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摘要：在中国，液压同步提升技术始于20世纪80年代末，以用于上海石洞口第二电厂和外高桥电厂六座240m钢内筒烟囱改造。在上海东方明珠广播电视塔钢天线桅杆整体提升等一系列重大建设项目中，取得了巨大的收益。在辊模施工中，辊模液压提升系统是一种桥梁高墩辊模施工装置，液压提升装置固定夹持在四根φ50的钢管立柱上，四根钢管立柱提供给爬升装置爬升所需的反力，控制系统控制提升装置的反复提升动作，从而实现与提升装置相连的辊模主模架的连续提升，而液压提升系统使用的核心技术是同步提升技术，本文从发展概况、原理及提升过程等方面讲述了液压同步提升技术在辊模中的应用。
关键词：液压；同步提升；高墩；辊模
0 引言
液压同步提升技术通过刚性支承点采用柔性钢绞线提升，采用电脑程序控制，提升装置协同参与，进而实现液压同步提升的原理。是通过程序控制液压装置来起重和安装建筑构件的施工技术。结合现场施工情况，实现将数超大吨位的构件在地面组装后一次性进行整体吊装就位，同时实现大吨位、大跨度、大面积的超大型构件超高空整体同步提升[1]。辊模设计时，内衬模与模板外框架采用了直接接触，直接受力但相对静止的移动方案，在提升中，内衬模与混凝土表面静止，保证混凝土在外框架提升过程中的因模板的滑动引起的扰动和摩擦混凝土本身，减少混凝土在初凝时的扰动裂缝，确保了外观和内在质量，从而提高了混凝土的耐久性。液压同步提升技术在辊模施工工艺的提升过程中的应用，不但可以控制外框架的运动情况和运动速度，还可以让框架在空中稳定、四点同时提升和单个吊点微动提升，实现操作过程简便、快捷、安全、可靠。
1 液压同步提升技术的发展概况
1.1 国内外发展现状
液压同步提升技术在大型构件的安装，在国外率先开发利用并发展成熟，目前已有成熟的施工经验，多次在工程实际中成功应用，例如在赫尔辛基9000吨伞形水塔的施工，日本大阪国际机场机库建设和跨海栈桥工程施工同样使用了液压同步提升技术，并取得了良好的经济效果。
与发达国家相比，我国这项技术发展相对较晚，但随着近年的开发研究，已经在国内普遍使用，并具有成熟的施工方案及配套设施。采用液压同步提升可以降低工程的施工成本，并大大提高安全可靠性。我国的液压同步提升技术在实际使用和发展中得到了完善和发展，具有显著的经济效益，并显示出良好的应用前景，后继工程接连不断地涌现[2]。
高墩辊模施工工艺也属于大型构件的施工工程，所以，液压同步提升技术在高墩辊模施工工艺中就有了其应用前提。
（a）重物上升过程 （b）重物下降过程
图1 液压提升过程（a）和液压下降过程（b）
1.2 发展方向
液压同步提升技术的实现，给现场施工及特殊方案实施提供了可靠的保障，实现了很多不可能到可能的转化，应用前景开阔。
（1）实现同步连续提升。液压同步提升的传统方式是间歇式提升，通过对其工作程序的改进，通过对控制系统软硬件方面等方面的改进，提高液压同步提升技术的安全性和工作效率，进一步缩短工期。
（2）完善液压同步提升技术本身。到目前为止，工程中的利用大多以垂直提升为主，负载平移或旋转方面无任何涉猎，开发和发展这些方面，使之成为多向同步技术，适应更多的施工现场，更好的服务现场施工及安装。
（3）拓展应用领域。除建筑施工，如滑模施工外，也可用于构件同步提升中，地下排管、建筑物整体平移都有可能得到应用。
2 液压同步提升技术在高墩辊模中的应用原理
液压同步提升技术采用液压提升器作为提升机具，两端的楔形锚具有单向自锁作用，提升时，上锚具将夹紧钢绞线，随后下锚具松开，主油缸顶升，上锚具随之被顶上去，带动钢绞线上拉，进而达到提升重物要求。按照反向操作，即实现重物下降，液压提升过程流程见下图。当液压提升器启动后，重复上述操作，重物就一步一步向上移动，直至到达需要的位置。液压提升原理图如图1所示。
提升过程中，除了要确保提升液压缸的同步动作之外，还必须保证每个提升吊点的位置同步，才能实现协调同步。现场设备中程序监控网络控制系统根据液压缸位置信号和锚具信号触及程序的情况，分析液压缸所处的形态，由主控计算机根据信号情况决定提升液压缸的下一步指令，并向所有液压泵站发出同一动作指令。在提升体系中，预先设制主控提升吊点，其他作为附属提升吊点，按主控吊点的位置作为控制依据进行调节。在辊模框架提升体系中实现了集成，通过控制比例液压系统的比例伐来实现提升速度的调节控制，改进并提高了主从提升点的反映速度和提升高度，提高了提升精度控制，节约了提升时间。
3 高墩辊模中液压同步提升技术的应用综述
高墩辊模施工工艺是在传统的高墩混凝土施工方法如支架法、翻模法、爬模法、滑模法等基础之上发展起来的，尤其是兼具翻模与滑模的技术优点。在高墩辊模的提升系统中，千斤顶是主要构件之一，液压同步提升技术也是包括对千斤顶的控制来实现同步的。液压同步提升技术应用于辊模施工中，具有的优点如下：
（1）提升重量和提升高度提升。由于提升吊点数确定，提升重物明确，提升控制集成箱的设置较明确，可以提供可靠的安全系数，确保安全；由于契形夹具优秀自锁功能，构件在空中的可靠锁定将不受位置和时间的限制；
（2）自动化程度高。制整套提升设备采用计算机控，根据成熟的程序设定即能够全自动地完成多吊点同步升降，现场人员根据实际情况进行微调，进而达到姿态较正，此外，四顶联动配合单顶运动的操作方式十分有利于现场控制模板的垂直度，以及微调工作，来满足施工需要，同时多种参数显示及故障报警功能也为安全操作提供了有利保障；
（3）控制模式完备。液压提升设备并不象其它起重设备那样仅仅是简单的提升，而是能够根据不同的施工要求，能够精确控制，保证质量的同时提高提升能力和速度，缩短施工时间，在提升过程中进行框架的姿态调整控制，满足施工需要。因此，特别适合于施工现场困难工期要求高的大桥高墩施工；
（4）体积小，起重/ 自重比大。与同等起重量的其它起重设备相比，液压提升设备有明显的空间优势，不但体积小，而提升重量却能够达到其自重的5 0 倍甚至更多，保证提升重量的同时为高墩墩顶狭小空间操作提供便利，同时为施工结束后的后续拆卸工作提供便捷；
（5）安全可靠性好。为确保提升工程施工过程绝对安全，万无一失，对系统的安全可靠性作了周全且缜密的考虑。提高安全系数的同时，还采用控制系统电磁兼容技术，保证信号传递的准确，信号冗余传感技术及采取误操作时自动闭锁控制技术，液压系统爆裂自锁和契形夹具逆向运动自锁等措施，有效地避免了事故的发生，确保安全；
（6）适应性、通用性强。提升系统采用了模块化+集成化+程序化设计思路和理念，利用液压系统和电气系统中的模块单元组合，来满足辊模提升施工要求；系统结构紧凑，适合在墩顶作业，也给设备的运输和安装和拆卸带来便利。
4 液压同步提升技术在辊模中的应用过程
在辊模施工的过程中，液压同步提升系统起到将模板循环往上精确提升定位的作用。通过在墩柱基础四角预埋四根立柱（现场采用厚壁无缝钢管）用来做辊模的支撑点，辊模外框架、内模系统、提升架通过铰接相连，提升穿心千斤顶（四个）与提升架连接，提升千斤顶通过锁止四根立柱提供动力推动辊模内、外框同步上升，四个提升千斤顶受控于提升集成控制柜，保障辊模平台及模板体系稳步、快速、垂直的提升，单动配合联动，减少了间歇时间，扩大了操作空间，降低了使用难度。在辊模施工中，外框架的提升分三步进行：
（1）第一次外框架提升。在第一次混凝土浇筑完成12h后，进行外框架的第一次提升，提升行程为70cm，并使千斤顶提升过程保持平稳、统一，确保四个压力表压力值处于设定范围。在辊模滑升70cm后进行调平，在提升操作开始之前，先检查外模板中的滚动圆管与树脂面板之间是否有混凝土或水泥浆残留或，并及时清理。
（2）第二次外框架提升。第二次混凝土浇筑完成后进行外框架的第二次提升，提升高度15cm，并在提升完成后的1h内完成钢筋绑扎，之后随即进行第三次混凝土的浇筑振捣施工。
（3）第三次外框架提升。提升高度为30cm，并在提升完成后的1h以内完成钢筋绑扎，之后立即进行第四次混凝土浇筑。第三次外框架提升完成后，安排模板工拆除、清理最下层外模板备用，安排混凝土养护工进行墩柱外表面清理、保湿养生工作。
提升动力主要由液压泵源系统提供。液压系统中，液压传动是液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，液体压力能经过控制阀的控制和规定管路的流动转换，借助于液压缸或马达最后又把液体压力能转换为机械能，通过能量转换驱动工作机构，实现目标运动。电机泵通过高压油管分别与4个主顶和4个上、下夹持顶相连，给主顶和上下夹持顶提供液压动力，保证负荷提升与下降的操作能够平稳的进行。同时提升系统还受到电气系统的实时控制。液压泵站上的控制系统通过电磁阀来执行，受PLC的程序控制，通过控制泵站的油压及油流方向，使液压缸带动完成带负荷升、降。其中液压提升器工作过程详细步骤如图2：
第1步：上锚紧，夹紧钢管 第2步：提升器提升重物
第3步：下锚紧，夹紧钢管 第4步：主油缸微缩，上锚片脱开
第5步：上锚缸上升，上锚全松 第6步：主油缸缩回原位
图2 液压提升器提升工作步骤图
5 结论
在辊模施工提升工艺中，液压设备采用了多点集群协作作业模式，多顶的同步控制及单顶单动结合是辊模与液压提升技术结合的关键。通过液压同步提升技术在辊模施工中的应用不仅节省了人力、节省了材料，降低了成本，同时赢得了最宝贵的施工时间，大大提高了辊模施工效率及效益，而且能有效地保障施工安全。在提升过程中必须控制好如下几点：
（1）必须严格控制同步精度。由于各受力点处的刚度大小并不完全一样，刚度大的点位位移变形量较小，刚度小的点位位移变形量则较大，为实现材料的平稳提升，则应控制好同步精度。
（2）保证提升过程的稳定。把液压千斤顶改至锁下部，使液压锁能可靠的锁住油缸，且支撑杆自由段长度减少，能使整体模版更稳定，同时进一步的降低整个桁架高度，使工作空间更多，保证提升系统的稳定性。
（3）保证每台千斤顶的独立运行。液压泵是一种将机械能与液压能之间的能量转换装置，通过对液压泵的研究改进，采用一泵带4顶的配套方式，同时使每台千斤顶联动的同时又具备独立运动的功能。
在辊模施工中采用4顶液压同步提升技术，实现对吊点的同步、快速、准确、等既定目标的控制及实现，解决了提升系统连续性不足及提升系统不稳定、安全性不够的问题，提高了辊模施工效益，为项目施工节约了时间，创造了效益。
参考文献：
[1]陆宁．大跨度钢结构网架整体液压提升技术及安全措施[J]．建筑施工，2011．
[2]卞永明．大型构件液压同步提升技术[J]．上海科学技术出版社．2015．
[3]陈健，徐鸣谦．大型构件液压同步提升技术的特点与应用[J]．机床与液压，1999．
论文作者:焦顺
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/10
标签：液压论文; 技术论文; 千斤顶论文; 框架论文; 混凝土论文; 构件论文; 系统论文; 《基层建设》2018年第22期论文;