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集群千斤顶整体提升(滑移)大型构件技术

陈 光 远

上海市工业设备安装公司
二○○○年二月

第九章 大型设备与构件整体吊装技术
第 节 集群千斤顶整体提升(滑移)大型构件技术

一、概况
二十世纪七十年代以来，大型钢架、网架、屋盖结构的设计和
应用，促进了起重吊装技术在该项领域中的成熟与发展，特别是八
十年代末，九十年代初以来，大型构件已趋向更大、更重，提升高
度更高，滑移距离更长，整体吊装工艺更加成熟，吊装技术水平更
加高超。
据了解，目前大型构件整体提升的最大高度达350米，最大投影
面积为13500平方米，最大提升重量为6075吨，最大滑移距离为200
余米。
按常规，采用桅杆进行大型构件整体提升，肯定是不可能实现崐的。经多年实践，已逐步开发出“集群千斤顶整体提升(滑移)大型
构件”新的吊装(提升)、滑移方法。通过如上海东方明珠电视塔钢
桅杆、上海大剧院屋盖、上海东航双机位库屋盖、上海证券大厦钢
天桥、北京西客站钢门楼、浦东国际机场候机楼钢屋架等工程的实
践，整体提升(滑移)工艺不断完善，技术不断更新，目前，我国的
“集群千斤顶整体提升(滑移)大型构件技术”已达国际先进水平，
其具体表现是：
1、设计构件的规模日趋大型化、复杂化
八十年代以前，构件重量不大（数百吨），投影面积较小（数崐百平方米）安装高度亦不高（数十米）。而当前出现了数千吨重数
千平方米甚至万余平方米投影面积，提升数百米(甚至任意高度)，
且构件结构复杂的大型或超大型构件的整体提升(滑移)实例，也为

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数不少。
2、整体提升(滑移)的工艺方法由单一化向多元化发展
大型构件整体提升方法，综合起来有两种，其一为爬升式(“猴崐子爬杆”式)；其二为上拔式(“井台提水”式)。工程中具体采用崐何种方法进行构件的整体提升，应视工程对象特点而定。一般来说，
对重量大、投影面积大，提升高度不高的构件，多选用“井台提水”
式，即上拔式，对重量一般，投影面积不大，但提升高度高的构件，
则多选用“猴子爬杆”式，即爬升式。
对大型构件，特别是超大型构件的整体滑移，目前以“构架节崐间地面拼装，柱梁屋盖跨端组合、区段拼接整体滑移”的技术路线
与方法最为成熟。
3、施工机具设备的运行与控制方法更趋完善
无论是提升还是滑移，其施工机具设备运行的控制方法，已由崐以前单一机械运行、手动控制向机、电、液一体化，计算机控制方崐向发展，保证了运行中的稳定性、安全性、可靠性。以前，对中、崐小型构件的整体提升，多采用单体机具设备运行、手动控制方法，崐往往会造成承力钢绞线(或钢丝绳)受力不均，提升差值较大现象，崐给构件整体就位造成很大困难。对大型(或超大型)构件的整体提升崐(滑移)，现采用多台机具设备运行，根据使用要求，应用机、电、
液一体化原理，力求合理选用机具设备，达到受力均匀，提升(滑崐移)同步，升(进)差值小，构件整体稳定且就位方便的目的。
4、技术展望
通过不断实践不断总结，本技术应用完全能够达到“构件规模

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超大型化；施工机具设备小型化、简单化；计算机全自动控制；提
升(滑移)工艺标准化、规范化和推广应用领域更加多样化”的目的。
二、工艺与技术
1、适用范围
本工艺技术适用于电视塔钢桅杆天线的整体提升和体育馆、游崐泳馆、飞机库、剧院、候车(船)室等大型公用工程的网架、屋盖、崐钢天桥(廊)等构件的整体提升和大型龙门起重机主梁的整体提升以崐及机场航站楼主楼钢屋架(盖)的滑移等。
2、方法与特点
1) 提升方法
目前多采用“钢绞线悬挂承重、液压提升千斤顶集群、计算机崐控制同步”方法，其中有如下两种方式：
① 上拔式(提升式)：将液压提升千斤顶设置在承重结构的永崐久柱上，悬挂钢绞线的上端与液压提升千斤顶穿心固定，下端与提崐升构件用锚具连固在一起，似“井台提水”样，液压提升千斤顶夹崐着钢绞线往上提，从而将构件提升到安装高度。
② 爬升式(爬杆式)：悬挂钢绞线的上端固定在永久性结构崐(或基础或与永久物相联系的临时加固设施)上，将液压提升千斤顶
设置在钢绞线下端(液压提升千斤顶通过锚具与提升构件连固)，似
“猴子爬杆”样，液压提升千斤顶夹着钢绞线往上爬，从而将构件崐提升到安装高度。
上拔式多适用于屋盖、网架、钢天桥(廊)等投影面积大、重量崐重，提升高度相对较低场合构件的整体提升。

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爬升式多适用于如电视塔钢桅杆天线等提升高度高，投影面积崐一般，重量相对较轻场合的直立构件的整体提升。
上拔式(提升式)和爬升式(抓杆式)的工作原理简图分别见图一、
图二。
2) 工艺特点
⑴ 钢绞线承重，不仅是相当经济的承重方式，而且解决了长崐距离连续提升要求的施工技术难题。
⑵ 借助机、电、液一体化工作原理，使提升能力可按实际需崐要进行任意组合配置，再加上应用已相当成熟的予应力锚具技术，崐使整个提升过程或呈悬停状态，都相当安全可靠。
⑶ 计机机控制同步，可高精度控制提升点间的升差值，同时，崐也不受提升点设置数和提升点间荷载差异的影响。
⑷ 能充分利用使用阶段中的永久性结构(或基础等)作为提升崐阶段中的承重柱，力求施工阶段与使用阶段对承重结构(柱)的受力崐基本相近或一致，从而减少了为提升阶段而进行的对承重结构的加崐固量，节省了常规施工中设置辅助柱(设施)及为此而进行的加固费崐用。
⑸ 对高重心直立构件(如钢桅杆天线)的提升，可尽量减少其崐配重量(件)，节约施工成本。
3、工艺技术关键(对上拔式提升大型屋盖而言)
1) 整体提升的范围和形式的确定
① 范围
范围的确定，必须同时考虑承重结构(永久的和临时的结构)的崐稳定性和构件本身的稳定性，因此在范围确定前，必须事先与设计崐单位、土建单位、建设单位认真协商，以求意见一致，然后制定并崐
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落实相应措施。
② 形式
形式选择的原则，一是力求降低支重工作柱高度，保证工作柱崐的稳定性，二是确保构件本身整体提升中的稳定性和就位安全性，崐因此提升系点应选在构件的下弦节点处。
2) 提升点的确定和提升设备的选择与设置
① 提升点的确定
合理确定提升点的数量与位置，是大型屋盖整体提体施工中一崐项非常重要的工作，它直接关系到构件(屋盖)在提升过程中的稳定崐性、安全可靠性和施工经济性。
合理确定提升点的数量与位置的基本原则是：
切实保证构件(屋盖)在提升过程中的稳定性；
在安全和质量确保前提下，尽量减少提升点数量；
单体设备承载能力符合设计要求；
提升点位置应选在构件(屋盖)下弦。
② 提升设备的选择与设置
提升设备主要是液压千斤顶、钢绞线、液压泵站和液压控制系崐统。设备选择的原则是：能满足提升中的受力要求，结构应紧凑、
坚固、耐用、维修方便、满足功能(如行程升降速度、安全保护等)崐要求。
提升点确定后，应对各提升点的受力进行计算，按提升过程中崐各种不利工况，以各提升点的最大受力值作为提升设备选择的依据，
并按受力大小对提升设备进行合理组合与设置，以保证单根钢绞线崐
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的使用安全(对上拔式其安全系数应大于3.5；对爬升式，其安全系
数应大于5.5.)。
3)液压提升系统的组成与安装
① 组成
每个提升点均应设置一套液压提升系统，每套提升系统由工作崐柱、工作台、承重梁、液压千斤顶、钢绞线、专用吊具、专用锚具、
钢绞线导向架、控制阀组和液压泵站等组成，其中液压泵站可以综崐合考虑设置，每座液压泵站可同时控制一个或多个提升点处的液压崐千斤顶的运作。
工作柱、工作台和承重梁，可针对不同情况进行专用设计、制崐作、设置，它们是液压千斤顶的承重支架，而液压千斤顶是主要的崐提升设备。
② 安装
各提升系统的安装顺序是：工作柱→工作台→承重梁→液压千崐斤顶→专用吊具→钢绞线→导向架→专用锚具→液压泵站→控制阀崐组及管线等。
工作柱应安置在各提升点相对应的（永久）承重柱上，工作台
应与工作柱配套安装，液压千斤顶与承重梁连接后安装在工作台上，
钢绞线的上端，由液压千斤顶和锚具夹住并悬挂下放，其下端与专
用吊具固定，而专用吊具与提升构件的下弦吊点采用柱销连接。
4) 计算机控制系统及构件提升中的平面高差控制
计算机控制系统的应用，可保证各提升点(东航机库屋盖共26崐个提升点)的受力均按设定要求，26套提升器能同步运行，保证钢崐
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屋盖水平、平稳提升，并能把升差值控制在5●范围内。一般来说，
计算机控制系统，由施工单位根据现场实际情况综合机、电、液一
体化技术自行研制而成。
4、主要施工机具、工具索具
工作柱、工作台、承重梁、专用吊具、专用锚具、导向架；
液压千斤顶、钢绞线；
液压泵站、控制阀组及管线；
计算机控制系统；
闭路电视监控系统等。
5、综合效益
1) 解决了在常规状态下，采用桅杆起重机、移动式起重机所崐不能解决的大型构件整体提升技术难题，整体提升方法并不局限于崐机库屋盖(网架)施工，而且可广泛应用于市政工程建筑工程的相关
领域以及设备安装(如大型龙门起重机横梁的安装)领域，其推广前
景相当广阔。
2) 由于是地面组装，整体提升，加快了施工进度，切实保证崐了施工安全、降低了劳动强度，确保了工程质量，采取相应措施，崐降低了工程成本，经济效益显著。
3)工程对象一般都具有背景深远、知名度高等特点，顺利实施，
对提高地区和企业知名度、信誉度，都有重要意义，社会效果明显。
三、工程实例
1、上海东方明珠电视塔钢桅杆天线整体提升。
1) 工艺特点：高重心、长距离、垂直提升。

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2) 工程对象参数
钢桅杆天线：
截面尺寸：3.8W3.8米 壁厚30● 长 52米
1.8W1.8米 壁厚30● 长 24米
天线段 长 50米
其 他 长 5米
总长度 131米
伸出长度 118米
总重量 450吨
提升高度(距离) 350米
3) 实施情况
① 采用爬升式(“猴子爬杆”式)整体提升。
② 提升设备及系统先进行预试验并严格验证，其顺序是先单崐台，后成组进行试验与验证。
③ 提升情况
a. 1994年4月20日开始提升，共经84小时(其间有停顿)于1994崐年5月1日12时12分提升到位(出筒时正置八级大风)。钢天线杆出筒
示意见图三。
b. 提升与稳定系统工作正常。
c. 抗风安全系统工作正常。
d. 电视显示、监控系统工作正常。
e. 计算机控制系统及信息反馈系统正常。
4) 效益

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① 抗风措施费用节省了21万元。
② 采用垂直保持器，节省配重费用57万元。
③ 提升一次成功，在国内外具有重大社会影响。
2、东方航空双机位机库钢屋盖整体提升
1) 工艺特点：大投影面积、大跨度、多吊点、荷载差大、平崐面提升。
2) 工程对象参数
跨度 150米 宽度(纵深) 90米
投影面积 13500米2 连接用高强度螺栓 21万套
提升重量 3200吨 提升高度 23米
3) 实施情况
① 利用机库使用阶段的永久承重柱作为提升阶段的承重柱，
在未增设辅助承重柱基础上，按多吊点(26个)，荷载差值大(吊点
间最大差值达20倍)升差小(5●内)原则，采用上拔式(“井台提水”
式)方法整体提升。提升状况见图四。上海大剧院6075吨钢屋架整体
提升见图五。
② 施工进度 1996年2月●6月 地面拼组装
1996年6月18日●19日 提升前调试验证
1996年6月24日●28日 提升并到位
③ 提升设备、控制系统、执行系统工作均正常
4) 效益
① 进行屋盖(网架)整体提升，不设辅助承重柱，最大限度减崐少构件结构加固费用和取消辅助承重柱设置费用。

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② 对投影面积大、多吊点、荷载差异大的屋盖(网架)的整体崐提升，可将不同规格、不同额定荷载的液压千斤顶，采用不同组合崐(按设定要求)，既保证升差值小(5●内)，又保证了屋盖和承重柱
的稳定性、安全性，从而将构件整体提升工艺与技术，提高到了一崐个新的水平。
③ 方法正确，工艺成熟，技术先进，除屋盖(网架)整体提升崐可采用外，而且可广泛推广应用于市政、建筑、设备安装等工程领
域，其推广应用前景广阔，经济效益显著，社会效益明显。
3、浦东国际机场航站楼(主楼与高架进厅)钢屋架(盖)整体滑崐移
1) 工艺特点：按“屋架节间地面拼装(各节在地面拼装并吊上
跨端)。柱梁屋盖跨端组合(在跨端进行节间组合成区段)、区段拼接
整体滑移(各区段整体滑移到位，最终将各区段连成一体)”的技术
路线实施。
2) 工程对象参数
① 浦东国际机场航站楼由主楼、高架进厅和登机长廊三部分崐组成，钢结构的总面积16万米2，总重量3.3万余吨。
② 属整体滑移的钢屋架(盖)是主楼与高架进厅部分。
跨度(共3跨)分别是48米，80米和42米；
纵向长度411.6米，高度30●39米；
钢结构总重量1.1万吨。
③ 滑移中，将主楼和高架进厅各划分7个整体滑移单元，其中崐最大滑移单元为纵向(长度)72米，横向跨度140米，重量1400吨，崐
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最大滑移距离逾200米。滑移总行程2200米。浦东国际机场航站楼崐钢屋架雄姿见图六。
3)实施情况
① 模拟实验
整体滑移系统(包括液压、电气、计算机控制、支承导向和辅崐助等系统)的研制调试完成后，于1997年9月●11月进行了模拟滑移崐试验。
a. 以TQ60/80台车2台作为模拟屋架，分别加80吨和60吨配重崐作为滑移负载，模拟主楼两跨同时滑移工况。
b. 设4个牵引点，每个牵引点使用一组牵引器，因负载不大，崐故每组牵引器由2个液压千斤顶组成。
c. 试验内容包括：系统总调试；控制参数和控制计算值的测
试与修正；移位(滑移)阻尼试验；滑移加速度测试等。
② 安装与空载试车
1998年1月，整体滑移系统进行安装，2月下旬，在经过严格的
安全检查后，进行了空载试车，且一次成功，在1.5小时试车时间崐中，完成了所有调整、检验工作，使其达最佳状态。
③ 带载试运行
1998年2月28日，主楼钢屋盖的第一个空间节间的首次滑移，崐作为系统的带载试运行，滑行距离为18米，经过调整使滑移速度控崐制在5米/时左右，且滑移工况良好，为正式滑移施工打下良好基础。
④ 正式滑移施工
主楼钢屋盖的滑移，于1998年2月28日●5月28日完成。高架进崐
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厅钢屋盖于1998年8月1日●10月23日完成。累计滑移次数为48次
(其中区段滑移14次，节间滑移34次)累计滑移距离为2200米，累计崐滑移重量近2万吨，系统累计运行时间为400小时。
在施工过程中，对滑移工作不断进行调整、完善，使滑移速度崐不断提高，从5米/时上升到10米/时，最快达到12米/时，加快了施
工进度，滑移偏差(●20mm)和定位偏差，均小于设计值，各项施工
参数均符合设计要求，保持了屋盖结构稳定，施工质量良好。
4) 效益
① 采用计算机控制滑移技术，进行钢屋盖区段整体滑移施工，
避免了钢筋混凝土框架结构的加固，节约施工费用1000万元以上。
② 在整体滑移技术支持下，钢屋盖安装基本做到“拼装●组崐合●拼接●滑移”流水式作业，提高了生产效率，加快了工程进度，
创造了月安装6700吨钢结构的高速度。同时，保证了后续工序(作)崐的平行作业(施工)，有利于总工期节点的顺利达到。
③ 整体滑移技术和相应设备的开发及应用，为企业的技术进
步和市场开拓带来积极影响，同时也为我国大型构件整体滑移和安
装技术的发展作出了重要贡献。

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图一 提升式工作原理图 图二 爬升式工作原理图

图三 钢天线杆出简示意
●钢天线杆已整体提升至单筒体时；●继续提升，启用可调支座，崐拆除垂直保持器；●当天线杆下部的提升平台进入单筒体内时，启崐用可调导轮；●提升到位后校正固定。

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图四 超大型网架整体提升图

图六 浦东国际机场航站楼钢屋架(整体滑移成功)雄姿

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图五 上海大剧院钢屋架整体提升到位图

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