复杂地形条件下大跨度钢结构施工方案优化和难点处理

1、复杂地形条件下大跨度钢结构施工方案优化及难点处理文摘：钢结构具有工期短、成型快的特点，特别适用于工矿交通专用线。中国的大多数矿区都是地形复杂的山脉或山谷。因此，建筑企业迫切需要解决复杂地形下钢结构施工中遇到的问题。本文对复杂地形条件下大跨度钢结构施工过程中的方案优化和难点处理进行了探讨，总结了一些技术经验和应注意的问题，希望能起到吸引宝贵投资和指导实际施工的作用，从而使钢结构施工更加安全、高效、经济。:复杂地形；大跨度钢结构；施工方案的优化；处理困难大跨度钢结构是复杂地形条件下交通长带走廊工程中最经济、最科学的结构形式。在钢结构设计人员的初步设计中，他们不了解现场情况，不能很好地利用改变后的现

2、场环境。因此，施工单位应根据现场情况优化钢结构施工方案，以降低成本，缓解施工难度。复杂地形条件下的大跨度钢结构施工存在一系列难点，如临时道路的布置、拼接和吊装平台的设置等。结合我公司承建的长带走廊工程，总结了该施工优化方案的成功之处，并对复杂地形下大跨度钢结构施工中的难点进行了分析和处理，希望能为今后此类工程的施工提供很好的借鉴。1项目概述：我公司中标的某企业运输长皮带走廊工程第七标段为K6000 K11600，全长5.6公里，是整个工程中地形最复杂的标段。整个标段共有八个山峰，海拔较高，初始地形最大高差为95m。其中，高度超过12米的走廊采用钢结构，总长度为2664米。其中钢柱为钢框架(管桁

3、架)柱，初始设计高度为12m 95m，共58组；钢桁架为工字钢组合焊接构件，跨度24 m 48 m，共69根梁。钢结构总重量约为6000吨。本工程施工难点：(1)钢结构安装高度高，最高可达98米，远远超过了蒸汽起重机的吊装高度。(2)成品钢结构体积大，重量大，最大的单个钢桁架长48m，重68t，不能运输和吊装，必须现场组装焊接；但是，施工场地位于山区，山高谷深，现场施工难度大。(3)钢结构在高空组装时，施工人员的安全风险很高。(4)钢结构工期很紧，施工单位要求所有钢结构在三个月内制造安装完毕。2施工方案优化：2.1初始方案在项目的初步设计中，整个带状走廊沿地面布置，因此原设计钢结构的最大高度为

4、98m。我单位初步考虑采用悬索结构吊装高度超过60m的大跨度钢结构。初始方案成本最高，安全风险最大。2.2第一个优化方案(高度降低)在实际施工过程中，考虑到钢结构施工的难度，受皮带走廊运输坡度小于25%的限制，我单位计算了土石方量，合理地用山顶平整的土石方填谷，优化了原设计，将原初始高差从98m降低到53m，达到了普通蒸汽起重机可以直接吊装的高度。2.3第二个优化方案(减重)原设计钢桁架最大跨度为48m，原设计要求现场整体成型吊装，每个桁架的重量达到68t，因此至少需要300t蒸汽起重机才能满足整个钢桁架的现场吊装要求，而现场临时道路的最大承载能力一般只有25t，无法满足如此大吨位的蒸汽起重机

5、的通行。为此，我公司认真研究了施工图纸，结合我公司已施工的类似工程经验，提出了“分解运输、现场成型、单件吊装、空中组合”的优化方案。即原大跨度钢桁架分为若干节，每节12m，便于施工和运输；主桁架运到现场后，组装焊接成两块；此时由于没有增加中间主次梁和腹杆，也没有增加上部钢板等其他构件，单个主桁架的最大重量只有15.6吨，完全可以满足现场吊装的要求，只有两台70t的蒸汽起重机可以完成吊装；主桁架吊装后，其他主次梁、腹杆和上部钢板应在空中组装焊接。2.4第四优化方案(降低人员施工难度)原设计中的所有钢结构构件都是焊接的。优化施工方案后，部分钢构件必须在空中组装，不便于操作人员手工焊接，不利于焊缝质

6、量抽检。因此，在认真理解设计意图后，我单位提出了上、下桁架梁、中间主次梁和主桁架全部采用高强度螺栓连接的优化方案；降低了操作人员和检测人员的操作难度，提高了工作效率，保证了施工质量和安全，缩短了工期。2.5方案优化结果钢结构施工方案优化后，施工难度大大降低。从原来需要使用悬索结构吊装，优化为只需要两台70t蒸汽起重机即可完成；与初步设计相比，成本节约约150万元；大大提高了质量保证能力，降低了施工难度和安全风险，缩短了工期。3施工难点的解决：3.1复杂地形条件下临时道路的设计和布置由于整个标段为典型的丘陵地形，沿线地形起伏较大，冲沟和陡坎分布广泛，部分地段落差超过100米。因此，临时道路的设计

7、和布置是至关重要和决定性的临时工程。项目部在充分实地勘察、测量和放样的基础上，综合考虑了混凝土、钢结构和设备安装的施工便利性，也满足了整个带状走廊工程开通后施工单位的维护便利性。临时道路设计和布置的要点是：(1)根据现场条件，为满足使用要求，节约成本，临时道路基础部分采用废弃材料填筑压实，宽度为4m，路肩为1.5m，排水沟为0.4m，路面铺设20cm厚的强风化石，表层为水泥稳定层，设计最大通行速度为20km/h，设计最大承载力为25t。(2)同时满足临时道路的设计坡度。答：露天矿的设计坡度应小于11%(9%2%)；B:等级的钢结构运输车辆应小于15%；c:一般来说，蒸汽起重机的行驶坡度应小于2

8、0%。因此，临时道路的总体设计坡度应小于11%，最大设计坡度应小于20%。(3)临时道路的设计纵坡不应大于100米，缓坡的最小长度不应小于50米。(4)临时道路的设计最小转弯半径为12m；在有条件的路段，转弯半径不应小于15m一般来说；满足12m钢桁架的运输要求。(5)车辆立交的设计宽度和长度不得小于8m和20m分别；一般要求位于山脚，每300米至少有一处；Generall钢结构拼接吊装平台是满足施工要求的临时场地。本标段地形复杂，山丘和沟槽多，钢结构吊装面平整度高。有必要平整一个符合要求的临时施工平台。土方量很大；因此，为了控制施工成本，必须提前计划，充分利用临时道路的施工，计划和安排钢结构

9、组装和吊装的施工平台。(1)钢结构施工顺序为：先柱后梁；首先建造钢框架(管桁架)柱，首先利用钢桁架施工平台将钢框架柱分段组合，吊装、固定、焊接；然后现场组装焊接钢桁梁，组装主桁梁和其他梁面系统。(2)根据钢桁架构件侧弯上升的允许偏差要求：当L30m时，应小于L/1000，且不应大于10mm；跨度为24米时，钢桁架可以用汽车吊吊装。起重机的布局和吊点的位置如下图1所示。当30米长60米时，应小于1/1000，不大于30毫米。当跨度为36米(48米)时，钢桁架必须由两台蒸汽起重机提升。蒸汽起重机的布局和吊点位置如下图2所示。(3)3)24m钢桁架拼接吊装平台应满足的尺寸要求如下图3所示。36m(4

10、8m)钢桁架拼接吊装平台的尺寸要求如下图4所示。(4)钢结构拼接吊装平台的质量要求：(1)平台地下室土方必须分层夯实，分层夯实厚度不得大于250毫米.平台地面不得积水，要求向两侧展开坡度，展开坡度不得大于3%。(3)平台表面应铺石粉或瓜片，以防打滑。平台两侧需要排水沟，以保证平台排水顺畅。(5)项目部在修建临时道路时，应优先规划钢结构拼接吊装平台，其设置原则如下：(1)尽量将平台和车辆的交叉口设计在一起，这样可以有效地节约土方量，降低施工成本。(2)当平台与车辆交叉口不一致时，应根据尺寸设置装配平台；只要能满足蒸汽起重机安装和臂长的要求，吊装平台可以灵活布置。平台土方施工应尽可能采用挖填平衡，避免增加土方运输。平台应尽可能靠近设计的皮带走廊轴线。3.3钢结构施工的其他难点：(1)高空作业安全控制：项目部编制了专门的钢结构高空作业安全指令，严格要求操作人员按照指令操作和指挥，确保钢结构高空施工的安全。(2)钢结构气焊质量控制：项目部专门成立了钢结构气焊质量控制QC小组，通过QC活动不断提高质量管理水平，确保钢结构焊接施工质量。4摘要：在我公司中标的七个运输带廊项目中，钢结构施工难度最大，单价较低；通过优化方案和难点研究，我公司取得了安全、无事故、工期最快、质量最好、综合排名第一的良好效果，这与项目部采用的临时工程的超前规划和实施过程的不断优