超大跨度曲面网架液压同步提升施工探讨

朱捷

中铁二十二局集团第一工程有限公司 黑龙江 哈尔滨 150000

党和政府高度重视我国建筑行业发展，从资金资源到政策制度等多个方面同时入手，为建筑行业的材料创新和技术创新提供了强有力的支持，而大跨度曲面网架结构正是比较具有代表性的产物，它具有回收利用率高、环境污染少、工厂化程度高等一系列特点，一经出现就快速得到了人们的认可和关注。在这种情况下，对超大跨度曲面网架液压同步提升施工技术进行研究，显然具有一定的现实意义。

1 工程概况

英杰水上世界项目位于我国黑龙江哈尔滨市宾县，该建筑工程的网架结构采用下弦支承，双向曲面，螺栓球、焊接球网架，支柱均为钢柱结构，下弦标高20～27.5m，网架厚度4.646m，网架结构尺寸为184m×112m，屋面网架的最大安装标高为+27.500m。

若采用分件高空散装，不但高空组装、焊接工作量大、现场机械设备很难满足吊装要求，而且施工的难度大，不利于网架现场安装的安全、质量以及工期的控制。且施工现场受场地限制与土建相互配合等诸多因素影响，不具备高空散装作业的条件，因此选用了整体液压提升技术进行建设。经过对结构布置及工艺的要求的分析，将网架划分为三个提升区域，在地面拼装为整体，利用液压同步提升系统将每个区域屋面网架整体提升至设计标高，最终取得了比较可观的施工成效，具有一定的分析和参考价值。

2 超大跨度曲面网架液压提升技术特点

第一，超大跨度曲面网架液压提升技术具有十分可观的实用性。在实际施工中，网架结构的拼装、焊接、附属结构及油漆等工作都在地面进行，对焊接质量及整体稳定性有保证，在此基础上利用提升装置对其进行吊装，能有效提升整体施工效率、避免不必要的质量问题[1]。在利用超大跨度曲面网架液压同步提升技术进行施工的过程中，网架的施工作业集中在地面，不会给其他分项工程造成负面影响，整体的施工效率比较可观。

第二，在利用液压提升技术进行施工的过程中，大跨度曲面网架结构的各种附属结构都可以直接在地面上安装完毕，这能够在一定程度上减少高空吊装工作量、缩短安装施工周期。在对大跨度曲面网架结构进行整体提升的基础上，工作人员将不再需要进行大批量的高空作业，提高了工作效率，缩短施工工期、同时地面拼装保证的施工人员的安全。

第三，利用超大跨度曲面网架液压同步提升施工技术进行施工，液压提升装置安全性高且有断电自锁装置，保证施工过程中安全可靠。液压提升器通过液压回路驱动，动作过程中加速度极小，对被提升设备及提升框架结构几乎无附加动荷载。

第四，超大跨度曲面网架液压同步提升施工中涉及到的各种设备，都具有体积重量较小、机动能力强、倒运和安装方便的特点，能够在场地有限制的情况下发挥积极作用，应用适配性非常高。

第五，根据不同项目的施工需求，工作人员可准确地对提升设备进行扩展组合，即可保证其提升能力，不受网架结构重量、跨度、面积限制，整体应用价值十分可观。

第六，液压提升系统的控制精度非常高，能够实现毫米级的微调，因此可以做到空中垂直精确定位，整体施工准确度有保障。液压同步提升通过计算机控制各提升点同步，提升过程中构件保持平稳的提升姿态，同步控制精度高。

3 超大跨度曲面网架液压同步提升施工要点

3.1 液压提升设备安装

3.1.1 液压提升器安装

液压提升器是超大跨度曲面网架液压同步提升施工的重要设备之一，在各个配件组装完毕以后，应利用临时固定装置对其进行固定，一般来说每台提升器需要四块临时固定板，工作人员需要提前对临时固定板进行处理，保证其表面光滑度和各部分尺寸的准确度，在进行焊接固定的过程中，应注意其不得接触提升器底座，否则可能影响后续施工操作。

3.1.2 导向架制作安装

导向架安装是施工准备阶段比较重要的工作内容之一，一般导向架需要安装在液压提升器侧方，从而为油管、传感器等安装留出足够的空间，且不会影响钢绞线自由下坠。

3.1.3 专用底锚的安装

液压提升器需要与专用底锚结构相配合才能发挥应有的作用，因此工作人员必须要保证底锚结构安装效果，将其安装到液压提升器下吊点临时吊具的内部，并确保每套底锚与其正上方的液压提升器、提升吊点结构开孔垂直对应、同心安装，从而保证结构整体稳定性[2]。

3.1.4 安装钢绞线

钢绞线是液压提升系统的重要组成部分，应按照由下至上的安装顺序进行组装，使钢绞线从液压提升器底部穿入至顶穿出，在此基础上对钢绞线进行有效固定，避免钢绞线脱落带来的一系列问题。

3.2 设备的检查及调试

3.2.1 做好调试前的检查工作

对液压提升装置的临时固定措施进行检查，确定其是否存在松动的可能性，对液压提升装置的电气、油管、节点进行检查，避免其在实际使用中出现不必要的动力问题。同时，还需要对可能影响超大跨度曲面网架液压同步提升的障碍物进行清理，为后续施工打下坚实的基础。

3.2.2 做好整体性系统调试

在液压提升系统安装结束以后，工作人员应对液压泵等设备的所有阀门及油管接头进行检查，确定其是否存在松动脱落的可能性，同时还需要检查溢流阀的调压弹簧处于是否完全放松状态，对不符合施工要求的问题进行处理。还需要对控制系统和液压设备之间的通讯电缆、电源线等进行检查，及时发现连接不紧密的问题并进行调整，保证控制系统的控制功能。

3.3 网架现场拼装

在超大跨度曲面网架液压同步提升施工之前，工作人员应对网架结构进行有效拼装，而从案例工程的实际施工情况来看，网架拼装主要需要考虑以下几方面：

3.3.1 要做好拼装场地准备

该工程为超大跨度曲面网架结构，其具有拼装难度大、结构体积大的特点，对拼装施工的场地有非常高的要求，同时还涉及到大量现场焊接施工，焊接球与杆件拼接量大，对现场焊接施工条件有一定的要求，为了确保整个网架安装施工万无一失，必须要提前对现场的拼装设备和拼装场地进行准备和处理。

3.3.2 具体的拼装方法

在正式开始超大跨度曲面网架拼装施工之前，工作人员应对施工现场进行测量并进行定位放线工作，结合现场平面坐标图、网架平面投影等，在拼装现场的地面上划出结构定位线，而后才能结合提升和分区的结构特点进行拼装。

3.4 超应力杆件临时加固

采用SAP2000 进行分析，SAP2000为国际上通用的有限元计算分析程序，其计算分析功能强大，设计验算提升过程中钢结构及临时措施的受力反应、变形状况和结构稳定性以及支撑的反力。验算液压提升时临时提升装置周边杆件的应力情况，是否有超应力杆件，对超应力杆件进行加固，保证提升安全。

图1 加固杆件应力比图

3.5 提升临时措施设置

临时杆件及临时球的设置要与支座处杆件及焊接球空间错开布置，避免在体系转换过程中杆件无法安装，通过调整提升平台角度，控制临时吊点的位置，保证网架的顺利提升。

图2 提升点布置图

图3 临时措施设置

3.6 网架焊接质量控制

超大跨度曲面网架施工中，涉及到大量焊接拼装施工，工作人员必须要结合实际工作经验，对焊接施工进行有效质量控制，避免大面积焊接导致的网架结构质量问题。

第一，要组织焊接技术人员对节点进行焊接试验，利用超声无损检测技术等，对焊接位置的连接效果进行检查，在确认无误的情况下，确定最佳的焊接施工流程。在进行实际操作的过程中，应根据已经确定下来的焊接工艺流程及参数要求，尽最大努力控制焊接变形问题[3]。

第二，在进行局部焊接的过程中，工作人员应严格遵守相邻焊缝跳焊的原则进行操作，比如在焊接球的过程中，工作人员就需要在焊接球左侧所有弦杆的焊接结束以后，再进行右侧弦杆的焊接，从而避免因焊接收缩累积而在各节点间造成尺寸误差。

第三，在焊接球与钢管材料的过程中，应利用对称焊接法进行操作，从而确保结构的稳定性和轴线准确性等，避免焊接应力带来的结构问题。

3.7 正式提升

3.7.1 同步吊点设置

为确保超大跨度曲面网架液压同步提升施工质量，工作人员应在每台液压提升器上安装行程传感器，从而确定液压提升效果的同步性。在这个过程中，计算机设备能够在接收到各个传感器信号的基础上，对其差值进行快速分析，而后通过泵源控制阀、提升器控制阀等对液压提升器进行控制和调整，确保超大跨度曲面网架液压同步提升施工有效性。

3.7.2 提升分级加载

在分级加载的过程中，工作人员应在每一次分级加载结束以后对上吊点、下吊点结构、提升单元等加载前后的变形情况进行检查，同时还需要确定超大跨度曲面网架结构是否存在脱落松动的情况。在确认无误以后，方可进行下一步分级加载，在液压提升单元离开胎架时，工作人员还需要对各个提升点的提升情况进行检查，并通过控制提升速度的方式使提升单元离地

3.7.3 结构离地检查

在待提升结构离开拼装胎架约10cm后，工作人员可以停止液压提升系统的动作，使整个结构在空中停留12小时并作全面检查，确定其是否存在松脱的可能性，并及时对提升设备、承重体系及提升吊点结构进行加固处理，确认无误后方可进行后续施工，避免不必要的施工安全风险。

3.7.4 姿态检测调整

工作人员应利用精确的测量仪器对提升吊点的离地距离进行检测，并明确不同提升吊点的相对高差，在此基础上对各个吊点的位置高度进行微调，从而确保超大跨度曲面网架液压同步提升能够稳定进行。

3.7.5 提升过程的微调工作

在超大跨度曲面网架液压同步提升施工过程中，由于结构本身的特殊情况，其不可避免地会出现空中姿态不稳定等问题，此时工作人员就需要对其进行适当地调整。在正式开始调整之前，需要把控制系统从计算机同步控制调整为手动控制模式，而后根据超大跨度曲面网架液压同步提升施工参数，对各个吊点的液压提升器进行同步调整，保证结构安装的精确度。

3.8 提升过程安全措施

超大跨度曲面网架液压同步提升施工技术具有一定的应用价值，但是与此同时其还涉及到大量高空吊装作业，因此也具有一定的危险性，稍有不慎就可能出现严重安全问题，为了确保超大跨度曲面网架液压同步提升施工的顺利进行，工作人员必须要采取一系列安全措施。

首先，要考虑到超大跨度曲面网架液压同步提升施工的复杂性，避免过分追求施工进度的温柔，不能为了提升施工速度而进行夜间提升施工，同时还需要做好空中停留的网架结构的安全保障工作，避免其出现脱落松动的安全问题，一般可以借助液压和机械双自锁装置对暂停提升的网架结构进行固定。

其次，要考虑到超大跨度曲面网架液压同步提升的高度特点，在进行提升施工的过程中，充分分析风荷载对结构的影响和作用，做好网架结构的固定工作。

最后，要考虑到施工安全保障的难度，在恶劣天气条件下停止施工，同时锁紧提升设备的钢绞线，保证网架结构的稳定性。在超大跨度曲面网架结构提升到特定位置以后，还需要对液压提升装置进行固定和保护。