與柱頂墊板采用角焊縫焊接，焊腳尺寸為 10 mm。軌道梁應具備足夠的強度、剛度及穩定性，因此，應嚴格按審定的施工方案，采用鋼管架、型鋼等加固。

2.2.2 滑軌及側向擋板的安裝

1）滑軌采用 16a 槽鋼，側向擋板采用材質為 Q235B的鋼板，厚 20 mm，規格為 150 mm×40 mm×20 mm。滑軌焊接于軌道梁頂部，既起承重、滑移時的導向、限位，又起直接傳遞被滑移屋架荷載作用。側向擋板承受頂推器的推力。

2）在滑軌外側面，應用油漆按最小刻度 100 mm，涂刷黑黃相間的刻度線，并按每 500 mm 進行編號，以更能直觀、更準確地觀察滑移過程中，屋架在滑軌上的準確位置。

3）滑軌底面及側面應保持光滑，滑軌底面應涂刷潤滑油脂。

2.2.3 滑移軌道結構安裝質量要求

1）滑軌及側向擋板安裝允許偏差［1］如表 1 所示。

表1 滑軌及側向擋板安裝的允許偏差

2）軌道梁安裝允許偏差如表 2 所示。

表2 軌道梁安裝的允許偏差

2.3 滑移時的穩定加固措施

包括鋼滑塊、頂推耳板、卡板等，均由厚 20 mm 鋼板制作。

2.3.1 頂推耳板

液壓頂推器前端通過銷軸與被滑移屋架上的耳板進行連接固定，用以傳遞水平滑移頂推力，頂推耳板厚 20 mm。

2.3.2 鋼滑塊及卡板

鋼滑塊前端（即順滑移方向）應制作成“雪橇”式，鋼板間采用角焊縫連接，焊角尺寸為 10 mm。卡板用于桿件與鋼滑塊的固定，卡板與支座間采用雙面角焊縫連接，焊腳尺寸為 10 mm，材質均為 Q235B。

3 滑移頂推系統

滑移頂推系統由液壓頂推器、液壓泵站、傳感器及計算機控制系統組成。根據本工程的特點，采用液壓固步頂推滑移法施工。

3.1 液壓頂推器

3.1.1 液壓頂推器的選擇

采用額定頂推力為 50 t 的液壓固步頂推器，共設 6 臺。安裝完成后，應確保液壓油缸前后兩個銷軸連接能靈活轉動。

3.1.2 液壓固步頂推器的設置

屋架滑移施工共設置 2 條滑軌，分別設置在2-20 軸、2-24 軸，滑軌長 141 m（2-A 軸～2-X 軸）。屋架滑移區共設置 6 個頂推點，每個頂推點設置 1 臺液壓固步頂推器，共計 6 臺液壓固步頂推器。

3.2 液壓固步頂推滑移原理

“液壓固步頂推滑移技術”采用液壓固步頂推器作為滑移驅動設備。液壓頂推器采用組合式設計，后部以頂緊裝置與滑軌連接，前部通過銷軸及連接耳板與被滑移結構連接，中間利用主液壓缸產生驅動頂推力。

液壓頂推器的頂緊裝置具有單向鎖定功能。當主液壓缸伸出時，頂緊裝置工作，自動頂緊側向擋板；主液壓缸縮缸時，頂緊裝置不工作，與主液壓缸同方向移動。液壓頂推器工作流程如下所述。

第一步：液壓頂推器頂緊裝置安裝在滑軌上，靠緊側向擋板；主液壓缸通過銷軸及耳板與被滑移結構連接，此時，被滑移結構處于待頂推狀態。

第二步：液壓頂推器主液壓缸伸缸，頂緊裝置頂緊側向擋板；推動被滑移結構向前滑移；液壓頂推器主液壓缸連續伸缸一個行程，頂推被滑移結構向前滑移至一個步距。

第三步：被滑移結構不動，主液壓缸開始縮缸，拖動頂緊裝置向前移動；當頂緊裝置離開原側向擋板并跨越相鄰側向擋板后，再次與側向擋塊靠緊時，主液壓缸一個行程縮缸完畢，拖動頂緊裝置向前移動一個步距，此時，被滑移結構又處于待頂推狀態。

3.3 液壓泵站系統

液壓泵站系統為液壓頂推器提供動力，并通過就地控制器對液壓頂推器進行控制和調整，執行液壓頂推器計算機控制系統的指令并反饋數據。本工程采用 11 kW 液壓泵站系統，配 31.5 MPa 高壓油管。液壓泵站系統與液壓頂推器的油管，應按照專項施工方案進行連接，確保正確，連接完成后應進行全面復查。

3.4 計算機同步控制及傳感檢測系統

設備采用 CAN 總線控制，主控器、液壓頂推器三級控制，操作人員可通過液壓同步計算機控制系統人機界面進行液壓頂推過程及相關數據的觀察和控制，實現自動控制。通過計算機人機界面的操作，可以實現自動控制、順控（單行程動作）、手動控制以及單臺頂推器的點動操作，從而達到屋架整體滑移安裝中所需要的同步滑移、安裝就位調整、單點毫米級微調等特殊要求。

4 滑移單元的高空拼裝

4.1 滑移單元拼裝平臺的設置

為滿足高空拼裝的需要，在標高 40.5 m，屋架滑移的起點處，應設置滑移單元拼裝平臺。平臺由鋼管腳手架支撐，應平整、牢固、滿足安全要求。平臺不承受屋架的自重等荷載，僅作為拼裝滑移單元施工的操作平臺。

4.2 滑移單元的拼裝

4.2.1 滑移單元的劃分

屋架共分為 9 個滑移單元，2-W 軸～2-X 軸屋架采用原位安裝。滑移單元的劃分，如圖 2 所示。

圖2 滑移單元劃分示意圖（單位：mm）

4.2.2 滑移單元的組成

第一滑移單元由 2 榀主桁架及其次桁架組成；其余 8 榀滑移單元由 1 榀主桁架及其次桁架組成。

4.2.3 滑移單元拼裝要點

1）對已吊裝就位的主桁架，應認真檢查其跨度、起拱值、側向彎曲、跨中垂直度、兩端支座偏差等。當側向彎曲、跨中垂直度及兩端支座偏差不符合要求時，應用葫蘆及千斤頂進行糾偏，為拼裝創造條件。

2）為消除主、次桁架組裝偏差的影響，按照設計要求，在主、次桁架交界處，次桁架端部應設置較大的鋼管套管，根據已就位的兩榀主桁架及次桁架的實際尺寸及位置，水平移動套管位置，在其交界處形成足夠的間隙，確保主、次桁架的順利拼裝。

3）焊接順序應先下弦節點，后上弦節點，從中間向兩邊擴散施焊。焊道應多道成型，由下往上逐層堆焊，以滿足設計要求及規范要求。

5 試滑移

5.1 確定伸缸壓力和縮缸壓力

根據計算結果確定液壓固步頂推器所需的伸缸壓力（考慮壓力損失）和縮缸壓力，待液壓頂推系統設備系統檢測無誤后開始試滑移。

5.2 試滑移的監測與調試

5.2.1 分級加載滑移

開始試滑移時，液壓固步頂推器伸缸壓力逐漸上調，依次為所需壓力的 40 %、60 %，在一切正常的情況下，可繼續加載到 80 %、90 %、100 %。

5.2.2 試滑移檢查

滑移單元剛開始移動時暫停頂推作業，保持液壓設備系統壓力，全面觀察各設備運行及滑移屋架情況，如液壓固步頂推器、鋼滑塊、縱向連系桿件等，檢查并記錄屋架的變形情況及整體穩定性等情況。

5.2.3 滑移一個步距檢查

在一切正常情況下，將結構向前滑移 200～450 mm 后停止，對液壓固步頂推器、液壓泵站系統、計算機控制系統、屋架、滑軌系統、支承系統、傳感檢測系統等進行全面檢查，并作好檢查記錄。

6 正式滑移

6.1 滑移順序

試滑移符合要求后，應進行正式滑移，按照屋架布置特點及滑移施工工藝要求，屋架滑移施工采用“累積滑移”施工工藝。首先將試滑移單元滑移到 2-T～2-V，再滑移第二榀滑移單元，以此類推至第 19 榀滑移單元，最后一榀滑移單元采用原位安裝。

6.1.1 第一滑移單元滑移

在高空拼裝平臺上拼裝第一滑移單元，符合要求后，將第一滑移單元滑移 18 m 到 2-T 軸～2-V 軸，如圖 3、圖 4 所示。

圖3 第一滑移單元拼裝示意圖（單位：mm）

圖4 第一滑移單元滑移示意圖（單位：mm）

6.1.2 第二滑移單元滑移

在拼裝平臺上拼裝第二滑移單元，符合要求后，將第二滑移單元及第一滑移單元整體滑移 14 m 到 2-R 軸～2-V 軸，如圖 5、圖 6 所示。

圖5 第二滑移單元拼裝示意圖（單位：mm）

圖6 第二滑移單元滑移示意圖（單位：mm）

6.1.3 第三滑移單元等滑移

在拼裝平臺上拼裝第三滑移單元，符合要求后，將第三滑移單元、第二滑移單元及第一滑移單元整體滑移 18 m 到 2-N 軸～2-V 軸，如圖 7、圖 8 所示，以此類推至滑移第九滑移單元，最后一榀屋架采用原位安裝。

圖7 第三滑移單元拼裝示意圖（單位：mm）

圖8 第三滑移單元滑移示意圖（單位：mm）

6.2 滑移速度控制

液壓滑移系統設備的水平牽引速度，取決于液壓泵站系統的配置及單臺液壓頂推器所分配的流量、其他輔助工作所占用的時間。本滑移的步距為 450 mm，一次性連續不斷地滑移的最大允許滑移距離為 20 m，被滑移屋架的最大水平直線滑移速度不宜大于 12 m/h。

6.3 滑移同步性監測

滑移同步性監測包括位移同步性監測和頂推力同步性監測。位移同步性監測采用計算機系統控制結合人工觀察屋架實際位置的方法完成；頂推力同步性監測采用計算機系統完成。監測過程中，應根據監測信息的變化實行動態管理，為滑移同步性控制提供條件。

6.4 滑移過程中常見質量問題的處理

6.4.1 滑移不同步處理

滑移不同步作用包括位移不同步作用及頂推力不同步作用。本工程采用位移進行同步性控制，位移不同步值取 50 mm。根據滑移同步性監測情況，當結構滑移過程中出現不同步值＞50 mm 時，必須立即停止滑移，及時查明引起滑移不同步的原因，針對位移不同步現象，通過計算機控制系統對滯后部位采用頂推器補推，以達到同步滑移。

6.4.2 卡軌及啃軌的處理

滑移過程中，應嚴格防止“卡軌”和“啃軌”現象的發生。在鋼滑塊設計時，應將沿滑移方向的鋼滑塊前端設計為“雪橇”式，以加大鋼滑塊前端與滑軌的間隙，避免鋼滑塊前端撞擊滑軌發生“卡軌”現象，并將滑軌接頭處焊縫打磨平整，避免滑軌不平整發生“啃軌”現象。

7 滑移屋架質量驗收

7.1 滑移屋架質量驗收的主要內容

滑移屋架質量驗收，應嚴格執行 GB 50205－2020《鋼結構工程施工質量驗收規范》，主要內容包括：屋架跨中垂直度、側向彎曲，屋架支座中心對定位軸線的位移，如表 3［2］所示。分滑移施工過程中滑移單元的高空拼裝、滑移單元全部滑移完成兩個階段進行。

7.2 滑移單元高空拼裝的質量驗收

滑移單元高空拼裝質量，是滑移能否順利進行的關鍵。因此，第一階段應對已拼裝完成的屋架跨中垂直度、側向彎曲、屋架支座中心對定位軸線的位移，進行全數檢查，不符要求時，應及時處理。

7.3 滑移單元全部滑移完成的質量驗收

第二階段，滑移單元全部滑移完到位后，主、次桁架已形成整體，此時的質量驗收以抽查核實為主。檢查數量按同類構件數抽查 10 %，且≥3 個，檢驗方法包括吊線，拉線，經緯儀和鋼尺現場實測。

8 結語

應用液壓固步頂推滑移法安裝屋架，設備簡單，自動化程度高，操作靈活方便，通用性強，安全性好，對場地要求不高，對吊裝機具要求不高。尤其適合屋蓋呈狹長平面，屋架跨度大，安裝位置高，擬安裝位置下存在夾層，場地不平，不適合整體吊裝的屋架。借助已建成的結構頂部，此方法能減少施工用地，減少胎模，減少滿堂腳手架，減少高空作業時間，加快了施工進度，提高了施工效率，減少了施工安全隱患，提高了工程質量，對支持國家大力發展鋼結構產業政策起到了積極的推動作用。Q