石灰石预均化堆场(φ86m)拱形钢桁架施工技术 石灰石预均化堆场
时间：2019-03-29 03:24:55 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
[摘 要] 拱形钢桁架是水泥工业建筑工程中常用的堆场物料输送结构，其特点是跨度大，重量大，连接设备多，安装的精度要求高。我单位在施工中采取将超长、超重的拱形钢桁架合理进行分段划分，采用高性能汽车吊分段安装，形成了大型堆场拱形钢桁架分段吊装的施工工法。在拱形钢桁架施工中能够快速而稳妥地完成吊装，取得良好效果，技术科学合理，产生了明显的经济和社会效益。
[关键词] 拱形钢桁架施工技术
前言
拱形钢桁架是水泥工业建筑工程中常用的堆场物料输送结构，其特点是跨度大，重量大，连接设备多，安装的精度要求高。
河北基弘水泥厂石灰石预均化堆场为φ86m的圆形构筑物，堆场面积较大。该堆场6.5m以下为钢筋混凝土结构，以上为球形网架结构。该拱形桁架连接着石灰石预均化堆场场内中心筒设备滑动平台与场外石灰石转运站，桁架宽度为3.3米，自身高度为3.158米，跨度为45.55米，总重量为59.5吨，属超长、超重异型结构。我单位在实际施工中采取将超长、超重的拱形钢桁架合理进行分段划分，采用高性能汽车吊，并根据汽车吊的能力，分步、有序地进行分段安装，并形成了大型堆场拱形钢桁架分段吊装的施工工法。在该拱形钢桁架施工中快速而稳妥地完成了吊装，取得良好效果，技术科学合理，产生了明显的经济和社会效益。
1.工法特点
1.1将超长、超重的拱形钢桁架合理进行分段划分施工，便于制作和吊装作业。
1.2吊装采用汽车吊作业，无须专修道路，方便快捷，经济性好，施工工期短。
1.3根据汽车吊的能力，分步、有序地进行分段制作安装，能确保安全和质量。
2.适用范围
此项施工技术适用于新型干法水泥熟料生产线石灰石预均化堆场拱形钢桁架的制作与安装。
3.工艺原理
3.1根据现场实际情况，球形网架结构已安装至20.26m，堆场外侧石灰石转运站与堆场外墙距离为2.5m，因此首先要求屋面球形网架停止安装。
3.2拱形钢桁架分成三段进行现场制作，在平直段钢桁架下方预先搭设10m×6m×20.26m独立承重脚手架，作为安装过渡平台。
3.3分别用三台100t、70t、50t汽车吊，由场外向场内依次对三段钢桁架进行吊装施工。
4.施工工艺流程及操作要点
4.1现场分段制作
该拱形桁架总长度49.008m，根据现场作业条件需进行分段施工。
首先将桁架分为三段分别进行制作：堆场内侧斜段（25.201m)、中间平直段（8.253m)和堆场外侧斜段（15.554m)。考虑到该桁架穿越过堆场屋面球形网架，因此安排外侧斜段（15.554m）在堆场外面制作拼装，另外两段安排在场内进行制作拼装。
4.2各段制作拼装
4.2.1放样：按图纸设计尺寸在石灰石预均化堆场地面上按1：1放样。核对各部件的尺寸；制作样板和样杆作为下料、弯制、切、割、制孔等加工的依据。样板、样杆上标明工号、图号、零件号、数量及加工边、坡口部位、弯折线及弯折方向。放样时焊接构件要按工艺要求放出焊接收缩量。收缩量一般为每边4~5mm。
4.2.2下料：检查核对材料，在材料上划出需切割、弯曲等加工位置；标出零件位置。下料时应注意：据配料表和样板进行套裁，尽可能节约材料；当工艺有规定时，应按规定的方向取料。
4.2.3矫正和边缘加工：平直钢材的矫正采用冷矫正,矫正后的钢材表面,不应有明显的凹面或损伤，划痕深度不得大于0.5mm。除图纸要求外，制作支承面、焊接坡口、尺寸要求严格的加劲板、隔板、腹板和有孔眼的节点板等部位一般需要对边缘进行加工。
4.2.4组装焊接：把制备完成的半成品和零件按图纸规定尺寸进行预拼装，进行组装焊接。组装前零件、部件应经检查合格；连接接触面和沿焊缝边缘每边30~50mm范围内的铁锈、毛刺、污垢应清理干净。焊接连接组装时严格按照设计中注明的焊缝部位、焊缝长度、焊缝宽度进行满焊。组装顺序应根据结构形式、焊接方法、和焊接顺序确定。为减少变形，尽量采用小件组焊，经校正后再大件组焊。组装好的构件应用油漆在明显部位编号，写明图号、构件号、件数，以便查找。焊接检验应符合JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》。
4.2.5成品矫正检验：构件组装完毕，按GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》进行检验。超出允许范围的要对其进行矫正直至合格。检验合格后，对加工过程中造成的焊疤、凹坑应予以补焊并铲磨平整；对临时支撑、夹具应予割除。
4.3安装过渡平台的搭设
该拱形桁架的现场拼装分别在场内和场外同时进行，为了便于高空分段吊装，拱形桁架的平直段下方设置了扣件式钢管脚手架刚性平台（10m×6m×20.26m），做为安装胎架，起到过渡平台的作用。
4.3.1拱形桁架平直段下面安装过渡平台的设置。安装过渡平台的胎架构造为扣件式钢管脚手架结构，胎架设置时应充分考虑胎架的稳定性及强度。先根据坐标转化后的x、y投影点铺设100mm厚脚手板和6mm厚钢板，经过认真计算得知脚手架搭设水平杆和立杆间距分别为1.2m和1m为宜。
4.3.2安装平台高度的控制方法。将桁架平直段标高进行适当转换，使其设置高度能够满足全位置焊接操作需要。胎架搭设验收合格后方可使用。
4.3.3安装平台的整体沉降观测。为防止安装平台的沉降引起变形，胎架应设置沉降观测点，如有变化应及时调整并加固，待沉降稳定后方可进行吊装焊接施工。
4.4高空吊装的方案实施
4.4.1吊装方案的确定
本工程吊装方案将超长、超重的桁架合理进行分段，采用高性能大型汽车吊并根据各汽车吊能力，分步、有序地进行分段桁架的吊装施工。
4.4.1.1根据确定的吊装方案和钢桁架的吊装特点，采用三台100t、70t、50t汽车吊进行吊装。
4.4.1.2对吊车进行全面检查，使其达到最佳状态，确保吊装全过程安全。检查吊装工具的完好性，特别是对吊钩、钢丝绳、卸扣、卡环等的检查。 4.4.1.3重新复测各支点及支座的中心标高，做好控制线。
4.4.1.4安装过渡平台搭设完成后，必须检查该平台的稳定性是否良好和定位是否准确。
4.4.2拱形桁架吊装方法
根据现场实际情况并考虑到桁架超重、超长、安装面高等特点，分别采用100t、70t、50t三台汽车吊，按外侧斜段→平直段→内侧斜段的顺序进行吊装。
吊装方法：首先，安排160t汽车吊在场外选位、定位并支车准备吊装外侧斜段（15.554m段）桁架。在桁架外端点与转运站牛腿梁标高16.228m处预埋板焊牢后,将该吊车保持原位并保持吊装状态。其次，安排70t汽车吊在场内就位，吊装拱形桁架顶部的平直段（8.253段）。该段起吊至设计标高位置时，将其与外侧斜段桁架（15.554m段）焊接牢固。此时过渡平台起到关键性作用，它将承载平直段的大部分重量。最后，吊装桁架的内侧斜段（25.201m段），使70t和50t汽车吊分别吊起内侧斜段的高端和低端，至设计位置时将该段桁架两端分别与中心筒滑动平台和平直段端口对口接焊牢固。至此，该拱形钢桁架主体部分按顺序分段吊装完毕。
4.5安装焊接
4.5.1与混凝土结构的连接
4.5.1.1吊装就位的拱形桁架外侧斜段外端应与相应的混凝土牛腿梁上标高为16.228m的预埋板焊接牢固，采用手工电弧焊焊接，焊条应选用E4303焊条。
4.5.1.2安装焊缝不得有裂纹、夹渣、气孔和焊瘤等缺陷，所有焊接均应加设引弧板和熄弧板，焊接时必须且只能在引弧板和熄弧板上引弧、熄弧。
4.5.2与中心筒设备滑动平台及支撑结构的连接
该设备滑动平台及支撑结构总重17.6t，桁架的内侧斜段端部应与中心筒设备滑动平台标高为14.280m处的滚动支座（两组）焊接。采用手工电弧焊焊接，不得有裂纹、夹渣、气孔和焊瘤等。滚动支座要做好临时支撑固定，防止在施焊过程中滑动。
4.5.3对焊接变形的控制措施
对于对接焊缝、工型钢角的焊缝采用X形坡口并进行双面对称焊接，长焊缝采用两名焊工从两侧用相同的焊接工艺进行施焊。
4.5.4钢结构的表面处理及防腐措施
钢结构防腐的质量，取决于钢结构表面的处理，防腐涂料的选用及合理的施工等。由于该拱形桁架结构制作拼装复杂、制作期较长，钢结构表面会产生部分氧化皮、锈蚀物，因此按设计要求应采用St2等离子进行除锈。
钢材表面应无可见的油脂和污垢，并且没有附着的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物，被喷基体表面应达到完全除去油脂、氧化皮、锈蚀物，并用干燥的压缩空气将金属表面粉尘及残留物吹扫干净，使结构表面呈现出均匀的金属本色，并有一定的粗糙度。表面处理控制应达到GB8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》标准规定的sa2，表面粗糙度35~75μm。经过表面处理后的部分应在4h内完成第一道漆的涂装，即采用ET-98无机磷酸盐长效型富锌涂料刷涂两道，厚度80~100μm（一般除油、除锈即可，可带微绣涂刷施工）。焊接部位，在焊接后的72h内不能进行涂装。对镀锌层必须采用轻扫级喷砂法除去灰尘、油污等杂质，然后涂装70-H环氧铁红防腐漆三道，厚度要求在100~120μm。
另外，涂装环境对漆膜的质量有很大影响。不能在烈日暴晒和有雨、雾、雪的天气进行露天涂装作业，相对湿度大于85%时不宜施工。
为保证焊接、边角、棱角等处的漆膜厚度，在进行大面积涂装之前，先用漆刷预涂一道。进行涂装时，操作人员必须随时对湿膜厚度进行测定，以控制漆膜厚度。采用先上下后左右或先左右后上下的纵横涂装方法，使漆膜光滑平整，厚度均匀。
4.6拱形钢桁架的卸载
拱形钢桁架的卸载要在荷载分析计算的基础上进行，卸载按照等比例微量下降的原则来实现荷载的平稳转移。卸载顺序为先汽车吊后平台胎架。
4.6.1汽车吊卸载顺序100t→70t→50t，要结合本工程吊装方案、卸载方案，遵循变形协调、卸载均衡、多次循环、微量下降来实现。
4.6.2胎架卸载：在保证临时支撑体系安全并使拱形桁架由安装状态安全过渡到设计状态的前提下进行，架体拆除应先加固后拆除，按专项施工方案执行。
4.6.3对整个卸载方案进行逐步分析，验证其安全合理性。
5.测量控制
5.1放线测量、定位精度保证
放线测量工作是一项认真而重要的工作，关系到整体钢结构安装精度和施工进度，为此应以先进合理的放线测量方案，来满足设计对结构安装的精度要求。由于本次拱形钢桁架分段吊装，应对安装全过程进行跟踪检测，直至整个结构系统稳定。又由于本工程结构角度各异，一点能影响整个面，所以对放线测量定位的精度要求极高。
5.2支座、预埋板的检测及相应措施
支座、预埋板安放轴线尺寸与标高的精确度直接影响着整个桁架的安装精度。利用主桁架中心线与桁架外侧控制点的关系测放出预埋板十字线并复测。利用高程控制点测量中心点及各安装点标高。此项工作在桁架安装前预先进行并由技术部门现场验证。
5.3拱形桁架吊装就位测量控制
鉴于本工程采用分段高空吊装的方法，吊装时应对拱形钢桁架的就位进行严格过程控制。
根据拱形桁架的吊装分段尺寸，划出拱形桁架十字线，待钢桁架吊装就位后，及时定对十字线。把十字线引到钢桁架的顶端面和侧面，并加以明显标记。主桁架全部采用J2经纬仪进行精确定位。
6.安全措施
该钢结构工程施工过程中，螺栓、连接板等小型构件和各种手持工具非常多，极易产生小构件的坠落事件。因此，在作业面下方应铺设细孔安全网以防高空坠落物伤害。高空施工时的电焊火花必须进行有效防护，除了高空有防火措施外,地面应设专人看护防火。在高空作业时要设置安全绳、佩系安全带，保证操作人员安全。
7.环保措施
我项目部根据环境与职业健康安全管理体系要求，坚持污染预防与危害防治的原则，进行不间断的监测和定期评审，以适应变化着的内、外因素与要求，有效开展环境保护活动。
加强对现场存放油品和化学品的管理，对存放油品和化学品的库房进行防渗漏处理，采取有效措施，在储存和使用中，防止油料跑、冒、滴、漏污染水体和土壤。
施工现场设立专废弃物临时贮存场地，废弃物分类存放，对有可能造成二次污染的废弃物单独贮存、设置安全防范措施且有醒目标识。对可回收的废弃物做到再回收利用。
对易燃、易爆、油品和化学品的采购、运输、贮存、发放和使用后对废弃物的处理，制定专项措施，并设置专人管理。
对施工机械进行全面的检查和维修保养，保证设备始终处于良好状态，避免噪音、泄漏和废油、废弃物造成的污染，杜绝重大安全隐患的存在。
为操作工人配备齐全有效的劳动防护用品，劳保用品必须是经过安全质量认证的合格产品。
8.效益分析
我项目部通过施工前的详细分析论证，选择科学合理的施工方法，严格执行钢结构工程施工质量验收规范和设计标准要求。并且在保证施工质量的前提条件下，节约费用约七万元，缩短了施工工期12天。目前，工程已竣工投产，该拱形钢桁架使用安全可靠，检测稳定。
