钢箱梁超大型构件液压同步提升技术

周朗

摘 要：液压同步提升技术属于一种可以提升超高、超重、超大型物体的新型技术，广泛应用在各类大型构件的起重活动中。当前液压提升技术已经在大型重构件吊装中占有不可或缺的重要地位，但也存在部分控制系统自动化水平低、同步不佳、未配置钢绞线卷绕设备或者钢绞线卷绕杂乱等情况，依然需要借助人力辅助。基于此，结合朱家角站-西岑站区间中间跨钢箱梁及钢混结合段液压提升项目施工需求，结合计算机同步控制技术，完成设备间的高效数据、信息传输。此项技术的运用可以达成集群化、自动化、同步化、均载型控制的目的，具备极强的稳固性与可靠性，取得了理想的施工效果。

关键词：钢箱梁；超大型构件；液压；同步提升技术

中图分类号：TU74                                  文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2024）05-0031-03

0引言

液压同步提升技术是一种新式的建筑施工技术，其基于柔性钢绞线、提升器集群、计算机控制以及液压同步抬升原理，能把大型物件综合抬升至预期高度进行安装。在进行提升操作时，既能够实现对物体运动姿态与应力分布的精准把控，还能够让物体在半空中长时间停滞不动，并加以精细调节，具备提升质量、高度范围灵活、自动化水平高、操控模块成熟、可靠度强的特征。

1 工程概况

朱家角站-西岑站区间的拦路港大桥设计为主跨达200 m的连续混合梁跨越拦路港航道，是目前国内市域铁路最大跨度的钢混连续梁桥，作为示范区线关键线路上的重难点控制工程，中间跨钢箱梁及钢混结合段液压提升项目。

待提升对象为钢箱梁和两侧的钢-混凝土混合段。全桥钢箱梁总长82 m。其中两侧钢混结合段各长7 m，包含了4 m的钢-混凝土混合段和3 m的钢箱梁；中间整体吊装段钢箱梁长68 m。总提升质量约为1 284.65 t。

2 液压同步提升系统

2.1 液压同步提升技术概述

液压同步提升技术是一种先进的提升方法，它采用了液压提升器和柔性钢绞线作为承重索具。液压提升器为穿芯式结构，其中的钢绞线起到了提升的关键作用。

在液压提升器的两端设有楔型锚具，这些锚具具备单向自锁的功能。当锚具开始工作时，它会自动夹紧钢绞线，确保提升过程的安全性。而当锚具停止工作时，它会放开钢绞线，使得钢绞线可以自由上下移动。液压提升的过程中，每一个流程都对应着液压提升器的一个行程，而每个行程的长度为250 mm。通过不断重复液压提升器的动作，可以逐步将重物向前移动。

液压提升包括以下6个步骤：①液压提升器开始工作，夹紧钢绞线，确保提升的安全性。②液压提升器开始提升重物，使其升高。③重物升高后，液压提升器下方的锚具夹紧钢绞线，固定重物位置。④主液压缸进行微小的收缩，使上锚片脱开。⑤上锚片开始上升，与重物分离，解除对钢绞线的约束，使其自由活动。⑥主液压缸回到初始位置，为下一次提升做准备[1]。

2.2 计算机同步控制

液压同步提升施工技术可结合计算机控制实现多种功能，包括同步动作、负载均衡、姿态矫正和应力控制等。其核心是利用数据反馈和控制指令传递，确保各个液压系统之间能够实现协调的动作。操作人员可以通过位于中央控制室的计算机界面来观察整个提升过程，并发布相应的控制指令。这使得操作更加方便和灵活，同时也提高了施工的安全性[2]。

3 方案介绍

3.1 提升上吊点设置

提升上吊点采用浇筑混凝土箱梁所用到的挂篮主桁架结构作为提升支架，其上放置提升梁，再在提升梁上安装提升器作为上吊点，支架材料为Q355B型钢。

3.2 提升下吊点设置

提升下吊点使用吊耳方式，对于钢箱梁提升部位使用销轴进行连接，对应上吊点设置。吊耳是一种常用的下吊点形式，具有结构简单、施工方便的优点，可以满足现场施工的要求。此外，在待提升钢箱梁处用销轴连接，以有效避免结构在提升过程中发生位移或者扭曲，保证提升顺利进行。

3.3 液压提升系统配置

3.3.1 液压提升器配置

在具体的工程项目中，应根据不同的需求和工作条件，对液压提升器进行合理选配。在本工程中钢混段，每一吊点都配置了一台TJJ-600型液压提升器，其额定提升能力为60 t，总共配备了8台。而在68 m钢梁段，由于承载能力的要求更高，每处吊点配置了1台TJJ-3500型液压提升器，额定提升能力为350 t，总共配备了4台[3]。

3.3.2 液压泵源系统配置

液压泵源系统是提供动力和控制信号的重要组成部分。根据液压提升器数目与吊点反力值的参考，本方案选择了2台TJV-60泵液压泵源系统。每台泵源系统至多可以操控4台液压提升器，以确保系统的稳定性和工作效率。

3.3.3 同步控制系统配置

为了实现对液压提升系统的精确控制和监测，将计算机同步控制及传感检测系统配置在钢连体结构。这套YT-1型计算机系统能够实时获取液压提升器的运行状态和数据，并与泵源系统进行同步协调，确保各个部件的协调工作。

3.3.4 承重钢绞线配置

钢绞线属于柔性承重索具，可起到承载物体质量的重要作用。在本方案中，结合液压提升器的型号选择合适直径的钢绞线，TJJ-600型提升器选用直径为15.2 mm的钢绞线，而TJJ-3500型提升器选用直径为17.8 mm的钢绞线。

4 质量控制

4.1 一般规定

为了实现对钢结构的提升姿态和荷载的精确控制，必须应用高效的控制系统。这个控制系统应该能够基于提升方案与指定算法，准确地调整各个吊点的运行状态，以实现结构的稳定提升。

在提升期间，要求做到以下4点：①吊点油压均衡，每个吊点都要受到相同的载荷，可以避免因单个吊点承载过重而导致安全问题。②结构姿态调整，确保整个结构在提升过程中保持平衡，避免倾斜或不稳定的情况发生。③分级卸载就位，逐步减少荷载，使结构平稳地就位，避免冲击力过大。④位移同步控制，即所有吊点都应该按照相同的速度和顺序进行提升，以避免结构的不平衡和不稳定[4]。

4.2 提升前准备及检查

在进行固定设备提升前，需要对各个设备的状况加以检查，确保所有部件都处于良好状态，并进行必要的维护和修理。重点包括以下9项内容：①液压提升器是固定设备提升中最核心的部分之一，所以在进行提升前，必须要对它的连接情况、油管状态以及压力和速度调节等方面进行仔细的检查。确保油管连接正确无误，压力调节稳定可靠，速度调节灵敏合理。②确保导向架安装稳固，导出钢绞线通畅，钢绞线不可存在弯折、错位等情况。只有这样，才能保证钢绞线在提升过程中的承重能力和稳定性。③确保吊具安装正常，锚片可牢牢锁紧钢绞线。④重点关注泵站阀门和硬管接头的松动情况，并展开逐一检查，及时拧紧。同时，还需要检查溢流阀的调压弹簧有否放松，以确保泵站能够正常运行。⑤确保电缆线和控制线的连接都正确无误。⑥确保油管连接无误，电磁阀与截止阀能够正常工作。⑦对传感器和信号灯的发讯状态进行检查，确保它们能够正常工作从而有效地监测设备的运行状态，并及时预防设备故障。⑧预载入是固定设备提升前非常重要的一步，能够使每根钢绞线处于相同的张紧状态。这个过程需要适当调节压力，确保每台提升器中每一根钢绞线均处于同等的张紧状态。⑨对临时设施的安装情况进行检查，确保上吊点、下吊点和结构加固等方面都达到了要求。

4.3 试提升

具体有以下5个要点：①在试提升期间，需要密切观察钢结构的变化情况，并监测提升设备的运行状态，以便及时发现任何异常情况。②根据主体结构的理论载荷来确定各个吊点的加载顺序。通常情况下，会按照20％、40％、60％、80％的顺序逐步加载各个吊点。在每次加载后，需要对相关受力点的结构状态进行检查，确保没有出现任何异常情况。如果所有部分都没有异常，那么可以继续加载，直到钢结构完全离地。③在每次分级加载完成后，应该对有关受力点的结构状态进行检查。同时，还需要使用全站仪来追踪监测钢结构的高差和下挠情况，这些数据对于后续的调平工作非常重要。在试提升环节，需要确保所有的监测数据都有完整的记录下来，以便后续分析和评估。④为了确保提升过程的平稳进行，应该减小提升速度，密切观察各个点离地的状况。如果有必要，可以进行“单点动”提升，以保证结构离地的平稳性，并使各个点同步[5]。 ⑤在分级加载完成后，当结构提升脱离拼装胎架约0.5 cm后，应该暂时停止提升过程，停留12 h，进行全方位的检查。在这段时间内，需要安排专业人员对提升支架与吊具、钢结构、连接件实行专项检查。这样可以确保在继续提升之前，所有的设备和结构都处于良好的工作状态，以确保提升过程的安全性。

4.4 正式提升

在提升环节需实时观察每处吊点提升器载重均匀程度、上吊点平台的稳定程度、钢结构提升期间的稳固程度、计算机操控每处吊点是否同步。

提升承重系统是整个工程的核心部分，如果出现故障或问题，可能会对整个提升过程产生严重影响。因此，在正式提升前，应该对提升承重系统进行仔细的检查和观察，以确保其正常运行。着重检查锚具、钢绞线、主液压缸、上下锚具液压缸、液压锁、软管、管接头、行程传感器等。

在正式提升过程中，应该特别关注液压动力系统的压力状态、油温状态、油路有否泄漏，以及系统的噪声状况。这些指标可以反映液压动力系统的运行情况，如果存在任何问题，都可能对提升工程的安全性产生影响，因此必须注意监测。

4.5 提升就位

当钢箱梁接近设计位置时，操作人员会将提升设备暂停，以便进行下一步精确调整。通过吊点的微调，操作人员可以对钢箱梁的位置进行细致调整，以确保其准确地达到设计位置。当钢箱梁达到设计位置后，将提升设备暂停，并进行锁定，以维持结构的空中姿态稳定不变。其后，操作人员会安装后补杆件，用于加固和支撑结构，并进行集中对口焊接，以确保结构的牢固性和稳定性。

4.6 卸载

卸载过程中，操作人员要按照预定的比例进行同步分级卸载。在每个卸载阶段，操作人员要仔细检查各部分的状态和情况，确保没有异常情况发生。只有在确定各部位正常后，才会继续进行下一阶段的卸载。卸载完成后，结构的受力形式会转变成设计工况，即结构完全依靠基础承载。

5 提升过程中主要问题

5.1 吊装间隙过程中安全措施

具体有以下3个要点：①结构整体提升到位后，为了确保结构的稳定和安全，必须先安装后补杆件方可进行卸载。这是因为在连体钢结构中，结合工况的需求，结构需要在空中暂停一定时间。在这个过程中，后补杆件起到支撑和稳定结构的作用，避免结构的倾斜或不稳定。②液压同步提升器中应设有机械与液压自锁装置以及3道锚具锁紧装置，以防止提升器的意外下降或松动，保持结构的稳定，确保能将吊装设备牢固地固定在结构上，避免其滑移或脱落。③具有丰富经验的施工团队应根据结构特点和工况需求，制定合理的吊装方案和安全措施，确保吊装设备的稳定性和可靠性，并采取必要的监测和检测手段来监控结构的安全状态。

5.2 桁架就位时调整允许范围

控制上吊点和下吊点之间的钢绞线垂直度是非常重要的，会直接影响到提升设备的安全性和稳定性。需将钢绞线的偏移角度在不超过1°，避免因偏移而导致提升设备的不稳定甚至发生倾斜、翻覆等事故。

在提升前，需要仔细检查和调整吊具、地锚、液压提升器等部件，确保其连接正确无误，钢绞线呈垂直状态。认真观察提升过程中钢绞线的状态，及时发现问题并采取措施纠正，确保提升作业的安全顺利进行。

5.3 保护提升设备

在提升设备时，通常情况下不需要特殊保护。但在恶劣天气下，如大雪、暴雨等，需要对设备进行保护，以防设备出现意外损坏。此时，可以采取覆盖防护罩、加固支撑结构等措施，以保护设备免受天气影响。

在提升到位暂停或后装杆件安装时，钢绞线承受的质量较大，容易受到外力的影响，从而出现断裂、变形等问题。为了避免这种情况，可以采取加固支撑、增加缓冲器等措施，以保护钢绞线和提升设备的安全。

钢绞线是一种金属材料，具有一定的导电性，在焊接施工时，如果不加保护地进行焊接作业，可能会引起意外事故。对此，可以使用橡胶、石棉布等绝缘材料进行遮挡，以保护钢绞线免受电流的影响。

6 结束语

本文针对朱家角站～西岑站区间中间跨钢箱梁及钢混结合段液压提升项目施工需要，对液压提升技术应用要点展开分析。利用液压提升技术进行钢结构桁架的吊装施工已经十分成熟，且现有许多同类型工程的优秀经验可作为参考，可充分保证吊装期间的安全性，而且基于此技术，能够减小高空工作量，节约工期与成本。

参考文献

[1] 耿开军，孙俊，王晓刚.山区高速公路大跨度钢箱梁顶推技术应用分析[J].交通节能与环保，2023，19（S1）：136-139+150.

[2] 吴枫.独塔斜拉桥主跨钢箱梁安装施工技术研究[J].工程技术研究，2023，8（14）：43-45+101.

[3] 金仁贵.鱼腹型钢箱梁曲线同步顶推滑移施工技术[J].浙江建筑，2022，39（1）：63-67.

[4] 孙灿，李立威.多点液压同步提升自动化控制系统设计与实现[J].机电工程技术，2021，50 （7）：79-82+190.

[5] 李华.基于挂篮作为提升平台的液压同步提升技术在超大跨钢箱梁安装中的应用[J].建筑施工，2019，41（4）：660-662+666.