冶金業鋼結構廠房施工路徑

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1前言

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

2工程概況

大轉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.上部采用全鋼結構,總重約1?9萬.t其中,柱子為二階或三階格構式鋼柱,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,分段位置設置在一階牛腿面上,分段制作的柱子均在吊裝前進行預拼,滿足相應質量要求.

3吊裝方案的選定

根據實際情況,如何經濟、高效地完成主廠房結構的安裝是主要的問題.而這一主要問題的關鍵是吊裝機械的選用及布置.根據工程特征,主吊機械選用2臺150t履帶吊和1臺120t汽車吊,其中150t履帶吊負責加料跨、爐子跨、鋼水接收跨、連鑄跨的吊裝,120t汽車吊負責出坯跨,切割跨、脫硫跨、干渣跨、水渣跨的安裝和附屬鋼結構的安裝,輔助機械選用2臺50吊機和1臺45t吊負責構件倒運、拼裝.施工準備涵蓋的內容較多,基礎的正確交安是關鍵的一項,只有交安準確才能保證結構安裝的正確性.另外要考慮結構制作與基礎施工的偏差,并考慮結構制作的溫度影響,在基交安時一同消除.結構安裝施工前還應重點考慮設備的供貨、儲存、碼放等.只有合理安排組織構件的順序,才能保證安裝的順利進行.大轉爐工程由于施工場地較寬闊,設備單獨儲存在設備堆放場,采用二次倒運進行安裝,保證了施工現場的整潔.高強螺栓的管理應重點對待,應有計劃有制度的進行管理.現場儲存場地應重點考慮,特別是在多雨潮濕的韶關地區,應特別重視.施工安全設施的準備是安裝順利進行的保證,在充分了解圖紙的前提下經濟合理地準備好如下工作.

4鋼結構安裝施工

4.1安裝程序

4.2編制構件吊裝順序表

按照結構制造的安裝圖的構件編號及結構的安裝順序編制吊裝順序表.

4.3構件的合理碼放管理

為便于結構構件的安裝,構件進廠后應進行合理的堆放.原則為:現場急需安裝的應直接堆放到現場,按照吊裝順序先吊裝的碼放在上頭,后吊裝的碼放在下頭.不急于吊裝的構件暫時存放在現場外.堆放時應注意柱梁分開并按照軸線分類碼放.存放場地應設專人進行管理,并按供貨要求和供貨清單進行清點,資料存檔.構件堆放時H型構件應立放,不得平放.每個構件的支點不得少于兩個,支點的位置宜在構件端部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,支點應上下對齊.

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下料,較厚的鋼板采用半自動切割機切割,切割后采用角磨砂輪將毛邊磨平.

4.4.2劃線校驗

按圖對柱子進行編號,并標明標高及前后方向.將柱子平放在組合平臺上,根據圖紙尺寸校驗柱子外形尺寸;檢驗柱面與斷面的垂直度.對柱子進行外觀檢查,應無裂紋、分層、撞傷等缺陷;節點接合面無嚴重銹蝕、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:杯口基礎清理后,采取水準儀、經緯儀對基礎進行標高測量、軸線測量.用鋼卷尺對鋼柱實物進行測量其長度(以牛腿處至柱腳為準).以上基礎標高誤差+鋼柱實物長度誤差,得到鋼板凳的加工高度,以基礎的實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澆灌前進行座漿墊板埋件的施工,即土建在杯口基礎裝模時,制作一個錐形模件安裝于基礎中心.在杯口基礎拆模后,通過二次座漿把埋件放于杯口基礎,通過座漿墊板調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,在吊梁中心線上設置兩點,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,應根據柱肩梁上的行車梁中心線和軸線進行擺放.長度小于18m的吊車梁采用兩個吊點捆綁,大于18m吊車梁采用4個吊點綁扎,36m吊車梁利用150t或80t吊機吊裝就位.

4.5.3屋架安裝

1)屋架扶直與就位

屋架扶直時起重機的吊鉤應對準屋架中心,左右兩邊的纜風繩應對稱,吊索與水平的夾角要在45°.吊索應使其受力均勻,以避免屋架在扶直過程中產生扭曲應力.鋼屋架扶直后,應在兩側采用鋼管或毛竹對夾屋架腹桿進行臨時加固,以增強屋架縱向剛度,保證其吊裝過程不變形.緊接進行吊裝就位.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,以保持屋架的穩定.屋架的綁扎點選在上弦的節點處,且采用4個吊點左右對稱,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.在屋架的兩端拉設穩繩,吊裝時由兩名工人拉緊熘繩,以便于控制屋架轉動.

2)屋架的吊裝就位和臨時固定

在屋架吊裝前使用經緯儀和卡尺在柱頂測出定位軸線,檢查相應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行對位作業.吊機選用150t或80t履帶吊.第一榀屋架的臨時固定應準確可靠,采用每側兩根直徑11mm的鋼絲繩從兩邊拉牢的方法進行.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.后續各屋架的位置和垂直度通過這些工具式支撐進行調整.每相鄰兩榀屋架吊裝就位,經校正滿足設計和規范要求并與柱頂按設計要求固定后,及時將屋架支撐系統桿件安裝到位,使之成為一個相對獨立的單元,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高強螺栓的保管與緊固

1)高強螺栓的保管:高強螺栓在使用時應輕裝、輕卸,防止損壞螺紋.高強螺栓應按包裝箱上注明的批號、規格分類保管,室內存放.堆放不宜過高.使用時應防止生銹和污染臟物.高強螺栓在安裝使用前嚴禁任意開箱.當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行打入,防止損壞螺紋,扭矩系數發生變化.

2)高強螺栓的緊固:本工程所有柱、梁及支撐連接采用中國標準的鋼結構用10.9級扭剪型高強螺栓,單軌吊車梁的連接采用普通螺栓.扭剪型高強螺栓的擰緊一般節點分為初擰、終擰.對于大型節點應分為初擰、復擰、終擰.初擰及復擰后的高強螺栓在螺母上涂黃色油漆然后用專用扳手進行終擰打掉梅花頭.要求外露一個絲牙.高強螺栓在初擰、復擰和終擰時,應按照由中央順序向兩側對稱施擰.初擰、復擰及終擰應在同一天內完成.[2]

5施工設施

5.1結構安裝設施

結構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.直爬梯制作考慮標準化,每節爬梯長度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,廠房的正式樓梯應及時進行安裝.

5.2構件安裝平臺

鋼梁及支撐安裝時,在節點位置應搭設操作平臺,在每個梁柱結點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根據鋼柱截面尺寸加工,角鋼應從柱邊伸出800mm,以便于鋪設腳手板和留出人員上下空隙.每個操作平臺設兩組柱箍、4塊腳手板,四面安裝圍護欄桿,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程搭設安全防護圍欄,操作平臺應在鋼柱安裝前進行安裝.

5.3人員水平行走

安裝人員在各層水平行走時,應在通道中通行.通道采用腳手板鋪設,利用腳手管搭設水平防護欄桿.

6安全設施

6.1防人員墜落設施

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,解決鋼爬梯無保護的問題.自鎖裝置使用時應注意不能裝反.人員爬行時,自鎖裝置應始終在人員的上方.2)安裝鋼梁及支撐時,由于通道暫不能搭設,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繩,人員將安全帶掛在防護繩上行走.當主梁安裝完成后應及時掛設安全網,并在結構外側搭設挑網.

6.2防物體墜落設施

安裝使用的工具,如扭矩扳手、過沖、扳手、撬棍、角磨機等應采用安全保護繩,防止墜落.使用的螺栓墊片等應放入工具袋.

7施工體會

1)基礎的正確交安是關鍵的一項,只有交安準確才能保證結構安裝的正確性.

2)安裝鋼柱時采用鋼板凳定位銷法與常規的預埋件、墊板安裝法對比,具有簡便易行、降低人工、機械成本以及工人的勞動強度、提高安全系數和工作效率等優點.

3)結構安裝施工前還應重點考慮設備的供貨、儲存、碼放等,只有合理安排組織構件的順序,才能保證安裝的順利進行.

4)對于高強螺栓施工,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,節點承載力提高.

5)施工安全設施的準備是安裝順利進行的保證.