基于液压千斤顶的两种整体顶升方法对比

张恒嘉，陈鹏，李玉庆

（中国建筑土木建设有限公司，北京100070）

1 引言

飞机库作为一种特殊功能的高大空间工业建筑，网架结构的设计是其中极其重要的一部分。目前，常见的飞机库网架形式分为4类，分别为平面桁架系网架、三角锥体系网架、六角锥体系网架和四角锥体系网架。随着网架结构实际受力和构造特点越来越复杂，对网架结构安装也提出了更高要求。2021年，以岳阳市港口散货料仓为背景，田朋飞[1]利用高空拼装施工技术进行了实际工程利用，结果表明该技术在一定程度上可以提高效率，可为类似工程借鉴。史姣[2]等以某一具体改造项目为例，分析了门式屋架整体吊装工法，实践发现该方法在一定程度上可以降低作业高度，减少高空作业工程量，提高安装效率，但该安装方法的应用具有一定范围。颜世健[3]结合相关工程案例，围绕整体吊装技术开展了研究，发现该技术具有费用低，施工效率高等优点。

整体顶升方法按千斤顶的位置可以分为上端式整体顶升和下端式整体顶升，其中上端式整体顶升是指顶升过程中液压千斤顶始终在顶升标准节上方，下端式整体顶升是指千斤顶始终在顶升标准节下方，为了安全、平稳和加快工程进度顶升，以费县通用机场的2#和4#机库为例，选用这2种技术进行分析对比，为后续机库网架施工提供良好的技术基础。

2 工程概况

本工程机库屋面球节点网架整体为长方形，其中1#机库、3#机库网架宽度为43 m，长度为90 m，面积约为3 870 m2；2#机库、4#机库宽度为43 m，长度为60 m，面积约为2 580 m2，高度均为18 m。球节点网架采用斜放四角锥网架结构，节点为螺栓球和焊接球混装节点，节点与节点之间通过杆件相连，杆件长度为300 cm。1#~4#机库网架质量约680 t，采用下弦支撑，为规则网架。结构形式为钢筋混凝土排架柱加网架屋盖体系，图1为2#和4#机库结构图，网架整体通过预埋件固定于混凝土网架柱的顶部支座上，2#机库共16个混凝土柱，4#机库21个混凝土柱，2#机库选用上端式整体顶升方法，4#机库选用下端式整体顶升方法。

图1 2#4#机库结构图

3 实验设备

实验中选用的顶升系统主要以液压千斤顶为主，包括主控计算机、顶升油缸、泵源系统、揽风绳、支撑架和稳定架等。本项目的液压缸参数为：缸径（液压缸内径）160 mm，行程1 100 mm，活塞杆直径125 mm，双作用型，额定压力为31.5 MPa。

4 顶升工艺流程

4.1 施工思路

为了减少拼接过程中的焊接变形和焊接应力，网架拼装采用“由内而外、先下后上”的顺序。将顶升设备安装在网架下弦支撑点，图2和图3分别为2#机库和4#机库工程网架顶升点布置图，每个机库均有9个顶升点，顶升点编号按照从左到右，从上到下的顺序，依次为1，2，···，8，9。首先在地面上拼装网格网架，待网架拼装完成，将其顶升至设计标高，暂停顶升，拼装散装区域网架，直至完成网架安装，继续顶升。

图2 2#机库工程网架顶升点布置图

图3 4#机库工程网架顶升点布置图

4.2 顶升步骤

4.2.1 上端式整体顶升

该技术顶升时主要依靠顶升支架，然后传力于地面，平移时主要依靠顶升支架和辅助支架交替支撑。预顶升前，先在地面拼装部分网架，焊接结束后，开始用小型千斤顶顶升，顶升至离地面40~50 cm时，继续散装拼接焊接，安装后，继续顶升，顶升至150 cm左右时使用大型千斤顶顶升，并在上方添加顶升支架标准节，拼装焊接外围的焊接球，启动泵站使千斤顶活塞同步上升一个行程，安装顶升架标准节，泵站回油使千斤顶缸体上升，将方钢管（受力杆件）移至上一个标准节，完成一个行程，重复添加15个标准节直至顶升结束。由于该种方法的千斤顶始终在顶升支架标准节上方，因此，需要通过计算合适的位置安装辅助支架，用于辅助顶升平移，平移时使用缆风绳移动装有千斤顶的支架，收缩千斤顶活塞，辅助支架支撑整个网架，移动千斤顶及其顶升支架，然后千斤顶活塞上升并支撑网架，移动辅助支架。如此进行下去，每次移动的距离为7~10 cm，重复移动网架直至到达指定位置。

4.2.2 下端式整体顶升

该技术主要依靠千斤顶支撑顶升架和网架结构，预顶升前，先在地面由内向外拼装网架钢管，一个螺栓上安装8个钢管，开始时仍然使用小型千斤顶顶升，顶升高度约为50 cm时停止顶升，检查顶升设备以及扰度变形是否满足要求，合格后散装拼接并焊接外围的焊接球，继续顶升，顶升高度约为150 cm时采用大型千斤顶顶升，并在四周添加顶升架标准节，网架提升符合设计要求后，对网架结构进行高空补装，重复过程直至顶升结束。该方法在添加顶升支架标准节前，均需使用葫芦丝手动连接千斤顶，千斤顶连着顶升架整体向上移动一个行程后，顶升支架正下方留出一个顶升架标准节空间，安装后使用螺丝连接之前安装好的顶升架。由于这种技术的千斤顶始终在顶升架标准节的正下方，顶部呈四棱锥形状，使用钢绳丝与网架结构直接相连，平移时可以直接移动顶升支架，故不需要安装辅助支架用于辅助平移。通过软件计算各个机库顶升点的反力大小，表1为2#和4#机库某一过程各个顶升点的反力布置表，经分析，该过程网架顶升各个点的反力大小均符合要求。

表1 2#和4#机库网架顶升点反力布置表kN

4.3 顶升同步策略

为保证机库网架安全稳定顶升，顶升时应注意以下问题：

1）应尽量保证各个顶升吊点的液压顶升设备配置系数基本一致，开始阶段必须严格把控顶升速度；

2）对网架进行检查时，检查内容主要包括：下部的顶升支架是否正常，有无严重的偏斜、网架杆件有无弯曲现象；

3）应保证顶升结构的空中稳定性，以便网架结构能够正确就位，即要求各个吊点在上升过程中能够保持一定的同步性。

5 结论

2#机库和4#机库网架结构整体顶升施工过程中，2种顶升技术的网架杆件均无弯曲，杆件最大应力比和焊缝等级均满足设计要求，经对该单位工程进行主体结构验收，各项检验均验收合格，观感质量良好。但实践证明相比上端式整体顶升方法，下端式整体顶升方法具有以下优点：

1）安全性高。下端式整体顶升方法添加顶升架标准节是从地面添加，而上端式整体顶升方法永远是在高处，高处作业危险性高，作业人员需要正确系挂安全带。

2）节约成本。采用下端式整体顶升方法技术仅需1~2名作业人员即可，而上端式整体顶升方法技术需要5~8人，因此，采用下端式整体顶升方法可较大幅度节约成本，且可以明显缩短施工工期。

综合看来，下端式整体顶升技术对项目建设周期、经济效益具有一定的积极作用，对类似工程实践可以提供良好的技术支撑。