建筑行业大跨度拱形钢网架施工工法

大跨度拱形钢网架施工工法1.前言煤炭产品与人民的生活息息相关，然而随着煤炭产业的快速发展，其与环境之间的矛盾也日益凸显。现阶段我国大气污染比较严重，雾霾天气几乎常态化，国家先后出台了多项治理大气污染政策措施，天津市环保部门也下达了露天煤渣储存粉尘整治的限期整改指令，要求采用全封闭环保形式储煤棚，在保证良好通风的同时，实现粉尘零外溢。全封闭式煤（渣）储存场及其改造项目越来越多的应用于煤炭产业相关工程中，尤其是大跨度螺栓球网架结构形式，但随着网架跨度不断加大，传统的安装施工方法已经不能满足施工需要。我项目部开展了技术攻关，多次组织专家对螺栓球网架安装施工方法进行研究讨论，在此基础上，通过总结形成了大跨度拱形钢网架施工工法。该工法技术先进、工艺成熟可靠，充分解决了大跨度螺栓球网架支撑体系复杂的难题，保证了网架结构安全性、稳定性及安装速度，同时节省了大量的措施费用。经过工程实践，网架顺利完成安装，确保了工程施工质量、工期和安全，取得了显著的经济效益和社会效益，具有在同类工程中应用和推广价值。2.工法特点2.1以网架山墙部分做为起步支撑，地面分单元拼装、整体吊装，减少了高空作业量，保证拼装精度。2.2将螺栓球与杆件地面拼装为“一球带四杆”形式进行高空散装，分两组同步进行，提高安装速度及整体稳定性。2.3安装过程中网架始终保持下长上短“阶梯状”结构进行安装，保证安装过程的安全、稳定。2.4伸缩缝位置先以相同结构形式杆件填充，后拆除，保证安装连续性，省去满堂脚手架支撑体系搭设，节约大量人力、物资成本，节省大量时间，同时保证伸缩缝两侧网架结构安装精度。3.适用范围3.1适用于螺栓球网架安装工程。4.工艺原理根据螺栓球网架特点，综合考虑起重机的起重能力，采用单元整体吊装和高空散装相结合的方法进行施工。4.1单元整体吊装：网架整体安装顺序从轴山墙开始向另一侧安装，先将山墙一二层上弦杆及一二层下弦杆和腹杆在地面拼装好，然后采用三台吊车同时起吊，吊装单元就位后，两侧分别设置倒链进行调节和临时固定。吊装单元地面拼装、整体吊装优点在于：网架在地面拼装，易于施工，安全系数高，拼装质量容易控制，安装精度高，施工速度快。4.2高空散装：山墙网架安装完成后，开始其余螺栓球、杆件的高空散装。根据网架四角锥的结构特点，将螺栓球和杆件在地面拼装成“一球带四”形式，然后由吊车起吊进行高空散装。杆件、螺栓球在地面拼装尽量减少高空作业量，并且可以多台吊车、分组分别进行高空散装，保证施工进度。高空散装优点在于：小单元在地面拼装，保证安装质量，吊车吊装位置比较灵活，施工速度快。5.工艺流程及操作要点5.1网架安装工艺流程山墙网架地面拼装→山墙网架整体吊装→山墙网架缆风绳固定→网架高空散装→山墙网架缆风绳拆除→网架高空散装→网架合拢形成整体。5.2操作要点5.2.1山墙网架地面拼装材料进场、拼装场地平整等准备工作就绪后，开始螺栓球网架地面拼装。由于网架单元重量小，网架杆件和螺栓球都是定尺在加工厂加工制作完成，并且进行编号，在地面拼装速度快，再加上螺栓球网架安装工艺比较成熟，根据现场的实际情况，综合考虑，螺栓球网架单元在地面拼装的过程中，只需要采用木方或砖头垫起球节点和找平即可。简图如下所示：图5.2.1-1地面拼装图为加快施工进度及减少螺栓球网架地面拼装过程中误差积累过大，拼装顺序由网架中间向两端同时开始拼装，并且每拼装一个轴线的距离，进行轴线尺寸复测。如下图所示：图5.2.1-2网架地面拼装顺序图5.2.1-3网架地面拼装完成示意图图5.2.1-4网架地面拼装实物图5.2.2山墙单元吊点确定本工程吊装单元吊点布置在上弦杆球节点与下弦杆球节点处，保证吊装单元起吊稳定、挠度满足规范要求：图5.2.2-1吊点布置图图5.2.2-2吊装单元侧面图5.2.3山墙网架结构安装地面拼装的山墙螺栓球网架单元结构长48m，一二层弦杆、腹杆在地面拼装完成后，校核无误后，采用3台25T吊车同时起吊进行安装，网架东西两侧，分别均布6根缆风绳对吊装单元进行平衡固定，缆风绳与地面的夹角为45°。图5.2.3-1山墙单元安装示意图安装山墙剩余除整体吊装部分外的网架和1-2轴两侧的前三层网架，形成三边稳定结构，加强已安装网架的稳定型，然后吊车卸载。图5.2.3-2山墙单元稳定结构示意图用2台25T吊车，分为两组，分别从螺栓球网架南北两侧同步向中间散装每一层螺栓球网架，同时向2-3轴安装前三层网架，使整体成阶梯式，并安装第二道缆风绳对吊装单元垂直度进行固定。图5.2.3-3山墙单元稳定结构示意图山墙网架安装完成后，开始安装山墙与2轴之间的网架，此区域网架在安装山墙的时候已经安装了一部分，分别由两组施工人员从网架南北两侧向中间合拢安装，同时将3轴一二三层网架进行安装形成阶梯式。山墙轴与2轴网架合拢之后，进行测量、调节，位置准确后，将支座焊接牢固。图5.2.3-4前两轴安装完成示意图图5.2.3-5山墙安装实物图5.2.4剩余网架结构安装剩余网架的安装主要采用高空散装的施工方法，根据螺栓球上螺栓球孔的数量及安装要求将螺栓球和杆件在地面拼装成“一球带四杆”的形式，然后用吊车起吊在高空进行安装，如下图所示：图5.2.4-1一球带四杆节点示意图为减小螺栓紧固过程中对网架变形的影响，高空散装时需同时对“一球带四杆”的节点施拧，分为初拧和终拧，初拧扭矩值为标准值的60%，考虑各种预应力的损失，终拧扭矩值比按设计预拉力作理论计算的扭矩值大5%～10%。网架安装过程中，检查下弦网格尺寸及对角线，检查上弦网格尺寸及对角线，检查网架纵向长度、横向长度、网格矢高，并随时用吊车对网架进行调整。随时检查网架轴线与建筑基础轴线是否偏离，若偏离轴线应通过节点螺栓的紧固进行调整。散装过程中，从两边向中间进行安装，每一跨网架安装合拢完成、调节测量无误，安装支座之间的拉梁，增加网架的稳定性。图5.2.4-2一球带四杆高空散装实物图5.2.5伸缩缝处网架安装与拆除由于网架长261m，按照结构图伸缩缝位置可将网架分为三个单元，其中只有三单元有起步山墙，一、二单元无起步山墙。对于无起步山墙的网架单元，伸缩缝按正常跨布置球杆连续施工，待安装完伸缩缝后4跨网架，在网架应力累积不大的时候拆除伸缩缝处临时增加的网架，然后继续其余网架的高空散装，直至网架安装完成。拆除时用曲臂车将作业人员运至伸缩缝网架处，拆除顺序按照先下弦后上弦，从两边向中间。伸缩缝临时增加网架详图如下：图5.2.5-1伸缩缝补充节点示意图图5.2.5-2伸缩缝位置拆除实物图图5.2.5-3网架安装完成效果图5.3劳动力组织（见表5.3）表5.3劳动力组织序号工种所需人数备注1电工22架子工203吊车司机54起重工45铆工126油漆工27力工108焊工4合计596.材料与设备6.1采用的材料（见表6.1）表6.1采用的材料序号材料名称规格型号数量备注1杆件D60*3.5296根2杆件D75.5*3.758213根3杆件D88.5*41586根4杆件D114*41473根5杆件D140*41300根6杆件D159*6929根7杆件D159*8139根8杆件D159*107根9杆件D168*829根10杆件D180*107根11杆件D219*124根12螺栓球D100*562613螺栓球D120*6131114螺栓球D150*8116815螺栓球D180*1052216螺栓球D200*141217螺栓球D240*1246.2采用的施工机具与设备（见表6.2）表6.2采用的施工机具与设备序号施工机具名称型号规格数量性能1汽车吊STC250S5起吊最重25T/最高48.5m2无齿锯Ф5002良好3二氧化碳焊机YM-5005良好4角向磨光机Ф10010良好5高温烘箱0℃-500℃1500℃内烘干6保温箱150℃2150℃保温7倒链3-10吨203-10吨内调整力8缆风绳15mm300良好9千斤顶5、10吨20支撑、调整高度10全站仪拓普康102N1精度：1mm+1.5*10-6D11经纬仪J61精度：±2″12水准仪DS31精度mm/km：±0.713涂层测厚仪0-200010-2000um精度：<3%±1um14万用表DT92881交流电压200/600V±（1.2%+10）15兆欧表ZC-T2100-＜200±10%其余20%16盘尺50m20-50m距离范围长度测量1mm7.质量控制7.1工程质量控制标准质量控制标准序号标准名称标准号1钢结构工程施工规范GB50755-20122建筑结构荷载规范GB50009-20123空间网格结构技术规程JGJ7-20104钢结构工程施工质量验收规范GB50205-20205冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-20026钢网架螺栓球节点用高强度螺栓GB/T16939-20167钢网架螺栓球节点JG/T10-20098建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-20139建设工程施工现场供用电安全规范GB50194-201410工程测量规范GB50026-200711施工现场临时用电安全技术规范JGJ46-200512建筑施工高处作业安全技术规范JGJ80-201613建筑施工起重吊装工程安全技术规范JGJ276-20127.2施工准备过程中的质量保证措施7.2.1熟悉图纸和相关资料，做好图纸会审工作。7.2.2编制项目专项施工方案并经过专家论证。7.2.3编制项目质量保证计划,做好各分部分项施工技术交底。7.3施工过程中质量控制7.3.1加强技术管理，认真贯彻国家规定、规范、操作规程及各项管理制度。7.3.2建立完整的质量管理体系，项目管理部设置质量管理领导小组，由项目负责人和总工程师全权负责，选择精干、有丰富经验的专业质量检查员，对各工序进行质量检查监督和技术指导。7.3.3严格执行质量目标管理，把质量与效益严密挂钩，实行优质优价，质量目标责任制。质检员认真行使质量否决权，使质量管理始终处于受控状态。7.3.4项目部每天要开好现场生产的质量碰头会，每周对工程进行全面检查，进行三分析活动，即：分析质量存在的问题，分析质量问题的原因，分析应采取的措施，查出问题及时整改。7.3.5应严格执行“三按”、“三检”和“一控”。“三按”：严格按图纸、按施工方案和施工工艺、按国家现行规范和标准施工。“三检”：自检、互检、交接检。“一控”：自控准确率、一次验收合格率。7.3.6应加强施工全过程中的质量预控，密切配合建设、监理、总包三方人员的检查与验收，按时作好隐蔽工程记录。7.2.7加强原材料的管理工作，严格执行各种材料的检验制度，对进场的材料和设备必须认真检验，并及时向业主和监理方提供材质证明、试验报告和设备报验单。7.2.8优化施工方案，认真作好图纸会审和技术交底。每段、节都要有明确和详细的技术交底。施工中随时检查施工措施的执行情况，作好施工记录。按时进行施工质量检查掌握施工情况。7.2.9认真作好工程技术资料，及时准确完整收集和整理好各种资料，如合格证、复试报告、隐蔽验收记录等，及时办理各种签证手续，由资料员负责各种资料的收发由技术负责人负责资料的内涵管理、整理和保管等外延管理。7.3质量控制要点7.3.1钢网架结构总拼完成后及屋面工程完成后应分别测量其挠度值，且所测的挠度值不应超过相应荷载条件下挠度计算值的1.15倍。7.3.2螺栓球节点网架总拼完成后，高强度螺栓与球节点应紧固连接，连接处不应出现有间隙、松动等未拧紧现象。7.3.3小拼单元的允许偏差应符合表7.3-3的规定。表7.3-3小拼单元的允许偏差项目允许偏差（mm）节点中心偏移D≤5002D＞5003杆件中心与节点中心的偏移d(b)≤2002d(b)＞20037.3.4钢网架结构安装完成后的允许偏差应符合表7.3-4的规定。表7.3-4钢网架结构安装完成后的允许偏差项目允许偏差纵向、横向长度±L/2000，且不超过±40.0支座中心偏移L/3000，且不大于30.0周边支撑网架相邻支座高差L1/400，且不大于15.0多点支撑网架相邻支座高差L1/800，且不大于30.0支座最大高差307.3.5钢网架结构安装完成后，其节点及杆件表面应干净，不应有明显的疤痕、泥沙和污垢。螺栓球节点应将所有接缝用油腻子填嵌严密，并应将多余螺孔密封。8.安全措施8.1认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针，根据国家有关安全管理规定、条例，结合单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，制定安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。8.2施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规定执行。用电设备要求接地合格，安装漏电保护器，专用设备专人操作；非维修电工不得任意接线。8.3对每个进场施工人员进行三级安全教育，特殊工种如电工、焊工、脚手架工、吊车司机等操作人员必须有安全操作合格证。8.4进入现场必须佩戴安全帽，高空作业必须系安全带；氧气瓶与乙炔瓶隔离放置，并保证有防止回火的安全装置。8.5高空作业人员要定期体检，必要时应随时检查，发现不宜登高的病症则不应登高作业，并严禁酒后登高作业。8.6为防止人从高处坠落，操作人员进行高处作业时，必须正确使用安全带。安全带应高挂低用，即将安全带的绳端挂在较高处，而人在较低处操作。9.环保措施环境保护和文明施工是工程进度、质量和安全的有力保证，所以，要保证工程的顺利进行，就必须做好以下工作：9.1进入施工现场前对工程使用的机具、材料和防护用品认真检查，做好环境要求交底。9.2文明施工,做到“三清、六好、一保证”，即现场清整、