大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法

大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法適用范圍

《大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法》適用于具有剛性縱梁的重型對稱鋼結(jié)構(gòu)的整體安裝，該鋼結(jié)構(gòu)的主要特征是，具有對稱的剛性縱梁（即主桁架），縱梁的兩端落地或離地面不高，構(gòu)件重量大。凡類似這種大型鋼結(jié)構(gòu)件，都可以采取這種縱梁分兩大段、一端液壓提升、一端地面滑移的方法進(jìn)行施工。該方法的最大優(yōu)點(diǎn)是吊裝高度明顯降低，拼裝速度加快，操作安全，吊裝用吊車噸位減小，同時節(jié)約大量臨時支撐用鋼材。

大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法工藝原理

《大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法》的工藝原理敘述如下：

1.主桁架安裝分兩大步驟完成，第一步，在中心豎立一座提升井架，順著縱向中心線，在地面搭設(shè)臨時支承架，將制造廠運(yùn)來的小節(jié)主桁架，在支承架上拼裝成兩大段，兩大段的一頭靠近提升架，另一頭放置在最外端可滑移的拖板上；第二步，在中心提升井架頂部，安裝8臺液壓提升缸，4臺為一組，每組液壓缸的鋼絞索，分別吊住兩大段主桁架靠中間的一頭，然后啟動液壓缸。慢慢提升。主桁架放置在拖板上的另一頭，隨著提升運(yùn)動，慢慢向中心移動，當(dāng)提升到安裝高度時，將主桁架中間的兩個頭拼裝好，形成一個似大橋的弧形拱架。詳見圖1所示。

2.采用計算機(jī)控制液壓同步提升技術(shù)，系統(tǒng)由鋼絞線及提升油缸集群（承重部件）、液壓泵站（驅(qū)動部件）和傳感檢測及計算機(jī)控制（控制部件）等幾個部分組成。

該工程采用的提升油缸有4臺350噸和4臺200噸兩種規(guī)格，均為穿芯式結(jié)構(gòu)。鋼絞線采用高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，公稱直徑為15.24毫米，截面積為140平方毫米，抗拉強(qiáng)度為1860牛/平方毫米，破斷拉力為260.7千牛，伸長率在1%時的最小載荷221.5千牛，每米重量為1.1千克。配套的液壓泵站是提升系統(tǒng)的動力驅(qū)動部分，在液壓系統(tǒng)中，采用比例同步技術(shù)，這樣可以有效地提高整個系統(tǒng)的同步調(diào)節(jié)性能。

整個提升系統(tǒng)通過傳感檢測獲得提升油缸的位置信息、載荷信息和整個被提升構(gòu)件空中姿態(tài)信息，并將這些信息通過現(xiàn)場實(shí)時網(wǎng)絡(luò)傳輸給主控計算機(jī)。這樣主控計算機(jī)可以根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)傳來的油缸位置信息決定提升油缸的下一步動作，同時，主控計算機(jī)也可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳來的提升載荷信息和構(gòu)件姿態(tài)信息決定整個系統(tǒng)的同步調(diào)節(jié)量。

主桁架在提升過程中，落地端應(yīng)隨著主桁架的逐步提升，克服摩擦力，緩慢同步地沿地面向提升井架（落地端就位位置）移動，以保證主桁架提升的鋼絞線保持垂直，使整個提升順利進(jìn)行。主桁架的滑移系統(tǒng)主要包括：滑移導(dǎo)軌和滑移拖板、滑移導(dǎo)向裝置、滑移牽引裝置及防止兩榀主桁架外移的拉緊裝置等。落地端增設(shè)了滑移牽引裝置，采用規(guī)格為H32×4D滑車和由電氣控制其同步的5噸卷揚(yáng)機(jī)組成，每個主桁架落地端設(shè)一組，共4組。

為保證液壓提升裝置的承重部件鋼絞線在整個主桁架提升過程中，垂直偏角不得大于2°，在整個提升全過程中采用經(jīng)緯儀監(jiān)控鋼絞線的垂直偏角，并根據(jù)垂直偏角的大小及方向來控制調(diào)整主桁架落地端的水平滑移位置。同時，將通過對主桁架垂直提升高度與水平滑移距離的比例關(guān)系，輔助控制落地端的滑移速度和位置，以保證主桁架同側(cè)落地端的同步以及與垂直提升的同步，從而保證鋼絞線的垂直度。

大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法施工工藝

• 工藝流程

《大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法》的主桁架安裝工藝流程為：拼裝小段工廠制作→拼裝施工準(zhǔn)備→兩大段分別拼裝→兩大段拼裝的焊接→組立提升井架→兩大段整體液壓提升→提升過程中落地端移動的控制→主桁架支撐鋼柱的安裝→兩大段超提、下落就位與對接→主桁架落地端支座安裝→主桁架整體就位后精度測量。

• 操作要點(diǎn)

《大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法》的操作要點(diǎn)如下：

一、提升井架的設(shè)計

主桁架以及相連中間次桁架拼裝完后，重量約為2800噸，提升所用提升井架需要自行設(shè)計。根據(jù)提升就位需要，提升架高度應(yīng)在65米左右，四根立柱（鋼管ф1500×20）中心距為8米×7米，由于安裝現(xiàn)場緊臨海邊，且施工時間處于臺風(fēng)季節(jié)，因此，風(fēng)載必須加大考慮。還有，由于提升架承受載荷大，主桁架2800噸；其一半為1400噸，提升架自重360噸；8根纜風(fēng)繩對提升架產(chǎn)生的正壓力約為120噸，加上提升液壓缸、吊具等總重約2000噸。因此，還要考慮提升架基礎(chǔ)的不均勻沉降對其影響。為此，在提升架四根立柱下面的砂地內(nèi)，每根立柱下打了三根鋼筋混凝土樁，每根樁承載270噸（主桁架整體提升時實(shí)測最大下沉量只有7毫米）。12根樁共承載3240噸。另外，根據(jù)現(xiàn)場情況，提升架的制作充分利用工程原有材料，以提高材料的重復(fù)利用率，降低成本。

為保持提升架的穩(wěn)定，在提升架的四角設(shè)置了8組纜風(fēng)繩，并通過與纜風(fēng)繩相連的滑車、卷揚(yáng)機(jī)和拉力計，可以觀測和調(diào)整纜風(fēng)繩受力的大小。提升井架詳見圖2所示。

二、主桁架上吊點(diǎn)的選擇

主桁架分兩大段就地拼接好以后，首先要選定提升鋼索的吊點(diǎn)位置，選定的原則是：假定主桁架提升到高度且提升鋼索呈垂直狀態(tài)時，鋼索與主桁架上弦桿的交點(diǎn)，即為吊點(diǎn)位置。

提升架設(shè)在兩榀主桁架之間中部的斷開位置，為了減小提升架橫梁懸臂承受的彎曲力矩，提升架四根立管應(yīng)盡量靠近主桁架內(nèi)側(cè)的弦桿，該間隙選定為120毫米。

8臺液壓缸在提升架橫梁上的布置是對稱的，這樣可以保證提升架承載均衡，纜風(fēng)系統(tǒng)受力對稱。由于在主桁架提升的過程中在不斷地向前移動和轉(zhuǎn)動，而提升井架不能傾斜擺桿，這就要求選擇的吊點(diǎn)位置在主桁架的提升過程中不能有較大的水平位移，即在提升過程中盡量保持提升鋼絞線的垂直。如果按鋼絞線垂直度小于2°計算。在主桁架提升至最高處時，吊點(diǎn)水平位移不能超過220毫米，經(jīng)過對提升架位置及主桁架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行深入考慮，決定將吊點(diǎn)位置設(shè)在主桁架上弦桿中間兩個節(jié)點(diǎn)處，詳見圖3所示。

三、整體提升的同步要求

由于提升時的每段主桁架，都是由兩榀主桁架組成，其中間用次桁架連接，在主桁架的提升過程中。如果兩榀主橋架不同步，構(gòu)件在吊裝過程中將產(chǎn)生變形。這是不允許的，為保證構(gòu)件在吊裝過程中不產(chǎn)生變形，這就要求提升機(jī)構(gòu)具備同步功能，因此，在該方案中采用了計算機(jī)控制液壓同步提升系統(tǒng)。同時，在提升與滑移的同步方面，采用了測量監(jiān)控與提升高度與水平距離比例關(guān)系控制方式進(jìn)行。

四、主桁架中間對接處嵌補(bǔ)段的取消

在大型鋼結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)拼裝過程中，尤其對長形構(gòu)件最終合攏對口時，一般設(shè)中間嵌補(bǔ)段，用以調(diào)節(jié)構(gòu)件分段拼接過程中的尺寸偏差，最終保證構(gòu)件的整體尺寸。該工程項目中主桁架跨距有328米，整體造型奇特，為空間三維彎扭，總重量約2800噸，整體結(jié)構(gòu)彈性大，給主桁架最終空中合攏對口，保證主桁架整體尺寸帶來了很大難度。采用中間嵌補(bǔ)段可以很好地控制調(diào)整主桁架整體拼裝尺寸，保證質(zhì)量，但同時也帶來了諸多不利，例如，需要另外的大型吊機(jī)，空中對口工作量增加一倍，安全性能降低等。中國機(jī)械工業(yè)建設(shè)總公司權(quán)衡利弊，決定取消中間嵌補(bǔ)段。為此，在主桁架地面拼裝過程中中國機(jī)械工業(yè)建設(shè)總公司應(yīng)用了激光全站儀，對主桁架分段的拼裝進(jìn)行逐段跟蹤精確的定位。根據(jù)設(shè)計院的設(shè)計模型，將主桁架的空中狀態(tài)調(diào)整到地面拼裝狀態(tài)，對關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)進(jìn)行量取，取得設(shè)計的理論值，然后據(jù)此應(yīng)用全站儀對實(shí)際拼裝尺寸進(jìn)行測量和精確的調(diào)整，從而保證了主桁架分段以至整體的定位尺寸。達(dá)到了質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。

五、吊點(diǎn)、支點(diǎn)、頂點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)置

主桁架在液壓提升就位過程中，需要設(shè)置合理安全的吊點(diǎn)、支點(diǎn)及頂點(diǎn)。

1.主桁架吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)

主桁架在提升過程中。液壓缸鋼絞線和主桁架相連的吊點(diǎn)。在提升時存在轉(zhuǎn)動，因此將吊點(diǎn)設(shè)置為鉸支連接，吊點(diǎn)詳見圖4所示。在吊點(diǎn)處，經(jīng)計算，固定吊耳的主桁架。

干管下方腹桿應(yīng)力較大，達(dá)280兆帕，需作加強(qiáng)處理。加強(qiáng)方案是在腹桿處增加4條筋板。此時應(yīng)力值為220兆帕。吊點(diǎn)周圍其他桿件受力也均符合安全應(yīng)力要求（吊耳強(qiáng)度驗算略），以上說明吊耳設(shè)置可行。

2.落地端支點(diǎn)

主桁架在提升時落地端存在集中載荷，為此需對主桁架落地端支點(diǎn)及支點(diǎn)上部桿件進(jìn)行加固，落地端支點(diǎn)加固詳見圖5所示。支點(diǎn)上方腹桿需要加固，未加固時應(yīng)力為260兆帕，加固后應(yīng)力降為210兆帕，滿足結(jié)構(gòu)安全應(yīng)力值。腹桿加固方法與吊點(diǎn)下方腹桿加固相同。

3.落地端千斤頂頂點(diǎn)處理

主桁架提升到位后，需要拆除主桁架落地端的滑移小車及滑道等，以便安裝落地端支座，此時需要用千斤頂頂起主桁架落地端才能進(jìn)行。因此，需要在主桁架落地端千斤頂頂升處設(shè)置頂點(diǎn)，頂點(diǎn)位置應(yīng)設(shè)在主桁架節(jié)點(diǎn)上，且受集中載荷下而不發(fā)生失穩(wěn)及變形，頂點(diǎn)構(gòu)造如圖6所示。這樣保證主桁架落地端在拆除滑移小車頂升時，不會對主桁架的結(jié)構(gòu)造成破壞，從而保證主桁架是安全的。

4.主桁架加強(qiáng)處理

主桁架吊點(diǎn)處腹桿及落地端腹桿根據(jù)計算結(jié)果，需作加強(qiáng)處理，處理方案如圖7和圖8所示。

六、主桁架提升過程中因自重產(chǎn)生彈性變形的處理措施

1.在吊裝過程中，主桁架的最大彈性變形發(fā)生在剛脫離胎架時，矢高減少362毫米，弦長增加106毫米，由此導(dǎo)致吊點(diǎn)達(dá)到設(shè)計高度時落地端未滑移到設(shè)計位置的結(jié)果。實(shí)際操作中，為保證主桁架落地端順利就位，須將主桁架高度超提1米。主桁架超提1米后，落地端即可準(zhǔn)確就位。隨后固定落地端各支座、安裝立柱、臨時支撐，落下主桁架至立柱和臨時支撐上，在空中拼接主桁架完成主桁架的安裝工作。主桁架安裝完成后，即可拆除提升井架。

2.當(dāng)主桁架落在支撐鋼柱上以后，若主桁架不設(shè)臨時支撐，在6～7軸線處，最大豎向撓度（Z軸方向的變形）為40毫米，為保證安裝精度，在6～7軸線中間主桁架下弦節(jié)點(diǎn)處設(shè)增臨時支撐，此時，主桁架的最大撓度位于22軸線處，只有12毫米。

3.主桁架增設(shè)臨時支撐后，主桁架對底板在X軸方向的推力由311噸降至138噸；在Y軸方向（外）的推力約20噸，為防止主桁架落地端變形和減小對底板的推力，需對其進(jìn)行約束。約束方法采用鋼絲繩分別在3/1軸線、29軸線處將兩榀主桁架拉緊。采用上述措施后，主桁架落地端在X、Y軸方向，均滿足底板水平承載力的要求。主桁架臨時支撐位置詳見圖9所示。

七、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測

為保證主桁架整體提升過程的安全性和可靠性，對其結(jié)構(gòu)和提升架在提升過程中的受力與變形采用大型通用有限元結(jié)構(gòu)分析程序ANSYS軟件進(jìn)行充分計算分析。在此前提下，對主桁架各主要受力桿件和提升架在提升過程中的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，為提升過程提供有力的科學(xué)保證。

應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)采用ZX系列智能記憶弦式數(shù)碼應(yīng)變計進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)力測試。應(yīng)力觀測點(diǎn)選擇原則：主桁架、提升架中經(jīng)計算在提升過程中應(yīng)力應(yīng)變較大的桿件；主桁架在拼裝完成后受力較大的桿件；測點(diǎn)數(shù)量：40個。

在主桁架的安裝過程中，對主桁架上的監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)變數(shù)值進(jìn)行測量。在主桁架提升的過程中，按每提升1~2米及在計算書中強(qiáng)度驗算所選取的高度下記錄應(yīng)變數(shù)據(jù)。最后，對整個提升階段的應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行整理并選取典型測點(diǎn)做應(yīng)力隨主桁架安裝過程變化曲線。

根據(jù)施工過程，將主桁架的提升安裝過程分為以下四個階段：

階段一：主桁架從地面提升至設(shè)計標(biāo)高；

階段二：主桁架從設(shè)計標(biāo)高提升至超出設(shè)計標(biāo)高1米處；

階段三：將主桁架下落至設(shè)計標(biāo)高；

階段四：主桁架對接完成，撤除提升裝置。

測試結(jié)果根據(jù)安裝過程的四個階段進(jìn)行記錄，根據(jù)各監(jiān)測點(diǎn)的應(yīng)變數(shù)據(jù)和應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系：σ=E·ε（E=2.06×10⁵牛/平方毫米）。

可以得到各測點(diǎn)的應(yīng)力值。

應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)給提升過程提供了有利的科學(xué)依據(jù)，在結(jié)構(gòu)應(yīng)力方面保證了提升的安全順利地進(jìn)行。

八、抗臺風(fēng)處理

由于該工程施工地點(diǎn)位于填海區(qū)，并且施工時間是臺風(fēng)季節(jié)，主桁架提升周期大約在15天左右，要保證整個提升過程絕對安全可靠，即在臺風(fēng)到來時，有防臺風(fēng)措施。中國機(jī)械工業(yè)建設(shè)總公司根據(jù)氣候的中、近期預(yù)報，確定提升時間，同時制定了提升過程中的防臺風(fēng)方案。因該方案在特殊地點(diǎn)采用，故在此不作詳述。

九、提升過程中數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析技術(shù)

為保證主桁架提升過程的科學(xué)性和安全性，除應(yīng)力應(yīng)變的監(jiān)測外，中國機(jī)械工業(yè)建設(shè)總公司還對整個提升過程中64個涉及安全和質(zhì)量的監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行全程實(shí)時監(jiān)控。保證提升的每一個指令都是在切實(shí)的實(shí)際測量狀態(tài)和一定的理論計算保證的前提下發(fā)出的。中國機(jī)械工業(yè)建設(shè)總公司的實(shí)時監(jiān)控項目主要包括；主桁架提升高度、提升井架的沉降、不均勻沉降及垂直度、纜風(fēng)系統(tǒng)拉力及其滑輪組的工作狀態(tài)、四個落地端滑移距離、與滑移導(dǎo)向裝置間隙及其滑輪組工作狀態(tài)、提升裝置各組鋼絞線垂直偏角、提升油缸油壓、各提升點(diǎn)相對高差等。在提升的準(zhǔn)備工作中，中國機(jī)械工業(yè)建設(shè)總公司進(jìn)行了大量的計算工作，把每一個監(jiān)控點(diǎn)理論的狀態(tài)進(jìn)行了量化，同時把允許的上下浮動的偏差狀態(tài)（邊界值）一一進(jìn)行了量化，制作成了主桁架提升過程監(jiān)控數(shù)據(jù)庫模式，同時將理論狀態(tài)、邊界值狀態(tài)各數(shù)據(jù)生成曲線圖。在實(shí)施中，每一個提升分段點(diǎn)通過多臺對講機(jī)報數(shù)，及時將實(shí)際獲取的數(shù)據(jù)所生成的曲線同上述三條曲線進(jìn)行比較，分析它們與理論曲線的差異大小是否在允許的范圍內(nèi)，確定是否需要調(diào)整，為下一步提升動作指令的發(fā)出提供有力、科學(xué)、有效的依據(jù)。圖10所示為其中一個控制點(diǎn)的曲線監(jiān)控模型。

圖10表示為對A區(qū)提升鋼絞線垂直度的監(jiān)控。計算邊界值設(shè)在其偏移角不能超過±2°。由于在實(shí)際測量中鋼絞線的偏移角不方便進(jìn)行，中國機(jī)械工業(yè)建設(shè)總公司將偏角的限制轉(zhuǎn)化為鋼絞線水平偏移的限制，在不同的提升高度狀態(tài)下測量。其中軸為鋼絞線沒有偏移的狀態(tài)，藍(lán)色曲線代表允許的在正方向的水平偏移距離曲線，黃色曲線代表允許的在負(fù)方向的水平偏移距離曲線，粉紅色曲線代表提升過程中的實(shí)際測量數(shù)據(jù)。通過曲線可以看出，采用滑移牽引裝置可以隨著主桁架的不斷提升，隨時調(diào)整落地端水平滑移距離，從而達(dá)到很好控制鋼絞線的偏斜角問題，保證了提升和滑移的同步協(xié)調(diào)進(jìn)行。提升過程的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析技術(shù)，使得在對提升對象狀態(tài)完全控制的情況下，科學(xué)安全地進(jìn)行操作，結(jié)束了在大型鋼結(jié)構(gòu)吊裝過程中的盲目性，增加了其數(shù)據(jù)化和科學(xué)性，把整體提升技術(shù)推向了一個新臺階。

大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法材料

《大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法》所用的材料如下（以澳門多功能體育館為例）：

體育館鋼結(jié)構(gòu)的主材鋼管采用軋制無縫鋼管，材質(zhì)為《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GBJ 17—88之Q345B。成品型鋼采用Q345B，鋼板采用Q345B。除另有注明外，安裝螺栓采用4.6級普通螺栓《普通螺紋基本尺寸標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 196—2003，連接螺栓采用10.9級摩擦型螺栓《高強(qiáng)度螺栓》GB/T 1288—1231/97，摩擦面抗滑移系數(shù)f≥0.45，電焊條（手工焊）采用E50型，灌漿采用B60早強(qiáng)、微膨脹、自流淌高強(qiáng)灌漿材料。主桁架落地端滑移材料選擇聚四氟乙烯板，其性能如表1所示。

大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法設(shè)備

《大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法》在鋼結(jié)構(gòu)安裝中使用的主要施工設(shè)備、機(jī)工具和儀表詳見表2所示（以澳門多功能體育館為例）。

參考資料：

《大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法》的工法特點(diǎn)是：

1.采用液壓提升系統(tǒng)垂直提升主桁架一端與主桁架另一端沿地面水平滑移同步協(xié)調(diào)就位。

2.鋼結(jié)構(gòu)形式奇特，為多點(diǎn)支承的空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，兩榀主桁架結(jié)構(gòu)對稱，主析架地面拼裝成整體對稱的兩片，采用液壓提升系統(tǒng)整體提升主桁架空中對接。

3.現(xiàn)場安裝的吊裝復(fù)雜，形式多樣，80%構(gòu)件拼裝為高空作業(yè)，共有16個管口在高空同時準(zhǔn)確對接，難度很大。

4.結(jié)構(gòu)曲線復(fù)雜、各測量基準(zhǔn)點(diǎn)均處在三維空間。測量難度較大，制作和安裝現(xiàn)場采用全站儀等先進(jìn)的測量設(shè)備。

5.節(jié)點(diǎn)為空間多維鋼管結(jié)構(gòu)，鋼管規(guī)格多樣，節(jié)點(diǎn)各管段長度、方向不同，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)球最多連接11根鋼管。

澳門多功能體育館鋼結(jié)構(gòu)兩榀縱向主桁架為一拱形結(jié)構(gòu)，兩端落地，跨度328米，中間拱頂高約54米，重量達(dá)2800噸（包括兩榀主桁架以及其間相連的中間次桁架）。

主桁架因無法在澳門安裝現(xiàn)場完成制作，故采用在中國國內(nèi)工廠進(jìn)行分段制作，海運(yùn)至澳門現(xiàn)場，然后在澳門安裝現(xiàn)場完成分段拼接和吊裝就位?？紤]運(yùn)輸問題，在中國國內(nèi)工廠將每一榀主桁架分為16段制作，每段長度約為22米，最重的一段重約80噸。

主桁架的安裝，選擇怎樣的安裝方案，能安全、便捷、經(jīng)濟(jì)地將兩榀總重約2800噸的主桁架安裝就位，將是整個屋蓋鋼結(jié)構(gòu)安裝中的一個重要課題，也是完成澳門多功能體育館鋼結(jié)構(gòu)工程的關(guān)鍵。

其吊裝就位的方案主要有兩種；一種是常規(guī)原位分段吊裝空中拼接的安裝方案；另一種是分段地面拼裝整體提升就位的安裝方案。

通過方案計算、對比并經(jīng)過專家論證，最終確定采用主桁架分兩大段在地面拼裝，然后液壓整體提升主桁架一端，另一端沿地面水平同步滑移，兩主桁架高空對接的安裝方案。

一、工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

《大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法》所采用的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)詳見表3所示。

二、質(zhì)量控制主要措施

《大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法》采用的質(zhì)量控制主要措施如下：

1.材料進(jìn)場、桁架的組裝、桁架的吊裝為質(zhì)量控制的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，必須嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。

2.應(yīng)確保設(shè)備構(gòu)件上的受力點(diǎn)分配與千斤頂?shù)妮d荷分配保持一致。

3.提升前要調(diào)整支架的鉛垂度，設(shè)備或構(gòu)件提離地面100～200毫米后，要懸停10小時以上，觀察地基基礎(chǔ)沉降情況，并隨時調(diào)整支架纜風(fēng)繩，確保支架鉛垂。

4.提升過程中，要密切注意天氣狀況，并設(shè)置足夠大的防風(fēng)繩與設(shè)備構(gòu)件相連，防止設(shè)備構(gòu)件擺動引發(fā)危險。

5.提升過程中，要密切注意液壓千斤頂?shù)墓ぷ髑闆r及同步狀態(tài)，避免千斤頂受力不均或千斤頂各鋼絞線受力不均。

6.為保證液壓提升裝置的承重部件鋼絞線在整個主桁架提升過程中，垂直偏角不得大于2°，在整個提升全過程中采用經(jīng)緯儀監(jiān)控鋼絞線的垂直偏角，并根據(jù)垂直偏角的大小及方向來控制調(diào)整主桁架落地端的水平滑移位置。

7.通過對主桁架垂直提升高度與水平滑移距離的比例關(guān)系，輔助控制落地端的滑移速度和位置，以保證主桁架同側(cè)落地端的同步以及與垂直提升的同步，從而保證鋼絞線的垂直度。

《大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法》的效益分析如下：

該方案通過澳門體育館項目的實(shí)際運(yùn)用，完全達(dá)到了預(yù)期的目的，安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、快捷地完成了主橋架的提升就位和全部鋼結(jié)構(gòu)的安裝工作。主桁架整個提升過程完全在中國機(jī)械工業(yè)建設(shè)總公司預(yù)計控制范圍內(nèi)，提升系統(tǒng)（含提升井架）載荷及主桁架應(yīng)力應(yīng)變情況，也與理論計算基本相符。

澳門體育館鋼結(jié)構(gòu)總重約13500噸，主體結(jié)構(gòu)吊裝周期從2003年8月10日至2004年1月31日，共計172天（5個月22天）。如果采用傳統(tǒng)的逐個部件吊裝方式，大約需要7～8個月時間。

由于采用了地面拼裝、整體液壓提升的方案，比傳統(tǒng)逐個部件的吊裝方式，不但加快了進(jìn)度，因減少高空作業(yè)有利于安全，并提高了質(zhì)量保證，同時也提高了經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)計算，節(jié)約了如下三項費(fèi)用；租用的吊車噸位減小、數(shù)量減少，使用時間縮短，節(jié)約260萬元；拼裝高度降低，同時也減少了胎具材料，節(jié)約170萬元；采用液壓整體提升，大量減少了高空作業(yè)，腳手架費(fèi)用節(jié)約60萬元，總共節(jié)約490萬元。

該次液壓提升，成功完成了超大跨度的大型拱形鋼結(jié)構(gòu)的吊裝工作，為大型構(gòu)件的整體提升技術(shù)，開創(chuàng)了一個新的應(yīng)用領(lǐng)域，這將為建筑安裝領(lǐng)域帶來一個新的發(fā)展。

注：施工費(fèi)用以2005-2006年施工材料價格計算

采用《大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法》施工時，除應(yīng)執(zhí)行國家、地方的各項安全施工的規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項：

一、嚴(yán)格安全管理制度

（一）在開工前，應(yīng)結(jié)合工程特點(diǎn)，制定有效的安全技術(shù)措施，落實(shí)安全設(shè)施與器具，落實(shí)勞保防護(hù)用品。新工人進(jìn)場進(jìn)行三級安全教育，特殊工種人員須培訓(xùn)合格后持證上崗，工程施工前進(jìn)行安全技術(shù)交底，做到工作任務(wù)明確，施工方法明確，安全措施明確，并按規(guī)定雙方履行簽字手續(xù)。

（二）項目部HSE管理部應(yīng)定期組織安全檢查（包括：季節(jié)性、階段性、專業(yè)性和一般性安全檢查），掌握安全生產(chǎn)動態(tài)，提出糾正或改進(jìn)措施，及時消除施工現(xiàn)場（包括生活、辦公區(qū)域）存在的安全隱患及各類不安全因素。

二、重點(diǎn)安全措施

（一）高空作業(yè)

1.對每項高空作業(yè)工序，必須制定詳細(xì)的安全技術(shù)措施并嚴(yán)格執(zhí)行。

2.凡參加高空作業(yè)的人員需進(jìn)行體格檢查，身體不符合要求的不得進(jìn)行高空作業(yè)；不得酒后登高，不得穿著硬底鞋登高。

3.所有高空作業(yè)必須有防護(hù)措施，建立高空行走安全通道和上下安全通道；參加高空作業(yè)的人員必須系好安全帶并掛牢在固定物上。

4.現(xiàn)場應(yīng)合理安排施工，盡可能做到先下后上，避免鋼結(jié)構(gòu)安裝與土建、機(jī)電安裝的大交叉；桁架組裝、提升架安裝時，平臺、扶手、欄桿和安全網(wǎng)要同步安裝。

5.鋼結(jié)構(gòu)的各種上部平臺以及安裝通道等高空臨邊的臨時欄桿要牢固、齊全，建筑孔洞要加蓋板或設(shè)立圍護(hù)欄桿。

6.必須嚴(yán)格按規(guī)程要求搭設(shè)腳手架，腳手架的荷載不超過0.27兆帕/平方米，腳手架搭設(shè)后需經(jīng)HSE部門驗收合格后使用；在使用中不得隨意拆除，要定期檢查和維護(hù)。

7.高空作業(yè)使用的材料和工器具均采取防止墜落的措施，上下運(yùn)輸物件不得拋扔，必須使用聯(lián)系繩或采取其他安全有效的方法。在高空施工時，下方應(yīng)設(shè)立警戒區(qū)域并有明顯標(biāo)示，專人看護(hù)。

8.大風(fēng)、雷雨和大霧天氣不得在露天從事高空作業(yè)。

（二）防觸電事故的措施

1.施工用電設(shè)施的布置需編制方案并報項目部總工程師批準(zhǔn)，并上報監(jiān)理工程師審批后進(jìn)行施工，完工后經(jīng)HSE部檢查驗收合格后方可投入使用；

2.施工用電管理由工程部負(fù)責(zé)并由電氣維修班負(fù)責(zé)進(jìn)行運(yùn)行和維護(hù)；生活及辦公用電管理由綜合部負(fù)責(zé)并由專業(yè)電工進(jìn)行運(yùn)行和維護(hù)。嚴(yán)禁非電工拆、裝施工用電設(shè)施；

3.施工現(xiàn)場做到：現(xiàn)場用的配電箱是完好可靠的、標(biāo)準(zhǔn)化的配電箱，實(shí)現(xiàn)"一機(jī)、一閘、一保護(hù)"；接線盤完好無缺陷，無目視裸露的導(dǎo)電部分；

4.電氣設(shè)備所用的保險絲額定電流應(yīng)與其負(fù)荷容量相適應(yīng)，禁止用其他金屬線代用；

5.加強(qiáng)對用電設(shè)施和電動工具的檢查維護(hù)，電動工具全部經(jīng)過周期性試驗，合格后方可使用。所有配電箱和電動工具都建立有臺賬，并辦理使用登記手續(xù)，專人負(fù)責(zé)，電動設(shè)備全部裝設(shè)漏電保護(hù)器；

6.固定式電動工具應(yīng)有重復(fù)接地；

7.現(xiàn)場盡量采用固定式的臨時照明。

（三）預(yù)防大型起重機(jī)械事故的措施

1.認(rèn)真遵守起重機(jī)械安全操作規(guī)程和施工機(jī)械設(shè)備的安全管理規(guī)定；

2.大型起重機(jī)械在進(jìn)場前經(jīng)過妥善的檢查、維修，在現(xiàn)場組裝前指定專人檢查部件、構(gòu)件的質(zhì)量；組裝后驗收，其制動、限位、連鎖以及保護(hù)等安全裝置齊全有效，并經(jīng)試吊合格后使用；

3.主桁架提升裝置必須經(jīng)過負(fù)荷實(shí)驗、可靠性實(shí)驗并達(dá)到驗收使用標(biāo)準(zhǔn)后方可進(jìn)場投入使用；

4.起重機(jī)械由經(jīng)專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，并經(jīng)安全規(guī)程及實(shí)際操作考試合格，取得上崗操作證的人員操作，指揮人員經(jīng)勞動部門進(jìn)行安全技術(shù)培訓(xùn)，持證上崗指揮；

5.重大的起重、運(yùn)輸項目，制定施工方案、作業(yè)指導(dǎo)書和安全技術(shù)措施，經(jīng)項目總工程師審批并交底后執(zhí)行；

6.在大風(fēng)（六級以上）、大霧、雨雪天氣，以及夜間照明不足的情況下不得從事大型起重吊裝工作；

7.在起重作業(yè)中堅持"十不吊"，杜絕違章指揮、違章作業(yè)的現(xiàn)象；

8.對起重量達(dá)到起重機(jī)械額定負(fù)荷95"sup--normal" data-sup="1" data-ctrmap=":1,"> [1]

《大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法》的應(yīng)用實(shí)例如下：

• 實(shí)例1

澳門東亞運(yùn)動會主場館兩榀主桁架（跨度328米、高54米、重2800噸）的整體安裝，該案例為通過液壓整體提升主桁架一端，另一端沿地面水平同步滑移，從而實(shí)現(xiàn)兩主桁架高空對接。

• 實(shí)例2

滬寧高速公路北興塘、錫澄運(yùn)河大橋整體拖拉（滑移）過河架設(shè)安裝。該橋為滬寧高速公路（江蘇段）上的二座大型公路橋，主橋采用下承式簡支鋼桁架梁一跨跨越。鋼橋跨度為88米，高度為11米，寬度（單幅四車道）為21.5米，整橋牽引重量為1300噸。該橋施工是采用在一側(cè)陸地將整座鋼橋拼裝完成后，采用計算機(jī)控制的液壓裝置整體將鋼橋拖拉（滑移）過河安裝。同類型橋梁施工完成四座（單幅四車道），取得成功。

《大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法》的環(huán)保措施如下：

1.對該工程環(huán)境影響最大的因素噴砂除銹、打磨除銹和涂料噴涂工序制定作業(yè)指導(dǎo)書，作業(yè)指導(dǎo)書包括對施工區(qū)的隔離措施、減少空氣中粉塵的措施、減少油漆揮發(fā)的措施、排塵（氣）措施、施工人員的防護(hù)措施等。

2.下料產(chǎn)生的廢料，按作業(yè)區(qū)不同，劃分不同廢料存放區(qū)，并分類存放，每月對廢料進(jìn)行處理一次。

3.每個生活區(qū)生活垃圾由專人分類清理，定點(diǎn)存放，每天清理。

4.對人身有嚴(yán)重影響的X射線探傷，要求第三方須有防護(hù)措施，并改進(jìn)探傷方法，盡量使射線發(fā)射方向向50米范圍無人的區(qū)域。并且只在夜間進(jìn)行，探傷時探傷區(qū)域15米范圍內(nèi)設(shè)置警示燈、警示牌，并有專人看管，同時監(jiān)控X射線輻射的范圍和強(qiáng)度。

2008年01月31日，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于公布2005-2006年度國家級工法的通知》建質(zhì)[2008]22號，《大型鋼結(jié)構(gòu)整體提升與滑移施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。 2100433B

大型基坑利用內(nèi)支撐滑移吊運(yùn)施工工法適用范圍

大型基坑利用內(nèi)支撐滑移吊運(yùn)施工工法針對部分施工區(qū)域無塔吊覆蓋，或者即使有塔吊覆蓋，但起重能力不滿足現(xiàn)場施工需求的大型基坑工程。

大型基坑利用內(nèi)支撐滑移吊運(yùn)施工工法技術(shù)理論

《大型基坑利用內(nèi)支撐滑移吊運(yùn)施工工法》的工藝原理是：

1.根據(jù)施工工況和荷載情況，對內(nèi)支撐承載力進(jìn)行復(fù)核，滿足要求以后進(jìn)行現(xiàn)場施工（如圖1、2所示）。

2.在內(nèi)支撐梁上鋪設(shè)滑移軌道，利用型鋼制作專用鋼平臺，鋼平臺可兼用構(gòu)件水平轉(zhuǎn)運(yùn)和垂直吊裝（如圖3所示）。

3.為減少摩阻力，在鋼平臺與滑移軌道之間墊放聚四氟乙烯板，必要時可涂抹潤滑油。

4.鋼平臺有安裝在前進(jìn)方向的卷揚(yáng)機(jī)牽引前行，水平轉(zhuǎn)運(yùn)就位以后，由安裝在平臺上的電動葫蘆進(jìn)行構(gòu)件吊裝。

1－內(nèi)支撐梁、2－H型鋼軌道、3－滑移、吊裝平臺、4－聚四氟乙烯板 、5－電動葫蘆、6-卷揚(yáng)機(jī)。

大型基坑利用內(nèi)支撐滑移吊運(yùn)施工工法施工工藝

《大型基坑利用內(nèi)支撐滑移吊運(yùn)施工工法》的工藝原理是：

• 工藝流程

整體施工流程：鋪設(shè)滑移軌道→制作專用鋼平臺→調(diào)試滑移設(shè)備→構(gòu)件水平轉(zhuǎn)運(yùn)→構(gòu)件垂直吊裝。

• 操作要點(diǎn)

一、鋪設(shè)滑移軌道

1.在內(nèi)支撐梁上鋪設(shè)滑移軌道，滑移軌道由安裝區(qū)域一直鋪設(shè)至基坑邊緣，鋪設(shè)方向與水平轉(zhuǎn)運(yùn)方向一致。（如圖1所示）

2.由于內(nèi)支撐不可避免會出現(xiàn)高低不平，在內(nèi)支撐梁與軌道之間通過墊放楔鐵、鋼板或者灌注高強(qiáng)灌漿料，保證滑移軌道的荷載能夠有效的傳遞至內(nèi)支撐。

3.軌道鋪設(shè)完成，測量軌道平行度，確保軌道接頭焊接質(zhì)量滿足施工要求。

二、制作專用鋼平臺

1.利用現(xiàn)場常用型鋼制作鋼平臺，鋼平臺兼用構(gòu)件的水平轉(zhuǎn)運(yùn)和垂直吊裝。

2.鋼平臺外形尺寸滿足施工需求，焊接質(zhì)量符合驗收保準(zhǔn)。

3.鋼平臺為轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的主要受力設(shè)備，所用原材料的材質(zhì)、規(guī)格、焊接要求需與施工方案一致，不得擅自降級使用。

4.鋼平臺制作完成以后，利用汽車吊由基坑外吊裝至內(nèi)支撐滑移軌道上。

5.為減少滑移過程中摩阻力，鋼平臺與軌道之間墊放聚四氟乙烯板，聚四氟乙烯板具備強(qiáng)度高、摩擦力小的特點(diǎn)，必要時，可在軌道與聚四氟乙烯板之間涂抹潤滑油。

三、調(diào)試滑移設(shè)備

1.施工平臺制作完畢以后，在內(nèi)支撐上按照構(gòu)件水平轉(zhuǎn)運(yùn)工況模擬構(gòu)件水平轉(zhuǎn)運(yùn)。按照施工工況安裝卷揚(yáng)機(jī)、鋼絲繩，讓整個施工平臺在已經(jīng)鋪設(shè)完畢的軌道上進(jìn)行水平滑移。

2.試驗前，規(guī)劃好滑移距離和滑移路線，通過操作卷揚(yáng)機(jī)移動整個施工平臺。

3.滑移過程中，重點(diǎn)檢查轉(zhuǎn)運(yùn)區(qū)域內(nèi)支撐平整度、軌道鋪設(shè)精度、卷揚(yáng)機(jī)牽引系統(tǒng)布置、鋼絲繩張拉角度、平臺與軌道之間聚四氟乙烯板的貼合程度等。調(diào)試卷揚(yáng)機(jī)的運(yùn)行速度和鋼絲繩的穿繩形式，保證施工平臺能夠在軌道上平穩(wěn)的滑移，確保移動速度達(dá)到設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)。

4.當(dāng)平臺滑移至試驗終點(diǎn)時，立即停止卷揚(yáng)機(jī)。由于慣性作用，施工平臺會沿著軌道方向繼續(xù)移動一段距離然后完全停止。測量這段滑移距離，形成記錄，為鋼柱正式滑移過程中速度控制和制動時機(jī)提供參考。

5.在試驗過程中，要仔細(xì)觀測施工平臺有無異常變形和晃動，平臺制動以后，有無明顯前傾。如果有，及時對平臺結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。

四、構(gòu)件水平轉(zhuǎn)運(yùn)

1.施工平臺的移動主要是利用安裝在運(yùn)輸方向上的卷揚(yáng)機(jī)來牽引，卷揚(yáng)機(jī)工作時，收緊鋼絲繩，拉動施工平臺往前移動。

2.移動過程中，操作人員在軌道旁施工通道上進(jìn)行全程監(jiān)控，移動軌跡出現(xiàn)偏移時，立即暫停，調(diào)整移動方向。

3.移動平臺移動到安裝區(qū)域后，在軌道上焊接限位馬板，將平臺與軌道連接固定。

五、構(gòu)件垂直吊裝

1.當(dāng)鋼構(gòu)件水平轉(zhuǎn)運(yùn)至安裝點(diǎn)以后，利用馬板將平臺與內(nèi)支撐軌道焊接固定。

2.收緊安裝在鋼構(gòu)件頂部的倒鏈葫蘆，讓鋼構(gòu)件緩緩脫離施工平臺。鋼構(gòu)件所有荷載由施工平臺上的門式吊架和倒鏈葫蘆來承擔(dān)。

3.通過控制倒鏈葫蘆慢慢落鉤，將鋼構(gòu)件沿著吊裝洞口吊裝至基坑內(nèi)部，直至安裝標(biāo)高。

4.鋼構(gòu)件吊裝以后，松鉤，然后移動施工平臺，進(jìn)行下一節(jié)段的吊裝。

2020年9月2日，《大型基坑利用內(nèi)支撐滑移吊運(yùn)施工工法》被湖南省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳評定為湖南省2019年度工程建設(shè)省級工法。

《大型基坑利用內(nèi)支撐滑移吊運(yùn)施工工法》的材料設(shè)備要求如表1所示：