大跨度钢结构桁架吊装施工工法

大跨度钢结构桁架吊装施工工法1 前言大跨度钢结构桁架吊装施工工法是我公司立足于现有机具装备，针对山区施工现场狭窄，经过施工安装工艺可行性研究、施工方案优化及调研工作，自行开发的具有首创性和先进性的施工工法。本工法2005年首次应用于攀钢新3#高炉易地大修工程，在狭窄的施工场地，完成了总长210m，单段跨度达75m重约184t的钢结构通廊的安装； 2006年应用于攀钢白马矿一期建安工程，取得了良好的经济和社会效益。实践证明，该工法技术先进，安全适用，经济社会效益显著。新3#高炉上料主皮带钢结构通廊总重750t(不含顶部镀锌瓦及侧面雨搭部分) 横跨出铁场、主控楼等建筑物，截面尺寸4.95m4.95m，总长209m，坡度10.92，共分成三段四个支架。2#、3#、4#支架顶部标高分别为33.381m、46.602m、59.904m，其中2#支架3#支架段（第二段）和3#支架4#支架段（第三段）跨长(节点长)分别为70m、75 m，4#支架设在高炉之上。通廊示意见下图。59.90446.604高炉第一段通廊第二段通廊第三段通廊2#支架3#支架4#支架中控楼设置的临时支架图2 临时高架铁桥1#斜坡公路3000tm塔吊轨道高架桥17000mmm75900mm出铁场中控楼4800mm皮带通廊临时支架位 图3 通廊俯视图临时钢桥未组装成框架前单片钢结构桁架最重达68t，其中，桁架上弦为焊接H型钢4504502030，下弦为焊接H型钢4504501824，材质均为Q345B钢。4.95m4.95m图4表1 通廊有关参数表桁架编号数 量总 重 量（t）跨度（m）单片桁架重量（t）第二段（HJ1）1188.2669.15461第三段（HJ2）1183.2357568；59第一段（HJ3）1116.141.836对于这种大型桁架，特别是在现场狭窄并有建筑物阻隔条件下，即使采用大型起重机吊装，其施工技术难度也是不言而喻的，而片状钢结构桁架失稳控制又是必须重点考虑的问题，3#支架介于中控楼与出铁场厂房之间，采用多机抬吊作业其安全风险性较大，在筛选了多个施工方案后，针对各桁架段及支架特点，结合现有的技术和装备水平，研究采用分片加固吊装，两机、三机抬吊、临时架设高架桥以及增设临时支架的施工方法完成了本次施工。并由此总结出了本工法。2 工法特点2.1 在狭窄的施工场所，对大跨度钢结构桁架安装，由于地域限制，不能采用地面组对焊接，整体吊装的方法。只能将其分解成单片进行吊装，最后在空中完成整个钢结构桁架的组对。2.2 由于单片桁架的刚度、强度较小，吊装过程中容易造成失稳，在施工前应对其进行加固处理，以防止失稳造成重大事故的发生。下图为加固完毕的桁架。2.3 合理选择每段桁架的吊装顺序。采用两机、三机抬吊完成桁架的安装。3 适用范围本工法适用于跨度在120m以内的各类钢结构桁架安装，特别是场地狭窄、大型、超重、单机或多机无法完成整体吊装的大跨度钢结构桁架安装。4 工艺原理4.1 充分利用吊装设备的能力，将其分解成单片进行吊装，最后在空中完成整个钢结构桁架的组对。4.2 利用桁架自身的刚度、强度，同时对其加固，保证在安装过程中不发生失稳造成事故。5 施工工艺流程及操作要点5.1 工艺流程构件组对桁架加固桁架吊装桁架组对5.2 施工工序及操作要点5.2.1 钢结构的制作应按施工图纸要求及有关标准规范进行，并在厂内预组装，预组装后的钢结构桁架应有连接定位装置、中心线及标高标记。5.2.2 根据运输能力分节制作，运往现场后再拼装成整体。5.2.3 桁架加固按照下图所示进行。加固的长度，采用的材料，应经过计算。HL111桁架上弦钢管槽钢不加固L2加固区间L3不加固L2桁架理论节点总长Lh槽钢钢管H钢管图8 桁架加固5.2.4 吊装时，采用两机台吊，由于起重机的吊装能力不同，和站位的差别，应分别考虑计算起重机的起吊重量，以此确定各起重机的吊点。见下图。图9 起重机吊点的确定5.2.5 在一片桁架已吊装到位，而第二片桁架正好位于其下发生交叉时，主吊机不能直接到位的情况下，则需采用空中换钩的办法进行吊装。如图10示。由于中控楼在3#支架处阻隔，先用一台150t履带式起重机与一台100t汽车起重机，将桁架从组装巷道内平移吊出至3#支架柱脚与2#支架柱脚间。3#支架两柱脚中心宽17.3m，其净空高度也可满足100t汽车起重机伸臂及回转要求，100t汽车起重机停置于3#支架下，在100t汽车起重机将70m桁架平移吊出不松钩的情况下，3#支架处的250t履带式起重机84m主臂跨越已安装的第一片桁架上弦落钩挂绳，250t履带式起重机吊绳绷紧后，100t汽车起重机松钩，完成空中换钩动作（见图），由一台250t履带式起重机和一台150t履带式起重机将桁架提升到超过主控楼高度同时移车行走或转杆、提升并吊装到位。为防止吊装中碰撞，第二片桁架端头的门柱横梁在地面先切去1m，吊装完成后按二级焊缝并补强恢复。5.2.6 每片桁架吊装到位后，应立即将其下弦与支架固定，上弦则采用打支撑的方法，将桁架调整后固定。5.2.7.1 对超长不能一次完成吊装的桁架，可将其分成两段并设临时支架完成施工，如下图示。5.2.7.2 在两片桁架吊装到位后，应马上将其连接，以形成一个相对稳定的整体。施工时可在等距的上、下弦处进行连接。下图为两片桁架吊装到位后的情况。5.2.7.3 在桁架形成一个相对稳定的整体后，即可进行系杆等的安装。下图为基本安装完毕的通廊。6 机具设备本工法使用的主要机具设备见下表。表2 主要机具设备表序号名称规格单位数量备注1塔式起重机3000tm台1主吊2履带式起重机250t台1主吊3履带式起重机150t台1主吊4汽车起重机100t台1辅吊5汽车起重机50t台2辅吊6钢丝绳扣根2根据吊装重量选择7专用吊具套17 质量控制7.1 本工法应执行的标准。钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）。7.2 技术措施及管理方法1）根据工程的实际情况，编写施工作业指导书，并下发到作业人员，同时作好安全、技术交底。2）大跨度单片钢结构桁架的吊装，在考虑吊装工艺的同时应将防止桁架失稳措施作为重要工序予以考虑。除桁架自身加固外，临时定位采用的连接和各种支撑亦很重要，要逐一检查确认。3）在复杂地形下，由于场地所限，吊装区域內不可能停置多台起重机械或大型起重机不便移动及无法进入时，采用辅助吊机空中换钩和增设临时支架加以解决。4）使用大型起重机应根据现场和负载情况仔细地作出比例图和移位图度。8 安全措施8.1 施工人员应严格遵守各自的安全操作规程。8.2 吊装作业前，操作人员应熟知施工方案和施工作业指导书，并由编制人员进行安全技术交底。8.3 操作时，应严格按照批准的施工方案和施工作业指导书进行。8.4 起重设备在投用前，应进行全面的检查，并符合相关规定的要求。8.5 吊装机具钢索、绳索，吊装构件前应进行严格检查，对不符合安全规范要求的，须进行更换。吊装设备用的工机具、钢绳、滑轮组、吊环等，要有足够的安全系数，禁止以小代大。8.6 吊装前设置统一指挥人员，安检人员应提前到位，吊装区域设置警戒线。8.7 吊装应选择晴朗、无风或微风（3级以下）的天气进行，安装时间段控制在早7：0016：00。8.8 安排专人对吊装区域进行警戒，防止无关人员进入施工区域。8.9 在进行空中换钩前，应在桁架的相应位置设置爬梯及操作时的安全带挂点。8.10吊装全过程必须在安全管理体系的有效的监控之下进行。9 环保措施9.1 施工现场“一图四牌”齐全，即总平面示意图，施工公告牌、工程概况牌、施工进度牌、安全纪律牌、各种标牌（包括其它标语牌）应悬挂在门前或场内明显位置。9.2 施工现场大临设施井然有序，库房、办公室、值班室等按平面布置搭设，室内外整洁卫生，有一个良好的生产、工作环境。9.3 施工现场建筑、安装材料、机具、设备、构件和周转材料按平面布置定点整齐堆放，悬挑结构不得堆放料具和杂物。道路畅通无阻，供排水系统畅通无积水，施工现场场地平整干净。9.4 施工现场划区管理，每道工序都注意做好文明整洁工作；建筑垃圾及时清运，开挖场地及时平整；材料和工具及时回收、维修、保养、利用、归库，做到工完料净、场清、各工序成品保护好。9.5 噪声污染控制，合理分布动力设备的工作场所，避免一个作业点运行较多的机械设备。9.6 减少粉尘污染，由于施工区域位于现场交通要道，对运输道路应定时洒水降尘。9.7 高空作业，各种垃圾（如焊条头、各种包装）不准随意丢弃，应在施工结束后，带到地面垃圾堆放地，并定时清理，同时不准燃烧垃圾。9.8 工程完工后，按要求及时清理工地环境，做到工完料清、场地干净。10 施工人力资源安排表3 施工人力资源安排表序 号工 种岗 位数 量附 注1管 理现场总指挥1施工现场总负责2起重工起重设备指挥6分别负责6台起重设备的指挥3起重工吊 装10负责构件吊装4焊 工配合吊装26配合吊装、组对5电 工电器设备管理4现场电器设备管理6安全员安全管理2现场安全管理7质量员质量管理1现场质量管理8测量工测 量4现场测量9合 计5411 效益分析本工法适合山区场地狭窄的地域采用。在新3#高炉施工时，当时考虑增加2个支架以降低施工的难度，但由于建设用地紧张，为节省了建筑用地，还是采用原设计。两个方案比较如下：1、增加支架的方案桩基（挖孔桩）4个 120万支架2个150t 100万措施费用 20万合计：240万2、原方案措施费用50万故节约投资在190万元以上。在社会效益上，由于减少了制作、安装的总量，使工期有所提前，同时，由于安装难度大，企业的技术