建筑行业长距离倒置式运输轨道精益施工工法

长距离倒置式运输轨道精益施工工法1.前言长距离倒置式运输轨道精益施工工法是一种利用屋面梁内定点预埋螺栓套筒提前定点、采用室内多段钢轨同步提升与焊接技术实现了室内狭小空间内吊装作业和确保超长连续钢轨挠度变形小、通过预成钢构件组合式条形螺栓孔技术实现调整安装精度误差并达到工艺需求平整度的施工方法。因其施工成型平面尺寸精准、钢轨焊接质量好、超长连续钢轨钢轨安装精度及质量控制好、高安全性、狭小空间内操作方便等特点，被广泛应用于各类钢筋混凝土框架结构屋面梁上悬挂运输设备轨道的施工过程，在类似现浇框架单层厂房行车轨道的施工过程中也具有良好的适用性。中建六局建设发展有限公司承建的眉山市第二污水处理厂是眉山市重点民生工程，也是中央环保督察组“回头看”重点工程，如何在确保工程质量和施工安全的同时，快速将主体工程建成后交付业主进行工艺设备安装，是我司肩负的重要责任和难题；项目通过在屋面梁的钢筋网内定点预埋螺栓套筒解决了后开孔破坏结构梁的问题；采用室内多段钢轨同步提升与焊接技术解决了钢轨整段提升挠度变形大、室内大型吊装机械无法操作的问题；通过预成钢构件组合式条形螺栓孔技术解决了钢构件圆形螺栓孔不能调节尺寸误差的难题的难题。上述的三项难题在面对此类大型水工市政工程尤为独特，因此，我司驻眉山中心城区污水处理能力建设PPP项目人员通过实践与总结，形成了一套“长距离倒置式运输轨道精益施工工法”，有效解决了工程中所面临的超长连续钢轨挠度变形大、室内狭小空间吊装作业难度高、高空悬挂钢轨平整度调节难度大的难题，为今后类似工程施工提供借鉴，具有广阔的推广应用前景。2.工法特点2.0.1集预制加工、预埋预设、现场吊装作业、现场焊接作业于一体的综合性施工工艺。2.0.2时间跨度长，从土建钢筋工程施工时便开始预埋，直至顶棚装修施工前完成调整，期间土建与安装需密切配合，协同工作，配合完成工序交接。2.0.3施工措施成本低，全过程无大型机械设备或大量人工投入，采用小型、轻巧、灵活的手拉葫芦完成吊装，合理利用连接件配合完成吊装作业。2.0.4优化连接件条形螺栓孔，使得钢轨工艺需求平整度调节灵活。3.适用范围本工法适用于所有钢筋混凝土框架厂房内悬挂运输设备轨道安装施工，同时适用于其他狭小空间内悬挂运输设备轨道的安装施工。4.工艺原理本工法工艺原理遵行以下三项主要技术开展：4.1梁内定点预埋螺栓套筒技术：根据施工图示的行车轨道安装位置，梁筋安装完成后，在梁上行车轨道悬挂点预埋一组螺栓套筒，套筒材质为Q235-B钢，一组两根，长度同梁截面宽，两端焊接80×10×170锚板，套筒外径、筒壁厚度、埋设高度根据螺栓直径和规范05G359-3《悬挂运输设备轨道》相关规定进行匹配，套筒通过安装吊筋和挂筋与梁主筋固定，浇筑混凝土前用全站仪或经纬仪复核预埋套筒位置，确保套筒位置无较大偏差，套筒与挂筋简易点焊，避免浇筑混凝土时侧压力较大导致预埋套筒位置偏移。图4.1.1梁内预埋螺栓套筒位置示意图图4.1.2预埋螺栓套筒样式示意图4.1.3预埋螺栓套实物图图4.1.4螺栓套筒平面预埋位置4.2室内多段轨道同步提升与焊接技术：连续多跨行车梁长度较大，整体提升挠度变形大，室内狭小空间不具备大型吊装机械作业条件，因此在钢轨加工时就将连续钢轨在跨中负弯矩范围内（离支座⅓跨度）切断，吊装就位时再进行焊接，工字钢钢轨翼缘采用45°等强度透焊斜对接，腹板采用等强度透焊正对接；通过在连接件上焊接一临时手拉葫芦悬挂点（定滑轮），在地面上安装一个手拉葫芦，其核心工作原理是：通过人工在地面操作手拉葫芦，牵引钢丝绳绕过上端定滑轮竖向提升钢轨，用两个手拉葫芦同时提升一段钢轨至安装位置并与连接件临时螺栓铆接，再用相同方法提升相邻下一段钢轨就位，坡口对齐后将相邻两段钢轨采用电弧焊焊接，如此往复，直至全段钢轨安装就位并焊接成型。图4.2.1钢轨断点切割示意图图4.2.2钢轨切断实物图图4.2.3提升装置安装示意图（一）图4.2.4提升装置安装示意图（二）图4.2.5多段钢轨提升示意图4.3预成钢构件组合式条形螺栓孔：将连接件上横穿屋面梁的受剪螺栓的螺栓圆孔加工为可上下调节的条孔，将与钢轨连接的受拉螺栓的螺栓圆孔加工为可水平调节的条孔，因预埋螺栓套筒可能会受浇筑混凝土的活荷载而局部偏移从而导致连接件位置偏差，而原设计的定型圆孔不能进行调节，故采用上述连接件的螺栓孔预成孔方式，在应对上述误差情况下，可实现连接件上下左右四向调节，从而保证钢轨最终的平整度。图4.3.1连接架优化螺栓条孔示意图受拉螺栓条孔长度为3d2加劲肋板受剪螺栓条孔长度为3d1预埋套筒连接件受拉螺栓条孔长度为3d2加劲肋板受剪螺栓条孔长度为3d1预埋套筒连接件图4.3.2连接件与预埋件三维示意施工工艺流程及操作要点施工工艺流程5.2施工操作要点5.2.1构件图纸优化设计和加工制作（1）预埋螺栓套筒的设计与加工根据规范05G359-3《悬挂运输设备轨道》和本工程设计施工图，对应每个单体厂房不同梁宽、梁高和设计不同起重能力的行车型号，分别加工本工法4.1.1节所述的受剪螺栓套管，套管材质为Q235-B级钢材，套管外径和壁厚根据下表选定，套管两端焊接在-80×10×170锚板上，锚板对应开孔，注意一组内的两根套管必须平行，套管内壁无变形、收缩、堵塞不通等现象，螺栓套管可在现场加工制作，但运用在同一条钢轨上的螺栓套管应尺寸相同且无较大差别。图5.2.1.1螺栓、钢管、锚板、吊筋、挂筋、箍筋选用表（2）连接件的设计与加工连接件由横板、竖版、加劲肋板组合焊接而成，横板上开一组两个受拉螺栓孔，通过受拉螺栓与钢轨连接，竖板上开一组两个受剪螺栓孔，通过受剪螺栓与混凝土梁连接；考虑到预埋套管位置误差会引起连续钢轨平整度不达标，故将竖板上的受剪螺栓孔加工为可上下调节的条孔，用于调节各段钢轨的标高，将横板上的受拉螺栓孔加工为可左右调节的条孔，用于调节各段钢轨的水平位置，由此实现连接件可上、下、左、右四向调节；加工时条孔长度为原设计圆孔直径的3倍，即l1=3d1,l2=3d2,条孔中心点与原设计圆孔圆心对齐，如下图所示：图5.2.1.2连接件及开孔示意图钢轨的设计与加工施工图示通长钢轨长达30-40m，要想制作如此超长的连续钢轨是不现实的，一是工厂不具备加工条件，二是不具备运输条件，三是不具备安装条件，因此，需将超长连续钢轨切割为若干段，切割点留设在跨中负弯矩范围内，即1/4跨度至1/3跨度范围内，单跨内最多允许切割一次，切口处工字钢翼缘按45°斜切，工字钢腹板按90°竖向切，以此来增大接口对面面积，增加焊缝强度。翼缘斜切腹板竖切中间支座翼缘斜切腹板竖切中间支座图5.2.1.3工字钢断点样式示意图5.2.2屋面梁内定点预埋螺栓套筒图5.2.2.1节选某节点施工图以某处节点为例，如上施工图示：轨道工字钢型号为I40a，钢轨悬挂在结构梁上的节点做法为05G359-3规范51页2号详图样式，连接件型号为L-34号，梁下与工字钢间隙高度h为50mm,工字钢中心线距离边梁内侧1950mm，受剪螺栓中心线距离梁底200mm....在得到上述“距离边梁内侧1950mm,距离梁底200mm”这两个表示平面位置和高程的数据之后，便可在主体梁筋施工时进行定点预埋，只是不同节点数据不尽相同，预埋套管前需认真熟知、核对图纸，确保埋件位置准确；埋件固定措施采用在梁钢筋网内加装吊筋、挂筋以及构造箍筋，增加配筋以增强钢筋混凝土构件的抗拉和抗剪强度，避免后期起重机运行时应力集中导致支座混凝土破坏，吊筋、挂筋和构造箍筋的型号、安装位置如下：图5.2.2.2预埋套管附加钢筋安装说明5.2.3屋面梁上安装连接件连接件根据本工法5.2.1节第（2）小节所述，在工厂内将各单体的连接件生产加工完成后，以单体为单位统一编号运输至施工现场，安装前需搭设临时双排落地式脚手架作为操作架，注意架体不得侵占钢轨竖向提升时的空间，用前述“螺栓、钢管、锚板、吊筋、挂筋、箍筋选用表”要求强度的的受剪螺栓连接到框架梁上，拧紧螺母但不焊死，安装完成后用激光垂准仪对板件标高重新复核，按规范要求高程偏移为允许值为±5mm，不满足此精度要求时可通过竖板上的竖向条孔调节，直至同一轨道上的所有连接件在同一标高上，再将条孔空隙用E45焊条融焊补满，双螺母加弹簧垫圈后拧紧焊牢。图5.2.3.1连接件安装完成示意图5.2.4安装提升装置（滑轮组）由于本工程是在室内有围护结构的空间内作业，其行车轨道不同于排架厂房的钢轨安装，起重机械无法在室内作业，故采用安装滑轮组的方式作为钢轨提升装置，在屋面梁底部安装一个定滑轮，也可在此处定点悬挂一个手拉葫芦作为定滑轮，用螺栓固定在连接件下方梁底上；在地面上设置一个手拉葫芦，其核心工作原理是：通过人工在地面操作手拉葫芦，牵引钢丝绳（钢链）绕过定滑轮竖向提升钢轨，相邻两根屋面梁下的滑轮组要同时工作，分别悬挂住钢轨的两端。图5.2.4.1滑轮安装示意图5.2.5提升钢轨前述加工完成的钢轨运输至施工现场后，通过滑轨或板车转运至室内并按照加工时切割的顺序重新对标铺放好，利用上述5.2.4节安装的滑轮组作为钢轨的提升装置，用柔性尼龙带捆在钢轨两端，相邻两根吊索分别挂在钢轨两端的尼龙带上，地面操作工人同步启动手拉葫芦，提升过程中专人监控确保钢轨大致保持水平，最大倾斜角度不得大于15°，直至提升至梁底下行车轨道预定位置，当第一节工字钢就位后，用受拉螺栓将其与连接件连接固定，再起吊第二节、第三节...直至末节。图5.2.5.1钢轨提升过程示意图5.2.6调节平整度多段钢轨全部提升就位后，用激光垂准仪和经纬仪复核钢轨轴线是否在同一轴线，若发生偏离轴线的情况，可通过连接件横板上水平方向的螺栓条孔进行左右调节，逐段检查，逐段调节，逐段固定；各编号连接件对应受拉螺栓强度详见本工法5.2.1节《螺栓、钢管、锚板、吊筋、挂筋、箍筋选用表》，螺栓紧固过程中遵循初拧→复拧的原则，全部调节完毕后，复核全段钢轨的标高和轴线是否在一条直线，当平整度达到工艺需求时便视为安装合格，并将水平螺栓条孔用E45焊条融焊补满，双螺母加弹簧垫圈后焊死固定。5.2.7钢轨焊接在复核并调整完钢轨的标高和轴线后，通过补满螺栓孔限制钢轨上下、左右的偏移，钢轨可视为由原先的简支结构变为超静定结构。支座处可位移的铰结变为不可位移的刚结，那么此时非破坏性外力作用在结构上便不会引起结构发生破坏性位移，即可视为钢轨在不受到地震等破坏性作用力的情况下不会发生变形；基于此，钢轨不用再调节，便可将多段钢轨进行焊接，同样采用E45焊条电弧焊工艺，钢轨翼缘板按45°等强度焊缝斜对接，腹板按等强度焊缝正对接，焊缝宽度2mm，焊缝质量为一级，将起重机车轮行走范围内的焊缝打磨平整，以保证起重机平稳行驶。5.2.8检查验收钢轨安装完成后，由班组自检，自检合格后申请下一道工序的班组交接检，以及总承包单位的质量专检，总承包单位执行完“三检”之后，向监理工程师提出分项工程检验批验收；每道质检过程中发现的问题需整改完成，全部验收合格后方可进入下一道工序。机械设备序号名称规格单位数量用途1运输车10t辆2材料进场运输2吊车50t台2卸货、装车3手拉葫芦2t个20钢轨提升4尼龙带2t条20钢轨提升5电焊机/台2焊接6钢管Φ48m若干滑轨，转移材料7手工锤/把5构件位置调整8架子扳手/把25脚手架搭设9力矩扳手/把5螺栓紧固10激光垂准仪/台2测量复核11钢卷尺10m,7.5m,5m把5尺寸检验12检查尺/把5尺寸检验13墨斗30m个2定位放样14水准仪DS150套1测量定位15经纬仪DJ150套1测量定位16全站仪南方套1测量定位7．质量控制措施7.1质量标准《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2013《城镇污水处理厂质量验收规范》GB50334-2017《钢结构焊接质量验收规范》GB50205-2001《工程测量规范》GB50026-2007《建筑钢结构焊接技术规程》GB50661-2011《建筑施工安全技术统一规范》GB50870-2013《悬挂运输设备轨道》05G359-3《建筑施工起重吊装工程安全技术规范》JGJ276-2012《建筑机械使用安全技术规范》JGJ33—2012《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ82-2011《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001本工程施工图纸及施工组织设计7.2质量控制措施7.2.1施工前应进行专项方案设计，并通过专业软件或力学公式进行设计计算。7.2.2施工前对原材进行验收，钢材表面要求无明显锈蚀、油污、划痕，外观无明显缺陷，材料进场附带材质书或原材出厂合格报告。7.2.3构件进场应堆放整齐，防止变形和损坏，堆放时应放在稳定的枕木上，并根据构件的编号和安装顺序来分类。7.2.4施工前对班组进行分部分项工程技术交底，明确各项技术参数。7.2.5过程中做好技术复核，严密控制现场生产情况，发现问题及时纠偏。7.2.6进入下一道工序前做好“三检”，并及时整改存在的问题或缺陷。7.2.7混现场焊接、破损的母材外露表面，在最短的时间内进行补涂装，除锈等级达到设计及规范要求，材料采用设计要求的原材料。7.2.8焊接部位及时补涂防腐涂料，其它工序介入施工时，未尽许可，禁止在钢结构构件上焊接、悬挂任何构件。7.2.9钢行车轨道安装的允许偏差及验收标准：项目允许偏差检验方法梁的跨中垂直度h/500用吊线和钢尺检查侧向弯曲矢高L/1500,且不应大于10.00用拉线和钢尺检查两端支座中心偏移安装在钢柱上时，对牛腿中心的偏移5.0安装在混凝土柱上时，对定位轴线的偏移5.0行车轨道支座加劲板中心与柱子承压板中心的偏移t/2用吊线和钢尺检查同跨间内同一截面行车轨道顶面高差支座处10.0用经纬仪、水准仪和钢尺检查其他处15.0同跨间内同一截面10.0用经纬仪、水准仪和钢尺检查行车轨道底面高差同列相邻两柱间L/1500，且不应大于10.0用水准仪和钢尺检查行车轨道顶面高差相邻两行车轨道接头端部中心错位3.0用钢尺检查上承式顶面高差1.0下承式顶面高差1.0同跨间任一截面±10.0用经纬仪和光学测距仪检查；跨度小的可用钢尺检查车梁中心跨距轨道中心对行车轨道腹板轴线的偏移t/2用吊线和钢尺检查7.2.10预埋锚栓精度允许偏差及验收标准：项目允许偏差支承面标高±3.0mm水平度l/1000地脚螺栓(锚栓)螺栓中心偏移5.0mm预留孔中心偏移10.0mm7.2.11螺栓孔精度允许偏差及验收标准：项目允许偏差(mm)直径0～+1.0圆度2.0垂直度0.03t且不大于2.0粗糙度≤25um8．安全措施8.0.1根据国家及地方有关安全生产法律法规的规定，建立安全生产管理体系和安全管理制度，施工过程中严格贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的安全方针。8.0.2施工作业人员必须进行岗前安全教育及安全培训。8.0.3施工过程中要加强安全巡视及安全检查，并定时召开安全生产例会。8.0.4进入施工现场的作业人员必须佩带安全帽。8.0.5施工现场的用电设备必须做好防雷接地措施。8.0.6各类特种作业人员必须持证上岗，施工过程中必须严格执行机械设备操作规程。8.0.7施工现场要做好消防措施，防止火灾的发生。8.0.8夜间施工作业时要加强施工现场的照明，避免安全事故的发生。8.0.9为避免高空坠落，在进行高度吊装作业时配备钢索式速差防坠器，以供作业人员上下爬梯时挂系安全带。安全防坠器必须高挂低用，禁止平挂或低挂高用.8.0.10构件起重高度应在人手可触及的高度，不能在空中自由任意摆动。构件吊运通道应无障碍物，施工人员不要站在构件运动方向.8.0.11落钩前应明确位置，摆正构件，避免无目的随意摆放。构件下要垫放枕木以利于取出钢丝绳。落钩要使用慢速，经充分落钩钢丝绳不受力才能靠近取钢丝绳。禁忌手放在构件下取物，钢丝绳退出时不允许使用吊钩直接拉动，避免钢丝绳弹出伤人。8.0.12危险作业区应有明显标志、防护措施及专人看守。9．环保措施9.0.1根据国家及地方有关环境保护法律法规的规定，制定施工现场环境保护制度。9.0.2利用噪音检测仪定时对施工现场噪音进行监测，并做好记录，发现噪音超标及时进行整改，严禁夜间施工。9.0.3施工过程中产生的垃圾要分类堆放，并及时清理。9.0.4材料卸车、吊装、转运过程中，尽量避免敲击、碰撞，以减少噪音的产生。9.0.5加工产生的废料、木屑、锯末等要及时清理干净，减少施工现场扬尘。10．效益分析10.1经济效益本工程施工工期为1个月，单轨安装时至少需同时使用2台50t汽车吊，故吊车租金=1×2×60000=120000元，本工法采用20台2t手拉葫芦，租金=1×20×1000=20000元，应用此轨道安装施工工艺后，且不考虑可行性的情况下，对比采用汽车吊节省成本：120000-20000=100000元；眉山市第二污水处理厂共有6个功能用房，其中双梁式起重机4台，平均单轨连支座8处，单梁式起重机4台，平均单轨连接支