【摘 要】文章以汶上縣旅游景區(qū)三期工程觀光塔異形鋼結構施工為例，詳細介紹鋼結構分節(jié)段累積拼裝，采用液壓同步頂升技術以 “正提倒頂” 施工方法，成功安裝了該寶瓶狀異形鋼結構。液壓同步頂升法施工以液壓千斤頂為動力，鋼結構頂升塔架以及頂升架標準節(jié)為載體，通過液壓千斤頂?shù)捻斏鳂I(yè)，一段段安裝頂升架標準節(jié)，以達到頂升設計高度。在施工過程中的施工工藝及技術、質量控制措施，對類似液壓頂升施工具有一定的借鑒作用。

【關鍵詞】正提倒頂；液壓千斤頂系統(tǒng)；頂升塔架；頂升架標準節(jié)

0.引言

汶上縣旅游景區(qū)三期工程觀光塔主塔鋼結構立面結構為寶瓶狀空間鋼結構，該結構底部標高為47.750m、頂部標高為99.750m，結構總高度為52m。結構平面投影為圓形，沿高度方向結構斷面尺寸變化較大，直徑由上至下在標高68.150m以上逐漸增大，標高68.150m以下逐漸減小，其最大直徑為27.7m，位于標高68.155m處，最小直徑為8.113m，位于標高99.750m處，變徑較多，總體呈寶瓶狀。本工程鋼結構采用高空散拼與分節(jié)段累積頂升相結合的施工方法進行施工，具體為標高66.645m以下的鋼結構采用高空散拼法施工，以上的鋼結構則采用在68.35米平臺面上進行拼裝；全部安裝完成后，采用液壓頂升系統(tǒng)進行分節(jié)段累積頂升安裝，其主結構軸測示意圖及立面圖如圖1所示。[1]本文主要介紹鋼結構分節(jié)段累積拼裝，采用液壓同步頂升技術以“正提倒頂” 施工方法。

1.液壓同步頂升技術特點

液壓同步頂升技術主要適用在一些施工高度高、作業(yè)面狹窄、安裝精度要求高、形狀特殊的鋼結構建筑中，其特點包括以下四點。

（1）通過常規(guī)穿心式短行程液壓千斤頂，結合同步控制技術，對外形特異的空間鋼結構進行分段累積頂升安裝，可降低安裝過程中的技術難度，提高施工過程的安全性，節(jié)約工程施工成本。

（2）采用型鋼格構柱作為頂升支架，保證了頂升過程穩(wěn)定性和安全要求，同時格構柱可通過承插和輔助連接板連接進行逐段加長或減少，方便施工安裝和拆卸，并可以周轉使用。

（3）頂升機構部分包括：提升架頂部支承梁、提升承力底框、提升十字梁、頂升架標準節(jié)、液壓千斤頂、水平及斜向聯(lián)系桿件、定位銷，液壓控制系統(tǒng)等。

（4）液壓頂升設備體積小、自重輕、承載能力大，設備自動化程度高，操作方便靈活，安全性好，可靠性高，使用面廣，通用性強。

2.工藝原理

2.1液壓同步頂升技術的原理

“液壓同步頂升技術”采用穿心式短行程液壓千斤頂作為頂升機具，型鋼格構柱作為頂升支架標準節(jié)，并通過一系列腹桿、連桿進行加固。[2-3]液壓千斤頂、提升架頂部支承梁、提升承力底框、提升十字梁、定位銷、液壓控制系統(tǒng)等組成頂升機構，可實現(xiàn)頂升機構自提升的目的，同時可通過定位銷進行準確定位，保證頂升過程的同步性、安全性。

2.2液壓頂升技術頂升過程

（1）把拼裝的鋼結構件置于提升架頂部支承梁頂部，臨時固定牢固。提升十字梁置于提升成立底框處，把穿心式千斤頂?shù)木埪菁y鋼穿過提升架十字梁，并固定好墊板、螺母。

（2）千斤頂提升一個行程，通過擰緊和松開位于千斤頂頂部和支撐腳內(nèi)的螺母，實現(xiàn)千斤頂?shù)幕爻?，重復該作業(yè)，千斤頂提升五個行程。

（3）提升十字梁上移1米，到達頂升支承架頂部，通過定位銷固定于承力底框上。

（4）安裝頂升架標準節(jié)、連接腹桿、拉桿等。解除提升承力底框固定，千斤頂帶動提升十字梁回升。

（5）重復上述作業(yè)，直至把結構頂升至預定位置。

3.施工工藝流程及施工準備

3.1鋼結構液壓頂升施工工藝流程

鋼結構液壓頂升施工工藝流程如下：頂升裝置進場、復檢→頂升支架基座處理→安裝頂升支架、液壓千斤頂設備→安裝頂升標準節(jié)、驗收→啟動設備、持荷5-10Min檢查→開始提升→解除提升承力底框節(jié)點板插銷→千斤頂帶動提升十字梁提升，完成一行程→鎖定精扎螺紋鋼螺母、千斤頂回程→連續(xù)進行5次循環(huán)→頂升標準節(jié)耳板進入提升承力底框節(jié)點板、鎖定插銷→提升十字梁復位→安裝頂升標準節(jié)→再次循環(huán)頂升。

3.2施工準備

（1）技術準備。根據(jù)設計院鋼結構設計藍圖進行全面專業(yè)深化設計，并進行詳細技術交底工作；對首次使用的頂升架進行專業(yè)深化設計，并進行優(yōu)化；編制有針對性的鋼結構安裝施工方案， 并進行設計、當?shù)貙＜艺撟C；鋼結構主體焊縫、高強螺栓通過驗收檢查；頂升架、標準節(jié)及頂升設備進場驗收、檢查，千斤頂、液壓控制系統(tǒng)檢修、校準工作；邀請相關專家、學者對頂升架、腳手架的制作、搭設進行現(xiàn)場指導。

（2）人員準備。安裝段一頂升現(xiàn)場施工各階段勞動力使用計劃一覽表如表 1所示。

（3）現(xiàn)場準備?，F(xiàn)場準備包括鋼結構準備與腳手架準備。

鋼結構準備：安裝段一、二、三均組裝完畢，并按照圖紙總說明的要求通過焊縫超聲波探傷檢查、高強螺栓采用扭矩扳手按照規(guī)范要求進行抽查。在鋼結構頂端焊接吊環(huán)，與布置于地面的吊環(huán)中間以Φ15.24鋼絲繩連接，作頂升后纜風繩；安裝段一的頂升部位為92.36米平臺梁的十字交叉附近，該部位平臺梁的材料規(guī)格為450*300*10，且在頂升架頂部支承架十字梁交叉部位，采用鋼板焊接于鋼梁上，增加鋼梁的受力面積，同時加固鋼梁的腹板，確保鋼梁不發(fā)生變形；安裝段二的頂升部位為83.4米環(huán)梁下方，考慮到83.4米處環(huán)梁規(guī)格僅為250*200*8，無法保證在頂升過程不發(fā)生構件變形。采用在環(huán)梁下方1000 mm處，焊接工字鋼，規(guī)格為450*150*11.5，以該工字鋼為支撐受力點，在其上方設置20號工字鋼兩條，與相鄰立柱相連為斜支撐點，形成三角支撐體系進行加固；在83.4米環(huán)梁上口部位，為保證被頂升后，該圈構件不發(fā)生變形，采用10號槽鋼焊接于立柱上進行加固，槽鋼選取長度為保證2跨度3根柱子的長度。

腳手架準備：由于本頂升位于68.35米混凝土平臺，頂升時的力為混凝土平臺集中荷載，為保證混凝土平臺安全，在平臺下方由47.75米-68.15米搭設滿堂支撐架，在頂升點下方搭設加密區(qū)。重點控制頂升架下部2m*2m加密區(qū)域腳手架搭設，確保按照設計要求采用雙立桿，加密區(qū)搭設要求為：縱橫桿間距0.5m*0.5m，步距為1.2m進行設置，且頂部與混凝土板的接觸更是重點監(jiān)控部位。

3.3頂升架組裝

（1）頂升架安裝準備。頂升架材料進場后，通過驗收，合理進行堆放，保證頂升架材料不變形、不生銹。頂升架安裝前，按照圖紙要求進行放線定位，確定頂升架安裝點后，在該區(qū)域以澆筑混凝土基座的方式進行抄平，保證所有頂升架在安裝后均處于同一水平面。

（2）頂升架安裝。為便于施工，本工程在施工中根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整方案。由于頂升架構件已經(jīng)在安裝段一安裝前抵達現(xiàn)場，選擇先安裝頂升架，進行鎖定，在其上面開始拼裝鋼結構。合理組裝千斤頂與液壓控制系統(tǒng)。

在提升十字梁復位后，負責本頂升架的4人分別先安裝4根立柱，立柱設計的材料規(guī)格為Φ121*8，長度1000mm，而與之連接的上一立柱下口采用Φ102*8鋼管，長度為200mm，一端100mm焊接于立柱中，另一端外露100mm，只需套入下一節(jié)標準節(jié)中即可。該設計確保了標準節(jié)之間立柱連接垂直度以及抗扭曲強度的控制，同時加快了立柱安裝效率，立柱上口插入上一節(jié)標準節(jié)后，下端耳板下部孔與提升十字梁節(jié)點板的孔以Φ32的銷軸進行鎖定，標準節(jié)立柱安裝完成；安裝水平連桿：每一節(jié)頂升架分別由8根水平連桿組成，以兩人為一組進行安裝，以柱連接板與上一頂升架由M16螺栓進行連接。本連接板主要作用為保證相鄰頂升架標準節(jié)在下端不受力的情況下不會掉下來，保證拆除時的安全。安裝長1460mm斜腹桿：每一頂升節(jié)由8根構成，安裝完成水平連桿后，即可安裝斜腹桿，斜腹桿為單面兩根交叉固定，由M16螺栓進行固定。安裝長1921mm斜腹桿：每一頂升節(jié)由2根構成，本連桿由頂升架千斤頂負責人進行安裝，安裝的位置位于頂升架內(nèi)部，對稱兩柱進行拉結，該拉桿以M32銷軸進行固定。

4.頂升的實施

4.1頂升過程

頂升的前提是三個螺母擰緊頂至其墊板部位；提升承力底框與標準節(jié)進行鎖定的高強螺栓全部取出。由于螺母一與三固定其區(qū)域墊板，千斤頂頂出時，螺母一與三限定其活動區(qū)間，千斤頂?shù)捻敵霾糠猪斨?50mm高鋼撐腳，導致千斤頂?shù)牧ο蚍捶较騻鬟f，Φ32精軋螺紋鋼向上提升，直接帶動提升十字梁沿立柱向上運行，帶動頂升標準節(jié)、頂升架頂部支承梁向上提升，導致鋼構整體提升。

提升十字梁及其相互鎖定的頂升標準節(jié)向上提升，使頂升架頂部支撐架及其配套立柱與上方鋼構向上提升。由于千斤頂行程為200mm，一個標準節(jié)的頂升需要千斤頂循環(huán)5次行程。當千斤頂完全頂出，千斤頂負責人擰動螺母2向下，固定其20mm厚墊板，該工序主要作用是鎖定頂升架，保證千斤頂未受力而被頂升的鋼結構不會下降。在螺母二鎖定后，油泵控制臺即可收回千斤頂內(nèi)液壓油，千斤頂下降，當千斤頂?shù)捻敵霾糠滞耆厥蘸螅菽敢幌蛳聰Q，重新固定至千斤頂?shù)捻敳?。本次千斤頂?shù)捻敵霾糠只厥胀瓿伞?/p>

在千斤頂作五次行程運動后，頂升架標準節(jié)耳板進入提升承力底框上部梁的節(jié)點板中，且孔與孔對齊，迅速插入插銷，本標準節(jié)頂升完成。該標準節(jié)頂升完成后，按照頂升架標準節(jié)安裝方法組織人員迅速對標準節(jié)進行組裝。

4.2鋼結構頂升

本工程鋼結構頂升由于其異形結構決定，按照施工方案共需通過兩次頂升：

（1）頂升安裝段一，四套液壓千斤頂，由一臺液壓油泵控制系統(tǒng)進行控制。頂升完成后，安裝、焊接調(diào)節(jié)段一，拆除全部頂升設備。

（2）頂升安裝段二，8套液壓千斤頂，由兩臺液壓油泵控制系統(tǒng)進行交叉控制。把8套頂升架進行編號，按順序分別編為1、2、3、4、5、6、7、8，液壓油泵控制系統(tǒng)一分別控制1、3、5、7，而液壓油泵控制系統(tǒng)二則控制2、4、6、8，呈交叉錯開形式進行同步頂升。本次頂升的鋼構有安裝段一、調(diào)節(jié)段一、安裝段二，一次頂升至設計高度，安裝調(diào)節(jié)段二，本工程鋼結構主體安裝完成。

4.3鋼結構頂升測量精度控制

（1）在鋼結構頂升前，于鋼結構最頂部按照安裝圖紙，找出鋼結構的中心點，懸掛線錘。同時在全站儀監(jiān)控的四個點分別懸掛線錘，而地面的中心控制點在安裝鋼結構定位時就設置在68.35米砼平臺上，通過在頂升過程中觀察點與點之間偏差，以發(fā)現(xiàn)鋼結構的偏差。在頂升即將到達設計部位前，由油泵控制臺分為單點進行頂升，調(diào)整鋼結構的偏差。

（2）水平高度控制由地面的結構高度，采用拉垂直線的形式從地面往上引，在外圍的圍護架鋼管上作標記。頂升即將到達設計高度前，安排人員進行觀察控制。

（3）在68.35米混凝土平臺中心點設置全站儀，通過該點分別對68.35m、77.88m、90.8m的四個角點進行測控，嚴格按照鋼結構驗收規(guī)范以創(chuàng)優(yōu)的標準把關。

4.4頂升架拆除

頂升架拆除方法為頂部用5t手動葫蘆懸掛于鋼結構的鋼梁上，下部用鋼絲繩系掛于頂升頂部支承架上，下部標準節(jié)開始拆除，每拆除一段標準節(jié)，手動葫蘆下降一段高度。可以在保證安全的情況下完成頂升架的拆除；拆除后的頂升架按照進場的順序進行整理、打包后吊運至堆放區(qū)域。

頂升架構件詳圖如圖2所示。

5.結束語

鋼結構由其材料性能決定，發(fā)展日益迅速，很多使用功能超前、結構形狀特異的結構多是由鋼結構組成的。針對這種結構的安裝施工方法層出不窮，激勵著工程技術人員去開拓、進取、豐富。本工程在完成后，總結了一些相關實際施工經(jīng)驗，為以“正提倒頂”的液壓同步頂升施工技術的推廣提供了技術貯備。

【參考文獻】

[1]榮書琴，黃雙寶.大型鋼結構安裝施工技術研究[J].科技致富向導，2014（12）.

[2]劉方.淺議鋼結構的安裝方法及穩(wěn)定性[J].科技資訊，2007（15）.

[3]唐佐貴，崔立，李復勤.鋼結構新技術的應用及推廣[J].甘肅科技，2002（06）.