特重钢结构厂房案例.doc

大吨位起重设备特重钢结构厂房施工质量的控制案例 （一） 项目概况 国内某电气集团重型机器有限公司建设项目地处广东省南海之滨，是国内为核电站提供大型承压设备、重型石化容器的制造基地及大型汽轮发电机和余热锅炉总装的出海口基地，工程主要内容包括：新建钢结构联合厂房长256m，700t级36m跨重型总装厂房、400t级36m跨加工及组装厂房、160t级30m跨轻型加工厂房和63t级30m跨辅助厂房组成的联合厂房，配套建设3000DWT级重型专用码头、9MeV直线加速器探伤室等该项目生产工艺设备和厂房设施都达到了国际同行业先进水平，其中：起重700t特重钢结构厂房、单件起吊量1400t重型专用码头和9MeV探伤室室腔体积均为国内之最。该项目技术复杂、质量要求高，加之该地区地质条件复杂，表面吹沙回填层以下地下淤泥层厚达1822m，好比在“豆腐块”上新建重型厂房建筑，施工难度可以想像。限于篇幅本书仅对钢结构厂房制作、安装质量控制过程及相关经验作论述。（二） 重型钢结构厂房施工、监理的特点和重点 重型钢结构从加工制作、运输到现场拼焊、安装各个环节自始至终都围绕大、重、厚这3个特点和质量要求高这个重点进行。工程最大构件为重型总装跨钢柱，单件重量130t，外型尺寸5080120039000mm，钢板厚2650mm，焊缝等级要求高（对接焊缝、肩梁的腹板、柱肢焊缝和吊车梁焊缝等均为一级焊缝）。为了便于运输，制作时将钢柱分为上柱、肩梁、下柱3部分施工，其中肩梁部分为箱形格构式结构，单件重60t，外形尺寸508012009080mm，制作难度很大。因此，钢柱肩梁的制作是工程构件制作的重点和难点；现场拼焊和安装质量是施工、监理控制的另一重点，工程上部结构采用钢架结构体系，屋面梁空中对接焊，对钢结构制作、安装精度要求很高，否则对接梁装不上，施焊更无法进行。施工过程中需克服许多困难，监理公司应提出合理化建议，确保主体结构施工顺利。（三） 制作过程质量控制的实践与体会 1选择有实力的、合格的总承包商不但要按监理规范的要求核查承包商的质量管理体系、机构设置、人员配备、制度健全情况等，还要了解承包商财务状况和参建人员的业绩情况。钢结构图纸是建筑工程中最复杂的图纸，施工、监理单位不仅要看得懂图纸，施工单位还要根据图纸采购、放样、组焊，没有实力的承包商是无法胜任以上工作的；工程主钢构件均选用高层建筑钢，板厚大于28mm的钢板还有Z向材质要求，此种钢材国内只有极少数厂家生产，奇货可居的情况之下订货条件也很苛刻，施工单位构件进场前60%以上的资金就已支出，虽然建设单位已支付预付款和材料进度款，但财务状况不好的承包单位仍是无法承受前期费用的。2审查分包单位资质和装备实力构件加工制作允许委托有实力和经验的分包商承担，监理工程师应参加对分包商的考察、审查工作，重点审查分包商单位资质、人员岗位证书和试验室资质情况，装备上应具备能加工最厚、最宽钢板的矫平、切割、制孔、边缘加工、组装和焊接、端部加工和摩擦面处理、除锈和涂装等工序的设备，厂房内应有满足最大构件起吊能力的起重设备，以上充要条件中缺少任何一项均会造成加工制作困难，无法达到工序质量要求。3驻场监理，注意方案控制选定钢构件加工制作分包商后，监理机构应向现场派驻有经验的监理工程师，通过总包单位驻厂代表要求分包商编制构件制作、构件防腐施工方案，并对方案进行审批（总监应签署审批意见）。审批时主要考虑施工方案能否满足设计图纸及图纸会审要求和合同要求，能否满足工期要求，是否满足法律法规和技术标准要求。若不能满足，即通过总包单位要求分包商进行完善，待方案重新审查认可后才同意正式投料开工。4对进厂材料进行控制钢构件所用材料主要包括钢板、油漆和焊接材料。用于工程的材料必须符合国家规范要求，材料进场后承包商首先进行自检，自检合格后向监理公司进行报验，不合格的材料不准用于工程中。（1） 钢材进场检验。钢板进场时应督促承包商对照供货单位提供的供货单逐张进行自检，检查内容包括：1） 核对质量检验报告和钢板上的炉批号是否一致；2） 厚度、长度、宽度是否与清单一致，尺寸是否超差；3） 钢板的平面度、直线度是否超差；4） 对40mm以上有Z向要求的钢板在监理见证下进行抽样复检。（2） 焊接材料检验。焊接材料应具有出厂合格证明书和质量保证书，材料进厂时按相应标准检查验收，对材质有怀疑时，进行复检，合格后方可使用。5对制作过程进行质量控制（1） 构件的下料质量直接影响到构件的制作质量。构件下料前需将板料上的油污、泥土等杂物清理干净，板料划线后，对划线尺寸进行抽检，检查其尺寸是否有偏差，是否留有切割余量。下料后应对首件进行全面尺寸检查。下料过程中要对重要部件进行抽检，检查外形尺寸是否符合规范要求，有无切割变形，坡口加工质量是否符合规范要求，下料后切割边和坡口要打磨干净，不得有毛刺及较大的弧坑。（2） 组装质量控制。构件组装时应严格执行工艺要求，不得对施工方案进行随意改动。组装前应先制作组装平台，组装平台制作及构件组装过程中主要进行以下控制：1） 组装平台水平度、外形尺寸符合要求，结构合理、强度满足要求；2） 构件组装的外形尺寸符合图纸和规范要求；3） 焊缝组对间隙符合图纸和规范要求；4） 焊缝错边量符合规范要求；5） 在构件组装过程中，监理工程师应对关键部位进行重点检查，如下柱和底板间的刨平顶紧面、肩梁刨平顶紧面均为主要受力部位，应在组装后对每个构件进行检查，检查刨平顶紧面的接触面积是否符合规范要求；6） 对隐蔽部位进行重点检查，所有隐蔽部位（主要指箱形肩梁封闭前和防腐隐蔽前）隐蔽前均需向监理报验，经监理工程师检查合格后方可进行下道工序的施工。（3） 焊接质量控制。肩梁制作是焊接工序质量控制的关键工序，由于80%焊缝采用角接和对接组合焊缝，且焊缝密集，焊接空间狭小，焊接量大，焊接变形不易控制，焊缝质量难以保证。为了保证焊接质量，现场主要从以下几方面进行控制：1） 焊接质量控制体系。焊接质量控制体系是钢结构制作质量保证体系的一部分，该体系的建立必须具备以下条件：a配备专业焊接技术人员和焊接质量检验人员；b有一套适应施工现场的焊接管理制度，如焊接工艺评定、焊接工艺及施工方案、焊接材料、焊接设备、焊接技术、焊缝返修、焊工资格评定等管理制度；c建立一套行之有效的工作程序、工作依据和工作凭证，并遵照执行。工作程序是指工艺评定、工艺修改、焊缝返修、质量问题的处理和预防等一系列焊接质量控制程序。工作依据是指工艺、图纸等，如焊工的工作依据是焊接通用工艺守则及焊接工艺卡；焊接技术员的工作依据是施工图、工艺评定报告；焊接质检员的工作依据是施工图、焊接作业指导书、焊接质量验评标准等。工作凭证是指焊接管理中的各项表格、报告和原始记录，焊缝外观质量检验记录、焊接技术交底记录、焊条烘烤记录、焊条领用和回收记录、焊接施工记录、焊缝无损探伤报告、焊缝无损探伤委托单、焊缝返修通知单等。2） 焊工的检查、管理。为保证焊接质量，要求所有参与焊接施工的人员必须是经考试合格的焊工，持证上岗，证书复印件应报监理存档。3） 焊接工艺评定。焊接工艺的编制和试验以及工艺评定是指导焊接作业必不可少的一项工作：a焊接工艺的编制：根据施工图提出的焊接质量要求和施工规范要求编制焊接施工工艺，焊接工艺编制的主要内容应包括：坡口加工，焊接方法的选定，焊接材料与焊接参数的选定，焊接顺序，焊接预热及焊后热处理方法与参数的选定，焊接接头质量检验方法、数量及合格标准，焊接接头表面处理要求。b焊接工艺评定：本工程因材质特殊，应在材料进场后进行焊接工艺评定，评定数量以满足本工程施工生产需要为准。c焊接作业指导书：依据焊接工艺评定确定的有关参数，制作厂应编写焊接作业指导书，作为指导焊工从事产品焊接的依据，它是克服焊接过程随意性、严格贯彻工艺质量要求的重要手段，是提高焊接工程质量的可靠保证。制作厂应在工程施焊或焊工培训、考试之前发给焊工或以技术交底方式向焊工讲解并使其遵照执行。4） 焊接过程质量控制：a为保证焊接质量，在对接焊的引弧端和熄弧端，必须安装与母材相同材料的引出板，引出板的剖口形式和板厚与构件相同，长度为40100mm，焊接完毕用气割在母材25mm处将引弧板割去，然后用砂轮批磨平整，严禁用锤击落。b厚板焊接前应进行预热，预热温度控制在100150，预热部位在焊道两侧，每侧宽度80100mm。c焊条烘干后存放在保温筒内，随用随取，取出到施焊的时间不应超过2h。d对双面剖口焊接，反面要气刨清根，并尽可能交替焊接，以减少焊接变形。e对一、二级焊缝应按规范要求委托有二级以上资质单位做超声波无损检验，并出具检验报告。具体要求是一级焊缝作100%超声波探伤，二级焊缝按20%比例随机抽检。f对存在超标缺陷的焊缝须经返修处理，焊缝同一位置修补次数一般不得超过两次。焊缝返修必须有返修工艺和记录，必要时应有返修工艺评定，以保证焊缝返修在受控状况下进行。5） 对焊接变形的质量控制。肩梁大部分焊缝为融透型焊缝且焊缝密集，焊接过程中容易产生翘曲或扭曲等焊接变形，由于构件结构为箱形格构式，一旦出现焊接变形就无法校正。为防止焊接变形，此类工程主要应采取以下措施：a强制性控制焊接变形。肩梁焊缝除腹板和面板本身的拼接焊缝外，其余焊缝均为对接和角接组合焊缝，为控制焊接变形，每隔1000mm左右组焊一块厚度为20mm以上的三角板，以防止产生角变形。b合理的焊接工艺。采用合理的焊接工艺是控制焊接变形的重要手段，焊接过程中严格按照焊接工艺评定和焊接工艺卡调整焊接参数。c对称焊接，多次翻身。在焊接过程中采用多名焊工对称施焊，并且多次翻身，以消除焊接应力，控制焊接变形。肩梁焊接过程中，一个肩梁翻身可达48次之多。（4） 钢柱预拼装。1） 钢柱预拼装在经过测量校正后的组装平台上进行。2） 下柱与肩梁对位后，对钢柱总长度、肩梁顶盖板（牛腿面）标高、上下柱与肩梁接口是否错位等进行检查复核，确认无误后在对接口处打上样冲并做标记，以便现场安装对应。同时做解体后现场二次拼装焊口的处理工作。3） 监理工程师应参与首柱预拼装阶段的全部工作，这是检查发现存在问题的最后一个环节，所有问题都要解决在出厂之前并做为经验教训杜绝类似问题再次出现。（5） 除锈和涂装质量控制。1） 采用喷砂或抛丸除锈，等级达到Sa5/2。2） 除锈前应将钢材表面毛刺、飞溅、焊疤等用砂轮打平；除锈完毕自检合格后报监理人员检查验收，并在隐蔽验收记录上签字认可。3） 应在除锈后4h内涂第一遍底漆，避免基层底面返锈影响漆膜附着力，涂装时环境温度应在538，相对湿度不大于85%，构件表面有结露时不得涂装。4） 对于高强螺栓摩擦面、安装焊缝等位置禁止涂刷油漆，并应提前采用胶带遮蔽。5） 前一遍油漆完全干燥后方可涂刷下一道油漆，每层漆膜厚度应符合设计要求及钢结构验收规范的相关规定。（四） 现场拼焊和安装工作质量控制 1现场拼焊的特殊要求现场拼焊均为对接一级焊缝，质量要求与工厂制作要求同，但现场条件、施工环境均不同于工厂室内条件，针对现场情况重点要求满足以下条件：（1） 场地要硬化，满足吊车行走和放置拼装胎架的需要，绝不能发生拼装胎架不均匀沉降事故，硬化达到的地面承载力根据计算确定。（2） 为确保胎架平稳，应在胎架下铺设满足强度要求的钢板，胎架应合理放置，与千斤顶配合使用，既应稳定支撑、方便调校各分段钢柱又不能妨碍焊缝的拼装和焊接。（3） 钢柱拼装调整时应以柱底板为测量基准，即所有长度方向的尺寸均从柱底进行测量，避免尺寸链的累计误差；宽度方向的尺寸控制则以钢柱的轴线为测量起始点，避免受构件截面公差的影响；牛腿面至柱底面的距离不能出现正公差，出现负公差安装过程中可在柱底部加垫块解决，如出现正公差则没有调节的余地。（4） 钢柱拼接调整的另一要点是控制直线度（安装完就是垂直度）和避免发生扭转偏差，否则造成屋面梁空中对接困难。（5） 现场对接口焊接时必须是偶数焊工对称施焊，以有效控制焊接变形，防止构件焊后尺寸及直线度的变化；焊接完毕立即割去引熄弧板，并对焊缝外观进行处理，焊后24h进行超声波探伤检查。（6） 在施焊段可搭设活动雨棚进行相对封闭施工，以减少外部环境对拼焊质量造成影响。2安装工作质量控制（1） 钢柱吊装方案：本工程厂房钢结构共有5行钢柱，每行16根（柱距18m），共计80根。为确保对接拼焊质量达到一级焊缝要求，所有钢柱均要求在地面拼接完成，整体吊装，不允许在高空对接，因此钢柱的吊装是整个钢结构安装的一大难点。本工程最大钢柱重约130t，吊装时柱顶距地面高度约41m，根据计算确定选用一台250t履带吊和一台180t履带吊共同进行吊装，吊点设置在钢柱肩部，两台履带吊对称布置，同时增加一台50t履带吊在钢柱柱脚处配合起吊，负责递送，使钢柱在起吊过程中不与地面直接接触，直至钢柱完全竖立后50t履带吊脱钩。该方案的优点是：1） 地面整体拼装减少了施工难度，检测方便，能大幅减少拼装时间，加快施工进度；2） 地面拼装对拼装数据的检测及地面焊接尤为方便，拼装质量和安装质量能得到充分保证，钢柱的直线度和垂直度误差小；3） 减少了高空作业，减少了安全隐患；4） 由于缩短了吊装周期，综合造价并不高于分段吊装空中拼装的费用，而其优点（尤其是保证质量和减少安全隐患）则是无法用金钱计量的。（2） 吊车起吊能力，吊耳设置及许用拉应力、剪应力，钢丝绳规格，地面硬化强度要求等均根据计算确定，构件堆放、吊车行走路线等根据现场情况定，承包商应编制详细施工方案报监理审查批准后按方案实施。（3） 吊装程序：1） 本工程设计钢柱直接安装在承台杯口内，钢柱安装前要对全部承台及杯口进行交接，交接内容：复核轴线，核定杯口尺寸（以轴线尺寸为测量基准）、杯口深度和承台标高（该数据作为原始读数在以后厂房沉降观测过程中作对比使用）。2） 钢柱插入前，先在杯口底部用C30微膨胀水泥采用压浆法制作砂浆墩固定钢垫板，钢垫板尺寸为30020010mm，墩高根据杯口底面至钢柱底面的实测数据定。3） 钢柱就位、调整：钢柱竖立后，由两台吊车吊起竖直插入基础杯口内，此时吊车不要完全松钩，以便于钢柱的就位调整。调整方法：在杯口四周用楔铁调整钢柱中心位置，用钢柱顶部的缆风绳调整钢柱的垂直度，钢柱的标高已由砂浆墩确定，调整过程中应不断用全站仪、水准仪进行测量、复查，最后将钢柱底板与杯口四周焊牢，防止钢柱在二次灌浆过程中水平移动；钢柱校正要求：安装的允许偏差应符合钢结构安装测量与质量控制的相关规定，观测过程中注意排除阳光侧面照射引起的偏差。钢柱定位完成后退出吊车。4） 钢柱固定后经复测符合要求后即进行二次灌浆，灌浆分两个阶段进行，第一阶段用微膨胀水泥浆（流动性较好）灌注钢柱底板下部，同时充分振捣，以使水泥与钢柱底板下平面能够紧密接触，接着再用细石膨胀混凝土灌注杯形基础至杯口上平面。5） 经24h充分养生，砼强度达到70%以上后便可拆除缆风绳，继续进行下一步钢结构安装。6） 钢结构系统的安装流程：钢柱吊装应先从当中3个轴线开始，以伸缩缝为起点从当中向两头安装，这样可减少累积误差造成两边跨屋面梁系统安装困难；构件吊装顺序按钢柱吊装柱间支撑安装行车梁安装屋面系统安装屋面板安装墙面檩条安装墙面彩板安装顺序进行。（4） 认真作好施工测量