液壓整體提升施工工法

《液壓整體提升施工工法》是中天建設集團有限公司、浙江省一建建設集團有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是馬政綱、邵凱平、申建義、馬國平、王偉；適用範圍是有一定空間或線剛度的工業與民用建築大跨度鋼結構屋蓋、鋼連廊、鋼橋樑等類型工程的整體提升，大型混凝土構件的整體提升也可以參照套用。

《液壓整體提升施工工法》主要的工法特點是待提升結構在地面或低標高平台上整體拼裝；液壓提升設施及設備安裝在已竣工混凝土框架頂或專用提升支架上，對土建專業施工影響較小；提升過程平穩；提升設施性能可靠，提升力富裕較大；電腦同步控制可以實現提升全過程的精細控制；提升設備可擴展組合，提升重量、面積、跨度不受設備制約。

2008年1月31日，《液壓整體提升施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：液壓整體提升施工工法
• 工法編號： YJGF204-2006
• 完成單位：中天建設集團有限公司、浙江省一建建設集團有限公司
• 主要完成人：馬政綱、邵凱平、申建義、馬國平、王偉
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2005-2006年度）

形成原因

湖南天翔房地產有限公司投資開發的中天廣場，連廊鋼結構在80.7米~屋頂之間將公寓區與辦公區兩幢主樓連線為一體。連廊鋼結構安裝標高為+80.7米~98.5米，總高度為18.15米，軸線寬度為18.3米，總跨度為46.2米。連廊鋼結構主要由結構層四鋼桁架（+8.7米~+84.1米）和上部鋼框架結構（+84.1米~98.5米）組成。鋼構件總噸位約370噸。連廊鋼結構共設有八個承載支座和八個穩定支座。因場地狹小，結構安裝高度高，重量大，常規的安裝方法是在滿堂腳手架上分件安裝，或採用大噸位吊車分片吊裝，兩種方法在經濟上和環境條件上都不可行。該工程採用的方法為：在設計位置正下方，將鋼連廊整體吊裝的部分（全寬度，全高度）在地面散件拼裝成型；將鋼連廊兩端的支座、分段構件和部分桿件先安裝到高空設計位置，並臨時固定；分別在兩側主樓的框架柱頂架設提升梁以安裝液壓同步提升設備（6套200噸千斤頂）；在地面組裝的鋼連廊結構上安裝提升桁架和提升下吊點；利用液壓提升設備將鋼連廊同步提升至設計高度附近，整個提升單元重量約300噸。鋼連廊兩端分別與已安裝的分段構件連線，安裝預留後裝桿件，使鋼連廊形成整體。液壓提升設備同步卸載，使鋼連廊的自重轉由八個支座承擔，拆除液壓提升設備及提昇平台，完成鋼連廊的提升吊裝。工程套用取得了好的效果，特編制《液壓整體提升施工工法》予以推廣（圖1）。

圖1 連廊鋼結構拼裝模型圖

工法特點

《液壓整體提升施工工法》的工法特點是：

1.待提升結構在地面或低標高平台上整體拼裝。主要的拼裝、焊接及油漆等工作在地面進行，將高空作業量降至最少，施工安全易保證且效率高，能夠有效保證鋼結構安裝工程的工期。

2.液壓提升設施及設備安裝在已竣工混凝土框架頂或專用提升支架上，對土建專業施工影響較小，有利於總體施工組織。

3.提升過程平穩，動荷載很小，利用已有結構做提升支撐點或設定專用提升支架（可反覆使用或回收利用），提升設施投入最小化。

4.液壓同步提升施工技術所使用的提升設施性能可靠，提升力富裕較大，吊裝過程的安全性有保證。

5.電腦同步控制可以實現提升全過程的精細控制，結構吊裝驗算根據提升控制誤差極限進行分析，避免同步誤差過大時產生的施工應力超差。

6.提升設備可擴展組合，提升重量、面積、跨度不受設備制約，且柔性索承重，經濟效益與提升高度成正比。

7.整體提升過程氣勢宏偉，具有很強的震撼力，廣告效應明顯。

8.設備一次投入過大，該企業利用率不能滿負荷，需要對外承接業務來消化前期投入。也可以考慮租賃其他企業的設備，以降低經濟風險。

操作原理

適用範圍

《液壓整體提升施工工法》適用於有一定空間或線剛度的工業與民用建築大跨度鋼結構屋蓋、鋼連廊、鋼橋樑等類型工程的整體提升，大型混凝土構件的整體提升也可以參照套用。在現有結構可利用的情況下效果更好。

工藝原理

《液壓整體提升施工工法》的工藝原理敘述如下：

液壓同步整體提升技術採用液壓提升千斤頂作為提升機具，柔性鋼絞線作為承重索具。液壓千斤頂為穿芯式結構，以鋼絞線作為提升索具，有著安全、可靠、承重件自身重量輕、運輸安裝方便、中間不必鑲接等一系列獨特優點。通過多台液壓千斤頂組合可以完成重量上萬噸的單體結構。

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。圖2所示為液壓提升器一個行程。當液壓提升器周期重複動作時，被提升重物則一步步向前移動。

圖2 液壓提升千斤頂一個行程的工作步驟

圖2 液壓提升千斤頂一個行程的工作步驟

計算機控制系統液壓同步提升施工技術採用行程及位移感測監測和計算機控制，通過數據反饋和控制指令傳遞，可全自動實現同步動作、負載均衡、姿態矯正、應力控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報警等多種功能。操作人員可在中央控制室通過液壓同步計算機控制系統人機界面進行液壓提升過程及相關數據的觀察和（或）控制指令的發布。

施工工藝

工藝流程

《液壓整體提升施工工法》的工藝流程見圖3。

圖3 工藝流程圖

操作要點

《液壓整體提升施工工法》的操作要點如下：

一、吊裝條件分析

針對特定項目，應詳細研究相關圖紙，掌握結構特性及各部分的關聯情況，還應進行項目實施現場勘察，熟悉現場平面布置環境，分析是否具備提升條件，有哪些要素是可以利用的有利因素，哪些要素是影響最最佳化實施的不利因素，還有哪些不利因素是可以消除的。初步制定吊裝方案並進行技術、經濟、安全、進度全方位分析比較。一般而言，可以利用的現有條件越多提升高度高、重量大、跨度或面積大、場地狹小都是選擇提升的有利因素。

長沙中天廣場鋼連廊項目的吊裝條件是：連廊兩端是兩棟混凝土高層結構，安裝高度最大為98.5米，連廊地面投影位置為地上二層混凝土框架，三層地下室。現場有兩台起重量3噸的塔吊，周邊無寬敞空地。連廊支撐在混凝土高層80.7米框架樑上。滿堂腳手架上分件安裝和大噸位吊車分片安裝法在技術和經濟上都不可行。而以兩棟高層為依託，在混凝土結構上安裝提升梁作為提升支點，用整體提升法安裝鋼連廊技術上是可行的，經濟上是合理的。

二、方案設計

方案設計合理與否直接關係到項目的成敗和經濟性。根據吊裝條件分析結果，對施工方案進行具體化。包括提升單元與高空安裝區域劃分、上下吊點位置確定、提昇平台結構設計、下吊點構造處理、提升同步誤差設定、提升施工階段結構驗算、必要的結構調整、地面拼裝台架設計、已有結構加固補強、混凝土結構為滿足提升要求需要延緩施工的區域確定、保證拼裝位置及吊點位置準確的測量控制方法。

長沙中天廣場鋼連廊項目提升方案設計的核心主要有以下幾點：

（1）根據結構特點，在兩棟高層樓頂各設定了3個提升鋼樑作為千斤頂支點，單點最大提升反力150噸。

（2）提升梁為兩點支承一端帶懸臂的簡支梁，斷面採用雙腹板H型鋼，前後支點支撐在混凝土柱頂，後支點（抗拉）由拉接在框架樑上的大直徑螺栓承擔抗拉力，受力明確傳力可靠。雙腹板H型鋼樑使用完畢後可現場剖分為鋼板帶，回首利用方案已提前考慮好。

（3）調整了鋼結構桁架的節點位置，使提升單元最大化，提升吊點與混凝土結構距離最小化，減小了提升鋼樑懸臂長度。

（4）對鋼連廊單體進行了施工驗算，調整了部分構件並根據驗算結果最不利狀況確定提升梁斷面，調整混凝土梁斷面和配筋。

（5）確定嚴格的測量控制方法，以兩棟混凝土結構頂層軸線為依據進行循環測量，確定地面拼裝台、上下吊點位置、就位支座預埋件位置閉合誤差不大於5毫米。

（6）用扣件式腳手架搭設格構式立柱作為地面拼裝台支承點，對地下室混凝土梁進行了逐點加強，鋼結構重量均勻分布到地面和上。

三、液壓提升系統配置原則

要認真考慮系統的安全性和可靠性，降低工程風險。通過吊點位置設計，儘量使每台液壓設備受載均勻。儘量保證每台泵站驅動的液壓設備數量相等，提高泵站利用率。同一工程使用相同型號的液壓提升設備，以利於同步控制。按結構模擬提升工況計算得出的提升反力數據，進行液壓提升系統設備的配置，計算每個吊點處的安全儲備，計算時應考慮荷載不均勻係數、動力係數，安全係數不小於5.0。

四、計算機同步控制

液壓提升同步控制應滿足以下要求：

（1）儘量保證各台液壓提升設備均勻受載；

（2）保證各個吊點在提升過程中保持一定的同步性（±10毫米）。

根據以上要求，針對特定工程制定相應控制策略。主、次控制點布置情況能客觀反映結構空中姿態。將位於主控點的液壓提升器的速度設定為標準值，作為同步控制速度和位移的基準，在計算機的控制下從次控點以位移量來動態跟蹤比對主控點，保證各提升吊點在整體液壓提升過程中始終保持同步。通過三點確定一個平面的幾何原理，保證整體結構在整個提升過程中的平穩。

五、液壓裝置系統調試

液壓提升裝置系統安裝完成後，按下列步驟進行調試：

（1）檢查泵站上所有閥或硬管的接頭是否有鬆動，檢查溢流閥的調壓彈簧處於是否完全放鬆狀態。

（2）檢查泵站與液壓提升器之間電纜線的連線是否正確。

（3）檢查泵站與液壓提升主油缸之間的油管連線是否正確。

（4）系統送電，檢查液壓泵主軸轉動方向是否正確。

（5）在泵站不啟動的情況下，手動操作控制櫃中相應按鈕，檢查電磁閥和截止閥的動作是否正常，截止閥編號和牽引器編號是否對應。

（6）檢查感測器（行程感測器，位移感測器）動作是否與控制櫃中相應的信號燈對應。

（7）液壓提升前檢查：啟動泵站，調節一定的壓力（3兆帕左右），伸縮提升油缸：檢查A腔、B腔的油管連線是否正確；檢查截止閥能否截止對應的油缸；檢查比例閥在電流變化時能否加快或減慢對應油缸的伸縮速度。

（8）預載入：調節一定的壓力（2~3兆帕），使錨具處於基本相同的鎖緊狀態。

六、分級載入預提升

結構在具備整體液壓提升條件之後，進行分級載入預提升，對單點載入設計荷載的120%，檢驗吊點承載能力。通過預提升過程中對結構、提升設施、提升設備系統的觀察和監測，確認符合模擬工況計算和設計條件，保證提升過程的安全。待系統檢測無誤後開始正式提升作業。經計算，確定液壓提升器所需的伸缸壓力（考慮壓力損失）和縮缸壓力。

結構開始同步提升時，液壓提升器伸缸壓力逐漸上調，依次為所需壓力的20%、40%，在一切都正常的情況下，可繼續載入到60%、80%、90%、100%。

結構即將離開時暫停提升，保持提升系統壓力。對液壓提升設備系統、結構系統進行全面檢查，在確認整體結構的穩定性及安全性絕無問題的情況下，才能繼續提升。

七、不利因素及對策

（1）液壓提升過程的提升力控制

根據預先通過計算得到的液壓同步提升工況各吊點液壓提升力數值，在計算機同步控制系統中，對每台液壓提升器的最大提升力進行設定。當遇到提升力超出設定值時，液壓提升器自動採取溢流卸載，以防止出現各吊點局部應力超出設計值或提升荷載分布嚴重不均，造成對永久結構及臨時設施的破壞。

（2）提升過程的空中停留

因整體提升高度一般較高，提升過程經常會達1~2個工作日。提升過程中及高空對接時，結構需要在空中停留。液壓同步提升器在設計中獨有的機械和液壓自鎖裝置，保證了吊裝過程中能夠長時間的在空中停留，夜間停留時須用攬風繩固定。

材料設備

《液壓整體提升施工工法》所用的材料及設備見表1。

表1 材料與設備表

序號	名稱	規格	型號	設備單重	數量
1	液壓泵源系統	60千瓦	TJD-60	2.4噸	2台
2	動力泵啟動櫃	╱	YG-1	0.5噸	4台
3	液壓提升器	2000千牛	TJJ-2000	1.2噸	6台
4	標準油管	╱	標準油管箱	╱	30箱
5	計算機控制系統	16通道	YT-1	╱	1套
6	感測器	位移	╱	╱	3套
7	感測器	錨具、行程	╱	╱	6套
8	專用鋼絞線	Φ15.24毫米	1860兆帕	╱	11千米
9	雷射測距儀	Desto pro	╱	╱	2台
10	對講機	Kenwood	╱	╱	10台
11	水平儀	╱	╱	╱	一台
12	手動葫蘆	╱	╱	╱	四個
13	鋼絲繩	╱	╱	╱	40米

質量控制

《液壓整體提升施工工法》的質量控制要求如下：

1.提升單元劃分和吊點設定需考慮結構的空間或線剛度，以實現總體最最佳化。

2.要根據現場條件和結構自身特點設定吊點，並進行安裝階段結構驗算，必要時對結構進行調整。

3.上下吊點位置對應關係需精確控制，地面拼裝與高空安裝部分的對接方法、結構整體落位措施、提升系統拆除、高空安裝圍網布設及拆除等需要綜合考慮。

4.過程測量控制

地面拼裝就位偏差不大於10毫米。

上下吊點投影偏差不大於10毫米。

就位時吊索與垂直線夾角不大於1°。

提升同步最大誤差不大於50毫米。

提升過程結構擺動幅度不大於30毫米。

安全措施

採用《液壓整體提升施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.“三寶”（安全帽、安全帶、安全網）配備齊全，“四口”（通道口、預留口、電梯井口、樓梯口）和臨邊做好防護。

2.在一切準備工作做完之後，且經過系統的全面的檢查無誤後，現場吊裝總指揮檢查並發令後，才能進行正式進行提升作業。

3.在鋼連廊整體液壓同步提升過程中，注意觀測設備系統的壓力、荷載變化情況等，並認真做好記錄工作。

4.在液壓提升過程中，測量人員應通過測量儀器配合測量各監測點位移的準確數值，出現偏差要及時調整。

5.在提升過程中，觀測人員應時時檢查連廊結構及提升支架，出現異常情況須及時向工程指揮部報告。

6.液壓提升過程中應密切注意液壓提升器、液壓泵源系統、計算機同步控制系統、感測檢測系統等的工作狀態。

7.現場無線對講機在使用前，必須向工程指揮部申報，明確回復後方可作用。通信工具專人保管，確保信號暢通。

8.現場施工機械應根據《建築機械使用安全技術規程》JGJ 33-2001檢查各部件工作是否正常，確認運轉合格後方能投入使用。

9.現場施工臨時用電必須按照施工方案完成並根據《施工現場臨時用電安全技術規程》JGJ 46-2005檢查合格後方可投入使用。

環保措施

《液壓整體提升施工工法》的環保措施如下：

1.結構上清掃垃圾時應收集處理，嚴禁向結構邊沿方向清掃。

2.包裝物、油漆等廢棄材料及易漂浮的塑膠製品應及時清理。

效益分析

《液壓整體提升施工工法》的效益分析如下：

1.利用已有結構做提升支撐點或設定專用提升支架（可反覆使用或回收利用），提升設施投入不大。

2.提升設備可擴展組合，提升重量、面積、跨度不受設備制約，經濟效益與提升高度、重量成正比。

3.高空作業量降至最少，施工安全易保證且效率高，能夠有效保證鋼結構安裝工程的工期。

4.液壓提升設施及設備安裝在已竣工混凝土框架頂或專用提升支架上，對土建專業施工影響較小，有利於總體施工組織。

5.整體提升過程氣勢宏偉，具有震撼力，廣告效應明顯。

套用實例

長沙中天廣場鋼結構連廊工程中採用了《液壓整體提升施工工法》，該工程跨度46.2米，最大安裝高度98.5米，提升重量約300噸，工程快速、優質、安全地順利完成，取得了良好的社會效益和經濟效益。

榮譽表彰

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《液壓整體提升施工工法》被評定為2005-2006年度國家二級工法。