超高層屋頂鋼結(jié)構(gòu)天線滑移提升施工工法（13頁）

1、超高層屋頂鋼結(jié)構(gòu)天線滑移提升施工工法前言超高層建筑樓頂高聳尖塔一般為鋼結(jié)構(gòu)，由圓型主桅桿及其支持框架構(gòu)成。由于尖塔桅桿的高度超過了塔吊施工的起升能力，無法利用塔吊在高空直接拼裝。為解決這一難題，南通二建集團有限公司自行設(shè)計研制了鉆石頂鋼結(jié)構(gòu)天線滑移提升施工技術(shù)，在此技術(shù)基礎(chǔ)上總結(jié)提高形成本工法。工程通過采用鋼結(jié)構(gòu)天線滑移提升施工技術(shù)，在屋頂狹窄的空間完成了鋼結(jié)構(gòu)的吊運和提升等一系列高難度工作，避免了屋頂天線高空施工的安全風(fēng)險，對今后類似工程具有一定的借鑒作用，同時也取得了良好社會效益。本工法的技術(shù)論文已在建筑施工雜志發(fā)表,并曾經(jīng)獲南通市土木協(xié)會優(yōu)秀論文一等獎,江蘇省土木學(xué)會施工專業(yè)委員會優(yōu)秀論

2、文一等獎，上海市鋼結(jié)構(gòu)金獎。工法特點 由于鋼結(jié)構(gòu)天線在樓面上分段倒裝拼裝焊接，便于使用機械化焊接作業(yè)，從而使焊接質(zhì)量和裝配精度及焊縫探傷檢測精度上更容易得到保證，而分段吊裝由于高空作業(yè)，無論構(gòu)件拼裝精度，還是焊接質(zhì)量及測控精度上都難以得到有效保障。 鋼柱結(jié)構(gòu)主要的拼裝、焊接及油漆等工作相當(dāng)于在地面進行，施工效率高，安全防護工作易于組織，施工質(zhì)量得到保證； 采用“超大型構(gòu)件液壓同步提升施工技術(shù)”安裝鋼柱，技術(shù)成熟，安全性有充分的保障； 采用液壓提升吊裝，將高空作業(yè)量降至最少，加之液壓整體提升作業(yè)絕對時間較短，能夠有效保證鋼柱的安裝工期； 液壓同步提升設(shè)備設(shè)施體積較小，機動能力強，倒運和安裝方便。

3、而且天線爬梯可以設(shè)置在內(nèi)部比設(shè)施在外面美觀且安全。 采用自鎖式液壓千斤頂提升。安全可靠，施工中途停升調(diào)整或現(xiàn)場突然停電，提升的鋼結(jié)構(gòu)在任意高度位置可自鎖，不會發(fā)生鋼結(jié)構(gòu)下滑的安全事故，消除工人高度緊張的精神壓力，減輕勞動強度提高工作效率。 液壓提升操作和監(jiān)控只需幾個人，減少了勞動力投入降低施工成本。液壓提升器兩端的楔型錨具具有單向自鎖作用。當(dāng)錨具工作（緊）時，會自動鎖緊鋼絞線；錨具不工作（松）時，放開鋼絞線，鋼絞線可上下活動。采用采用液壓提升吊裝，將高空作業(yè)量降至最少，加之液壓整體提升作業(yè)絕對時間較短，能夠有效保證鋼柱的安裝工期。液壓提升設(shè)備體積小、自重輕、承載能力大，特別適宜于在狹小空間或室

4、內(nèi)進行大噸位構(gòu)件牽引提升安裝適用范圍適用于沒有塔吊等起吊安裝條件且設(shè)有鋼桅桿的尖塔類高聳構(gòu)筑物的安裝工程。工藝原理 本工法工藝原理是利用自升式塔吊的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)加節(jié)原理進行設(shè)計施工的，在屋頂狹小的空間上預(yù)埋鐵件，安裝一個提升井架作為提升支架。并安裝提升葫蘆和卷揚機作為液壓傳動進行鋼結(jié)構(gòu)天線的提升倒裝。在鋼結(jié)構(gòu)最上一節(jié)（二節(jié)）和鋼結(jié)構(gòu)頂后，利用液壓提升器作為提升機具，柔性鋼絞線作為承重索具。液壓提升器為穿芯式結(jié)構(gòu)，以鋼絞線作為提升索具和提升裝置逐段進行倒裝。提升過程中，通過液壓控制系統(tǒng)進、回油使自鎖式液壓千斤頂往復(fù)運動。鋼絞線在千斤頂進油時完成上升移動，在千斤頂回油時自鎖不下滑。通過液壓千斤進、回油的

5、不斷循環(huán)，使鋼絞線不斷提升，從而帶著鋼結(jié)構(gòu)同步上升，直到每節(jié)鋼結(jié)構(gòu)的高度即可進行組焊。對接組焊后，松開液壓千斤頂自鎖裝置，就可以將提升桿落下，再進行下一結(jié)構(gòu)的提升倒裝。工藝流程及操作要點工藝流程下錨緊拔上錨主油缸縮全行程（空載）上錨緊拔下錨主油缸伸全行程（帶載下降）下錨緊拔上錨縮主油缸使上錨全拔（空載）主油缸伸“全行程-”(空載)上錨緊拔下錨伸主油缸使下錨全拔（帶載上升）主油缸縮“全行程-”（帶載下降）如此反復(fù)，象提井水那樣將重物一步步提起。提升過程：下降過程：如此反復(fù)，將重物下降。過程中的為下降時所必需的脫錨行程，約25mm。圖5.1.1-1工藝流程在芯筒小屋面樓層結(jié)構(gòu)施工時按照技術(shù)方案在樓

6、層上的相應(yīng)位置布置提升井架的預(yù)埋件。 提升支架主肢與埋件焊接固定，以承受提升鋼結(jié)構(gòu)天線時支架傳遞的垂直和水平荷載。由于提升支架承受水平風(fēng)載，由此可能引起埋件的垂直拉力，所以埋件設(shè)計時必須考慮一定的抗拔力和抗水平力。提升支架為格構(gòu)式結(jié)構(gòu)形式，中心距為4.7m*4.3m，主肢截面為鋼管351*12，橫桿、斜桿為159*10。支架頂安裝下托梁、上托梁、提升梁，和格構(gòu)柱形成穩(wěn)定的受力體系，如下圖5.1.3 安裝提升支架，與樓面預(yù)埋件焊接固定。支架柱頂設(shè)置上、下托梁和提升梁，上面放置提升器。圖5.1.3提升支架平面示意圖連接提升器泵站等設(shè)備，調(diào)試，檢查，確保一切正常后，準(zhǔn)備提升。分級加載提升器，使天線上

7、部第一節(jié)變截面段離開樓面。檢查液壓提升設(shè)備，確保正常后，準(zhǔn)備正式提升作業(yè)。利用提升支架安裝鋼結(jié)構(gòu)天線的變截面段，天線變截面段安裝好后，在底部的相應(yīng)位置焊接提升牛腿，鋼絞線穿入牛腿，地錨和提升器通過鋼絞線連接。正式同步提升鋼結(jié)構(gòu)天線，使其頂高2.1m左右（提升高度略大于第一分段的高度即可），停止提升。第二分段鋼柱滑移進入提升支架內(nèi)，至第一分段的正下方。提升器下降作業(yè)，微調(diào)，使鋼柱分段坐落于下部的第二分段上，并焊接固定。檢查提升設(shè)備，確保正常后繼續(xù)提升，方法如前，提升高度約2.1m左右，停止提升。第三分段鋼柱滑移進入提升支架內(nèi)，至第二分段的正下方。提升器下降作業(yè)，微調(diào)，使第一、二分段鋼柱坐落于下部

8、的第三分段上，并焊接固定。圖5.1.6-1提升立面示意圖圖5.1.6-2提升立面照片如前步驟，提升倒裝前三個分段鋼柱，并把第四分段滑移至倒裝位置，下降提升器，使前三個分段坐落于第四分段上。在第四分段上焊接提升牛腿，提升器下降，然后提升牛腿連接。重復(fù)如上述步驟，倒裝最后的鋼柱分段，下降提升器，使整個天線鋼柱坐落就位于安裝樓層上。拆卸提升設(shè)備、提升臨時設(shè)施等。天線鋼柱倒裝液壓同步提升安裝完畢。 操作要點為了完成如此超高鋼結(jié)構(gòu)天線的整體提升以及構(gòu)件的滑移，需充分考慮提升和滑移過程中的各個環(huán)節(jié)，方案的優(yōu)劣將直接影響到整體提升過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和施工安全性，因此，對整體提升應(yīng)慎重考慮，提升方案應(yīng)保證足夠的

9、安全、可靠性，根據(jù)以往重大工程類似的施工經(jīng)驗，我們將主要從以下幾個方面來加強現(xiàn)場管理。整體施工工況的分析施工前充分驗算天線鋼柱在提升過程中的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形是否滿足施工工況要求、風(fēng)載下鋼柱的受力情況、抗風(fēng)桁架（樓頂自身的桁架）是否滿足極端風(fēng)荷載情況下的提升工況、考慮極限工況即提升不同步的情況下的結(jié)構(gòu)分析等。根據(jù)詳細(xì)的計算分析，配置相應(yīng)的提升設(shè)備，編制具體的提升實施方案。提升支架的設(shè)計及設(shè)置提升支架的設(shè)計關(guān)系到整個提升過程的安全穩(wěn)定性，如何設(shè)置支架的跨度、位置、高度及臨時穩(wěn)定桿是本工程的重點。如下圖圖5.2.2 提升支架平面示意圖提升吊點的設(shè)置合理確定提升點的位置，是整體提升施工中相當(dāng)重要的工序

10、，它直接關(guān)系到提升階段結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、提升支架的高度、臨時構(gòu)件的材料用量以及施工安全性。提升過程的控制及監(jiān)測提升過程的控制及監(jiān)測有利于觀測提升過程中的結(jié)構(gòu)變形及結(jié)構(gòu)受力情況，通過監(jiān)測手段以確定提升過程中的各項指標(biāo)，并確保提升過程中的整體同步性。提升支架提升支架的設(shè)計主要考慮支架在提升過程中的承重能力、支架的整體剛性及穩(wěn)定性。支架的高度越高，一次提升的高度越高，所需置換牛腿的數(shù)量越少，但是支架的穩(wěn)定性越差。所以必須綜合考慮，選擇合適的高度，在保證工程實施的安全前提下，達(dá)到材料用量最少。提升支架基礎(chǔ)提升支架設(shè)置在樓層上，所以需要在樓層上預(yù)先設(shè)置埋件，支架立柱與埋件焊接，與樓層牢固連接，以承受提升過程中

11、的垂直荷載和水平荷載?？癸L(fēng)桿鋼柱提升過程中，為了抵抗風(fēng)載施加于鋼柱上的水平荷載，必須設(shè)計抗風(fēng)桿。在提升支架的頂部和底部位置設(shè)置兩層抗風(fēng)桿。由于在提升過程中，錐形段鋼結(jié)構(gòu)天線與抗風(fēng)桿的接觸點是變化的，變化距離為550mm，所以抗風(fēng)桿必須設(shè)計成可調(diào)節(jié)的形式。具體形式如下圖5.2.7-15.2.7-2。 圖5.2.7-1抗風(fēng)桿平面圖 圖5.2.7-2 抗風(fēng)桿可調(diào)節(jié)端頭提升上吊點提升上吊點設(shè)置在提升支架上的提升梁上，地錨放置在梁上，通過鋼絞線與提升下吊點連接。本工程中，采用TJJ-600型提升器，地錨的外形尺寸為200*170。提升下吊點提升下吊點的數(shù)量及設(shè)計位置主要從兩方面進行考慮，其一，主要考慮提

12、升設(shè)備的提升能力要求；其二，需考慮提升過程中柱體的變形控制。本方案中通過多方案的比選及計算結(jié)構(gòu)表明，采用4吊點的方案，圓周均勻布置，角度為90。圖5.2.9 提升懸挑牛腿平面布置圖提升過程的控制和監(jiān)測提升過程的控制及監(jiān)測有利于觀測提升過程中的結(jié)構(gòu)變形及結(jié)構(gòu)受力情況，通過監(jiān)測手段以確定提升過程中的各項指標(biāo)，并確保提升過程中的整體同步性。提升過程的同步性對于天線鋼柱在提升倒裝過程中的同步性，依靠液壓提升系統(tǒng)本身的計算機同步系統(tǒng)來控制（詳見液壓同步控制系統(tǒng)說明），并架設(shè)經(jīng)緯儀隨時跟蹤監(jiān)測提升過程中的鋼柱中心偏移量。加載過程中各項監(jiān)測數(shù)據(jù)均應(yīng)做好完整記錄。a.液壓同步提升施工技術(shù)采用行程及位移傳感監(jiān)測

13、和計算機控制，通過數(shù)據(jù)反饋和控制指令傳遞，可全自動實現(xiàn)同步動作、負(fù)載均衡、姿態(tài)矯正、應(yīng)力控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報警等多種功能。b.操作人員可在中央控制室通過液壓同步計算機控制系統(tǒng)人機界面進行液壓提升過程及相關(guān)數(shù)據(jù)的觀察和（或）控制指令的發(fā)布。液壓同步提升控制系統(tǒng)人機界面材料與設(shè)備 穿芯式液壓提升器。采用TJJ-600型提升器，地錨的外形尺寸為200*170。采用4吊點的方案，圓周均勻布置，角度為90，每個吊點處各設(shè)置一套光電編碼器，用以測量提升過程中各吊點位移同步性，并由一臺液壓泵提供動力。 提升支架。提升支架主肢與埋件焊接固定，以承受提升鋼結(jié)構(gòu)天線時支架傳遞的垂直和水平荷載提升支架為

14、格構(gòu)式結(jié)構(gòu)形式，支架頂安裝下托梁、上托梁、提升梁，和格構(gòu)柱形成穩(wěn)定的受力體系。上、下托梁和提升梁，上面放置提升器。 鋼絞線。鋼絞線作為提升索具穿入牛腿，地錨和提升器通過鋼絞線連接，液壓提升器兩端的楔型錨具具有單向自鎖作用。當(dāng)錨具工作（緊）時，會自動鎖緊鋼絞線；錨具不工作（松）時，放開鋼絞線，鋼絞線可上下活動。 計算機同步系統(tǒng)。共設(shè)置4個同步提升吊點。每個吊點處各設(shè)置一套光電編碼器，用以測量提升過程中各吊點位移同步性。計算機控制系統(tǒng)根據(jù)這4套光電編碼器器的位移檢測信號及其差值，構(gòu)成“傳感器計算機泵源比例閥液壓提升器鋼柱結(jié)構(gòu)”閉環(huán)系統(tǒng)，控制整個提升過程的同步性。質(zhì)量控制 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)桅桿安裝垂直偏差控

15、制數(shù)據(jù)：每段為2mm，每節(jié)10mm，整根桅桿安裝垂直度控制偏差值在設(shè)計位置基礎(chǔ)上25mm。 質(zhì)量控制措施標(biāo)高控制標(biāo)高主要以引測至樓層的高程控制點為基準(zhǔn)點，通過水準(zhǔn)儀對天線結(jié)構(gòu)標(biāo)高進行測控，施工過程中發(fā)現(xiàn)安裝標(biāo)高與設(shè)計相差，采取技術(shù)措施進行調(diào)整。每段鋼桅桿安裝時，必須按照定位標(biāo)識，對桅桿作初次位移校正。然后按照設(shè)計標(biāo)高，調(diào)正桅桿上、下段的間隙，間隙控制在6mm左右。利用對接環(huán)，輔助板來完成桅桿位移終調(diào)。桅桿位移終調(diào)時，要求上、下4根定位線中至少有2根重疊，位移控制偏差為02mm。垂準(zhǔn)控制在每段桅桿完成標(biāo)高和位移校正過程中，主要利用成90o的兩個彎管經(jīng)緯儀作為外部校正，對桅桿垂直度的微調(diào)校正，可采

16、用螺旋千斤頂作微調(diào)，同時輔以小鐵插片進行。桅桿安裝垂直偏差控制數(shù)據(jù)：每段為2mm，每節(jié)10mm，整根桅桿安裝垂直度控制偏差值在設(shè)計位置基礎(chǔ)上25mm。外壁定位線鋼桅桿在制作廠完成分段加工后，依據(jù)施工圖中鋼桅桿安裝軸線，對桅桿作面向性定位，定位線應(yīng)與現(xiàn)場測量站的觀測輔助軸線相吻合。具體方法是在每段桅桿上、下端作2根通過圓心的垂直相交線，把垂直相交線兩端的4個點定位在每段桅桿的外壁上，作好樣眼標(biāo)記。再用角尺劃出定位線，并做好醒目三角標(biāo)識。安全措施必須堅決落實 “安全第一，預(yù)防為主”的方針，全面實行“預(yù)控管理”，從思想上重視，行動上支持，控制和減少傷亡事故發(fā)生。所有施工人員要對施工方案及工藝進行了解

17、、熟悉，在施工前必須逐級進行安全技術(shù)交底，交底內(nèi)容針對性強，并做好記錄，明確安全責(zé)任，班后總結(jié)；在施工區(qū)域拉好紅白帶，專人看管，嚴(yán)禁非施工人員進入。吊裝時，施工人員不得在起重構(gòu)件、起重臂下或受力索具附近停留；鋼絞線在安裝時，高空應(yīng)鋪設(shè)安裝、操作臨時平臺，地面應(yīng)劃定安全區(qū)，應(yīng)避免重物墜落，造成人員傷亡；下降前，應(yīng)進行全面清場，在下降過程中，應(yīng)指定專人觀察地錨、上下吊耳、提升器、鋼絞線等的工作情況，若有異?，F(xiàn)象，直接通知現(xiàn)場指揮。在鋼柱整體液壓同步提升過程中，注意觀測設(shè)備系統(tǒng)的壓力、荷載變化情況等，并認(rèn)真做好記錄工作。在液壓提升過程中，測量人員應(yīng)通過測量儀器配合測量各監(jiān)測點位移的準(zhǔn)確數(shù)值。液壓提升

18、過程中應(yīng)密切注意液壓提升器、液壓泵源系統(tǒng)、計算機同步控制系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)等的工作狀態(tài)。高空作業(yè)人員經(jīng)醫(yī)生檢查合格，才能進行高空作業(yè)。高空作業(yè)人員必須帶好安全帶，安全帶應(yīng)高掛低用。大風(fēng)、大雨雪天不得從事露天高空作業(yè)，施工人員應(yīng)注意防滑、防雨、防水及用電防護。不允許雨天進行焊接作業(yè)，如必須，需設(shè)置卡靠的擋雨、擋風(fēng)蓬，防護后方可作業(yè)。禁止在風(fēng)速五級以上進行提升或下降工作；吊運設(shè)備和結(jié)構(gòu)要充分做好準(zhǔn)備，有專人指揮操作，遵守吊運安全規(guī)定，通訊工具專人保管，確保信號暢通。提升過程的應(yīng)急措施突然停電故障各泵源控制閥自動關(guān)閉，提升器液壓鎖自動鎖緊，各上下錨及安全錨處于自鎖狀態(tài)；停電后恢復(fù)供電，系統(tǒng)將自動處于

19、安全停止?fàn)顟B(tài)。液壓油管突然爆裂故障提升器液壓鎖自動鎖緊，提升器不致下沉，各上下錨及安全錨處于自鎖狀態(tài)；更換爆裂油管。液壓泵源故障通常的漏油故障能夠及時解決。只有在短時檢修無效情況下，快速更換相應(yīng)電磁閥。傳感器故障在短時檢修無效情況下，更換傳感器?？刂葡到y(tǒng)故障應(yīng)準(zhǔn)確判斷故障點，在短時檢修無效情況下，更換系統(tǒng)零件、部件乃至整套系統(tǒng)。其它故障在液壓提升過程中，任何監(jiān)測人員發(fā)現(xiàn)有異常情況都可隨時叫停；但提升的重新啟動則必須由現(xiàn)場總指揮下達(dá)指令，其他任何人不得擅自重新啟動提升作業(yè)。環(huán)保措施9.1.整個施工過程中遵守工地制定的文明施工及環(huán)境保護的規(guī)章制度。實行環(huán)保目標(biāo)責(zé)任制；把環(huán)保指標(biāo)以責(zé)任書的形式層層分

20、解到有關(guān)單位和個人，列入承包合同和崗位責(zé)任制，建立一支懂行善管的環(huán)保自我監(jiān)控隊伍。加強檢查和監(jiān)控工作；加強對施工現(xiàn)場粉塵、噪聲、廢氣的監(jiān)控工作，及時采取措施消除粉塵、噪聲、廢氣和污水的污染。保護和改善施工現(xiàn)場的環(huán)境，進行綜合治理；施工單位采取有效措施控制人為噪聲、粉塵的污染和采取技術(shù)措施控制煙塵、污水和噪聲污染，并同當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門加強聯(lián)系。9.2.全部工作完成后，收尾清理，檢查整理所有工器具，調(diào)運機械設(shè)備等。9.3.電纜及分配箱整理后全部清點入庫。廢棄材料不得亂丟，分類回收或運至垃圾集中場處理9.4.高空焊接應(yīng)配備足夠的防火包，防止電焊火花四處飛濺傷到下面的工人和行人。效益分析10.1解決了以往屋頂天線吊裝和安裝工藝的高風(fēng)險和高投入，可以快速無風(fēng)險地完成鋼管天線滑移提升，對工期、質(zhì)量、安全文明施工提供了有力保障。10.2采用本工法，租借滑移提升液壓設(shè)備費用包含在安裝天線之內(nèi)為2500元/噸，鋼管天線加工費為1980元/噸，鋼管天線材料費為7200元/噸，合計成本為12680元/噸（以B樓天線滑移提升為例），計施工成本12680110139.48萬元。若采用在內(nèi)部設(shè)置成收音機天線形式的吊裝，需要增加下面幾節(jié)鋼管天線的壁厚和直徑，約增加用鋼量30%約33噸，即增加成本331268041.84萬元突發(fā)意外風(fēng)險費41.8430%=1