大跨度钢桁架整体提升施工技术研究

大跨度钢桁架整体提升施工技术研究

杨天峰张曼喻哲昆

中铁装配实业发展有限公司

摘要：在钢桁架项目工程建设中，由于钢材结构跨度很大，安装高度也较高，因此如果采取常规方法，就必须搭设巨大的高空支撑脚手架，不仅高空安装、焊缝工程量巨大，而且工程技术经济效益指标低下，同时面临着很大的工程质量、安全风险。本文项目依托于深圳市时尚艺术大楼工程项目，通过运用"地面拼装+超大型液压同步提升"的方法，将其总体高度上升至设计标高，再实现对口处的杆件连接，显著降低了高空作业难度，有效提升了整体建筑效果与安全系数，并为同等的钢桁架工程项目带来了建筑技术借鉴。

关键词：大跨度；钢桁架；整体提升；施工技术；

一、工程背景

1、工程概况

深圳市时尚艺术大厦钢桁架工程，钢桁架部分的施工区域位于5轴-9轴（东西向），长度36米。A轴-G轴（南北向），长度53米。主桁架位于轴线A/B/C/D/E-G轴，共计五榀。本工程包括宴会厅钢结构现场拼装、液压提升和高位平台钢结构液压提升。桁架为H型钢+钢筋桁架楼承板形式。桁架主要材料的选取为钢材厚度≥35mm时选用Q390GJ，钢材厚度<35mm时选用Q390C。弦杆与弦杆、腹杆与弦杆的连接方式为栓焊连接。

钢桁架部分安装标高为26.42m。采用散件到场拼装，整体提升法安装。总量约1000吨，主要构件钢材厚度为19、20、26、30、36、40、50、60不等，最大厚度为60mm。材质主要为Q355B、Q355GJB、Q390B、Q390GJC。

二、方案选择

针对该项目的设计优势与重难点，公司大胆运用"地面拼装+超大型液压同步提升"的工艺方法，将产品整体提高至设计标高，并实现了裁口部位的杆件连接，有效降低了操作困难，实现承载体系的安全传递与卸荷，高空结构精确合拢，全面满足了工程与规范的需求。为深圳市时尚艺术大厦钢桁架工程顺利施工提供了安全保障，获得了业主和监理的充分肯定。

三、施工工艺流程和操作要点

1、施工工艺流程

施工工艺流程如下：桁架地面拼装→提升吊点设置→提升设备选择→提升设备配置→提升设备安装→提升设备调试→试提升→检查（姿态调整）→正式提升→提升就位→卸载→拆除设备。

2、操作要点

2.1 提升前期布置

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图3-1 提升吊点布置图

（2）提升设备选择

配合原本施工工艺的先进性与创新性，将采用以下设备：TLJ-2000系列液压推进设备；TL-HPS-60系列液压泵源设备；以及TLC-1.3型计算机同步控制器，设备如图显示：

图3-2 TLJ2000型液压同步提升器

图3-3 TL-HPS-60型液压泵源系统

图3-4 TLC-1.3型计算机同步控制系统

（3）提升设备配置

1)满足钢结构液压升力的条件，尽可能使各台液压装置受载平稳；

2)尽可能确保由各台液压泵车驱动的液压装置重量相同，以增加液压泵站的使用率；

3)在总体布线时，要仔细考察网络系统的安全与可靠性，减少施工危险性。

4)尽可能确保不同的吊点的液压推进装置匹配系数一致；

5)保持提高(降低)构件的空间稳定性，以利于提高单位构件时能更准确定位，亦即需要所有吊点在提高或降低流程中都能维持相应的一致性。

2.2 设备安装

（1）提升器安装

提升器底板中孔和提升架横梁上的支撑透气孔中心平整着地，钢绞线和支撑透气孔壁并不碰擦。提升装置的液压锁位置要方便于与液压泵站之间的燃料管安装与拆卸。提升装置到位后用压板进行定位，因此每次提升装置都需要用3块L形压板固定在上升装置的底板。

（2）钢绞线导向架安装

钢股线引导架的上升过程对钢股线的引导，以避免与钢股线缠绕。导向支架的导出方向以便于安装燃料管、感应器，以及不干扰钢股线的自然下坠为基础。导向架横梁离安全锚高约为1.5~2米左右。钢绞线导出部分时，用钢绞线绑扎捆，不致散落。

（3）地锚安装

上下吊点与中心孔的垂直偏斜角小于1.5°时，用L形压板将地钢筋锚固于提升吊装置中(每个地锚用三块压板固定)，以留出一些空间，使地锚能沿圆周方向随意旋转，钢绞线和孔室之间不能相撞。

（4）钢绞线安装

钢绞线须经检验，无明显折弯、疤痕和明显腐蚀；依据实际状况，决定了钢绞线的正确穿法且上下约定一致。一般先穿外环的小部分，再穿内环的，然后才把外环上剩余的穿好。

（5）液压泵站与提升器的油管连接

检测液压泵站、控制器和液压提升器型号有无相应，油管连接使主气缸的伸、缩，以及锚具松、紧关系有无适当。

（6）各传感器与控制系统的连接

1)行程感应器使用前调节好高度，保证在推进器伸缸处不干涉，拉线垂直，调节好感应器拉线高度。

2)上、下锚具传感器之间是有区分的，既要放置得合理、稳固，上锚具的信号线在运动中也要不被干扰。

3)将油压感应器接于主缸大腔，并做好传感器内信号线的防水保护措施。

4)应作好传感器和信号线的防水工作。

（7）提升器与液压泵站电缆连接

连接传感器线和提升器线，注意主液压缸和截止阀的对应关系。

（8）液压泵站与控制系统线路连接

1)配电柜应符合功率规定，放置于相对安全的位置，安全稳定。

2)控制中心的位置要方便观察、使用，且要有防水保护措施，安全稳定。

3)连接好控制网路的电源电缆、网络电缆、扩展电缆、液压油缸线路、液压泵站线路等，并保证连接完整、顺畅。

（9）液压泵站动力电缆连接

连接的动力线路也将在无电状态下运行，该系统采用了三百八十V三相五线的工业供电。要特别小心电源的漏电保护方式。

（10）控制系统电源连接

控制系统输入电源为220V交流电源。

2.3 设备调试

（1）液压泵站检查

对液压泵站所有阀门与燃料管道的连接进行一一测试，并使溢流闸的调压弹簧达到充分松弛情况。查看油箱高度是否达到适当高度。

（2）电机旋转方向检查

分别开启了大、小的发电机后，从发电机首尾来看，以顺时针方位转动较为正常；如果不正确，可以互换动力线路任何二根相线。

（3）电磁换向阀动作检查

在液压泵站不起动的状态下，可以手动操作直流接触器的相应按键，以查看控制系统、泵站截止阀型号与升压装置型号是否匹配，以及电磁换向阀与截止阀之间的操作方式是否正确。

（4）油管连接检查

检测液压泵站、控制器和液压提升装置型号有无相应，油管上的主水力缸伸、缩，以及锚具水力缸松、紧关系有无适当。

（5）锚具检查

查看安全锚定位是否准确，在没有开始作业前是否能有效防止钢绞线坠落；地锚定位是否准确，以及锚子是否可以锁紧钢绞线。

（6）系统检查

1)通过ID设置器，设置地址，检测行程和锚具传感器的信息是否准确。

2)起动液压泵站后，在上升器安全锚保持正常工作位置上、下锚紧的状况下，松开上锚，将主气缸和上锚具气缸空载运转伸、缩数次，并排出全系统的压缩空气。调整了相应的伸缸、缩缸油管压力和锚具液压缸的油压。

3)通过调整行为感应器的调整螺母，以使行为感应器在主气缸全缩情况下的行程值为零。

4)检测截止阀是否截止相应的液压缸。

（7）钢绞线张拉

1)以适当方式使各条钢绞线保持相同的张紧压力。

2)通过调整适当的伸缸压(3MPa)对钢绞线的整体结构加以预张紧。

2.4 同步提升

（1）提升分级加载

通过试升工程中对钢结构、提升设备、推进装置系统的监视与检测，确定合理的工况控制与设置要求，确保推进工程的安全性。

以计算机模拟计算的各上升吊点反力值为基础，对钢结构单元开展了分层加载试验(试提升)，各吊点上的水力推进装置伸缸压力均可缓慢地上升，分别为百分之二十个、百分之四十、百分之六十、百分之八十；在确保结构各部分都没有异常的前提下，可持续加载至百分之九十、百分之九十五、甚至百分之一百，直到钢结构完全脱离拼装胎架。

在整个分层加载过程中，每一个分层的加载工作结束后，都应该暂停并检测：上吊点、下吊点构件、钢结构等在加载前后的变化状况，以及主楼结构的稳定性等变化状况。一切在正常状况下，继续往下一分级加载。

在分级增加至结构即将完全脱离拼装胎架之后，就会出现各点不一致的离地，此时需减小推进速率，并严密观察各点的离地状态，在必要时进行"单点动"的提高。保证钢结构的离地安全，在各点一致。

（2）试提升

钢结构主体在距离拼装胎架近一百mm后，将采用液压推进系统机械锁定，在空中滞留十二小时以上并进行全面检验(包含吊点构造，承载系统和升级技术等)，并将检验结论以文字方式报工地总指挥所。各项测试均正常无误，才能开始正式升级。

（3）姿态检测调整

利用计量仪表检测各吊点的离地面距离，从而测算出各吊点的相对高度。利用液压提升系统设备调节各吊点的标高，使整体结构获得水平姿态。

（4）整体同步提升

以调节后的各吊点高程作为新的起点定位，并恢复移动传感器。在建筑结构的整体上升过程中，必须维持该姿势一直上升到设计标高附近。

（5）提升速度

在上升浇筑方案中，制约构件上升效率的条件主要是液压油管道的直径和泵站的设置数量，根据本工程的设备配套，总体上升约度为十公里/小时。

（6）提升过程的微调

结构在上升和下滑的整个阶段中，由于空间姿态调节和杆件对口等要求而实行微调。在微调启动以前，由计算机同步控制系统将手动模式转换成零点五自动方式。按照要求，对整个液压提升体系中所有挂点的液压提升器必须实现同时微动调节(上升或下降)，或对单个的液压提升器实现同时微动调节。微动或点动的调节精确度必须能够实现在毫米量级，并且完全能够适应钢结构单元装置的精度要求。

2.5 提升就位

系统上升至设计位置时，暂停；各吊位调整，使钢各层的弦杆正确上升至原设计部位；液压推进系统装置则停止运行，为维持结构单元的空中位置，在对口部位设置码板进行临时定位，并完成剪口式连接。

对口焊缝完毕，在焊缝探伤检验满足一定条件后，液压提升系统装置同时卸下，至钢绞线全部松弛；做好钢构件的后期高空架设；同时拆除液压提升控制系统装置和有关临时措施，以实现钢构件的总体提升安装。

2.6 卸载

后装杆件的搭设人员全部装配完毕后，立即做好装卸工作。及时调节泵站频率，减慢下降速率，并严密监视计算机系统中的电压和位移值。装卸过程中如果发现挂点负荷大于装卸前负荷的百分之十，甚至挂点位移不同步超过10mm，则及时中止了同步装卸，并分别卸载上述异常点。之后这样重复，直到钢绞线完全松弛。

四、结语

综上所述，在深圳市时尚艺术大厦项目钢桁架工程施工中，通过采取全工地安装、多点高精度系统升级的方式，明显减轻了高空作业难度，大大提高了建筑精度和工程质量，同时节省了大批的模板和其他设施租赁拆除费用，显著降低了高空防护的花费，有效的减少了建筑工程的高风险系数，比传统的建筑方式更加安全，经济与效益突出。

参考文献

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[2]王雷，陈辉，蔡峰.大跨度单榀钢桁架整体提升施工技术[J].四川建材，2020，46(05)：74+78.

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