超大跨度曲面網架液壓同步提升施工探討

朱捷

中鐵二十二局集團第一工程有限公司 黑龍江 哈爾濱 150000

黨和政府高度重視我國建筑行業發展，從資金資源到政策制度等多個方面同時入手，為建筑行業的材料創新和技術創新提供了強有力的支持，而大跨度曲面網架結構正是比較具有代表性的產物，它具有回收利用率高、環境污染少、工廠化程度高等一系列特點，一經出現就快速得到了人們的認可和關注。在這種情況下，對超大跨度曲面網架液壓同步提升施工技術進行研究，顯然具有一定的現實意義。

1 工程概況

英杰水上世界項目位于我國黑龍江哈爾濱市賓縣，該建筑工程的網架結構采用下弦支承，雙向曲面，螺栓球、焊接球網架，支柱均為鋼柱結構，下弦標高20～27.5m，網架厚度4.646m，網架結構尺寸為184m×112m，屋面網架的最大安裝標高為+27.500m。

若采用分件高空散裝，不但高空組裝、焊接工作量大、現場機械設備很難滿足吊裝要求，而且施工的難度大，不利于網架現場安裝的安全、質量以及工期的控制。且施工現場受場地限制與土建相互配合等諸多因素影響，不具備高空散裝作業的條件，因此選用了整體液壓提升技術進行建設。經過對結構布置及工藝的要求的分析，將網架劃分為三個提升區域，在地面拼裝為整體，利用液壓同步提升系統將每個區域屋面網架整體提升至設計標高，最終取得了比較可觀的施工成效，具有一定的分析和參考價值。

2 超大跨度曲面網架液壓提升技術特點

第一，超大跨度曲面網架液壓提升技術具有十分可觀的實用性。在實際施工中，網架結構的拼裝、焊接、附屬結構及油漆等工作都在地面進行，對焊接質量及整體穩定性有保證，在此基礎上利用提升裝置對其進行吊裝，能有效提升整體施工效率、避免不必要的質量問題[1]。在利用超大跨度曲面網架液壓同步提升技術進行施工的過程中，網架的施工作業集中在地面，不會給其他分項工程造成負面影響，整體的施工效率比較可觀。

第二，在利用液壓提升技術進行施工的過程中，大跨度曲面網架結構的各種附屬結構都可以直接在地面上安裝完畢，這能夠在一定程度上減少高空吊裝工作量、縮短安裝施工周期。在對大跨度曲面網架結構進行整體提升的基礎上，工作人員將不再需要進行大批量的高空作業，提高了工作效率，縮短施工工期、同時地面拼裝保證的施工人員的安全。

第三，利用超大跨度曲面網架液壓同步提升施工技術進行施工，液壓提升裝置安全性高且有斷電自鎖裝置，保證施工過程中安全可靠。液壓提升器通過液壓回路驅動，動作過程中加速度極小，對被提升設備及提升框架結構幾乎無附加動荷載。

第四，超大跨度曲面網架液壓同步提升施工中涉及到的各種設備，都具有體積重量較小、機動能力強、倒運和安裝方便的特點，能夠在場地有限制的情況下發揮積極作用，應用適配性非常高。

第五，根據不同項目的施工需求，工作人員可準確地對提升設備進行擴展組合，即可保證其提升能力，不受網架結構重量、跨度、面積限制，整體應用價值十分可觀。

第六，液壓提升系統的控制精度非常高，能夠實現毫米級的微調，因此可以做到空中垂直精確定位，整體施工準確度有保障。液壓同步提升通過計算機控制各提升點同步，提升過程中構件保持平穩的提升姿態，同步控制精度高。

3 超大跨度曲面網架液壓同步提升施工要點

3.1 液壓提升設備安裝

3.1.1 液壓提升器安裝

液壓提升器是超大跨度曲面網架液壓同步提升施工的重要設備之一，在各個配件組裝完畢以后，應利用臨時固定裝置對其進行固定，一般來說每臺提升器需要四塊臨時固定板，工作人員需要提前對臨時固定板進行處理，保證其表面光滑度和各部分尺寸的準確度，在進行焊接固定的過程中，應注意其不得接觸提升器底座，否則可能影響后續施工操作。

3.1.2 導向架制作安裝

導向架安裝是施工準備階段比較重要的工作內容之一，一般導向架需要安裝在液壓提升器側方，從而為油管、傳感器等安裝留出足夠的空間，且不會影響鋼絞線自由下墜。

3.1.3 專用底錨的安裝

液壓提升器需要與專用底錨結構相配合才能發揮應有的作用，因此工作人員必須要保證底錨結構安裝效果，將其安裝到液壓提升器下吊點臨時吊具的內部，并確保每套底錨與其正上方的液壓提升器、提升吊點結構開孔垂直對應、同心安裝，從而保證結構整體穩定性[2]。

3.1.4 安裝鋼絞線

鋼絞線是液壓提升系統的重要組成部分，應按照由下至上的安裝順序進行組裝，使鋼絞線從液壓提升器底部穿入至頂穿出，在此基礎上對鋼絞線進行有效固定，避免鋼絞線脫落帶來的一系列問題。

3.2 設備的檢查及調試

3.2.1 做好調試前的檢查工作

對液壓提升裝置的臨時固定措施進行檢查，確定其是否存在松動的可能性，對液壓提升裝置的電氣、油管、節點進行檢查，避免其在實際使用中出現不必要的動力問題。同時，還需要對可能影響超大跨度曲面網架液壓同步提升的障礙物進行清理，為后續施工打下堅實的基礎。

3.2.2 做好整體性系統調試

在液壓提升系統安裝結束以后，工作人員應對液壓泵等設備的所有閥門及油管接頭進行檢查，確定其是否存在松動脫落的可能性，同時還需要檢查溢流閥的調壓彈簧處于是否完全放松狀態，對不符合施工要求的問題進行處理。還需要對控制系統和液壓設備之間的通訊電纜、電源線等進行檢查，及時發現連接不緊密的問題并進行調整，保證控制系統的控制功能。

3.3 網架現場拼裝

在超大跨度曲面網架液壓同步提升施工之前，工作人員應對網架結構進行有效拼裝，而從案例工程的實際施工情況來看，網架拼裝主要需要考慮以下幾方面：

3.3.1 要做好拼裝場地準備

該工程為超大跨度曲面網架結構，其具有拼裝難度大、結構體積大的特點，對拼裝施工的場地有非常高的要求，同時還涉及到大量現場焊接施工，焊接球與桿件拼接量大，對現場焊接施工條件有一定的要求，為了確保整個網架安裝施工萬無一失，必須要提前對現場的拼裝設備和拼裝場地進行準備和處理。

3.3.2 具體的拼裝方法

在正式開始超大跨度曲面網架拼裝施工之前，工作人員應對施工現場進行測量并進行定位放線工作，結合現場平面坐標圖、網架平面投影等，在拼裝現場的地面上劃出結構定位線，而后才能結合提升和分區的結構特點進行拼裝。

3.4 超應力桿件臨時加固

采用SAP2000 進行分析，SAP2000為國際上通用的有限元計算分析程序，其計算分析功能強大，設計驗算提升過程中鋼結構及臨時措施的受力反應、變形狀況和結構穩定性以及支撐的反力。驗算液壓提升時臨時提升裝置周邊桿件的應力情況，是否有超應力桿件，對超應力桿件進行加固，保證提升安全。

圖1 加固桿件應力比圖

3.5 提升臨時措施設置

臨時桿件及臨時球的設置要與支座處桿件及焊接球空間錯開布置，避免在體系轉換過程中桿件無法安裝，通過調整提升平臺角度，控制臨時吊點的位置，保證網架的順利提升。

圖2 提升點布置圖

圖3 臨時措施設置

3.6 網架焊接質量控制

超大跨度曲面網架施工中，涉及到大量焊接拼裝施工，工作人員必須要結合實際工作經驗，對焊接施工進行有效質量控制，避免大面積焊接導致的網架結構質量問題。

第一，要組織焊接技術人員對節點進行焊接試驗，利用超聲無損檢測技術等，對焊接位置的連接效果進行檢查，在確認無誤的情況下，確定最佳的焊接施工流程。在進行實際操作的過程中，應根據已經確定下來的焊接工藝流程及參數要求，盡最大努力控制焊接變形問題[3]。

第二，在進行局部焊接的過程中，工作人員應嚴格遵守相鄰焊縫跳焊的原則進行操作，比如在焊接球的過程中，工作人員就需要在焊接球左側所有弦桿的焊接結束以后，再進行右側弦桿的焊接，從而避免因焊接收縮累積而在各節點間造成尺寸誤差。

第三，在焊接球與鋼管材料的過程中，應利用對稱焊接法進行操作，從而確保結構的穩定性和軸線準確性等，避免焊接應力帶來的結構問題。

3.7 正式提升

3.7.1 同步吊點設置

為確保超大跨度曲面網架液壓同步提升施工質量，工作人員應在每臺液壓提升器上安裝行程傳感器，從而確定液壓提升效果的同步性。在這個過程中，計算機設備能夠在接收到各個傳感器信號的基礎上，對其差值進行快速分析，而后通過泵源控制閥、提升器控制閥等對液壓提升器進行控制和調整，確保超大跨度曲面網架液壓同步提升施工有效性。

3.7.2 提升分級加載

在分級加載的過程中，工作人員應在每一次分級加載結束以后對上吊點、下吊點結構、提升單元等加載前后的變形情況進行檢查，同時還需要確定超大跨度曲面網架結構是否存在脫落松動的情況。在確認無誤以后，方可進行下一步分級加載，在液壓提升單元離開胎架時，工作人員還需要對各個提升點的提升情況進行檢查，并通過控制提升速度的方式使提升單元離地

3.7.3 結構離地檢查

在待提升結構離開拼裝胎架約10cm后，工作人員可以停止液壓提升系統的動作，使整個結構在空中停留12小時并作全面檢查，確定其是否存在松脫的可能性，并及時對提升設備、承重體系及提升吊點結構進行加固處理，確認無誤后方可進行后續施工，避免不必要的施工安全風險。

3.7.4 姿態檢測調整

工作人員應利用精確的測量儀器對提升吊點的離地距離進行檢測，并明確不同提升吊點的相對高差，在此基礎上對各個吊點的位置高度進行微調，從而確保超大跨度曲面網架液壓同步提升能夠穩定進行。

3.7.5 提升過程的微調工作

在超大跨度曲面網架液壓同步提升施工過程中，由于結構本身的特殊情況，其不可避免地會出現空中姿態不穩定等問題，此時工作人員就需要對其進行適當地調整。在正式開始調整之前，需要把控制系統從計算機同步控制調整為手動控制模式，而后根據超大跨度曲面網架液壓同步提升施工參數，對各個吊點的液壓提升器進行同步調整，保證結構安裝的精確度。

3.8 提升過程安全措施

超大跨度曲面網架液壓同步提升施工技術具有一定的應用價值，但是與此同時其還涉及到大量高空吊裝作業，因此也具有一定的危險性，稍有不慎就可能出現嚴重安全問題，為了確保超大跨度曲面網架液壓同步提升施工的順利進行，工作人員必須要采取一系列安全措施。

首先，要考慮到超大跨度曲面網架液壓同步提升施工的復雜性，避免過分追求施工進度的溫柔，不能為了提升施工速度而進行夜間提升施工，同時還需要做好空中停留的網架結構的安全保障工作，避免其出現脫落松動的安全問題，一般可以借助液壓和機械雙自鎖裝置對暫停提升的網架結構進行固定。

其次，要考慮到超大跨度曲面網架液壓同步提升的高度特點，在進行提升施工的過程中，充分分析風荷載對結構的影響和作用，做好網架結構的固定工作。

最后，要考慮到施工安全保障的難度，在惡劣天氣條件下停止施工，同時鎖緊提升設備的鋼絞線，保證網架結構的穩定性。在超大跨度曲面網架結構提升到特定位置以后，還需要對液壓提升裝置進行固定和保護。