塔架钢柱制作安装施工工法（17页）

1、塔架钢柱制作安装施工工法1.前言北京南站工程为了满足大跨度大空间的使用功能要求，站台雨棚钢结构采用巨大A型塔架钢柱支撑悬垂梁屋面体系，其A型塔架钢柱的设计及安装技术经过技术查新在国内外是首创，在制作安装方面存在诸多技术难点有待解决。如巨大A型钢构件的现场拼装、安装，空间测量定位，厚型钢板焊接的应力与变形控制等。在工程施工中，经过科技攻关，解决了技术难点，取得了成功经验。本成果通过了中国中铁股份公司组织的专家组评审，并获得了科技进步特等奖。通过认真研究这一技术操作要点、施工方法及劳动组织，并对技术经济效益分析比较，总结形成本工法。 2.工法特点2.1 A型塔架钢柱构件外形尺寸大、不规则、单根重量

2、大，经过方案比较采用工厂分段制作，现场拼装后整体吊装或分段吊装。与通常大型钢构件安装方案比较，方便快捷、缩短工期。2.2 A型塔架钢柱曲线形布置，变截面变高度，测量定位难度大，精度要求高，钢柱的安装精度直接影响屋面钢结构杆件的安装。因此，采用全站仪三维空间坐标定位，满足了精度要求。 2.3 A型塔架钢柱由箱型梁及圆管斜撑组成，箱型梁与圆管斜撑及箱型梁柱脚与底座之间全部采用销接，尤其是柱脚与底座采用80mm厚钢板焊接。如果采用传统焊接方式会引起构件变形大、残余应力大等质量问题，A型塔架钢柱现场组装焊接过程中通过焊前预热，焊后缓冷，应力控制等多重技术手段，解决了厚板焊接质量问题。3.适用范围本工法

3、适用于车站、展览馆、博物馆等钢结构竖向构件安装及高耸钢结构建筑如电视塔、钻井塔架等项目。还适用于主体结构为钢结构的巨大A型塔架及大型箱型构件制作安装工程。4.工艺原理利用钢结构材料可切割、可焊性等特性，将巨大A型钢柱分段加工制作、现场组装，然后整体吊装，从而解决大型钢构件制作运输问题。但是，受施工现场环境影响，在现场组装、吊装中需要解决诸多的技术难题，如：钢结构整体吊装变形控制、现场焊接质量控制、整体吊装测量定位控制等。针对以上难点 采取相应技术措施予以解决，通过现场制作刚性胎膜来拼装A型钢柱并合理选用吊装点，控制钢结构变形；现场采用高强电焊丝及CO2保护焊并进行预热等措施保证焊接质量；还采用

4、全站仪空间坐标测量定位技术，满足安装精度要求。5.施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程钢构件分段进场现场质量检验制作拼装平台平台上超平放线胎膜制作钢构件分段组装A型塔架柱整体吊装临时固定连接处焊接焊缝探伤检测构件防锈防腐处理5.2操作要点5.2.1 A型塔架钢柱现场拼装制作为了减少倒运、就近拼装、方便吊装，施工时考虑在安装区域附近组拼，在拼装施工时合理布置拼装胎膜（路基箱板上焊接型钢支架）以利于拼装及吊装。拼装胎膜及拼装型式见下图：图5.2.1-1 拼装胎膜及拼装型式A型塔架柱拼装时采用55t履带吊机进行主要杆件的吊装定位，25t汽车吊配合小构件的安装。进行A型塔架柱拼装时在A型塔架柱拼装位置

5、设置拼装胎架，拼装胎架由路基板上加设L100角钢制成的门式支架组成；并用斜撑保证其平稳，同时在胎架上弹出A型塔架柱拼装定位轴线，以利于A型塔架柱拼装过程中尺寸的控制从而保证拼装完毕后A型塔架柱尺寸的准确性。5.2.2 A型塔架柱的现场拼装流程1、拼装胎架设置完毕后，从柱顶向柱脚依次分段吊装。（一般A型塔架柱的柱身在工厂加工以五个分段形式运抵施工现场）。图5.2.2-1 拼装胎架安装2、第一分段吊装定位，将倒“V”形箱型梁钢柱整段吊装。图5.2.2-2 第一分段吊装定位3、第二五分段吊装定位图5.2.2-3 第二五分段吊装定位4、横向箱形梁支撑杆件吊装定位图5.2.2-4 横向支撑吊装定位5、斜

6、向支撑吊装定位，采用圆管斜撑，销轴连接。图5.2.2-5 斜向支撑吊装定位5.2.3 A型塔架钢柱现场安装要点A型塔架钢柱安装时根据钢柱最大重量、高度选用吊车，采用两种吊装方案：一种是将钢柱整体吊装，一种是分两段吊装，均选用“双机”抬吊。选用250t履带吊机在12.0m工作半径内，位于轨道层加强结构面上进行作业。先完成A型塔架柱的整体拼装后用靠近A型塔架柱就位位置的一台250t履带吊机吊装，另一台在A型塔架柱近支座处辅助递送，待A型塔架柱重心完全移入主吊机起重范围后，由起重负责人指挥辅助吊机缓慢松钩至A型塔架柱完全由主吊机承担后，辅助吊机退至下一A型塔架柱吊装位置。吊装就位完毕，松钩前必须保证

7、A型塔架柱已通过缆风绳固定于四周牢固的结构上。A型塔架钢柱整体吊装流程见图5.2.3。（A型塔架钢柱分两段吊装流程与图5.2.3基本相同）1）A型塔架柱吊装由两台吊机起吊 2）主吊机起吊A型塔架柱、辅助吊机递送3）A型塔架柱就位后要临时固定 4）A型塔架柱就位、焊接完成图5.2.3-1 A型塔架柱吊装就位流程5.2.4 A型塔架钢柱在安装过程中的测量定位 如何控制放线、测量定位的精度，是保证整体钢结构安装精度的一个重要环节。由于A型塔架柱其结构形式独特，曲线形分布，高空就位难度大，在安装过程中会易产生结构变形，必须采用先进合理的测量方法和措施加以控制。针对A型塔架柱的特点，采用目前世界上先进的

8、全站仪测量技术来进行测量定位，通过对各定位节点坐标的三维测量，全过程跟踪测设，及时调整安装偏差，保证安装精度。A型塔架柱吊装的精确定位，通过平面控制网和高层控制网进行坐标的转换，在吊装过程中对构件两端进行测量定位，发现误差及时修正。具体详见下图图5.2.4-1 A型塔架钢柱的控制点示意图5.2.5 钢柱现场接头焊接技术措施1、A型塔架钢柱地面组拼接头构件在胎架上就位后，为保证拼接接口对位正确，采用定位板将两个分段进行焊接临时固定，再采用对称焊接的方法进行拼接接头的焊接，拼接接口定位保证措施见下图： 图5.2.5-1 拼接接口定位示意图2、A型塔架钢柱支座处连接耳板为避免塔架柱脚支座80mm厚连

9、接耳板与预埋顶板焊接产生焊接变形，在塔架柱采用全站仪测量定位后，采用30mm工装板条与耳板焊接固定，然后采用分段多层多道对称焊的焊接方式进行耳板与柱脚底板的焊接。塔架柱脚支座连接耳板焊接变形控制方法见下图：图5.2.5-2 塔架柱脚支座焊接变形控制示意图5.3 劳动组织按照施工段及工序，分为现场材料倒运班组、钢构件组装班组、钢构件吊装班组、钢结构焊接班组等四个班组。每班组按照作业量大小配备装配工、电焊工以及勤杂工等。表5.3-1 现场安装阶段拟投入的劳动力计划表序号工种数量单位备注1质检员4人持证上岗2安全员4人持证上岗3装配工40人持证上岗4电焊工20人持证上岗5打磨工4人-6涂装工6人持证

10、上岗7起重工4人持证上岗8勤杂工20人-合计102人6.材料与设备表6-1 投 入 施 工 的 机 械 及 监 测 设 备 表 序号机械或设备名称规 格 型 号 单位数量1电焊条烘干箱ZYHC-30台82直流电焊机ZX5-63025KVA台53交流电焊机BX1-40025KVA台254空气压缩机2V-0.5/80.5KVA台25汽车起重机QY-25台26履带吊机QY-55台17履带吊机QY-250台28超声波探伤仪CTS-22台29水准仪DSX2台210全站仪LEICA台26.1按拟定的进度计划,确定各阶段实际需用的各种设备和检测设备,订立机械设备使用计划和备用计划,以便在实际施工中排除由于设

11、备原因而影响施工进度计划。6.2做好各种机械设备和检测设备的维护和保养，使各种机械设备保持良好的工作性能，特别是检测设备的检测必须提前经过二级以上的检测单位进行签定合格。6.3对于大型履带吊车等需租赁的一些特殊设备，按节点使用计划要求提前落实到位，并签订好租赁协议。6.4将设备投入计划纳入整个工程施工管理计划之内，由机械部进行全面管理和统一协调。7.质量控制：7.1钢结构制作安装必须执行钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）及北京南站改扩建工程钢结构施工质量验收标准（注：本标准为企业标准）的要求。7.2 A塔钢柱厚板焊接采用焊前预热措施，主要采用电加热和氧-乙炔火焰加热方法，预

12、热范围为坡口及坡口两侧不小于板厚的1.5倍宽度，且不小于100mm。7.3焊接应力控制:采用合适的焊接坡口，减少焊接填充量；构件安装时不得强行装配，致使产生初始装配应力；采用合理的焊接顺序，对称焊、分段焊；先焊收缩量大的接头，后焊收缩量小的接头，应在尽可能小的拘束下焊接；预先合理设置收缩余量；同一构件两端不同时焊接；保证预热，对层间温度的有效控制，降低焊接接头的拘束度，减少焊接热影响区范围，可降低焊接接头的焊接残余应力；采取高效的CO2焊接方法，可减少焊接道数，降低焊接变形和残余应力；采取焊后缓冷，使接头在冷却时能有足够的塑性和宽度均匀消除焊接收缩，降低残余应力峰值和平均值，达到降低焊接残余应

13、力目的。必要时采用烘烤和超声波震动的方法进一步达到消减残余应力目的。7.4焊接质量检查:焊接质量检查包括外观和无损检测，外观检查按照JGJ81-2002规范执行。无损检测（UT）按照GB11345和设计文件执行，一级焊缝100检验，二级焊缝抽检20，并且在焊后24小时检测。对UT检测有疑问，在有条件的地方辅以RT检测。表7-1 焊接检验的阶段和内容检验阶段检 验 内 容焊接施工前交替的组装、坡口的结构、焊接区域的清理、定位焊质量、引出板的安装、衬板贴紧情况焊接施工中预热温度、焊接材料烘焙、焊接材料牌号、规格、焊接位置、焊接顺序、焊接电流、电压、焊接速度、层间温度、施焊期间熔渣的清理、反面清根情

14、况焊接完毕外观检查焊接缝表面形状。焊缝尺寸、咬边、表面气孔、表面裂纹、表面凹坑、引熄弧部位的处理、未熔合、引熄弧板处理、钢印等内部检查气孔、未焊透、夹渣、裂纹等8.安全措施：8.1高空作业要求：8.1.1施工前，应逐级进行安全技术教育及交底，落实所有安全技术措施和人身防护用品，未经落实时不得进行施工。8.1.2高处作业中的设施、设备在施工前需进行检查，确认其完好，方能投入使用。8.1.3攀登和悬空作业人员，必须持证上岗，且身体和心理状况须在健康、正常的情况下方可高空作业。8.1.4施工中对高处作业的安全技术设施，发现有缺陷和隐患的，需及时解决；危及生命安全时必须停止作业。8.1.5施工作业场所

15、有坠落可能的物件，要先进行撤除或加以固定。高空作业中所用的物料，均应堆放平稳不妨碍通行和装载。随手工具应放在工具袋中，作业中的走道内的余料应及时清理干净，不得任意乱掷或向下丢弃，传递物件禁止抛掷。8.1.6雨天进行高处作业时，须采取可靠的防滑措施。8.1.7钢结构吊装前，应进行安全防护设施的逐项检查和验收，验收后方可进行高处作业。8.2施焊作业要求：8.2.1施焊人员要穿阻燃工作服和绝缘鞋，佩戴防护罩和长臂手套。 8.2.2钢箱梁内施工要设置良好的通风设备，一端设置鼓风机，另一端设置抽风机，保证箱梁内通风。8.2.3施焊人员在箱梁内施焊时要佩戴防毒过滤口罩。并佩带报警装置，随时监测施工中箱梁内

16、有害气体的浓度，一旦报警就暂停施焊，经检测合格后方可施焊。还需佩带个人防护警报器，感觉有中毒症状立即停止工作。8.2.4每个气瓶要佩带防震圈和防护帽，以防止砂砾或油污进入阀门8.3起重机吊装注意事项：8.3.1起重机的行驶必须在设置的路基箱上，起重机不得停置在斜坡上工作，也不允许起重机两个履带一高一低。8.3.2严禁超载吊装，以免断绳重物坠下，或引起“倒塔”。8.3.3要禁止满负荷行驶。8.3.4双机抬吊时，要根据起重机的起重能力进行合理的负荷分配（每台起重机的负荷不宜超过其安全负荷量的80%）并在操作时要统一指挥。两台起重机的驾驶员应相互密切配合，防止一台起重机失重而使另一台起重超载。在整个

17、抬吊过程中，两台起重机的吊钩滑车均应基本保持铅锤状态。8.3.5绑扎构件的吊索必须经过计算，所有起重机工具，应定期进行检查，对损坏者作出鉴定，绑扎方法应正确牢靠，以防止吊装中吊索破断或从构件上滑脱，使起重机失重而倾翻。8.3.6超过6级大风，吊车停止使用。9.环保措施9.1粉尘控制措施9.1.1场区未硬化的地面，要压实地面和定期洒水，减少灰尘对周围环境的污染。9.1.2禁止在施工现场焚烧有毒、有害和有恶臭气味的物质。9.1.3严禁向建筑物外抛掷垃圾，所有垃圾装袋或装桶投入指定地点并及时运走。9.1.4运输车辆必须冲洗干净后方能离场上路行驶；驶离现场前必须对车厢进行检查防止裸露现象。 9.2噪音

18、控制措施9.2.1合理安排施工工序，禁止夜间进行产生噪音的建筑施工作业。9.2.2进入施工现场内的车辆、所有场内施工用机械设备不允许鸣笛；地面和高层的联系采用对讲机；工人施工时禁止大声喧哗。9.2.3施工场地外围进行噪音监测，对于一些产生噪音的施工机械，应采取有效的措施，减少噪音，如切割金属和锯模板的场地均搭设工棚、设置隔音屏以屏蔽噪音。9.3光污染控制措施9.3.1电焊、金属切割产生的弧光必须采用围板与周围环境进行隔离，防止弧光满天散发。9.3.2现场围墙上布设的灯具原则上不得超过围墙高度；塔吊及周围场地照明的大镝灯必须调整照射方向向场内，不得直接照射到居民住宅区，施工场地外围的照明采用柔光

19、灯，不可采用强光灯具。9.4现场防污染控制措施9.4.1现场使用的油料必须设置专人进行保管，防止产生油料扩散现象；现场摆放的易扩散油料或施工用料必须进行密闭储存，防止扩散。机械修理等地方必须于地面上采取木板等进行铺垫，防止污染地面。9.4.2现场垃圾实行分类管理，设置足够的垃圾池和垃圾桶，建筑垃圾集中堆放并及时清运。9.4.3现场禁止焚烧油毡、橡胶等会产生有毒、有害烟尘和恶臭气体的物质。化学物品，外加剂等要妥善保管，库内存放，防止污染环境。10.效益分析10.1安全施工：采用现场组装后整体吊装，减少了高空拼装、高空焊接等高空作业带来的安全隐患，极大的降低了安全事故的发生率。 10.2施工工期：采用整体流水吊装作业；降低了施工难度，94根A塔钢柱安装，比计划工期提前35天完成。10.3现场管理：主体施