冶金業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠房施工路徑論文
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(xiàng)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(shí)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(tái)150t履帶吊和1臺(tái)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(tái)50吊機(jī)和1臺(tái)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(xiàng)，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(shí)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(chǔ)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(chǔ)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(jì)劃有制度的進(jìn)行管理.現(xiàn)場儲(chǔ)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(hào)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(shí)存放在現(xiàn)場外.堆放時(shí)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(shí)H型構(gòu)件應(yīng)立放，不得平放.每個(gè)構(gòu)件的支點(diǎn)不得少于兩個(gè)，支點(diǎn)的位置宜在構(gòu)件端部1/7跨處，疊放時(shí)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(dòng)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(yàn)
按圖對柱子進(jìn)行編號(hào)，并標(biāo)明標(biāo)高及前后方向.將柱子平放在組合平臺(tái)上，根據(jù)圖紙尺寸校驗(yàn)柱子外形尺寸;檢驗(yàn)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(shí)，制作一個(gè)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(shí)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(shí)焊接，吊車梁安裝時(shí)，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(gè)吊點(diǎn)捆綁，大于18m吊車梁采用4個(gè)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(shí)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(shí)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(shí)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(gè)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(shí)由兩名工人拉緊熘繩，以便于控制屋架轉(zhuǎn)動(dòng).
2)屋架的吊裝就位和臨時(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)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(gè)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(jì)和規(guī)范要求并與柱頂按設(shè)計(jì)要求固定后，及時(shí)將屋架支撐系統(tǒng)桿件安裝到位，使之成為一個(gè)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(gè)以上的墊圈，螺栓外露絲扣長度不少于2~3扣.
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(shí)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(hào)、規(guī)格分類保管，室內(nèi)存放.堆放不宜過高.使用時(shí)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(shí)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(jí)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(gè)絲牙.高強(qiáng)螺栓在初擰、復(fù)擰和終擰時(shí)，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.
5施工設(shè)施
5.1結(jié)構(gòu)安裝設(shè)施
結(jié)構(gòu)安裝時(shí)人員上下采用鋼爬梯，鋼柱安裝前在地面提前安裝臨時(shí)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12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(gè)18mm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16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(shí)進(jìn)行安裝.
5.2構(gòu)件安裝平臺(tái)
鋼梁及支撐安裝時(shí)，在節(jié)點(diǎn)位置應(yīng)搭設(shè)操作平臺(tái)，在每個(gè)梁柱結(jié)點(diǎn)處和兩柱相接處均需安裝操作平臺(tái)，操作平臺(tái)由柱箍、腳手板和防護(hù)欄桿組成，柱箍用∠63×6角鋼和20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(gè)操作平臺(tái)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(tái)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(shí)，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(gè)方面考慮：
1)人員爬鋼梯時(shí)，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(shí)應(yīng)注意不能裝反.人員爬行時(shí)，自鎖裝置應(yīng)始終在人員的上方.
2)安裝鋼梁及支撐時(shí)，由于通道暫不能搭設(shè)，因此安裝同鋼柱連接的鋼梁時(shí)，人員站在操作平臺(tái)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(shí)，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(shí)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(huì)
1)基礎(chǔ)的正確交安是關(guān)鍵的一項(xiàng)，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(shí)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(dòng)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(chǔ)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.
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