冶金業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠房施工路徑

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1前言

對于大型冶金工業(yè)廠房,鋼結(jié)構(gòu)近期興建的項目較多,規(guī)模越來越大.由于大型鋼結(jié)構(gòu)廠房歷史不長,鋼結(jié)構(gòu)安裝的施工技術(shù)并非十分成熟,在大規(guī)模工程實(shí)踐過程中,廣大工程技術(shù)人員遇到諸多技術(shù)問題,急待鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)研究人員去解決;可見結(jié)合大型的工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝進(jìn)行施工技術(shù)的研究是十分必要的,同時對今后的工程實(shí)踐也是極有意義的.本文將以廣東省韶關(guān)鋼鐵集團(tuán)有限公司(以下簡稱“韶鋼”)大轉(zhuǎn)爐主廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝施工為例進(jìn)行研究.

2工程概況

大轉(zhuǎn)爐工程位于韶鋼三軋廠和煉軋廠以北、熱電廠第三熱電站以東,占地面積約22萬m2,建筑面積約11萬m2;建筑工程主要包括新建的煉鋼和連鑄車間主廠房、生產(chǎn)輔助建筑.其中主廠房共九跨,由水渣跨、干渣跨、脫硫跨、加料跨、鋼水接收跨、連鑄澆鑄跨、切割跨、出坯跨組成,建筑面積70000多m2.上部采用全鋼結(jié)構(gòu),總重約1?9萬.t其中,柱子為二階或三階格構(gòu)式鋼柱,上段為工字形截面,柱腳形式均為杯口插入式柱腳.上柱為單根焊接H型鋼,截面尺寸A列1500×700,最重14?5t/根,長25?895m;B列截面尺寸2750×800,最重22?05t/根,長27?850m.對于E、F列非塔樓立柱和C、D、G列各柱,重量基本在36~55t之間,基本上分二段制作,分段位置設(shè)置在一階牛腿面上,分段制作的柱子均在吊裝前進(jìn)行預(yù)拼,滿足相應(yīng)質(zhì)量要求.

3吊裝方案的選定

根據(jù)實(shí)際情況,如何經(jīng)濟(jì)、高效地完成主廠房結(jié)構(gòu)的安裝是主要的問題.而這一主要問題的關(guān)鍵是吊裝機(jī)械的選用及布置.根據(jù)工程特征,主吊機(jī)械選用2臺150t履帶吊和1臺120t汽車吊,其中150t履帶吊負(fù)責(zé)加料跨、爐子跨、鋼水接收跨、連鑄跨的吊裝,120t汽車吊負(fù)責(zé)出坯跨,切割跨、脫硫跨、干渣跨、水渣跨的安裝和附屬鋼結(jié)構(gòu)的安裝,輔助機(jī)械選用2臺50吊機(jī)和1臺45t吊負(fù)責(zé)構(gòu)件倒運(yùn)、拼裝.施工準(zhǔn)備涵蓋的內(nèi)容較多,基礎(chǔ)的正確交安是關(guān)鍵的一項,只有交安準(zhǔn)確才能保證結(jié)構(gòu)安裝的正確性.另外要考慮結(jié)構(gòu)制作與基礎(chǔ)施工的偏差,并考慮結(jié)構(gòu)制作的溫度影響,在基交安時一同消除.結(jié)構(gòu)安裝施工前還應(yīng)重點(diǎn)考慮設(shè)備的供貨、儲存、碼放等.只有合理安排組織構(gòu)件的順序,才能保證安裝的順利進(jìn)行.大轉(zhuǎn)爐工程由于施工場地較寬闊,設(shè)備單獨(dú)儲存在設(shè)備堆放場,采用二次倒運(yùn)進(jìn)行安裝,保證了施工現(xiàn)場的整潔.高強(qiáng)螺栓的管理應(yīng)重點(diǎn)對待,應(yīng)有計劃有制度的進(jìn)行管理.現(xiàn)場儲存場地應(yīng)重點(diǎn)考慮,特別是在多雨潮濕的韶關(guān)地區(qū),應(yīng)特別重視.施工安全設(shè)施的準(zhǔn)備是安裝順利進(jìn)行的保證,在充分了解圖紙的前提下經(jīng)濟(jì)合理地準(zhǔn)備好如下工作.

4鋼結(jié)構(gòu)安裝施工

4.1安裝程序

4.2編制構(gòu)件吊裝順序表

按照結(jié)構(gòu)制造的安裝圖的構(gòu)件編號及結(jié)構(gòu)的安裝順序編制吊裝順序表.

4.3構(gòu)件的合理碼放管理

為便于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝,構(gòu)件進(jìn)廠后應(yīng)進(jìn)行合理的堆放.原則為:現(xiàn)場急需安裝的應(yīng)直接堆放到現(xiàn)場,按照吊裝順序先吊裝的碼放在上頭,后吊裝的碼放在下頭.不急于吊裝的構(gòu)件暫時存放在現(xiàn)場外.堆放時應(yīng)注意柱梁分開并按照軸線分類碼放.存放場地應(yīng)設(shè)專人進(jìn)行管理,并按供貨要求和供貨清單進(jìn)行清點(diǎn),資料存檔.構(gòu)件堆放時H型構(gòu)件應(yīng)立放,不得平放.每個構(gòu)件的支點(diǎn)不得少于兩個,支點(diǎn)的位置宜在構(gòu)件端部1/7跨處,疊放時不得超過3層并用木方正確的分層墊好墊平,支點(diǎn)應(yīng)上下對齊.

4.4安裝說明

4.4.1墊鐵加工

墊鐵采用不同厚度的鋼板加工,12mm及以下鋼板采用切板機(jī)下料,較厚的鋼板采用半自動切割機(jī)切割,切割后采用角磨砂輪將毛邊磨平.

4.4.2劃線校驗

按圖對柱子進(jìn)行編號,并標(biāo)明標(biāo)高及前后方向.將柱子平放在組合平臺上,根據(jù)圖紙尺寸校驗柱子外形尺寸;檢驗柱面與斷面的垂直度.對柱子進(jìn)行外觀檢查,應(yīng)無裂紋、分層、撞傷等缺陷;節(jié)點(diǎn)接合面無嚴(yán)重銹蝕、油漆、油污等雜物;焊縫外觀檢查無裂紋和咬邊情況等.

4.5主要安裝方案

4.5.1鋼柱安裝

采用鋼板凳定位方法:杯口基礎(chǔ)清理后,采取水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀對基礎(chǔ)進(jìn)行標(biāo)高測量、軸線測量.用鋼卷尺對鋼柱實(shí)物進(jìn)行測量其長度(以牛腿處至柱腳為準(zhǔn)).以上基礎(chǔ)標(biāo)高誤差+鋼柱實(shí)物長度誤差,得到鋼板凳的加工高度,以基礎(chǔ)的實(shí)際軸線位置作為定位銷子的位置.以上方法必須在杯口基礎(chǔ)澆灌前進(jìn)行座漿墊板埋件的施工,即土建在杯口基礎(chǔ)裝模時,制作一個錐形模件安裝于基礎(chǔ)中心.在杯口基礎(chǔ)拆模后,通過二次座漿把埋件放于杯口基礎(chǔ),通過座漿墊板調(diào)整高度與水平度及定位銷軸線位置.

4.5.2吊車梁安裝

依據(jù)吊裝柱子的中心線在每根柱子的牛腿面彈出吊車梁的中心線,在吊梁中心線上設(shè)置兩點(diǎn),然后用鋼尺和彈簧稱校核并列兩根吊車梁的中心線間距(軌距).根據(jù)柱肩梁上的螺栓孔,測出兩根吊車梁對齊面的軸線,用鋼尺測出兩軸線間距是否與吊車梁的安裝長度相符.待柱子、柱間支撐安裝完畢,可將吊車梁吊裝到位,臨時固定,底部用螺栓與柱子連接,頂部用L100×8的角鋼與柱子臨時焊接,吊車梁安裝時,應(yīng)根據(jù)柱肩梁上的行車梁中心線和軸線進(jìn)行擺放.長度小于18m的吊車梁采用兩個吊點(diǎn)捆綁,大于18m吊車梁采用4個吊點(diǎn)綁扎,36m吊車梁利用150t或80t吊機(jī)吊裝就位.

4.5.3屋架安裝

1)屋架扶直與就位

屋架扶直時起重機(jī)的吊鉤應(yīng)對準(zhǔn)屋架中心,左右兩邊的纜風(fēng)繩應(yīng)對稱,吊索與水平的夾角要在45°.吊索應(yīng)使其受力均勻,以避免屋架在扶直過程中產(chǎn)生扭曲應(yīng)力.鋼屋架扶直后,應(yīng)在兩側(cè)采用鋼管或毛竹對夾屋架腹桿進(jìn)行臨時加固,以增強(qiáng)屋架縱向剛度,保證其吊裝過程不變形.緊接進(jìn)行吊裝就位.在吊裝時考慮到屋架的安裝順序和兩端方向,用安裝螺栓與廠房柱連接,以保持屋架的穩(wěn)定.屋架的綁扎點(diǎn)選在上弦的節(jié)點(diǎn)處,且采用4個吊點(diǎn)左右對稱,高于屋架的重心,使屋架起吊后能基本保持水平,不搖晃不傾翻.在屋架的兩端拉設(shè)穩(wěn)繩,吊裝時由兩名工人拉緊熘繩,以便于控制屋架轉(zhuǎn)動.

2)屋架的吊裝就位和臨時固定

在屋架吊裝前使用經(jīng)緯儀和卡尺在柱頂測出定位軸線,檢查相應(yīng)柱頭的間距和屋架的幾何尺寸.屋架吊起離地面300mm左右時,將屋架轉(zhuǎn)至吊裝位置的下方,再將屋架提升到柱上方500mm左右,然后將屋架緩緩降至安裝位置進(jìn)行對位作業(yè).吊機(jī)選用150t或80t履帶吊.第一榀屋架的臨時固定應(yīng)準(zhǔn)確可靠,采用每側(cè)兩根直徑11mm的鋼絲繩從兩邊拉牢的方法進(jìn)行.第二榀屋架的臨時固定用工具式水平支撐與第一榀屋架連接,以后各屋架與前一榀屋架采用相同方法連接.每榀屋架一邊至少有兩個工具式水平支撐.后續(xù)各屋架的位置和垂直度通過這些工具式支撐進(jìn)行調(diào)整.每相鄰兩榀屋架吊裝就位,經(jīng)校正滿足設(shè)計和規(guī)范要求并與柱頂按設(shè)計要求固定后,及時將屋架支撐系統(tǒng)桿件安裝到位,使之成為一個相對獨(dú)立的單元,取下工具式支撐,安裝屋面檀條.

3)屋架固定

屋架兩端與廠房柱的固定,上弦采用支托板焊接加永久螺栓的連接方法,下弦采用焊接的方法.支托板與屋架上弦端板的頂緊面必須保證有2/3以上接觸面.安裝螺栓孔不能任意用氣割擴(kuò)孔,永久性螺栓不得墊2個以上的墊圈,螺栓外露絲扣長度不少于2~3扣.[1]

4.5.4高強(qiáng)螺栓的保管與緊固

1)高強(qiáng)螺栓的保管:高強(qiáng)螺栓在使用時應(yīng)輕裝、輕卸,防止損壞螺紋.高強(qiáng)螺栓應(yīng)按包裝箱上注明的批號、規(guī)格分類保管,室內(nèi)存放.堆放不宜過高.使用時應(yīng)防止生銹和污染臟物.高強(qiáng)螺栓在安裝使用前嚴(yán)禁任意開箱.當(dāng)天剩余的螺栓必須妥善保管,不得亂扔、亂放.安裝時不得將螺栓強(qiáng)行打入,防止損壞螺紋,扭矩系數(shù)發(fā)生變化.

2)高強(qiáng)螺栓的緊固:本工程所有柱、梁及支撐連接采用中國標(biāo)準(zhǔn)的鋼結(jié)構(gòu)用10.9級扭剪型高強(qiáng)螺栓,單軌吊車梁的連接采用普通螺栓.扭剪型高強(qiáng)螺栓的擰緊一般節(jié)點(diǎn)分為初擰、終擰.對于大型節(jié)點(diǎn)應(yīng)分為初擰、復(fù)擰、終擰.初擰及復(fù)擰后的高強(qiáng)螺栓在螺母上涂黃色油漆然后用專用扳手進(jìn)行終擰打掉梅花頭.要求外露一個絲牙.高強(qiáng)螺栓在初擰、復(fù)擰和終擰時,應(yīng)按照由中央順序向兩側(cè)對稱施擰.初擰、復(fù)擰及終擰應(yīng)在同一天內(nèi)完成.[2]

5施工設(shè)施

5.1結(jié)構(gòu)安裝設(shè)施

結(jié)構(gòu)安裝時人員上下采用鋼爬梯,鋼柱安裝前在地面提前安裝臨時爬梯.直爬梯制作考慮標(biāo)準(zhǔn)化,每節(jié)爬梯長度5m,寬度400mm,用-40×4扁鋼和Φ12圓鋼制作,圓鋼和扁鋼打孔塞焊,踏步高度300mm,爬梯之間連接可使用螺栓連接,即在爬梯兩端的扁鋼上分別打兩個Φ18mm的孔,用M16螺栓把兩節(jié)爬梯連接起來.爬梯安裝在柱子的小面上,以免影響鋼梁的安裝.爬梯與鋼柱固定方法:爬梯上端以柱箍形式與鋼柱固定,柱箍用∠63×6角鋼和Φ16對拉螺栓制作,柱箍與鋼柱之間夾墊4mm厚橡膠墊,爬梯與柱箍用螺栓連接,爬梯與鋼柱間留出100mm距離爬梯詳圖及安裝方法附圖.為了方便人員的上下,廠房的正式樓梯應(yīng)及時進(jìn)行安裝.

5.2構(gòu)件安裝平臺

鋼梁及支撐安裝時,在節(jié)點(diǎn)位置應(yīng)搭設(shè)操作平臺,在每個梁柱結(jié)點(diǎn)處和兩柱相接處均需安裝操作平臺,操作平臺由柱箍、腳手板和防護(hù)欄桿組成,柱箍用∠63×6角鋼和Φ20對拉螺栓制作,柱箍與鋼柱之間夾墊4mm厚橡膠墊,角鋼及螺栓的長度應(yīng)根據(jù)鋼柱截面尺寸加工,角鋼應(yīng)從柱邊伸出800mm,以便于鋪設(shè)腳手板和留出人員上下空隙.每個操作平臺設(shè)兩組柱箍、4塊腳手板,四面安裝圍護(hù)欄桿,腳手板與柱箍的角鋼綁扎牢固,與鋼柱留出500mm空隙,便于施工人員上下并按規(guī)程搭設(shè)安全防護(hù)圍欄,操作平臺應(yīng)在鋼柱安裝前進(jìn)行安裝.

5.3人員水平行走

安裝人員在各層水平行走時,應(yīng)在通道中通行.通道采用腳手板鋪設(shè),利用腳手管搭設(shè)水平防護(hù)欄桿.

6安全設(shè)施

6.1防人員墜落設(shè)施

防人員墜落主要從以下幾個方面考慮:1)人員爬鋼梯時,采用墜落自鎖裝置,解決鋼爬梯無保護(hù)的問題.自鎖裝置使用時應(yīng)注意不能裝反.人員爬行時,自鎖裝置應(yīng)始終在人員的上方.2)安裝鋼梁及支撐時,由于通道暫不能搭設(shè),因此安裝同鋼柱連接的鋼梁時,人員站在操作平臺上,安全帶掛在防護(hù)欄桿上.安裝同主梁連接的鋼梁及支撐時,主鋼梁部位掛安全防護(hù)繩,人員將安全帶掛在防護(hù)繩上行走.當(dāng)主梁安裝完成后應(yīng)及時掛設(shè)安全網(wǎng),并在結(jié)構(gòu)外側(cè)搭設(shè)挑網(wǎng).

6.2防物體墜落設(shè)施

安裝使用的工具,如扭矩扳手、過沖、扳手、撬棍、角磨機(jī)等應(yīng)采用安全保護(hù)繩,防止墜落.使用的螺栓墊片等應(yīng)放入工具袋.

7施工體會

1)基礎(chǔ)的正確交安是關(guān)鍵的一項,只有交安準(zhǔn)確才能保證結(jié)構(gòu)安裝的正確性.

2)安裝鋼柱時采用鋼板凳定位銷法與常規(guī)的預(yù)埋件、墊板安裝法對比,具有簡便易行、降低人工、機(jī)械成本以及工人的勞動強(qiáng)度、提高安全系數(shù)和工作效率等優(yōu)點(diǎn).

3)結(jié)構(gòu)安裝施工前還應(yīng)重點(diǎn)考慮設(shè)備的供貨、儲存、碼放等,只有合理安排組織構(gòu)件的順序,才能保證安裝的順利進(jìn)行.

4)對于高強(qiáng)螺栓施工,初擰順序及緊固力大小對螺栓緊固的均勻性有很大影響.通過對稱初擰使構(gòu)件連接板層密貼程度提高,保證各螺栓均勻受力,摩擦面性能得到充分利用,節(jié)點(diǎn)承載力提高.

5)施工安全設(shè)施的準(zhǔn)備是安裝順利進(jìn)行的保證.