浅谈高空大跨度悬臂式钢结构连廊吊装施工技术

浅谈高空大跨度悬臂式钢结构连廊吊装施工技术

朱见平

云南新世纪滇池国际文化旅游会展管理有限公司 云南 昆明650000

【摘要】：在高空大跨度钢结构连廊工程施工过程中,经常会因施工现场狭窄而无法实现高空平台搭设，从而给施工带来困难，为解决这个问题，采用连廊整体吊装的施工方法施工，不仅解决了施工现场狭窄的问题,还提高工程施工的进度，降低工程施工成本，确保工程施工质量和安全，本文通过实际案例，对高空悬臂式钢结构连廊吊装技术的施工方案进行论述，介绍具体的施工方法，讨论在工程施工当中所采用的安全措施，供相关人士参考。

【关键词】：钢结构   吊装施工   安全措施

一、前  言

本项目地处昆明市官渡区宝海路与日新路交叉口， 1栋办公楼22F， 2栋办公楼15F，58.8m高处存在空中连廊连接两栋高层办公楼。

钢结构连廊在二栋主体结构上分别设置二根劲型钢柱和六根劲型钢梁，总共4根劲型钢柱，12根劲型钢梁，钢柱向下锚固两层，向上锚固一层，柱脚采用4根地脚螺杆固定，劲型钢柱、钢梁材质均为Q355B,劲型钢梁分别布置在连廊悬挑端对应三层位置，劲型钢梁通常为锚固,钢梁一端与劲型钢柱连接，一端采用埋件与混凝土柱连接，满足悬挑连廊安全性能。

钢结构连廊分为三层，每层之间采用斜撑与箱型柱支撑，框架梁为焊接H型钢，框架抗震等级为一级；钢连廊平面尺寸为17.4mX25.2m，由两个独立的悬臂结构组成，最大悬臂约为13m，总重量约为260吨，连廊各层结构布置如下图所示：

钢连廊整体三维模型

二、重难点及对应措施

重点难点分析：高空连廊整体重量较大，总重达到260吨，单榀桁架重量约40吨，钢结构连廊高空安装措施难度大，安装高度较高达到67.65m。

根据项目特点，经过综合分析，将连廊的两个悬臂部分在地面进行拼装，并在悬臂中间进行临时连接，使两个悬臂结构形成整体，利用“超大型液压同步提升施工技术”将其整体提升到设计标高处，再进行对口处的杆件焊接，最后拆除中部临时连接部分，完成钢连廊整体提升安装工程。

三、钢连廊拼装计划

钢连廊构件最大吊重6.1吨，经综合分析，可采用50吨的汽车吊和塔吊共同拼装，钢连廊地面拼装场地在一栋与二栋之间的地下室顶板位置，为此需要满足如下准备工作方可进行拼装工作。

（一）、拼装前置条件

1、地下室顶板混凝土强度达到设计要求

2、地下室顶板回顶支撑按计算方案搭设并通过验收完成

（二）、拼装钢结构胎架

采用热轧型钢作为拼装胎架，布置在钢连廊箱型柱区域以及钢梁弯矩最大区域。

（三）、提升设备计划

    1、4个200吨液压提升器（型号TLJ-2000），液压提升器单个重量为1吨。

2、2台60kW的液压泵源系统（型号TL-HPS60），液压泵源系统单个重量为2.2吨。

3、1套同步控制系统（型号TL-CS11.2），液压油管、钢绞线（1x7-17.8）、4套传感器（TL-SL）、对讲机等

（四）、临时施工用电配置

本工程配置2台TL-HPS-60型液压泵源系统，每台额定功率为60kW，应从总配电箱拉设专用线路，配电箱距泵站在3米以内。

液压泵站用电要求：380V交流电源，开关容量大于150A，漏电电流小于150mA，采用国标25mm2以上铜芯电缆。

拟采用一台电脑控制，用电要求：220V交流电源，开关容量大于5A，距离控制台3米以内。

四、钢连廊施工工艺技术

钢结构连廊悬臂长度比较大，安装高度超过65m，若采用常规的分件高空散装方法，需要大量的高空作业及大吨位的吊车，不但施工难度大，而且存在较大的质量、安全风险。

根据连廊的结构特点，如果将连廊的两个悬臂部分在地面进行拼装，并在中间进行临时加固连接，使两个悬臂结构形成整体，再利用“超大型液压同步提升施工技术”将其整体提升到设计标高，再进行对口处的杆件焊接，最后拆除中部临时连接部分，采用这种方式进行安装将降低现场高空的施工量和施工难度，最大限度确保工程施工安全。      

（一）、提升吊点设置

根据连廊提升工艺需求，设置4个吊点进行整体提升，四个吊点荷载相差不大，选取荷载最大的吊点进行计算进行复核，提升过程中遇有大风天气或者中途悬停期间，需要设置揽风绳与主楼结构进行连接。

（二）、提升支架结构

连廊提升支架设置在两侧主楼侧面，与混凝土型钢柱的钢骨架进行焊接，侧面设置水平支撑，用于增加提升支架的平面外稳定性。

（三）、钢连廊临时加固措施

连廊提升时除在主桁架立面内设置加固杆件，另需设置平面外的加固杆件，在吊点四侧面设置水平连系梁，三层均需设置。

在提升器提升过程中，为保证钢绞线导出顺畅，每个提升位置需要设置导向架，导向架安装于提升器上方，横梁离天锚高约1.5～2米，偏离提升器中心5～10cm为宜，导向架可以采用60x4圆管。

（四）、提升关键技术参数

1、超大型构件液压同步提升施工技术

（1）、通过提升设备扩展组合，提升重量、跨度、面积不受限制。

（2）、采用柔性索具承重，只要有合理的承重吊点，提升高度不受限制。

（3）、液压提升器锚具具有逆向运动自锁性，使提升过程十分安全，并且构件可以在提升过程中的任意位置长期可靠锁定。

（4）、液压提升器通过液压回路驱动，动作过程中加速度极小，对被提升构件及提升框架结构的附加动荷载很小。

（5）、液压提升设备体积小、自重轻、承载能力大，适宜于在狭小空间或室内进行大吨位构件提升。

（6）、设备自动化程度高，操作方便灵活，安全性好，可靠性高，使用面广，通用性强。

2、关键技术和设备：

超大型构件液压同步提升施工技术、TLJ-2000型液压提升器、TL-HPS60型液压泵源系统、TL-CS 11.2型计算机同步控制系统。

3、液压同步提升原理

液压同步提升技术采用液压提升器作为提升机具，柔性钢绞线作为承重索具。液压提升器为穿芯式结构，以钢绞线作为提升索具，具有安全、可靠、承重件自身重量轻、运输安装方便、中间不必镶接等一系列独特优点。

液压提升器两端的楔型锚具具有单向自锁功能。当锚具工作（紧）时，会自动锁紧钢绞线；锚具不工作（松）时，放开钢绞线，钢绞线可上下活动。

4、计算机同步控制系统

采用行程及位移传感监测和计算机控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、受力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能。

工作人员可在中央控制室通过液压同步计算机控制系统人机界面进行液压提升过程及相关数据的观察和控制指令的发布。

5、总体配置原则

（1）、满足连廊的液压提升力的要求，尽量使每台液压设备受载均匀。

（2）、尽量保证每台液压泵站驱动的液压设备数量相等，提高液压泵站的利用率。

（3）、在总体布置时，认真考虑系统的安全性和可靠性，降低工程风险。

6、液压提升器

主要配置TLJ-2000型提升器、 额定提升能力200吨，额定配置9根钢绞线；规格为1x7-17.8mm，强度等级为1860MPa，单根破断拉力为355KN。

7、泵源系统

依据提升器的数量及泵站流量配置2台60KW的液压变频泵站。

五、钢连廊整体施工工艺流程

安装连廊地面拼装胎架→钢连廊地面拼装→钢连廊焊接→安装提升支架→提升设备调试→试提升→检查无误后，整体同步提升连廊结构→钢连廊提升至设计标高处，提升器微调作业，对口处精确就位→提升器机械锁紧，安装嵌补杆件→验收合格后，提升器卸载→拆除提升支架等临时结构及提升器，提升施工作业完成。

钢连廊分段最大重量为6.1吨,经过起重吊装分析采用50吨汽车吊在14m半径范围内能起吊7.9吨,完全可以满足拼装要求。

汽车吊在架车完成后在钢梁吊装前，检查楼板底是否有裂纹情况以及支腿是否有沉降情况，加固脚手架是否有弯曲情况，无以上情况方可进行构件拼装。

钢连廊在地面进行构件拼装完成后，下一步工作进入钢连廊提升工作步骤，主要流程如下：

六、钢连廊质量验收要求

（一）、验收程序

整体提升施工属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，在正式提升之前需要进行验收，验收应有验收记录表，并有相关单位验收人员的签字盖章。

（二）、验收标准

1、《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205-2020

2、《重型结构和设备整体提升技术规范GB51162-2016

3、《钢结构焊接规范》50661-2011

4、设计图纸、专项施工方案、专家评审记录等

（三）、提升前验收内容

提升之前需要对提升用的临时措施结构及提升设备进行验收，验收满足要求后，方可进行提升作业，主要对液压提升器、液压泵站、计算机控制系统、连廊结构、提升支架、下吊点、提升通道、提升用电这八个方面进行重点验收。

提升安装完成后焊接质量标准参照《石油化工钢结构工程质量验收规范》SH/T 3507-2011，设计要求的一、二级焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷检验，超声波探伤不能对缺陷做出判断时，应采用射线探伤，其内部缺陷分级探伤方法应符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB 11345或《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》GB3323的规定。

（四）、验收项目及验收内容

1、构架进场验收：构架进场严格检查构件尺寸、截面尺寸、构件长度、构件外观质量、构件焊缝外观质量、构件油漆喷涂厚度，由监理单位和总承包单位以及施工单位对构件进行检查验收，验收合格方可进场。

2、拼装胎架验收：胎架安装好后应对平整度及稳定性进行检查，由施工单位自行检查合格后方可使用。

3、地面拼装及焊接质量：连廊构架地面拼装必须保证构件平整度，水平标高控制在规定范围内，对起拱位置应提前做好技术交底，确认起拱高度，拼装好后做好临时加固措施，经检查合格后方可焊接；连廊构件对接焊缝工作完成后，应经过第三方无损探伤检测对焊缝进行探伤，检测合格后才能起吊安装。

4、提升设备进场及50吨汽车吊进场：提升设备进场应由监理单位、总包单位、施工单位，验收内容包括机械设备合格证、操作人员上岗证、厂家资质及营业执照，确认无误后方可进场。

七、钢连廊施工过程中的安全保障措施

（一）、危险源分析

1、火灾、爆炸

油漆、稀料剂为易燃易爆液体，若喷漆作业场所通风不良，存在明火、电气火花等点火源，极易导致燃烧、爆炸。

2、物理爆炸

压力容器（储气）设备、气瓶等，当受到外界撞击或挤压、严重腐蚀、操作与管理失误时，未按规范要求定期检测、设备超期运行、带病运行，均可能引起物理爆炸。

3、中毒窒息

油漆等易燃液体本身或其挥发性气体大多具有毒害性，如果工作长期接触可引起慢性疾病，其燃烧后容易产生有毒气体。

4、机械伤害

指机械加工设备部件、工具、加工件等直接与人体接触引起的夹击、碰撞、剪切、卷入、绞、碾、割、刺等伤害。

5、触电

电气线路或电气设备在设计、安装上存在缺陷，或在运行中缺乏必要的检修维护，设备或线路存在漏电、短路、接头松脱、断线碰壳、绝缘老化、绝缘击穿、绝缘损坏、PE线断线等，容易造成触电事故。

6、起重伤害

使用起重设备吊运重物时，若设备故障，吊具有缺陷，指挥不当，操作失误或作业环境不良等都会导致起吊物体坠落伤人或起重机械在运行中对人体造成挤压或撞击。

7、高处坠落

作业人员在2m以上的操作场所进行检修等工作时，可能由于保护措施不当、思想麻痹或违反安全操作规程而发生高处坠落事故。

8、物体打击

物体打击是指物体在重力或其它外力的作用下产生运动，打击人体造成人身伤亡事故。

9、车辆伤害

企业机动车辆在行驶中引起的人体坠落和物体倒塌、下落、挤压伤亡事故

10、其他伤害

作业过程中疲劳过度、工作姿势不当或者用力不当，可能造成扭伤及其他伤害。

（二）、安全应对措施

1、认真执行国家有关安全生产的方针、政策和法规，严格遵守安全技术操作规程和各项规章制度，牢固树立“安全第一、预防为主、综合治理”的方针。

2、正确穿戴个人防护用品，高处作业必须系挂好安全带，严禁向下投掷工具、材料、余料等物件，随身携带的工具、物件需放稳妥，防止落下伤人。

3、正确使用各种工具设备及设施，注意维护保养，确保设备和设施的安全运行和使用。

4、工作时应集中精力，坚守工作岗位，两人以上作业时，必须有主有辅，相互照顾配合，确保安全。

5、使用产生的各类油料、含油废水、工业毒品、垃圾等，应倒在指定地点或容器内，不准乱倒乱抛。

6、员工严格执行交接班制度，下班前必须切断电源、气源、熄灭火种，检查清理场地，当员工发现有危及安全的情况，有权停止作业并及时报告。

7、为防止触电伤害，严格用电管理制度，非专职电工人员不得从事电工作业，临时用电线路架空铺设，并做好绝缘。

8、钢结构吊装前，应对爬梯、操作平台、安全网、安全绳、溜绳、防坠器等安全防护设施逐项检查和验收，验收合格后，方可进行作业。

9、夜间施工时，吊装要保证充足的照明，确保夜间施工的安全。

10、施工用设备及材料安全措施

（1）、气体存放与转运

氧气、乙炔、二氧化碳瓶关闭好、严禁物体打击、焊接严禁靠近热源，采用钢筋和角钢制作吊笼，方便高空转运和存放，其中氧气和二氧化碳瓶可以混装，乙炔必须单独装。

（2）、焊接设备存放与转运

统一制作焊机房，方便高空转运和存放，用于装置焊机集装箱和气体集装箱。

八、总   结

我国现阶段大跨度钢结构工程越来越多，安装工程也越来越复杂，大跨度钢结构连廊采用地面拼装和液压同步提升技术施工，该项施工技术具有提高钢结构安装速度、确保安装质量、最大限度保障安全等优点，值得在大跨度钢结构工程中大力推广应用。

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