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大型钢网架整体提升施工工法
1.前言
近年来，大型大跨度工业厂房的建设日益增多，钢网架以其优越的受力性能，重量轻、跨度大、施工快的优点，广泛应用于工业与民用建筑中。
西飞369号飞机总装厂房，建筑面积26966m2，屋盖结构为三层焊接球节点斜放四角锥网架，下弦标高+26.000m，网架总面积20976㎡，焊接球3199个，各类杆件12816根，总重量2100t.
为保证此大型钢网架能快速、安全、优质地安装到位，公司成立了以总工程师为组长的科研攻关小组，经过反复研究、论证，确立了“大型钢网架整体提升技术”的研究课题，课题的研究成果为该工程网架提供了既经济又能保证施工质量、施工安全和施工进度的技术方案。通过该工程的实践，充分证明采用这种新技术，成功地完成了西飞369号飞机总装厂房大型钢网架的施工任务，施工工艺达到了国内先进水平，整体提升技术成果被陕建集团总公司评为优秀科技成果，并形成了 “大型钢网架整体提升施工工法”。
2、工法特点
“大型钢网架整体提升施工技术”与常规施工技术相比较具有如下特点：
2.1提升结构的重量大；
2.2提升结构的的尺寸、面积和体积大；

2.3减少高处作业量，施工安全可靠，降低施工风险；
2.4提升过程采用计算机控制，自动化程度高；
2.5缩短施工周期，降低施工费用。
3.适用范围
适用于工业与民用公共建筑的大型钢网架屋盖安装。
4.工艺原理
采用同步控制原理，用液压提升器、变频液压泵和计算机共同组成提升控制系统，由计算机控制形成同步提升。计算机同步控制原理如图4-1所示。

图4-1 计算机同步控制原理流程图

5.施工工艺流程及操作要点
5.1.施工工艺流程
施工工艺流程见图5.1。

注：2～17号吊点，19、24、25、30号吊点在图5.2.3-1图中标出。
图5.1施工工艺流程图

5.2操作要点
5.2.1编制并确定施工方案。内容包括：对人员岗位、职责进行分配，明确安装过程的支撑点及下吊点位置、数量；使用设备的型号及数量；过程方法控制等。
5.2.2为保证提升过程中网架变形和各杆件节点应力均在允许范围内，由设计人员对钢网架在各种最不利工况下进行下提升吊点反力计算，经计算分析，对钢网架杆件存在超应力的情况进行杆件更换，对提升下吊点的杆件及焊接球进行加强和增设，使各节点、杆件强度均能满足在最不利条件下的受力要求。
5.2.3提升吊点布置
根据钢网架的重量、跨度设计提升吊点，合理布置满足提升要求。
1.满足屋面钢网架液压提升力的要求，尽量使每台液压设备受力均匀；
2.尽量保证每台液压泵站驱动的液压设备数量相等，提高液压泵站利用率；
3.在总体布置时，要认真考虑系统的安全性和可靠性，降低工程风险。
提升吊点平面布置见图5.2.3-1

图5.2.3-1提升吊点平面布置图

4.提升下吊点设置在网架杆件较少部位处，避免钢绞线与网架杆件碰撞。如遇有相互碰撞杆件，应暂不安装，可增加临时焊接球对应杆件，采用临时球支座加提升地锚作为提升用下吊点，分为单台提升与双台提升临时球。
1）单台提升支座中心开孔，孔径为钢绞线外围，单台提升器下吊点示意图见图5.2.3-2

图5.2.3-2 单台提升器下吊点示意图
2）双台提升与单台提升器相似，不同之处在于临时球支座尺寸略大，同时球支座中心不开孔。钢绞线从球支座两侧穿入球支座底部地锚内。见图5. 2.3-3

图5.2.3-3双台提升器下吊点示意图
5.2.4提升平台设计
1.钢支撑提升平台设置：
提升平台由四个框撑柱组成，顶部用桁架连接牢固，如图5.2.4-1

图5.2.4-1 框撑柱提升平台立体图
2.主体结构混凝土柱做支撑平台

1）钢筋混凝土柱单边设置支撑平台如图5.2.4-2所示
图5.2.4-2钢筋混凝土柱单边设置图
2）钢筋混凝土柱双边设置支撑平台如图5.2.4-3所示

图5.2.4-3钢筋混凝土柱双边设置图
5.2.5液压提升系统配置与安装。
1.液压提升系统由液压提升器、提升地锚和专用钢绞线组成；
提升器、钢绞线承载力应满足吊点处最大反力值要求。
2.液压设备进场检验完成后即可安装液压提升设备，用钢绞线连接上下吊点，连接液压泵站及传感器，最后与计算机连接。

5.2.6负载转移
1.负载转移的目的是使该吊点的荷载由原来的下吊点地锚转移至新的下吊点地锚上，在未转移之前该吊点处荷载全部由原下吊点地锚承担，负载转移过程中，该吊点处荷载由原下吊点地锚及新的下吊点地锚共同承担，在负载转移完毕后，即吊点荷载全部转移至新下吊点地锚上（原吊点地锚松弛不受力），原吊点拆除。
2.负载转移过程中，必须使转移后的下吊点所承担的荷载完全相同于原吊点所承担的荷载，否则转移后会使网架提升不同步。
3.置换吊点时，在置换位置下方铺设石子，整平压实，放置1600mmx1600mmx30mm钢板，放置支墩将下吊点支撑，卸载钢绞线，使此吊点反力全部传到下吊点上，然后拆除上吊点，完成该吊点的置换。
4.为了确保负载转移过程安全以及每根钢绞线受力的均匀性，每组钢绞线一般采取三级张拉。即每根钢绞线初始张拉荷载为计算（实际所需）荷载的40％，在40％荷载情况下同组的每根钢绞线张拉完毕后，再逐级加至计算荷载的80％，每根钢绞线再次均匀张拉一次，最后再每根钢绞线加至满荷载张拉一次，亦即原吊点荷载全部均匀转换至新下吊点。（每根钢绞线张拉后承载大小都应真实地反应在张拉高压油泵的压力表上）
5.在负载转移过程中，原下吊点地锚和待置换的吊点地锚至少有一个是承受该吊点荷载的。
6.因为吊点的置换的需要，初始穿钢绞线时，必须在网架下弦杆
底部多预留4～9m（待网架提升到一定高度后，吊点置换时，置换的吊点将与多预留的钢绞线底端连接。
在网架初始拼装位置，网架下弦杆底部距离地面较近（拼装胎架高度约500mm），而预留的钢绞线较长（4～9m），且承载用的钢绞线又不能弯折。所以有必要对预留的钢绞线进行保护。在地面吊点球位置的下面挖槽放置钢绞线，以保证钢绞线不被弯折和损伤。
5.2.7提升前系统调试
液压提升装置系统安装完成后，按下列步骤进行调试：
1.检查泵站上所有阀或硬管的接头是否有松动，检查溢流阀的调压弹簧是否处于完全放松状态。
2..检查泵站与液压提升器之间电缆线的连接是否正确。
3.检查泵站与液压提升主油缸之间的油管连接是否正确。
4.系统送电，检查液压泵主轴转动方向是否正确。
5.在泵站不启动的情况下，手动操作控制柜中相应按钮，检查电磁阀和截止阀的动作是否正常，截止阀编号和提升器编号是否对应。
6.检查传感器（行程传感器，位移传感器）。按动各台液压提升行程传感器的2L、2L-、L+、L-，使控制柜中相应的信号灯处于正常工作状态。
7.液压提升前检查：启动泵站，调节一定的压力（5MPa左右），伸缩提升油缸：检查A腔、B腔的油管连接是否正确；检查截止阀能否截止对应的油缸；检查比例阀在电流变化时能否加快或减慢对应油缸的伸缩速度。
8.预加载：调节一定的压力（2～3MPa），使锚具处于基本相同的锁紧状态。
5.2.8试提升
分级加载试提升。通过试提升对网架结构、提升设施、提升设备系统进行观察和监测，以确认是否符合模拟工况计算和设计要求。
5.2.9正式提升
1.确认试提升阶段一切正常后开始正式提升。
2.在整个同步提升过程中应随时检查、监视，发现问题及时纠正。
3.网架提升应超过设计位置5cm后，各吊点微调使网架精确到设计位置，最终使网架整体坐落于各柱柱顶上。即网架整体安装就位。
4.在网架整体就位安装结束后，液压提升系统设备卸载、拆除，完成网架的提升安装。
5.3劳动力组织（见表5.3）
表5.3劳动力组织情况
工种
按工程施工阶段投入劳动力情况(单位：人)
制作准备阶段
制作开始阶段
制作高峰阶段
安装准备阶段
安装开始阶段
安装高峰阶段
工程收尾阶段
电焊工
6
15
30
6
50
80
10
铆 工
2
6
16
2
4
8
2
测量员
4
4
6
4
2
4
2
起重工

2
32
42
12
钳 工
2
4
10
2
4
6
2
架子工
2
2
2
10
10
15
2
拖车司机
1
2
6
2
4
6
2
辅 工
5
10
20
6
10
15
8
安全环保员
2
4
6
1
2
2
1
管理人员
10
10
15
15
15
20
10
6.材料和机械设备
所需材料和机械设备见表6。
表6材料和机械设备表
序号
名 称
规 格
型 号
设备单重
数 量
1
液压泵源系统
30KW
TJD-30
2t
4台
15KW
TJD-15
1t
2台
2
液压阀块箱

YF-1
0.3t
20台
3
液压提升器
2000KN
TJJ-2000
1t
18台
600KN
TJJ-600
0.4t
12台
4
标准油管
标准油管箱

150箱
5
计算机控制系统
32通道
YT-2

1套
6
传感器
位移

3套
7
传感器
锚具、行程

36套
8
专用钢绞线
φ15.24mm
1860MPa

12KM
9
激光测距仪
Desto pro

3台
10
对讲机
Kenwood

15台
11
起重机械
汽车吊
50t

4台
7.质量控制
7.1质量检验验收允许偏差值（见表7.1）
表7.1质量检验验收允许偏差值
序号
性能指标名称
设计及规范要求
实测最大值
1
砼柱上部承受提升荷载后位移值（垂直度偏差）L
L≤H/450(H为砼柱高度）即46mm
28mm
2
屋盖支座中心偏移最大值
≤30mm
20mm
3
柱顶相邻支座L高差
≤15mm
11mm
4
起拱最大值偏差
+15mm
+9mm
5
网架挠度最大下挠值
89mm
72mm
6
钢网架整体提升就位偏差
相邻吊点同步偏差≤25mm
14mm

7.2质量保证措施
7.2.1、突然停电措施
各泵源控制阀自动关闭，提升器液压锁自动锁紧，各上下锚及安全锚处于自锁状态；停电后恢复供电，系统将自动处于安全停止状态。
7.2.2、液压油管突然爆裂措施
提升器液压锁自动锁紧，提升器不致下沉，各上下锚及安全锚处于自锁状态；更换爆裂油管。
7.2.3、液压泵源故障处理
通常的漏油故障能够及时解决。只有在短时检修无效情况下，快速更换相应电磁阀。
7.2.4、传感器故障处理
在短时检修无效情况下，更换传感器。
7.2.5、控制系统故障处理
应准确判断故障点，在短时检修无效情况下，更换系统零件、部件乃至整套系统。
7.2.6、其它故障处理
在液压提升过程中，任何监测人员发现有异常情况都可随时叫停；但提升的重新启动则必须由现场总指挥下达指令，其他任何人不得擅自重新启动提升作业。
8.安全措施
8.1安全施工必须由项目经理领导和安排，专业工长对作业人员进行安全教育、下发安全技术交底，专职安全员负责每天的现场检查，
确保施工安全措施到位。
8.2工作前必须检查机械、仪表、工具等，确认完好方准使用。
8.3机械不得带病运转。运转中发现不正常时，应先停机检查，排除故障后方可使用。禁止在设备运行时进行擦洗和修理。
8.4电气设备和线路必须绝缘良好，电线不得与金属物绑在一起；符合“一机、一闸、一漏、一箱”的规定。休息或下班时，必须拉闸断电，锁好开关箱。
8.5操作人员应体检合格，无妨碍作业的疾病和生理缺陷，并经过专业培训。
8.6在工作中操作人员和配合作业人员必须按规定穿戴劳动防护用品。
8.7照明条件应满足作业要求，确保视线良好，通迅联系畅通。
8.8安全管理预案
制定下列安全管理预案：
8.8.1《预防高处坠落紧急预案》；
8.8.2《预防漏电伤害紧急预案》；
8.8.3《现场防雷击措施预案》；
8.8.4《吊装间歇过程中的安全措施预案》。
9.环境保护
9.1对施工现场的噪音、废水等进行监测，均需达到国家环保标准要求。
9.2物体搬运轻起轻落；减少施工作业的敲击噪声；对真空泵及
压力泵采取隔音墙防护，减少噪声。
9.3施工完成后及时清除废料并运到指定地点堆放；废水进入污水沉淀池，使废水经过过滤、沉淀和化学中和后排放。
9.4安排专人定时清扫现场，防止扬尘，做到工完场清。
10经济效益分析
10.1直接经济效益
10.1.1本工程网架采用液压整体提升，面积20976m2，网架重量2100t，提升重量约1700t，提升单价490元/t，采用整体提升费用为：2100t×490元/t =102.9万元
10.1.2若采用高空散装技术，则需搭设满堂脚手架，其约需钢管80.96万m，扣件49.73万个，租赁时间按6个月计算，租赁费用按目前市场价：钢管每米每天0.016元，扣件每个每天0.008元，租赁费约为304.78万元；人工费约为39.91万元，以上费用合计344.69万元，节约资金241.79万元：
10.1.3若采用整体提升技术，但钢桁架部分是在开挖的基槽内拼装，则需产生费为122.46万元，而液压整体提升技术是不需要开挖基槽，则可节省费用122.46万元。
10.2社会效益
为提升更大重量网架施工提供了理论依据和实践经验。
11.工程实例
11.1工程概况
369号飞机总装厂房工程位于西飞公司厂区内，工程总投资1.6
亿元，单层工业厂房，总建筑面积26966㎡，厂房横向宽度77.8m，纵向长度260m其中总装大厅建筑面积20976㎡，总装大厅内靠北侧为附楼，建筑面积5990㎡。
11.2施工概况
如本工法第4章至第5章所述。
11.3施工效果与评价
应用效果良好，有效地保证了工程质量和施工进度，无安全生产事故，得到社会各方面的好评。