（双）液压提升同步顶推施工技术及应用

刘熬明

（中国一冶集团有限公司   湖北武汉   430080）

摘  要：结合工程实践，对双液压提升装置同步顶推施工技术在特大型设备安装案例分析和研究，阐述了该装置安装施工技术、特大型设备吊装流程、吊装工艺及注意事项等内容，突出技术安全、可靠、自动化程度高，降低施工劳动强度及成本，提升吊装能力，具有良好应用效果及广阔应用前景。

关键词：双液压提升装置；同步顶推；特大型设备；施工新技术

    0  引言

随着建设技术快速发展，在大型设备安装中呈现出各种不同类型的先进吊装技术，不同技术在不同条件和环境下所产生的潜质和效益不尽相同。液压提升技术由于安全、可靠、自动化程度高等优点，已在各个领域进行了广泛的应用，特别是在大型设备及构件的吊装等方面应用较多，液压提升装置与提升机构及配套的液压电气控制系统成套使用，一般工程大型设备单钩最大起重量通常在300t以内，常规单台液体提升系统即可完成，当工程中需要吊装的设备或者构件的重量超过一定规模时，一般规格的提升机无法满足现场需求。本文从液压提升控制要点入手分析，在常规的单液压提升技术的基础上进一步拓展，根据吊装技术的适应性，着手展开双液压提升顶推施工技术及应用研究，结合济钢4300mm宽厚板轧机工程实践，通过案例的方式对该技术在实际应用效果展开分析和论述，进一步提升该技术的应用能力及推广效果。

1 技术原理

    “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，有着安全、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作用。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。当提升器周期动作时，提升重物则一步步上升或下降。技术存在以下特点(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，提升器锚具具有逆向运动自锁性；(3)提升设备体积小、自重轻、承载能力大，特别适宜于在狭小空间或室内进行大吨位构件提升安装；(4)设备自动化程度高，操作方便灵活，安全性好；(5)适应性、通用性强。

2 双液体提升系统构成及安装技术

液压提升系统主要由吊装塔架、提升机、控制系统以及同步顶推装置等构成。提升器常用规格是GYT320，额定起重量为320t，“双”液压提升是在单液压提升系统的基础上增加一台同规格的提升机，即同时使用两台GYT320提升机通过一定形式组合协同使用，显著增大吊装能力，解决特殊工程如特大型设备吊装作业的难题。

2.1 吊装塔架构成

吊装塔架从上至下包括两根提升器底座梁、两根提升主梁，两根上小横梁，四根下小横梁，两根立柱（标准塔节），两个滑移底座，吊装塔架具体布置如图1所示。

    2.2主要技术参数及技术指标

    根据对当前国内冶金系统设备单体重量调查检索，外观几何尺寸大、单体重的设备通常为轧制系统设备如轧机机架（又称牌坊），中厚板及以下牌坊单片重量大多数在300t以内，对于宽厚板轧机机架，目前单片最大重量已经超过400t，例如济钢4300mm轧机牌坊，单片重量达407t，因此，可将吊装大梁承载能力设计为500t，大梁的材质为Q345。吊装塔架最大起升高度可根据不同类型工程及设备几何尺寸确定，一般制作标准塔节自由组合高度，通常为9m节、6m节、4m节。

 2.3吊装塔架安装

塔架是大型设备例如牌坊吊装的主要工具，塔架设计承载500t，安装在轧机两侧，跨距结合吊装场地布置，塔架中心与机架的中心重合。塔架上提升大梁安装标高做好测算，测算依据包括顶推小车顶面标高、牌坊总长、吊具尺寸等数据。提升塔架由提升主梁、提升器底座梁、上小横梁、下小横梁、滑移底座，液压提升设备组成。液压提升设备包括两台GYT320型提升液压缸及其动力、控制系统，两台液压提升缸安装在塔架顶部。

塔架安装工艺及顺序：基础处理→滑移底座→标准塔架（根据标高要求9m节、6m节、4m节组合安装）→下小横梁→上小横梁→提升主梁→提升器底座梁→两台液压提升器→穿钢绞线

2.3.1滑移底座基础处理

由于塔架承载大，安装垂直度高，对底座的找平有一定的要求。塔架铺设时，滑移底座的安装很重要，牌坊吊装的静、动载荷都作用在底座上，通过底座传递到基础上。底座若在吊装过程中出现不均匀沉降，则会导致塔架的垂直度出现很大的偏差，极不安全。在轧机设备安装工程中，受轧机基础的形状及已预埋好的地脚螺栓的限制，通常在轧机入、出口的转钢辊道基础上铺设板坯，板坯厚度以上平面超过已预埋的地脚螺栓顶部为准，并找平找正。板坯与板坯之间的缝隙用适量钢板填充，并适当的焊接。板坯底部与混凝土基础之间灌上高强度无收缩灌浆料，确保底座与基础接触牢靠。

2.3.2塔架及提升主梁安装

根据牌坊的长度、吊具的长度等尺寸计算塔架安装空间高度，根据空间高度确定塔架各段长度的合理配合。通常将塔架设计成9m节、6m节、4m节，根据高度合理搭配安装，但安装顺序一般是长的在下，短的在上，最后安装提升主梁。

塔架虽然是由各种成品型钢制作而成，存在一定的尺寸偏差，同时，由于塔架多次使用，以及存放时不规范等因素，塔架存在一定的锈蚀、旁弯、扭曲等。则必须在安装塔架时将这些偏差消除至允许范围之内，通常是通过增加垫片来调整。

安装塔架使用螺栓全部为M24的10.9级高强度螺栓，紧固螺栓必须使用力矩扳手。塔架在组对的同时，利用经纬仪测量找正，找正控制要点是塔架的垂直度及中心线偏差，塔架的中心线精度会影响到牌坊就位时的精度，安装塔架时，塔架自身垂直度及中心线精度必须保证。

塔架找正、固定完成后，拉好缆风绳。缆风绳的上部设置在塔架顶部，通常设置8根，利用现有的预埋地脚螺栓制作地锚，风绳和地锚连接，每根风绳各用1台16t的倒链调整风绳的张紧程度。

2.4 液压顶推小车

顶推小车分前小车、后小车两个型号，前小车的主要作用为托住扎机牌坊的前（顶）部、后小车支撑牌坊底部，小车设计需根据牌坊尺寸、重量确定，一下为通常小车制作尺寸及结构形式。

   2.4.1前小车计算

前小车结构如图2所示，其主要结构为箱形梁，长度L一般取1.5~1.8m，受力及截面形式如图3所示。

  图3为梁的受力简化模型，跨度l 为轨道距离（轨道距离根据牌坊宽度尺寸及现场情况确定），为牌坊压在小车的力，l'一般取牌坊顶部与小车接触面之间的尺寸，考虑不均匀系数，F=1.5·G/4 。图8为小车梁的截面，截面的尺寸主要考虑牌坊尺寸及后小车的高度。按以下公式进行核算：

小车梁的最大弯矩为：M=F·(l-l')/2 ；最大剪应力为τ=F/A， 计算结果应τ<[τ]；

最大弯曲应力，计算结果应σ<[σ]；

2.4.2后小车

后小车的前段和后部凹槽均可承受轧机牌坊尾部的重量，后小车前段截面为工字形，即H型钢制作，长度一般为L=3.5~3.8mm，跨度与前小车一致。图4为后小车轮廓图。

3 双液体提升器与牌坊连接技术

3.1提升器的设置及其配套的吊具的设计制作

    3.1.1确定提升器在塔架顶部的布置位置，以塔架中心为基准对称布置，测量提升机直径，确定两提升机之间的中心距离为1000mm。

    3.1.2根据两提升机的中心距设计吊具

吊具是将轧机与提升机的有效连接体，吊具的设计必须满足吊装承载。吊具分两吊具及下吊具两部分，上吊具与提升机钢绞线连接，下吊具则与牌坊顶部连接（设计制作时要以压下孔尺寸为依据），两吊具之间通过销轴连接。以济钢4300mm轧机牌坊为例，吊具结构设计见图5。

从图6可以看到液压提升T形吊具包括上吊具体、法兰盘、销轴、销轴锁紧装置、过渡节、下吊具体、下吊具加强筋板。上吊具体呈T形状，吊具下部连接过渡节，过渡节与下吊具体通过销轴连接。上吊具体上安装两个法兰盘，法兰盘用于连接钢绞线。

3.2吊具的设计要点

3.2.1上吊具设计：确定好两台液压提升器在塔架顶部吊装梁上的位置，然后测量提升机外表面的最大直径，以互不干扰工作为宜，确定两台提升器的中心距。但是若中心距过大，则会增加上吊具的制作成本，在济钢4300mm新厚板工程中，经过测量与计算，设定两提升器的中心距为1000mm。

3.2.2在设计过渡节时，一定要考虑好过渡节的长度。由于下吊具从牌坊压下孔下方向上穿。当然，实际在安装吊具时，牌坊是水平放置的，这时过渡节与下吊具几乎成90度。倘若过渡节长度不足，就会造成上吊具与下吊具发生干涉。

3.2.3设计下吊具时，由于下吊具要装入牌坊顶部的压下孔内，需要与孔配合安装，要充分考虑压下孔径尺寸，直径方向上的间隙控制在1～2mm。同时，在加工时注意做好倒角，防止吊具划伤孔内壁。

4 设备顶推滑移技术

设计、制作并安装滑移支架，然后制作前后两个小车，将牌坊平放在小车上，牌坊顶部放在前小车上，尾部放在后小车上，牌坊和小车之间垫上胶皮和枕木。使用液压对推装置将牌坊从磨辊跨滑移至轧制跨。在以往类似工程中，一般使用两台顶推装置同步推进。在济钢新厚板工程中，牌坊规格超大，重约407t，几何尺寸为14705㎜×47380㎜×2280㎜。由于顶推装置多次使用，有一定的磨损，摩擦力减小，所以在铺设滑移轨道时，将轨道设计成一定的倾角，轨道尾部抬高约300mm，并在中间增设一根轨道，取得了很好的效果。滑移采用爬行系统及Qu100钢轨，牌坊水平滑移连续进行，滑移速度约10米/小时。

在铺设轨道后，可使用细石混凝土或者是高强度灌浆料浇筑在轨道底部，轨道安装时，下要用垫铁找平。滑移支架及轨道的安装示意见图6。

5 液压提升—同步顶推吊装施工技术

5.1提升系统配置技术

液压泵站的检测与调试，泄漏检查、可靠性检查；液压提升器的主油缸及锚具缸的泄漏试验，必要时更换新的密封圈；液压锁的可靠性试验，各种锚环的安全检查，绞线质量检测；电气控制系统检测。

5.2同步顶推提升技术

提升前，完成塔架、缆风及提升吊点检查；检查地锚与钢绞线的连接情况，紧丝是否拧到位；检查钢绞线的设置情况，避免钢绞线之间缠绕。在准备工作完成后，且经过系统的、全面的检查无误后，办理具备提升条件的交接手续，方可进行提升。牌坊吊装基本是按“推进—提升—推进”交替动作的，即液压顶推装置推进若干个行程，小车带着牌坊向前移动，当塔架摆动到一定角度时停止推进，启动提升机，牌坊向上动作。牌坊的重心运行轨迹呈弧形，牌坊的提升姿态小于45度角时，推进的行程要多于提升的行程。牌坊的提升姿态大于45度角时，提升的行程多于推进的行程，直至牌坊完全竖直、脱离小车。但不论牌坊处于任何角度时，必须时时根据塔架摆动的角度范围及时调整推进或提升动作。牌坊竖直后，提升器做下降动作，牌坊对准底座槽口，下落至底座上。在这一步操作过程中重点注意的是：牌坊重心随着提升的动作会越来越高，塔架摆动的角度范围不变，但摆动的幅度也就是弧长越来越短，指挥操作上要注意。

5.3测量控制技术

通过严格测量使塔架的中心线与牌坊的中心重合。根据4300mm轧机牌坊的实际操作控制，牌坊在提升器工作前做好塔架的监控。一方面是制作两根钢垂线，设置在两塔架顶部的侧面，底部加装线坠，线坠放置在油桶中。塔架未受力状态下做好刻度标尺，检测塔架受力时的垂直度的变化。另一方面，在塔架的两侧各设置一台经纬仪，同时监控塔架顶部，观察其垂直度的变化，因塔架提升的主要受力是沿横向中心线，故经纬仪仅在纵向中心线方向进行设置。

5.4吊装时的通讯组织技术

牌坊吊装特别是4300mm轧机牌坊的吊装，涉及到指挥、操作、监控、安全防护等一系列工作，各岗位人员之间距离较远。通讯务必通畅，指挥人员根据牌坊吊装的姿态及塔架的受力变化及时反馈给液压提升及推进系统操作人员。

5.5吊装时的不同步操作控制技术

由于使用两台同规格的液压提升器共同工作完成提升，提升器运行中时常出现动作不同步的情况。出现不同步状况时，牌坊在空中的姿态发生明显变化，向一侧歪斜，必须停止推进动作，调整单台提升器的动作行程，以达到同步动作的目的。牌坊吊装过程及流程示意图见图7。

5.6 塔架移位技术

传动侧牌坊吊装完成后，需要吊装操作侧牌坊。必须将塔架移动至操作侧设定的位置，也就是操作侧牌坊的中心线上。一般情况下，是在塔架底座上焊接吊耳，使用倒链将塔架整体移动至操作侧。但是通常会出现这样的问题：在操作倒链过程中，塔架并不是沿着设定的直线滑动，出现偏移，需要用千斤顶修正。

塔架的整体重量较重，在移动过程中，需要多人共同操作完成，包括8根缆风绳的松、紧操作。塔架移动至预定位置后，重新按要求找好中心线、垂直度等。然后紧固缆风绳。

5.7操作侧牌坊吊装

操作侧牌坊吊装方法同传动侧牌坊吊装，但需注意的操作要点是：牌坊与横梁连接的一侧朝下放置在滑移小车上。

    6  技术实施效果

    该技术依托济钢新厚板4300mm轧机工程开展技术研发，并在407t牌坊吊装施工中成功应用，通过自行研制的“T型吊具”、“双液压式轧机机架吊装装置”等顺利完成了特大型轧机牌坊的吊装任务。工程实践证明，该技术工艺先进、科学适用、安全可靠，自动化程度高，受到了业主及西门子奥钢联国外专家的高度赞许。

    7  结束语

（双）液压提升顶推技术的研究及应用，是高新技术改造传统施工技术的进一步突破，它以新颖、独特施工方法、良好的自动化程度和可靠的安全性满足了重大工程施工中特大型设备的吊装需求。目前我国的液压提升的装备能力已向大吨位发展，工程实践证明，随着冶金行业设备大型化、智能化发展，液压同步安装技术具有更加广阔的应用前景；同时，液压提升顶推安装技术也可应用到建筑施工的多各方面。