鋼箱梁超大型構件液壓同步提升技術

周朗

摘 要：液壓同步提升技術屬于一種可以提升超高、超重、超大型物體的新型技術，廣泛應用在各類大型構件的起重活動中。當前液壓提升技術已經(jīng)在大型重構件吊裝中占有不可或缺的重要地位，但也存在部分控制系統(tǒng)自動化水平低、同步不佳、未配置鋼絞線卷繞設備或者鋼絞線卷繞雜亂等情況，依然需要借助人力輔助。基于此，結合朱家角站-西岑站區(qū)間中間跨鋼箱梁及鋼混結合段液壓提升項目施工需求，結合計算機同步控制技術，完成設備間的高效數(shù)據(jù)、信息傳輸。此項技術的運用可以達成集群化、自動化、同步化、均載型控制的目的，具備極強的穩(wěn)固性與可靠性，取得了理想的施工效果。

關鍵詞：鋼箱梁；超大型構件；液壓；同步提升技術

中圖分類號：TU74? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2024）05-0031-03

0引言

液壓同步提升技術是一種新式的建筑施工技術，其基于柔性鋼絞線、提升器集群、計算機控制以及液壓同步抬升原理，能把大型物件綜合抬升至預期高度進行安裝。在進行提升操作時，既能夠?qū)崿F(xiàn)對物體運動姿態(tài)與應力分布的精準把控，還能夠讓物體在半空中長時間停滯不動，并加以精細調(diào)節(jié)，具備提升質(zhì)量、高度范圍靈活、自動化水平高、操控模塊成熟、可靠度強的特征。

1 工程概況

朱家角站-西岑站區(qū)間的攔路港大橋設計為主跨達200 m的連續(xù)混合梁跨越攔路港航道，是目前國內(nèi)市域鐵路最大跨度的鋼混連續(xù)梁橋，作為示范區(qū)線關鍵線路上的重難點控制工程，中間跨鋼箱梁及鋼混結合段液壓提升項目。

待提升對象為鋼箱梁和兩側(cè)的鋼-混凝土混合段。全橋鋼箱梁總長82 m。其中兩側(cè)鋼混結合段各長7 m，包含了4 m的鋼-混凝土混合段和3 m的鋼箱梁；中間整體吊裝段鋼箱梁長68 m。總提升質(zhì)量約為1 284.65 t。

2 液壓同步提升系統(tǒng)

2.1 液壓同步提升技術概述

液壓同步提升技術是一種先進的提升方法，它采用了液壓提升器和柔性鋼絞線作為承重索具。液壓提升器為穿芯式結構，其中的鋼絞線起到了提升的關鍵作用。

在液壓提升器的兩端設有楔型錨具，這些錨具具備單向自鎖的功能。當錨具開始工作時，它會自動夾緊鋼絞線，確保提升過程的安全性。而當錨具停止工作時，它會放開鋼絞線，使得鋼絞線可以自由上下移動。液壓提升的過程中，每一個流程都對應著液壓提升器的一個行程，而每個行程的長度為250 mm。通過不斷重復液壓提升器的動作，可以逐步將重物向前移動。

液壓提升包括以下6個步驟：①液壓提升器開始工作，夾緊鋼絞線，確保提升的安全性。②液壓提升器開始提升重物，使其升高。③重物升高后，液壓提升器下方的錨具夾緊鋼絞線，固定重物位置。④主液壓缸進行微小的收縮，使上錨片脫開。⑤上錨片開始上升，與重物分離，解除對鋼絞線的約束，使其自由活動。⑥主液壓缸回到初始位置，為下一次提升做準備[1]。

2.2 計算機同步控制

液壓同步提升施工技術可結合計算機控制實現(xiàn)多種功能，包括同步動作、負載均衡、姿態(tài)矯正和應力控制等。其核心是利用數(shù)據(jù)反饋和控制指令傳遞，確保各個液壓系統(tǒng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)調(diào)的動作。操作人員可以通過位于中央控制室的計算機界面來觀察整個提升過程，并發(fā)布相應的控制指令。這使得操作更加方便和靈活，同時也提高了施工的安全性[2]。

3 方案介紹

3.1 提升上吊點設置

提升上吊點采用澆筑混凝土箱梁所用到的掛籃主桁架結構作為提升支架，其上放置提升梁，再在提升梁上安裝提升器作為上吊點，支架材料為Q355B型鋼。

3.2 提升下吊點設置

提升下吊點使用吊耳方式，對于鋼箱梁提升部位使用銷軸進行連接，對應上吊點設置。吊耳是一種常用的下吊點形式，具有結構簡單、施工方便的優(yōu)點，可以滿足現(xiàn)場施工的要求。此外，在待提升鋼箱梁處用銷軸連接，以有效避免結構在提升過程中發(fā)生位移或者扭曲，保證提升順利進行。

3.3 液壓提升系統(tǒng)配置

3.3.1 液壓提升器配置

在具體的工程項目中，應根據(jù)不同的需求和工作條件，對液壓提升器進行合理選配。在本工程中鋼混段，每一吊點都配置了一臺TJJ-600型液壓提升器，其額定提升能力為60 t，總共配備了8臺。而在68 m鋼梁段，由于承載能力的要求更高，每處吊點配置了1臺TJJ-3500型液壓提升器，額定提升能力為350 t，總共配備了4臺[3]。

3.3.2 液壓泵源系統(tǒng)配置

液壓泵源系統(tǒng)是提供動力和控制信號的重要組成部分。根據(jù)液壓提升器數(shù)目與吊點反力值的參考，本方案選擇了2臺TJV-60泵液壓泵源系統(tǒng)。每臺泵源系統(tǒng)至多可以操控4臺液壓提升器，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和工作效率。

3.3.3 同步控制系統(tǒng)配置

為了實現(xiàn)對液壓提升系統(tǒng)的精確控制和監(jiān)測，將計算機同步控制及傳感檢測系統(tǒng)配置在鋼連體結構。這套YT-1型計算機系統(tǒng)能夠?qū)崟r獲取液壓提升器的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并與泵源系統(tǒng)進行同步協(xié)調(diào)，確保各個部件的協(xié)調(diào)工作。

3.3.4 承重鋼絞線配置

鋼絞線屬于柔性承重索具，可起到承載物體質(zhì)量的重要作用。在本方案中，結合液壓提升器的型號選擇合適直徑的鋼絞線，TJJ-600型提升器選用直徑為15.2 mm的鋼絞線，而TJJ-3500型提升器選用直徑為17.8 mm的鋼絞線。

4 質(zhì)量控制

4.1 一般規(guī)定

為了實現(xiàn)對鋼結構的提升姿態(tài)和荷載的精確控制，必須應用高效的控制系統(tǒng)。這個控制系統(tǒng)應該能夠基于提升方案與指定算法，準確地調(diào)整各個吊點的運行狀態(tài)，以實現(xiàn)結構的穩(wěn)定提升。

在提升期間，要求做到以下4點：①吊點油壓均衡，每個吊點都要受到相同的載荷，可以避免因單個吊點承載過重而導致安全問題。②結構姿態(tài)調(diào)整，確保整個結構在提升過程中保持平衡，避免傾斜或不穩(wěn)定的情況發(fā)生。③分級卸載就位，逐步減少荷載，使結構平穩(wěn)地就位，避免沖擊力過大。④位移同步控制，即所有吊點都應該按照相同的速度和順序進行提升，以避免結構的不平衡和不穩(wěn)定[4]。

4.2 提升前準備及檢查

在進行固定設備提升前，需要對各個設備的狀況加以檢查，確保所有部件都處于良好狀態(tài)，并進行必要的維護和修理。重點包括以下9項內(nèi)容：①液壓提升器是固定設備提升中最核心的部分之一，所以在進行提升前，必須要對它的連接情況、油管狀態(tài)以及壓力和速度調(diào)節(jié)等方面進行仔細的檢查。確保油管連接正確無誤，壓力調(diào)節(jié)穩(wěn)定可靠，速度調(diào)節(jié)靈敏合理。②確保導向架安裝穩(wěn)固，導出鋼絞線通暢，鋼絞線不可存在彎折、錯位等情況。只有這樣，才能保證鋼絞線在提升過程中的承重能力和穩(wěn)定性。③確保吊具安裝正常，錨片可牢牢鎖緊鋼絞線。④重點關注泵站閥門和硬管接頭的松動情況，并展開逐一檢查，及時擰緊。同時，還需要檢查溢流閥的調(diào)壓彈簧有否放松，以確保泵站能夠正常運行。⑤確保電纜線和控制線的連接都正確無誤。⑥確保油管連接無誤，電磁閥與截止閥能夠正常工作。⑦對傳感器和信號燈的發(fā)訊狀態(tài)進行檢查，確保它們能夠正常工作從而有效地監(jiān)測設備的運行狀態(tài)，并及時預防設備故障。⑧預載入是固定設備提升前非常重要的一步，能夠使每根鋼絞線處于相同的張緊狀態(tài)。這個過程需要適當調(diào)節(jié)壓力，確保每臺提升器中每一根鋼絞線均處于同等的張緊狀態(tài)。⑨對臨時設施的安裝情況進行檢查，確保上吊點、下吊點和結構加固等方面都達到了要求。

4.3 試提升

具體有以下5個要點：①在試提升期間，需要密切觀察鋼結構的變化情況，并監(jiān)測提升設備的運行狀態(tài)，以便及時發(fā)現(xiàn)任何異常情況。②根據(jù)主體結構的理論載荷來確定各個吊點的加載順序。通常情況下，會按照20％、40％、60％、80％的順序逐步加載各個吊點。在每次加載后，需要對相關受力點的結構狀態(tài)進行檢查，確保沒有出現(xiàn)任何異常情況。如果所有部分都沒有異常，那么可以繼續(xù)加載，直到鋼結構完全離地。③在每次分級加載完成后，應該對有關受力點的結構狀態(tài)進行檢查。同時，還需要使用全站儀來追蹤監(jiān)測鋼結構的高差和下?lián)锨闆r，這些數(shù)據(jù)對于后續(xù)的調(diào)平工作非常重要。在試提升環(huán)節(jié)，需要確保所有的監(jiān)測數(shù)據(jù)都有完整的記錄下來，以便后續(xù)分析和評估。④為了確保提升過程的平穩(wěn)進行，應該減小提升速度，密切觀察各個點離地的狀況。如果有必要，可以進行“單點動”提升，以保證結構離地的平穩(wěn)性，并使各個點同步[5]。 ⑤在分級加載完成后，當結構提升脫離拼裝胎架約0.5 cm后，應該暫時停止提升過程，停留12 h，進行全方位的檢查。在這段時間內(nèi)，需要安排專業(yè)人員對提升支架與吊具、鋼結構、連接件實行專項檢查。這樣可以確保在繼續(xù)提升之前，所有的設備和結構都處于良好的工作狀態(tài)，以確保提升過程的安全性。

4.4 正式提升

在提升環(huán)節(jié)需實時觀察每處吊點提升器載重均勻程度、上吊點平臺的穩(wěn)定程度、鋼結構提升期間的穩(wěn)固程度、計算機操控每處吊點是否同步。

提升承重系統(tǒng)是整個工程的核心部分，如果出現(xiàn)故障或問題，可能會對整個提升過程產(chǎn)生嚴重影響。因此，在正式提升前，應該對提升承重系統(tǒng)進行仔細的檢查和觀察，以確保其正常運行。著重檢查錨具、鋼絞線、主液壓缸、上下錨具液壓缸、液壓鎖、軟管、管接頭、行程傳感器等。

在正式提升過程中，應該特別關注液壓動力系統(tǒng)的壓力狀態(tài)、油溫狀態(tài)、油路有否泄漏，以及系統(tǒng)的噪聲狀況。這些指標可以反映液壓動力系統(tǒng)的運行情況，如果存在任何問題，都可能對提升工程的安全性產(chǎn)生影響，因此必須注意監(jiān)測。

4.5 提升就位

當鋼箱梁接近設計位置時，操作人員會將提升設備暫停，以便進行下一步精確調(diào)整。通過吊點的微調(diào)，操作人員可以對鋼箱梁的位置進行細致調(diào)整，以確保其準確地達到設計位置。當鋼箱梁達到設計位置后，將提升設備暫停，并進行鎖定，以維持結構的空中姿態(tài)穩(wěn)定不變。其后，操作人員會安裝后補桿件，用于加固和支撐結構，并進行集中對口焊接，以確保結構的牢固性和穩(wěn)定性。

4.6 卸載

卸載過程中，操作人員要按照預定的比例進行同步分級卸載。在每個卸載階段，操作人員要仔細檢查各部分的狀態(tài)和情況，確保沒有異常情況發(fā)生。只有在確定各部位正常后，才會繼續(xù)進行下一階段的卸載。卸載完成后，結構的受力形式會轉(zhuǎn)變成設計工況，即結構完全依靠基礎承載。

5 提升過程中主要問題

5.1 吊裝間隙過程中安全措施

具體有以下3個要點：①結構整體提升到位后，為了確保結構的穩(wěn)定和安全，必須先安裝后補桿件方可進行卸載。這是因為在連體鋼結構中，結合工況的需求，結構需要在空中暫停一定時間。在這個過程中，后補桿件起到支撐和穩(wěn)定結構的作用，避免結構的傾斜或不穩(wěn)定。②液壓同步提升器中應設有機械與液壓自鎖裝置以及3道錨具鎖緊裝置，以防止提升器的意外下降或松動，保持結構的穩(wěn)定，確保能將吊裝設備牢固地固定在結構上，避免其滑移或脫落。③具有豐富經(jīng)驗的施工團隊應根據(jù)結構特點和工況需求，制定合理的吊裝方案和安全措施，確保吊裝設備的穩(wěn)定性和可靠性，并采取必要的監(jiān)測和檢測手段來監(jiān)控結構的安全狀態(tài)。

5.2 桁架就位時調(diào)整允許范圍

控制上吊點和下吊點之間的鋼絞線垂直度是非常重要的，會直接影響到提升設備的安全性和穩(wěn)定性。需將鋼絞線的偏移角度在不超過1°，避免因偏移而導致提升設備的不穩(wěn)定甚至發(fā)生傾斜、翻覆等事故。

在提升前，需要仔細檢查和調(diào)整吊具、地錨、液壓提升器等部件，確保其連接正確無誤，鋼絞線呈垂直狀態(tài)。認真觀察提升過程中鋼絞線的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施糾正，確保提升作業(yè)的安全順利進行。

5.3 保護提升設備

在提升設備時，通常情況下不需要特殊保護。但在惡劣天氣下，如大雪、暴雨等，需要對設備進行保護，以防設備出現(xiàn)意外損壞。此時，可以采取覆蓋防護罩、加固支撐結構等措施，以保護設備免受天氣影響。

在提升到位暫停或后裝桿件安裝時，鋼絞線承受的質(zhì)量較大，容易受到外力的影響，從而出現(xiàn)斷裂、變形等問題。為了避免這種情況，可以采取加固支撐、增加緩沖器等措施，以保護鋼絞線和提升設備的安全。

鋼絞線是一種金屬材料，具有一定的導電性，在焊接施工時，如果不加保護地進行焊接作業(yè)，可能會引起意外事故。對此，可以使用橡膠、石棉布等絕緣材料進行遮擋，以保護鋼絞線免受電流的影響。

6 結束語

本文針對朱家角站～西岑站區(qū)間中間跨鋼箱梁及鋼混結合段液壓提升項目施工需要，對液壓提升技術應用要點展開分析。利用液壓提升技術進行鋼結構桁架的吊裝施工已經(jīng)十分成熟，且現(xiàn)有許多同類型工程的優(yōu)秀經(jīng)驗可作為參考，可充分保證吊裝期間的安全性，而且基于此技術，能夠減小高空工作量，節(jié)約工期與成本。

參考文獻

[1] 耿開軍，孫俊，王曉剛.山區(qū)高速公路大跨度鋼箱梁頂推技術應用分析[J].交通節(jié)能與環(huán)保，2023，19（S1）：136-139+150.

[2] 吳楓.獨塔斜拉橋主跨鋼箱梁安裝施工技術研究[J].工程技術研究，2023，8（14）：43-45+101.

[3] 金仁貴.魚腹型鋼箱梁曲線同步頂推滑移施工技術[J].浙江建筑，2022，39（1）：63-67.

[4] 孫燦，李立威.多點液壓同步提升自動化控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].機電工程技術，2021，50 （7）：79-82+190.

[5] 李華.基于掛籃作為提升平臺的液壓同步提升技術在超大跨鋼箱梁安裝中的應用[J].建筑施工，2019，41（4）：660-662+666.