大型鋼結構高空滑移及液壓同步提升技術研究

馮 浩 徐飛飛 朱 丁 王遠鑫 楊梓涵

1 工程概況

西安市兒童醫院經開院區項目位于陜西省西安市經開區高鐵新城內，尚稷路以北、草灘八路以東、尚林路以南、草灘七路以西，用地面積133 330 m2，容積率2.25。總建筑面積479 948 m2，其中地上建筑面積為300 000 m2，地下建筑面積為179 948 m2，39 990 m2為人防建筑面積。204 800 m2為一期的總建筑面積，其中地上建筑面積120 000 m2，地下建筑面積為84 800 m2；二期總建筑面積為275 148 m2，其中地上建筑面積為180 000 m2，地下建筑面積95 148 m2。

本次大型鋼結構高空滑移及液壓提升技術的應用位置在3-1#樓和3-2#樓之間，17 ～21 軸與M ～N 軸相交處，大型鋼結構連廊提升安裝后最低點標高為36 m，最高點標高為48.6 m，跨度為24.3 m。整個連廊為鋼桁架結構，桁架與主梁由Q355 焊接型鋼構成，在桁架與主樓連接處還設置有LRB800 橡膠支座，整個大型鋼結構連廊重約200 t，施工難度大。

2 大型鋼結構連廊吊裝滑移方案設計

2.1 鋼結構連廊吊裝至滑移平臺方案

鋼結構連廊安裝高度在36 m 以上，由于鋼結構連廊重量較大，桿件較多，如果采用分體式高空安裝，不僅焊接工作量巨大，而且高空組裝存在一定的風險，并不符合該項工程高效、安全的建設需求。如果采用整體式吊裝，則需要的吊車噸位較大，對于地面基礎有著更高的要求，也存在一定的安全風險。應用大型鋼結構高空滑移及液壓提升技術能夠有效提高施工效率，對降低施工難度和施工危險性具有重要的作用[1]。

在本項目中，鋼結構連廊吊裝至滑移平臺的方案設計如下。首先，在地面將鋼結構連廊拼裝完成，然后利用大型吊具將連廊分成兩段吊裝在18.85 m 標高的滑梯軌道車上。其次，在第一段連廊吊裝到位后，需要利用倒鏈拉動滑移軌道車使第一段鋼結構連廊移動到既定位置，再進行第二段的吊裝。兩段鋼結構連廊重量均為80 t，其余部件由吊車直接轉移到安裝平臺上。另外，為了保障吊裝工作的安全性和可靠性，所用吊車要能夠滿足吊裝重量的需求。本次項目所選用的吊車型號為ZLJ5841JQZ600H，該吊車最大提升重量為600 t，起升高度為17.3 ～90 m，滿足本次工程實際需求。

通過計算鋼絲繩的受力情況并查閱鋼絲繩規格表得知，本項目可以選用直徑為52 mm 的鋼絲繩。為了保障吊裝施工的安全性，本次方案選用T-BX35-1 弓形卸扣，經計算可滿足工程的實際施工需求。

2.2 滑移方案設計

本方案中，滑移施工主要利用ZLJ5841JQZ600H 吊車將拼裝好的鋼結構連廊分段吊裝在18.85 m 高的滑移軌道車上，然后利用倒鏈將鋼結構連廊移動至預設計位置，再按照提升設計方案進行提升作業。為了確保滑移施工的安全性和可靠性，在本次方案的設計工作中，要對滑移導軌、支撐鋼架等部分進行受力計算，以保障所有構件的最大載荷性能可滿足滑移方案的設計要求[2]。

2.2.1 滑移導軌設計方案

本次方案選用38#導軌，導軌與鋼梁選擇斷焊連接。在斷焊前，相關施工人員需要利用水平儀對導軌進行找平處理，如果導軌部分位置出現下陷情況，可以利用塞鐵將該部位墊高，達到滑移水平要求。找平過程中，工作人員需利用全站儀測量4 條導軌，確保兩兩間距誤差不超出4 mm。若超出則需對導軌進行調整，確保無誤后進行焊接定位[3]。

2.2.2 專用鋼架設計

在滑移施工過程中，由于受原建筑18.85 m 處現澆板和框架梁結構的限制，其所能承受的較小，并不能滿足鋼結構連廊的整體滑移。因此，應根據原有結構設計專用鋼架，將滑移車放置在專用鋼架上，然后將全部傳遞到框架柱上，進而確保施工安全。

2.2.3 滑移車方案設計

由于鋼結構連廊底部與地面并不是平齊狀態，因此在設計滑移車時應根據鋼結構連廊的實際尺寸情況決定滑移車的高度。經過計算得知，滑移車高度一端需要設置為4 950 mm，另一端則設置為750 mm。

2.2.4 滑移施工具體設計

在將鋼結構連廊吊裝到位并拼裝完成后，需要進行滑移施工。在滑移施工前，需要在南側M 軸線處的南側女兒墻上固定一根直徑為10 mm 的鋼絲繩，且鋼絲繩每隔2 m 設置一個卡扣掛點，用于倒鏈的安、掛。滑移時主要采用5 t 倒鏈同時拖拽兩端滑移車，每前進2 m 需要檢查導軌、滑移車以及鋼結構連廊等。如果其中出現偏差，應調整后再繼續進行，直到移動到預先設定的位置。

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2.3 液壓同步提升方案設計

2.3.1 超大型構件液壓同步提升施工技術優勢

本次工程根據鋼結構連廊及現場施工環境特點，采用地面拼裝、整體提升的施工工藝，其優勢有以下幾點。

第一，根據現場情況和提升設備的能力進行鋼結構連廊的分段組合，極大提高了提升工作的靈活性，同時鋼結構連廊的提升重量、跨度以及面積均不再受建筑結構的限制。

第二，柔性索具的應用能夠打破原有的提升高度限制。

第三，液壓提升器相比傳統機械提升器具有逆向運動自鎖能力，能夠有效提高液壓同步提升施工的安全性和穩定性。

第四，液壓提升器在實際提升過程中，主要由液壓回路驅動，該驅動形式下提升加速度較小，也能夠有效降低鋼結構連廊連接件的動載荷。

第六，液壓提升器自動化水平較高，操作簡單，并且具有較高的穩定性。在本次液壓同步提升施工過程中，主要選用的技術和設備有超大型構件液壓同步提升施工技術、TLJ-600 型液壓提升器、TLJ-2000 型液壓提升器、TL-HPS60 型液壓泵源系統以及TL-CS 11.2 型計算機同步控制系統[4]。

2.3.2 液壓同步提升原理

液壓同步提升技術的實際應用主要依靠液壓提升器作為主要提升工具，同時將柔性鋼絞線作為提升索具來提升重物。該提升形式具有安全可靠的特點，并且整體提升器具有重量較輕、易移動安裝的優點。液壓提升器兩端的楔型錨具具有單向自鎖作用，當錨具工作（緊）時，會自動鎖緊鋼絞線；錨具不工作（松）時，放開鋼絞線，鋼絞線可上下活動。當液壓提升器周期性重復動作時，被提升重物則一步步向前移動。

上升工況步序動作分為6步：第1步，下錨松，上錨緊，夾緊鋼絞線，如圖1所示；第2 步，提升器同步提升重物，如圖2所示；第3 步，下錨緊，夾緊鋼絞線，如圖3 所示；第4 步，主油缸微縮，上錨片脫開；第5 步，上錨具上升，上錨全松；第6 步，主油缸非同步縮回原位。

圖1 第一步（來源：作者自繪）

圖2 第二步（來源：作者自繪）

圖3 第三步（來源：作者自繪）

3 提升工藝流程

在大型鋼結構高空滑移和液壓同步提升的施工過程中，提升是其中最關鍵的環節，有效設置提升工藝對于提高施工安全性和施工效率具有重要作用。在本項目中，提升工藝流程主要設置如下。

一是在鋼結構連廊滑移到指定位置后，安裝提升平臺，然后固定安裝提升器，最后連接提升器的鋼絞線與下方鋼結構連廊的吊具。

二是啟動提升器，鋼結構連廊提升高度達到5 m 后停止提升。

三是將第二段鋼結構連廊滑移到位并進行組裝，形成結構連廊整體。

四是啟動提升器，整體提升鋼結構連廊，直至距預定位置200 mm 處降低提升速度，然后利用提升器進行微調，在對口處達到相應位置后，鎖緊液壓缸。

五是卸載提升器，將鋼結構連廊的整體載荷轉移到預裝段上，拆除臨時結構和提升器。

4 鋼結構提升施工操作

4.1 提升施工控制要點

為確保鋼結構連廊提升的安全性和平穩性，在提升技術落實時擬采用“吊點油壓均衡，結構姿態調整，位移同步控制，分級卸載就位”的同步提升和卸載落位控制策略。

4.2 同步提升施工

4.2.1 提升分級加載

提升前需要模擬觀測鋼結構連廊的提升過程，確認無誤后進行施工。在鋼結構連廊提升前，利用計算機仿真計算各提升吊點的反力值作為依據，分級加載鋼結構連廊結構單元。各不同吊點處的液壓提升系統壓力緩慢增加，由20%增加至40%，再到60%、80%，在觀察各部分均無任何異常情況下可以持續加壓到90%，后降低加壓速率，以5%的基數向上加壓，直到鋼結構連廊結構全部脫離拼裝臺。每一步分級加載完成后，均應停止設備，全面檢查各不同吊點的穩固性和連廊結構的變形情況，同時還需要檢查主樓支持部位的穩定情況，確保安全的前提下再次加載。當加載至結構將要離開拼裝架時，可能存在各點不同時離地的情況，此時應降低加壓速率，進而降低提升速度，并且還需要密切關注各點的情況，必要時可通過單點動形式來實現鋼結構連廊的提升，保障鋼結構框架離地的平穩性[5]。

4.2.2 結構離地檢查

鋼結構連廊整體提升至100 mm 高度后，應停止提升并鎖定液壓系統，使鋼結構連廊在空中保持平穩，空中停留時間持續12 h 以上。在此期間，工作人員需全面檢查吊點、提升設備等，并將檢查結果匯報給項目部。在各項檢查無誤且停留時間達12 h以上，可再次提升。

4.2.3 提升過程微調

為了保障結構提升的平穩性，需要在鋼結構連廊提升過程中微調桿件對口，確保鋼結構連廊提升的安全性和有效性。

4.2.4 提升就位

在鋼結構連廊提升到既定位置后暫停液壓提升設備，通過手動控制各吊點，將各層弦桿精確提升到設計位置，然后將各層弦桿與端部分段接口固定，再進行同步卸載，直至鋼絞線完全松弛。在確保鋼結構連廊就位完成后，進行對點焊接，最后拆除提升設備。

5 結語

本工程采用大型鋼結構高空滑移及液壓同步提升技術，成功將200 t 鋼結構連廊安裝到指定位置。相比其他施工方式，該技術具有以下特點：第一，焊接和拼裝工作在地面完成，可以有效縮短施工周期，對提高施工安全性和施工質量也有著重要作用；第二，采用同步提升技術安裝鋼連廓，減少了大型起吊設備的使用和臨時設施的搭設，省時省工，獲得了良好的經濟效益和社會效益。