论我国吊装技术的发展与展望

杨文柱　杨晓杰　杨晓燕　崔嵬

（摘要：本文主要介绍改革开放三十多年来我国吊装技术的繁荣与发展，特别总结了当今我国吊装技术发展的十大吊装技术，还总结了我国吊装行业通过一批“奇特、博大、精深”和“高、重、大、精、尖、柔、新、难”工业设备与建筑结构，石油、化工、核电、海洋探油平台、跨海大桥等大型工程的建成，把我国吊装技术推向一个崭新的领域，走向世界先进的行列。

关键词：十大吊装技术 吊装技术展望

一、前言

改革开放以来，我国经济持续高速增张。特别是近五年米，建设规模空前巨大，促进了吊技术的繁荣和发展，全国各地一批又一批规模宏大、技术复杂的基础设施、大型公用工程和住宅、石油化工、核电站、奥运工程、世博工程、亚运工程、超高层的钢结构工程与大跨度双向张弦的钢屋盖工程、跨海大桥、海洋探油平台的相继建成，大大地增强了我国的国力，使广大人民的物质文化生活水平和城乡面貌得到了显著的改善和提高。同时也标志着改革开放三十多年来我国吊装技术的繁荣与发展，特别通过这些项目的建成，说明了当今我国吊装技术的繁荣和发展。通过这一批“奇特、博大、精深”和“高、重、大、精、尖、柔、新、难”

建筑钢结构与机电设备大型工程的建成，把吊装技术推向一个崭新的领域，走向世界先进的行列。使我国的吊装技术水平，又上了一个新的台阶。如国家奥林匹克体育场（鸟巢）工程（图1）；国家体育馆钢屋盖吊装工程；上海环球金融中心钢结构吊装工程；国家数字图书馆10388吨钢结构整体提升工程（见图2）；北京机场A380机库10500吨钢屋盖整体提升工程（图3）：中央电视台新址大楼：国内第一个可开盒屋盖南通体育场（图4）；最近又建成的鄂尔多斯东胜体育场开闭式屋盖：国内特重型二万吨龙门起重机（泰山号）用于上万吨半沿式海洋平台吊装（图5）：秦山核电站和大亚湾核电站二、三期工程与世界市场最安全、最先进、经过验证的三门AP1000核电站安全壳的吊装工程（图10）；上海浦东机场；广州会展中心；广州白云国际机场迁建吊装工程；广州白云国际会议中心；广州博物馆；高610米广州新电视塔钢结构与机电设备吊装工程：世界第一跨海大桥【抗州湾跨海大桥】吊装（图7）：世界第一跨重庆朝天门大桥吊装（图8）、神华煤矿，煤制油，煤化工一体化（图12）、风电机组（图6）等项目的建成。都是【奇特、博大、精深】吊装技术含量很高的工程项目。

如在奥运工程国家体育场【鸟巢】、国家体育馆、国家数字图书馆……等吊装项目中，成功将计算机应用技术、网络技术、多媒体技术、数据库、数字传真、光纤通讯、机器人、CAC、CAD、CAM等高新技术应用到吊装作业中，使吊装作业的实景监控，数据和参数的自动采集，传输和处理，三维传真模拟，变形的预测预报，施工参数的自动调整和控制等得以实现，在很大程度上大大提高了我国吊装技术的现代化水平。

美国【时代】周刊许评选出2007年世界十大连建筑奇迹，其中第六位、第七位和第八位分别是国家体育场【鸟巢】、中央电视台新址大楼和当代万国城。同年7月，英国【泰晤士报】评山的全世界在建的十大最重要工程，其中国家体育场【鸟巢】名列榜首，北京国际机场三号航站楼和中央电视台新址大楼也同时入选，这些项目无论在吊装技术、卸载技术、实时监控技术、安全技术方面，尖端技术其科技含量属世界第一，是创千秋伟业、建世纪工程。

在吊装技术方面，我们用钢绞线承重、液压提升器、计算机控制技术成功将重达10500吨北京机场A380飞机库钢屋盖和国家数字图书馆10388吨重钢结构进行整体提升，又创建筑钢结构吊装世界第一。

二、我国十大吊装技术

根据国情，我国前四十年的吊装技术发展的道路是“自力更生、土洋结合、以小吊大、组合吊装”具有中国特色的吊装技术。改革开放给我国吊装技术提供的物质条件是前四十年所无法比拟的。展望我们第二个四十年，必将是沿着“吊件更大、技术更新、效率更高、成本更低”的方向发展。我国现行的起重技术发展的道路是“自力更生、桅机结合、以小吊大、讲求效益”。“桅机结合”是指桅杆式起重机与自行式起重机相结合的吊装技术）。

1、利用桅杆的吊装技术

我国前四十年，利用桅杆的吊装技术，是我国开发最早的，应用最广泛的一种吊装技术，今后一个较长的时间内，它仍将是我国钢构件，特别是电视塔架、石油化工、火炬塔架、塔、罐、容器类主要吊装技术之一。主要特点：自重与吊重比可达1：7，任何其它起重机都不到的。

桅杆有：独脚桅杆、人字桅杆、三角架桅桿、龙门桅杆、井架桅杆、动臂桅杆等，现己完成50-1000t桅杆系列设计，我国自行设计制作龙门桅杆起重量己达4000吨和8000吨，广泛用于钢结构、设备、塔、罐、容器、龙门起重机安装的吊装作业。见图14、图15

2 用自行式起重机吊装技术

吊装重型与中小型设备与构件最合理的吊装机具是使用自式起重机。在多班制中充分利用其起重能力时，它的工作效率最高，但在单个吊装项目上充分利用它的各种参数就越困难。同时从一个安装现场转移到另外一个安装现场时既费事，台班费也高。因此，当被吊装的设备与构件重量超过单独一台自行式起重机时，往往采取各种有效措施，增大它的起重能力，或者采用双机、三机或多机抬吊。目前国内起重量最大的履带吊为沈阳玛姻特重型设备运输安装有限公司MSG-80D8环梁吊车3600吨。中核电CL8800TWIN3200吨，用于高、重、大设备吊装。见图1和图10。

3、网架及网壳<网格>吊装技术

钢网架结构的节点和杆件，在工厂内制作完成并检验合格后运送至安装现场拼装成整体进行安装。其安装方法根据网架受力和构造特点，在满足质量、安全、进度和经济效益的前提下，结合现场和本单位安装施工技术条件因地制宜的综合确定。有高空散装法分条分块法高空滑移法：整体吊装法见图15：整体提升法。

4、起重机加辅助装置吊装技术

由于吊装工艺的发展，我们不能单纯追求大起重量起重机，而要促使现有起重机在提高起重能力方面可采取多种相应措施，提高起重机的起重能力。走桅机结合发展具有我国吊装技术特色的发展道路。

4.1 牵引固定的臂杆；活动臂杆加牵引绳；

见图16。这种方法所川的附加装置最少。一种是牵引固定的臂杆；第二种使用牵引绳米改变起重机臂杆的伸距办法是采用卷扬机牵引，通过平衡滑轮的牵引绳改变伸距。第三种是利用臂杆上的变幅卷扬机进行操作，臂杆可以回转。这种办法提高起重能力的关健在于减小臂杆受力而增大起重能力10%左右。

4.2、用横梁连接两台起重机臂杆的吊装方法：

见图17。使用横梁连接两台起重机臂杆时，臂杆变幅滑轮组处在放松状态，而使两台起重机在吊装设备与构件时产生的水平分力在横梁内互相抵消。从而减小倾覆力矩增加其相应的起重能力。提高起重能力10%左右。

4.3、臂杆上加支柱的吊装方法：

见图18。臂杆加支柱可以在单台起重机或双台起重机上使用，单台起重机臂杆加支柱所组成人字架的高度，由臂杆和支柱的倾角大致相等这一条件来决定，见图18（1），此时起重机臂杆上的载荷可减小一半。起重能力可提高30%。

4.4 加长并加宽腹带式起重机的履带提高起重能力：

见图19。履带式起重机的起重能力，往往受起重机稳定性限制，因此，通常采用加长或放宽履带最简便的方法。根据实践和计算，起重能力可提高44%。

4.5 人字臂架平衡起重：

人字臂架平衡起重装置是采用两个动臂及附加配重构成人字臂架的平衡式起重机（见图20），它不仅适用于履带式起重机，也适用于所有带格构臂架的汽车式和轮胎式起重机等。图里的实线是CC-1200履带起重机人字臂架时的起重性能，虚线是带单臂架时的起重性能。由图可见，前者的起重力矩平均约为后者的两倍。这是由于它采用了添加臂之后，增加了主臂与吊臂钢绳之间的夹角，减小了主臂的受力，从而可提高起重能力。这种优点体现在小幅度时，稳定性对于起重量起决定性作用置附加配重来提高稳定力矩。

4.6 支撑圈起重装置

由于利用人字臂架平衡起重装置提高起重能力仍要受到起重机上部、下部及支撑圈起重装置限制，用它和人字臂架起重装置配合起来使用。图21是在起重机的外围设置一个环形轨道，即支承圈。在转盘的前方铰接一个辅助转台，辅助转台的前端用车轮支持在轨道上，主臂和添加臂就装在辅助台上，因而两臂的受力可以通过支撑圈传递到基础上，为转台支承转盘和下部结构卸载。

4.7 塔桅起重机

塔桅起重机图22是在塔吊基础上加桅杆改制而成的。集中了塔式和桅杆式起重机的优点，一般经改制后比原塔式起重机的起重量提高9-10倍，适用于吊装大型设备与构件，操作安全，可靠，改装制作也较方便，这种塔式起重机的改装主要是在塔式起重机侧向（与塔式起重机行走轨道成垂直向）加装一副或两副大

起重量的桅杆，用变幅滑轮组和塔吊的加固节连接起来，起重动力用电动卷扬机。70年代初，国内己将起重量40吨的塔吊改装成起重量为400吨的塔桅起重机，成功吊装了四川化肥厂的氨合成塔，二氧化碳吸收塔，废热锅炉气包等五大件，最重氨合成塔达360吨。

5 推举法吊装技术

由于见图23。它的工作原理是当设备与构件从水平位置安装成直立位置时，起重桅杆使设备或构件环绕其支撑铰链回转，而桅杆则沿设备与构件的轴线向基础平移过去，这时桅杆将设备与构件推举起来的同时桅杆上的横梁环绕其上部饺链回转。它的优点是创造性的利用桅杆式起重机，特别是将大吨位的起重滑轮组从高空应用转移到地面，不仅减轻工人劳动强度，而且取得较好的经济效益；起重机具占用的场地，其长度不超过设备和桅杆的一半，其宽度为设备与构件宽度的两倍；安装时不用锚桩；所用起重机具重量较小，为设备重量的15%～20%；高度也较小，为设备与构件的50%～60%；起重滑轮组安装在下部，因而装拆比较容易。起重滑轮部件的最大载荷发生在起吊开始时，可及时检测所有机具与部件受力情况；此方法可用在稠密的构筑物群中作业区狭窄的地段进行安装。

6 跨步式液压提升机构吊装技术

见图24。起重设备环绕回转铰链转动，是通过两个跨步式液压提升机构来实现的。这两个机构分别安装在两付支承的桅杆上。由两个横梁连接起来。被起吊的设备与构件用回转铰链安装在横梁上。这两付桅杆为金属焊接结构，截面上制成凹形槽，凹槽在提升机构的卡爪下面（卡爪只能上，不能下）。两付桅杆立于被起吊设备与构件两侧，它下面由铰链柱基支承。两桅杆的柱基用钢丝绳与被起吊设备回转铰链的固定底盘连接起来。这样，被起吊的设备与构件——承重桅杆——钢丝拉绳——回转铰链这样一个系统构成封闭的三角连环结构。

跨步式液压提升机构，由两个托架组成。托架间由四个液压动力筒连接。托架用四个弹簧卡爪固定于桅杆凹槽里。卡爪两个一对地连接起来，成为一个平衡组。液压动力简的工作液体由两个完全一样的油泵站供给。7、钢绞线承重液压提升技术

钢铰线承重液压提升是一种近20年国内外发展的新颖的起重技术，它在长距离大吨位提升方面的特点和优越性，是传统的起重技术不能比拟的。因此这种提升技术在国内外得到越来越多的重视和推广应用。如：在大型汽轮发电机定子、锅炉大板梁、核反应堆压力壳的吊装、大型输电钢塔的架设、大坝水闸提升、电视塔天线、飞机库与剧场等超大型建筑屋盖的整体提升吊装，钢烟囱和大型桥梁的建造都有成功的应用实例。提升设备吊装简便，体积小，重量轻，运输方便，特别适用于安装场地和空间狭小的地带。整体提升系统由承重系统、提升动力系统、电气控制系统及检测控制系统组成。如北京A380机库钢屋盖根据该结构特点共设置了45个提升点，布置液压提升器138台，其中40吨80台，100吨28台，200吨22台，350吨8台。提升器总起重量T=132000KN。提升系统起重量平均安全储备系数为132000/105000=1.26。

8 气顶升倒装法吊装技术

气顶升倒装法吊装工艺，是先将罐顶和最上一圈壁板在罐底上组装焊好，外面围以第二圈壁板。然后用鼓风机通过风道向缶内送入空气。当缶内空气顶升力大于被浮升缶体的自重及附加摩擦力时，缶体就浮升起来，缶体浮升到一定高度（由限位装置控制）后，控制风量，稳定压力，保证缶体稳定。这时，沿缶壁检查壁板的高度，垂直度和椭圆度，同时，在第一圈壁板下端，每隔2～3米焊一个三角铁，使之卡在第二圈壁板上。防止缶体下坠。然后进行壁板间搭口外部腰缝的点焊。点焊牢固后停止鼓风，开始进行罐内外腰缝和立缝的焊接。以下各圈壁板都按照上述步骤重复进行，直到最后一圈壁板顶升完毕为止。参见图25。

目前这种工艺己推广应用于一万立方米拱顶和五千立方米无力矩金属油罐的施工。

9 用飞行器吊装

9.1 用风筝吊装：

我国古代用风筝吊人到房子上，近年，国内用特制的狮子为头的36公斤重的风筝，在风筝上面悬挂一个比例为1：1的人的模型和36公斤重的砂袋，成功放飞到20几米的高空，证实我国用飞行器吊装的历史，并把风筝列入最古老的飞行器中。这是在我国吊装史上非常有历史意义的事件（见图26）。

9.2 用系留气球吊装：

系留气球的气囊材质由聚氟乙烯、胶粘剂、聚酯簿膜、胶粘剂、涤纶、胶粘剂制成MARKV型气球容积从1400立方米～10000立方米；直径从11米～18米；长度35米～54米；工作高度从900米～4500米。气囊内充氦气，纯度为99%。系留绳为特制的尼龙绳，直径从19.7mm～25.4 mm。吊重可达16KN。一般用于集运木材和通讯广播与挂吊栏训练跳伞和打靶。见图27、图28、1980年林业部林业研究院集运所用充氢系留气球，成功在山区进行木材吊装集运。国外有美国、南朝鲜、伊朗、尼日内亚等国多用于通讯、气象文教卫生综合利用等。

9.3 用飞艇吊装：

飞艇是一种轻于空气的航空器，它与系留气球最大的区别在于具有推进和控制飞行状态的装置。艇体气囊内充以密度比空气小的浮升气体【氢气或氦气】借以产生浮力，使飞艇上升。飞艇有纯浮力式（有软式和硬式两种）和混合式（旋飞混合）两大类，纯浮力式多用于吊运。

飞艇吊装修大桥，见图29，2008年8月30日，飞艇在主跨1088米的贵州坝陵河特大桥成功地进行了先导索架设吊装作业。该桥总投资为14.8亿元，2005年4月18日开工，预计2008年8月底完工。图30飞艇吊装导索吊装过江高压线。目前，国内生产飞艇的厂家有华教联合飞艇制造有限公司，该公司自行设计研制的H.J-2000软式载人充氦飞艇己有三架取得民航总局颁发合格证。填补了我国航空制造史上的空白。

9.4 用直升飞机吊装：

我国的竹蜻蜒和中国陀螺是直升飞机发展的起点，自从美国人西科尔斯发明第一架直升飞机以来己经历了三代，现进入第四代发展，出现了目视、声学、红外及雷达综合隐身设计的直升飞机。它主要用于观光旅游、火灾救援、海上急救、缉私缉毒、消防、商务运输、消灭虫害、医疗救援、探测资源、吊运，其它起重运输机械到达不了的边远山区湖泊地带的设备、构件、管线物资等，在四川汶川大地震中，直升飞机吊装在唐家山堰塞湖抗震救灾工作中起到关健性作用。见图31直升飞机在吊装运送抢险关键设备吊装通讯设备。

10、机器人吊装技术

在工业与建筑用机器人方面，国内外就发明了一百多种机器人，用于危险场所零部件和物品吊装与安装、混凝土布料、钢筋焊接、混凝土地面的压抛光、隧道开掘、有毒的喷涂对人体有害的作业。北京航空大学机器人研究所发明有自动擦窗机器人。清华大学机器人研究所发明爬行立焊机器人等。

目前在国内外体育、会展中心等大跨度建筑结构中，采用张弦结构体系的越来越多，先前的张弦体系基本为单向张弦桁架，其吊装施工多采用滑移施工方法。国家体育馆在双向超大跨度结构中采用双向张弦结构体系是目前国内外一种新型结构型式，见图32、图34。在国内属首次。

用机器人吊装（爬行）时，将滑移轨道设置在钢屋盖两侧支撑结构上，称之为边滑道，但对北京体育馆蜀超大跨度桁架，为控制滑移过程中结构变形应力变化，需在中间设置五个滑道，称为中滑道，见图35。在中滑道位置索的矢高可达10米以上，必须采用超高滑移胎架，见图33，才能顺利实现中滑道位置带索滑移，见图34。此次累积滑移采用9个机器人，见图32像蜗牛背着大贝壳行走一样，缓慢移动，就这样经过连续11次，历经85天的拼装后滑移，顺利完成了钢屋盖的安装任务。

用机器人吊装（爬行），

双向张弦桁架超高滑移胎架与带索累积滑移安装施工提升了我国大跨度空间领域的吊装施工技术水平，展现了我国吊装施工自主创新的精神【据科技查新，国外双向张弦最大跨度为60米，我国己达144.5米】在国内外居首创。该项技术是用机器人吊装（爬行）时，钢结构复杂节点技术；拼装控制技术；仿真模拟计算在带索累积滑移吊装施工过程的应用；双向预应力张拉控制技术；支座就位和卸载技术；安装施工过程实时监测技术钢屋架质量验收标准【因超国家规范】等多项技术是钢结构安装施工前沿技术的结晶。将更新起重吊装专业人才的知识结构，使之具备迎接科技创新、新世纪挑战的理论知识和技能。也是起重吊装技术发展史中的一次创新，影响深远，意义重大。

我国以上所叙十大吊装技术的应用与发展与土木与钢结构工程的功能化一一即土木与钢结构工程日益同它的使用功能或生产工艺紧密结合：城市建设立体化：交通运输高速化：工业与建筑材料的轻质高强化：施工安装吊装过程的工业化、装配化：设计理论的精确化、科学化、综合化等六方面密切相关，促进了我国十大吊装技术飞跃的发展。

三、我国吊装技术及行业发展展望

3.1 我国吊装技术的发展，吊装行业首先要进行工程系列化研发，因吊装技术是一门综合性、系统性很强的科学技术，涉及知识面广，难度较大，并与其它学科相互渗透交义，随着现场条件不同面千变万化。有较多复杂问题需我们不断去探索、研究，完善。以适应吊装技术学科发展的需要。首先把设备与构件的设计、加工制作、安装施工吊装技术进行集成、整合、一体化，进行互动，不搞单打一。特别在起重吊装设计、制作、应用上贯彻我国现行的吊装技术“自力更生、桅机结合、以小吊大、讲求效益”的吊装方针；

3.2 吊装行业要搞集约化生产，就是要提高设备与构件设计、制作、安装施工吊装工业化的水平。用一流的装备、一流的队伍、一流的吊装技术、一流的管理水平、一流的材料才能建一流的工程。

3.3 在吊装作业中，要搞好精细化管理。作为精细化，一是信息化，用数控来控制：二是程序化，沿着程序化、标准化、工厂化、专业化方向进行吊装技术的管理，要注重设计、生产、加工、安装、吊装、营销互动的每一个细节。

3.4 吊装必须遵循：吊装方案拟定按规范；操作按规程；检验按标准；办事按程序。严格遵循设计文件；严格遵循招标文件；严格遵循合同文件。做到严【严格的要求；严肃的态度；严密的措施】；准【数据要准；计算要准；指挥要准】；细【准备工作要细；考虑问题要细；方案措施要细】。

3.5 吊装行业要搞品牌化经营，吊装能力强、知名度高、有社会责任感的企业应站在历史的高度，進行吊装方案设计、监理、安装施工、吊装咨询一条龙的产业链，形成品牌化经营的态势，使得低水平的吊装设计、粗糙的安装施工与吊装技术、退出历史的舞台。

当先进的吊装技术、高质量、高标准的服务成为吊装行业主旋律的时候，我国的吊装技术将永远充满其活力与发展前景。