m跨度钢管桁架施工质量控制

46m跨度钢管桁架施工质量控制摘要：本文阐述了****火车站高架候车室46米跨度钢管桁架在施工过程中，从材料选择、管材加工、预拼装、现场焊接、吊装等各个工序采取科学、合理和有效的质量控制措施，从而保证了钢管桁架的施工质量，取得良好的效果。关键词：钢管桁架施工质量控制1.工程概况****火车站高架候车室建筑面积为13668m2，建筑层数为二层，底层架空层跨越5个铁路股道和3个旅客站台，二层为高架候车室，二层楼面标高为7.6米，建筑总高度为19.7m。基础为钢筋混凝土钻孔灌注桩及独立桩承台，楼面为钢骨混凝土框架结构，屋盖为46米跨度钢管桁架结构。钢管桁架结构型式为空间钢管相贯桁架结构，由14榀主桁架及6榀次桁架构成。主桁架由两根上弦杆和一根下弦杆构成断面为倒三角形“▽”桁架，高度1500～2200mm，跨度L=46米。倒三角形截面空间钢管相贯桁架具有以下特点：受力简单明确；刚度大，抗震性能好，适用于大跨度，大空间；可以形成各种曲线，建筑物的表现效果极为丰富。因此，近几年在我国发展非常迅速，已开始大规模地应用。2.施工方案确定由于本工程是既有火车站改造项目，施工中必须保证铁路运输正常进行和旅客安全乘降，站内每天有18对旅客列车到发，16对列车通过及调车作业，铁路线路上空有2.75万伏高压供电接触网，施工场地受到客观条件的严格限制，大型机械设备无法进场，大型构件无法直接运至楼面，而且工期又紧。在这种极端困难的施工条件下，经多方案认证和比较后，最后采取如下施工方案：钢管材料在加工厂下料加工，出厂前进行预拼装，经检验合格后运到施工现场，通过塔吊将所有杆件吊到二层楼面，主桁架全部在二层楼面拼装和焊接，上下弦主管采用对接接长，主管与腹杆采用相贯焊接，14榀主桁架全部焊接完成后，采用两个龙门架交替起吊以及两个独脚扒杆配合手拉葫芦牵引定位的吊装方法直接在二层楼面将整榀桁架吊装就位，次桁架在主桁架吊装就位后搭设钢管脚手架在高空焊接。3.施工质量控制钢管桁架施工质量控制就是要对原材料的进厂、管材的下料加工、杆件制作精度、焊接工艺评定、现场焊接、现场吊装等一系列过程进行控制，以确保施工质量。3.1原材料质量控制本工程所使用的主要材料均采用Q235无缝钢管。材料采购前要掌握材料信息，选择信誉好、质量稳定的大企业生产的材料。经比选，主要材料选择上海****集团公司生产的管材。材料进厂后组织监理工程师、甲方代表、项目部质检员对到货的材料进行初验，核对合格证书、炉号批号、数量、规格品种、主要技术性能是否符合设计要求，对材料进行外观和尺寸检查，要求表面无明显锈蚀、麻坑等缺陷。根据《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）的要求对材料进行抽样送检，经质量技术监督检验机构检测合格，监理工程师签字同意后方可进行下料加工。对于焊接材料电焊条进场时要检查材料的质量证明书并对焊条进行外观检查,要求所有的焊条药皮应干燥牢固、完整、不能有裂纹、气孔及刻痕等。3.2加工制作质量控制3.2.1数控相贯线切割机加工由于主材均采用圆钢管，腹杆与主管连接均为相贯连接，因此，腹杆端头必须加工成立体曲面，与上、下弦主管的相应位置立体曲率相吻合。并且，为满足焊接全焊透要求，杆件端头边缘需按要求切割成一定的坡口角度，这靠人工是很难完成的，需用三维以上的数控切割机加工才能保证质量。由于现场施工条件及设备限制，也为了保证钢管材的加工质量，本工程所有钢管原材加工制作均在加工厂内进行，然后经检验合格后把各种杆件运至现场，为满足运输要求，将上、下弦杆分段进行下料制作。本工程采用北京****数控技术有限公司生产的LMGQ-B-630型（五轴）网络数控管相贯切割机进行切割下料。该设备为数控（氧---乙炔）火焰切割，可自动切割多种钢管及各种坡口型式、相贯端头等，可满足本工程钢管原材加工要求。在确定杆件长度时考虑焊接收缩量，按《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-2002）执行，各杆件每个接口的收缩为1mm。上、下弦杆曲率的加工在工厂内用中频数控弯管机进行弯管，大管径材料采用土法（千斤顶）煨弯技术处理。3.2.2预拼装质量控制钢管杆件出厂前应做预拼装检验，合格后方准出厂。预拼装是检验构件加工质量的最好办法。预拼装在相应的拼装架和胎架上根据工地的环境条件及按照设计图纸要求进行，务必要拼装至46米整长。预拼装中，注意选用合适的拼装顺序，并应使各构件处于自由状态，无强行固定现象。预拼装完成后，项目部质检员及监理工程师到场共同验收，检查桁架的长度、高度、起拱等是否符合设计要求；检查接口偏差、坡口间隙等误差是否满足钢结构施工验收规范要求。发现问题，立即解决，把问题消灭在加工厂内。预拼装过程中需注意做好一切必要的标记、记录，如：拼装顺序、各定位中心线、标高基准线、构件编号、记录登记和列出清单等。采取预拼装技术措施后，可有效地验证管材加工的质量，并可保证现场拼装顺利进行，使钢管桁架拼装的各项指标均能符合设计及规范要求。3.3现场拼装质量控制主桁架在二层楼面利用经验收合格的拼装架及专用胎具进行整体拼装。各种拼装架用0.75mm厚铁皮及角钢制作，在加工厂内完成再运至现场，本工程主桁架共需5种拼装架型式，图1是其中一种型式（1号拼装架）。拼装时，用拼装架的三个角（半圆形，与主管曲率一致）分别卡住主桁架的上、下弦主管，以保证主桁架主管相对位置的准确性。如图2（现场照片）所示。显然，拼装架加工制作的高精度是保证主桁架拼装质量的前提，拼装时，按预拼装中所做的各种记录和相同的拼装顺序及拼装工艺拼装主桁架。在工程实践中，我们采取如下拼装措施，来保证拼装质量：为拼装和焊接的方便，采取倒立拼装的方法，即两根上弦杆在下，一根下弦杆在上，截面呈“△”（如图2），无需支撑即可在胎具上放置平稳，并且，大多数节点距离楼面较低，方便工人拼接及焊接。拼装中，应由桁架中间向两端拼装及焊接，这样，桁架向前拼装时，有一端是可以自由收缩的，可以调整累计误差，并可减少次应力。倒立拼装焊接完成后，再将主桁架翻身，呈“▽”。为保证主桁架稳定，翻身后，应加设足够的支撑。3.4现场焊接质量控制本工程钢管桁架所有节点均在现场焊接完成。桁架节点型式多为K-T复合型相贯线节点，一个节点在主管上一般都连接有4～7根支管，管件多且密，焊接空间狭窄，每个支管焊接一般都要经过平焊、立焊、仰焊等操作，焊接难度大，并且，焊缝质量要求又高。因此，焊接质量是保证整个钢管桁架施工质量的关键。3.4.1焊接工艺评定做好焊接工艺评定工作是保证焊接质量的前提。焊接前，通过焊接工艺评定，选择适合本工程的焊接工艺参数和焊接方法。按照预先选定的工艺评定参数试焊三组试件，经外观检查、超声波探伤、机械性能及工艺性能检测全部符合要求后，确定本工程的焊接工艺参数和焊接方法。评定合格后，应编制好完整的焊接工艺评定报告，内容包括：焊接方法、焊接工艺参数、技术措施、焊接位置、接头型式等。根据焊接工艺评定报告,对操作人员进行详细的交底，施工中，必须严格按照焊接工艺评定所确定的焊接参数和焊接方法进行焊接。3.4.2焊接质量控制经焊接工艺评定，本工程现场焊接方法采用全位置焊及滚动平焊的方法进行现场施焊。实际操作中，我们从以下几方面来控制焊接质量：（1）管-管相贯节点的全位置焊接，对焊工的要求较高，必须有熟练的操作技能和专业理论知识并持有上岗证的焊工施焊，严禁无上岗证的焊工进场进行焊接作业。（2）现场使用的焊条必须有质量证明书,并按规定进行烘焙和保温，用时取出放在保温桶中，随用随取。（3）被焊部位表面必须干燥、清洁、无锈、无油脂、无油漆（可焊性好的底漆除外）等，坡口角度、钝边、间隙及错口量应经事先检查并符合设计及施工验收规范的有关要求。（4）焊前应在焊口上下左右均分进行点焊固定。点焊用的焊接材料应与正式施焊用的材料相同；点焊高度不宜超过设计焊缝厚度的2/3；点焊长度宜为40mm。焊接必须在组装点固焊检查合格后进行。（5）焊接应严格按照先焊中间节点，再向桁架两端节点扩展的施工顺序。这样，桁架始终处于能够自由伸张的状态，可避免由于焊缝收缩向一端累积而引起桁架各节点的尺寸误差；同时，配合做好偏差预留值，能有效地控制焊接收缩时产生的内应力。采用合理的焊接顺序，可杜绝或减少焊接变形、焊缝裂纹，有效提高焊接质量。（6）桁架焊接应先焊主管，主管接长后，再焊支管。主管对接接长时先装焊衬管，即衬管与母材管应贴紧且与母材点焊牢固；对接焊接时，第一道应封焊坡口内母材与衬管之连接处，然后逐层逐道焊至填满坡口，逐层清渣焊好。（7）同一支管的两端不得进行同时施焊，应当在焊完一端并冷却后，再焊另一端。（8）在桁架倒置拼装时，焊接工作较翻身后容易，质量易于保证，此时，应完成大部分焊接工作，留下部分需仰焊的节点先点焊固定，待翻身后，再以平焊的方式完成。这样，大大降低了因仰焊操作困难而引起的焊缝缺陷。3.4.3焊接质量检验焊接完成后，应按照《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）中的焊接质量验收要求验收焊缝。规范规定，一级、二级焊缝应平滑，不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷，且一级焊缝不得有咬边、未焊满、根部收缩等缺陷。当焊缝表观缺陷超过规范规定时，应及时采取补救措施。对气孔、夹渣、焊瘤、余高过大等缺陷，可用砂轮打磨、铲凿、钻、铣方法消除；对焊缝尺寸不足、局部缺陷、咬边、弧坑不满等缺陷应进行修补。在焊缝表观检查合格后，再组织无损检测单位进场进行超声波焊缝检测。若无损检测有缺陷时，应根据检测确定的缺陷类型、位置、深度等，用砂轮打磨等方法进行修补，修补后再检测，但同一部位修补次数不能超过2次。以上修补工作应当由经验丰富、技术娴熟的焊工进行操作。本工程上下弦杆接长为一级焊缝，其他为二级焊缝，经福建省建筑工程质量监督检测中心无损检测，一级焊缝全数检查，合格率100%；二级焊缝按规定抽查，抽查结果合格率100%，且90%以上达到一级焊缝要求。3.5钢管主桁架吊装质量控制本工程主桁架共14榀，每榀重7.5吨，长度达46米。经方案比选,采用传统的“土法”吊装比较适合本工程，即采用两个龙门架交替起吊，两个独脚扒杆配合手拉葫芦牵引定位的吊装方法，吊装设备简单，而且龙门架及手拉葫芦又是拼装工作中要用到的设备，只需增加两个独脚扒杆即可。吊装方案说明如下：（1）将两个独脚扒杆的底座设置于楼面钢骨混凝土梁上，并加设2m×2m垫木，由于扒杆仅起牵引及平移作用，受力较小，经验算符合设计要求。（2）两个龙门架主要承受主桁架的重量，在龙门架底部加设2.5m×4.0m垫木,经验算符合设计要求。（3）吊装设备的各缆风绳均应系于框架梁、柱上。（4）吊装过程中，所有操作人员都要服从指挥，应有专人观察缆风、钢绞线、扒杆、龙门架及其支垫等的工作情况，发现问题，应立即停止吊装作业。（5）就位。当吊至离支座处100mm时，待构件停稳后，使用撬棍进行对位，使桁架底板孔进入预埋的过渡板螺栓后，拧紧螺母，并对桁架进行初校，初校主要保证平面位置。（6）复校，固定。当主桁架两端均就位后，即可以对主桁架进行复校，待复校合格并经监理工程师检查签字后，把主桁架支座与过渡板焊接固定。至此，一榀主桁架吊装完毕。3.6钢管次桁架拼装、焊接质量控制本工程钢管次桁架由于杆件数量不多，可以采用空中散装的方法进行安装。在二层楼面上搭设满堂脚手架，满铺脚手板，供拼装人员作业。次桁架拼装、焊接操作同主桁架。为保证空中安装的顺利进行，各类安全防护措施务必设置到位，以确保空中拼装、焊接工作的顺利进行。