浙江某文化广场工程受限空间内大跨度重型钢桁架高空液压提升工法(鲁班奖精品工程) 11页

受限空间内大跨度重型钢桁架高空液压提升施工工法1、前言随着公司承接的型钢混凝土结构项目增多，很多与混凝土连接的大型钢构件无法采用常规的吊装方法进行安装，结合宁波文化广场项目IV标段工程2号楼中观众厅及舞台屋顶的钢桁架安装，阐述在型钢混凝土结构中的超长、超高、超重钢构件液压提升安装的施工方法，总结完善后用于指导以后类似工程的施工。2、工法特点该工法适用于塔吊起重能力不够，大型吊机无法靠近或者安装不经济，土办法卷扬机安装又很危险的超长、超高、超重钢构件，一般需要现场拼装，并要求拼装或起吊后滑移到位。经济效益明显。3、适用范围本工法适用于塔吊或者吊机无法施工的钢混结构中钢结构的吊装，其他的包括构件面积尺寸大，但是刚度小，吊机吊装容易发生安全事故的，采用液压提升能保证构件安全到位。4、工艺原理液压同步提升施工技术采用穿芯式结构液压提升器作为提升机具，以柔性钢绞线作为提升承重索具，液压提升器两端的楔型锚具具有单向自锁作用，同时多点提升过程中能够做到同步上升，对构件的平衡问题能够保证。液压提升过程见图4.1所示，一个流程为液压提升器一个行程。-11- 第1步：上锚紧，夹紧钢绞线；第2步：提升器提升重物；第3步：下锚紧，夹紧钢绞线；第4步：主油缸微缩，上锚片脱开；-11- 第5步：上锚缸上升，上锚全松；第6步：主油缸缩回原位。图4.1液压提升器工作示意图计算机同步控制液压同步提升施工技术采用行程及位移传感监测和计算机控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。5、施工工艺流程及操作要求5.1施工工艺流程我们具体以宁波市文化广场的钢桁架吊装为例。将车间分段制作好的桁架运输到现场拼装场地。拼装场地地面用素混凝土硬化，再在地面上铺设H型钢，桁架横放在H型钢上拼装。拼装前用水准仪将安装支架抄平，对H型钢不够高的地方用垫铁和木楔子垫平，桁架拼装利用汽车吊进行。5.2钢桁架地面上平移5.2.1地面滑移轨道的设置与安装根据工程实际情况设置一条滑移轨道，保证桁架水平移位到相应的提升位置，在轨道上放置专门制作的小车，用一台卷扬机做牵引，水平移动桁架。5.2.2桁架的水平移动-11- 将拼装好的钢桁架根据吊装顺序，用汽车吊放到轨道上面的小车上，由卷扬机慢慢牵引平移至提升位置。移动时候卷扬机用最低档，操作人员必须与指挥者保持通畅的联系，一切严格遵循指挥。5.3钢桁架的提升操作要求5.3.1提升示意图如下：桁架下吊点上吊点框架图5.3.1液压提升示意图5.3.2设置其他相关临时设施：提升支撑架，上下吊点，滑移梁等；安装提升/滑移用设备：提升器，地锚及钢绞线，泵源系统，相关传感设备，控制设备。调试相关设备。下图为提升后示意图：-11- 图5.3.2液压提升过程示意图5.3.3液压提升器两端同步提升，直到桁架上弦超过框架结构顶标高一定距离，提升器锁定；下图为提升器与桁架连接节点及桁架断点图：桁架预留断点图5.3.3桁架端部断点图5.3.4提升器下降，将桁架落在预先设置的滑移梁上，提升器卸载后，利用设在远端的牵引点将桁架牵引一个跨距。-11- 图5.3.4桁架升顶后移位图5.3.5重复上述流程，继续下一榀桁架的安装；5.4钢桁架端部安装及焊接5.4.1钢桁架端部安装桁架分段后中间段拼装后采用液压提升，两端的断点段需在提升器锁定后高空拼装。先利用塔吊将其吊至离桁架连接部位最近的位置，然后用手拉葫芦将其提升至桁架的高度，利用水平尺校正、焊接。5.5桁架高空滑移为满足桁架高空滑移需要，需布置两条滑道，滑道是在原结构砼梁上布置H型钢滑移梁，再在滑移梁上铺设滑移轨道梁，保证滑移梁上表面水平。滑道设置如图5.5：图5.5桁架滑移轨道图-11- 5.6桁架就位安装钢桁架安装就位后，将桁架与桁架之间的次梁安装完成。整个桁架全部安装完成后，在桁架上铺设钢筋桁架模板。6、材料与设备6.1材料在液压提升过程中用到的材料包括钢材、焊接材料等，主要用于提升支架的制作和安装，因提升支架要根据吊装部位的不同情况进行临时制作。6.2液压提升器液压提升器是穿芯式千斤顶结构，具有如下优点：6.2.1通过提升设备扩展组合，提升重量、跨度、面积不受限制；采用柔性索具承重。如有合理的承重吊点，提升高度不受限制；提升器锚具具有逆向运动自锁性，使提升过程十分安全，并且构件可在提升过程中的任意位置长期可靠锁定；6.2.2设备体积小、自重轻、承载能力大，适宜于在狭小空间或室内进行大吨位构件提升；设备自动化程度高，操作方便灵活，安全性好，可靠性高，适用面广，通用性强；能够自行连续（不间断）工作。图6.2液压提升器图6.3液压泵源系统-11- 液压泵源系统为提升器提供液压动力，在各种液压阀的控制下完成相应动作。在不同的工程使用中，由于吊点的布置和提升器安排都不尽相同，为了提高液压提升设备的通用性和可靠性，泵源液压系统的设计采用了模块化结构。根据提升重物吊点的布置以及提升器数量和泵源流量，可进行多个模块的组合，每一套模块以一套泵源系统为核心，可独立控制一组液压提升器，同时可用比例阀块箱进行多吊点扩展，以满足实际提升工程的需要。图6.3液压泵源系统6.4同步控制系统液压同步提升施工技术采用行程及位移传感监测和计算机控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。同步控制系统由动力控制系统、功率驱动系统、计算机控制系统等组成。主要完成集群提升器作业时的动作协调控制和各点之间的同步控制。图6.4计算机同步系统主控制器-11- 7、质量控制7.1焊接质量控制现场拼装焊接采用全熔透坡口焊，采用手工电弧焊焊接，焊缝检测采用超声波探伤方法。所用焊工应进行培训考核，有相应的资格证书持证上岗。在工程焊接开工前进行焊接工艺评定，然后根据制定的焊接工艺评定报告进行施工。焊接区域采用防风措施，下雨天严禁焊接作业。在施工中，焊工应随时注意焊接电流、电压及焊接速度，如发现任何问题，应立刻上报，并进行整改，以确保质量。每一焊道焊完后，应将焊渣及飞溅物、焊瘤清除干净。如自检后出现缺陷，应清除干净，并返修好后再开始下一焊道焊接。7.2建立健全工程质量保证体系，不断总结经验、组织交流、使现场各操作组充分领会具体操作工艺及要求，全面提高施工质量，确保各工序一次性合格，建立质量三检制度，不放过任何一道工序的质量隐患。7.3精心测量，特别是桁架的地面拼装，必须严加控制，使其水平度、垂直度、弧度等相关技术指标达到设计要求。另外，桁架定位轴线的确定非常重要，支座放线时要用整根钢尺测量，防止因分尺而产生累积误差。拼装前将拼装节点位置处的场地进行平整。拼装前，在平整场地上需利用土拔杆和手拉葫芦配合，进行水平校正。7.4拼装完成后对焊缝进行超声波探伤检查，确保焊接质量100％合格。吊装前应对起吊系统进行全面检查，确保一切正常后方可进行吊装。第一榀焊接吊装就位后，应及时用手拉葫芦及缆风绳临时固定。待第二榀桁架吊装到位后连成一个整体，以确保其不发生变形。8、安全措施8.1作业前，对全体人员进行详细的安全交底，参加安装人员要明确分工，利用班前会、小结会，结合现场具体情况提出保证安全施工的针对措施。8.2参加安装的各专业工种必须服从现场统一指挥，负责人在发现违章作业时要及时劝阻，对不听劝阻继续违章作业者应立即停止其工作。高空作业要系好安全带，手用工具要入工具袋，防止失落伤人。8.3构件起吊时吊索必须绑扎牢固，吊机吊装区域内，非操作人员严禁入内，起吊区域垂直下方不准站人，桁架两端牛腿处为吊装作业面和焊接作业处，按照规范要求应搭设安全通道挂好安全网，并铺设作业平台。8.4桁架在小车滑移前，必须先把桁架在小车上固定好，确保稳定后方可前行。现场设专职安全员，监督现场人员自觉遵守安全操作规程，遇有危险情况，有权下令停止和撤离人员。-11- 9、环保措施9.1环境影响因素方面基本上为以下六类：1)向大气排放：办公区机电设备产生的废气、生产场所粉尘及有毒气体的排放；2)向水体排放：生活废水与生产废水等；3)废物管理：生活垃圾、办公垃圾、施工垃圾(包括危险废弃物)；4)土地污染：各种化学物质、有害废物、重金属物质等对土壤的污染，污染物质的积累和进一步扩散等；土地的占用和景观的破坏；5)原材料与自然资源的使用：能源、原材料物质的使用、消耗和浪费；6)对社区影响及其他地方性环境问题：如噪声、绿化等；9.2根据上述内容结合本工法时间施工情况分析，上述情况基本上都存在，处理措施如下：1）向大气排放的主要是支架焊接过程中产生的烟雾，排放量很小，基本上不会造成污染；2）向水体排放的生产废水基本上没有；3）施工垃圾包括焊渣、焊条头子等，这些垃圾有专门的废弃物处理公司回收处理；4）土地污染主要是提升系统液压泵中的液压油，如一旦发生泄漏，将对土地造成污染，所有废油必须集中回收于容器内，一般液压系统的液压油更换不会在工地进行。5）原材料使用主要是钢材和焊接材料，不会造成浪费。6）液压提升时噪声分贝不会造成周围居民影响。10、效益分析跟大型吊机安装相比，实际操作下来基本上成本节约50%左右，而且在施工的便利性上大大提高；其他的例如卷扬机安装，则无法比拟，因为卷扬机安装存在一个致命的因素就是安全性无法保证。11、应用实例11.1宁波文化广场工程宁波文化广场剧院观众厅3榀桁架：桁架跨度33.5m；高4.7m；单榀桁架重约37吨；安装标高为+36.300m。舞台5榀桁架：桁架跨度25m；高3.52m；单榀重约20吨；安装标高为+30.130m。桁架端部搁置在剧院屋顶的型钢混凝土框架梁上，与梁顶的预埋螺栓连接，桁架与桁架间通过次梁连接。桁架位置及结构形式具体见下图所示，四周的建筑已经全部施工完毕，该部位屋面为最后施工内容，空间受限，塔吊起重能力不够无法进行施工，-11- 大型汽车吊无法进入内部安装，外部安装因临近建筑阻挡吊机臂杆无法靠拢。相关实例照片见附件。图11.1剧院桁架立面示意图11.2西澳SINO铁矿项目搅拌槽工程公司在承接的西澳SINO铁矿项目搅拌槽工程中，也使用了该工法，当时提升的高度和重量都不大，仅仅作为搅拌槽的壁板拼装液压提升，这次在宁波市文化广场项目上使用以后，无论从重量、高度、构件尺寸上都上了一个台阶，工法的使用熟练度也更上一层楼。-11-