大型钢栈桥地面制作与整体吊装施工工法

'大型钢栈桥地面制作与整体吊装施工工法1.前言大型钢栈桥施工，通常采用在地面制作钢桁架，吊装至设计标高位置后，再施工走廊底板和围护结构，该工艺高处作业量大、工效低、施工周期长、安全隐患风险大，施工质量难以保证。为此中煤建筑安装工程公司成立了课题组，开展大型钢栈桥地面制作与整体吊装施工技术研究，经过调研、论证、方案设计、工程验证，总结出«大型钢栈桥地面制作与整体吊装施工工法»。其核心内容是采用集成技术整体合成方法，将栈桥的钢桁架制作、底板铺装（包括走道踏步）、墙板围护（含窗口）、屋面封盖等多道工序集中在地面全部装配完成，采用坐标导向法整体吊装至设计位置，实现了大型钢栈桥整体快速准确安装就位，是一整套高效、安全、优质、低耗、环保的综合成套施工技术。该工法核心技术经煤炭信息研究院查新表明，国内未见有与本课题相同的文献报道。2010年10月通过中国煤炭建设协会组织的科学技术成果鉴定，认为该技术是大型钢栈桥制作安装施工技术的创新，与传统施工技术相比，具有保证质量、安全、缩短工期、降低成本等优点，技术达到国内先进水平，具有很好的推广价值。该工法先后在内蒙古汇能煤电集团宝平湾煤矿、平朔安太堡露天矿原煤运输系统改造工程、朔州中煤杨涧选煤厂扩建等多项工程中得到成功应用，取得了显著的经济效益和社会效益。2.工法特点2.1应用集成技术整体合成方法，将栈桥的钢桁架制作、底板铺装、墙板围护、屋面封盖等多道工序集中在地面全部制作装配完成。2.2应用数学三维坐标系统，确定栈桥跨越障碍（牛腿、挑檐）时刻特殊体位置的端点空间坐标，利用坐标导向法整体吊装就位，实现了信息流（坐标数据）控制物资流栈桥体位。2.3采用在混凝土牛腿支座上预埋直螺纹方套筒端锚埋件和卡槽型栈桥底座相配合工艺，实现了栈桥整体快速准确吊装就位。（见图2.3-1,2.3-2）。13 图2.3-1预埋套筒螺栓剖面图图2.3-2桁架底座卡槽视图2.4应用了信息化虚拟仿真施工技术，采用CAD辅助下料软件，精确控制栈桥弧线起拱，同一条走廊的多跨栈桥达到整体顺直流畅美观，钢栈桥工程质量有保证，2.5与传统施工方法相比，高处作业量少、安全风险低、机械化装配化程度高、地面作业方便控制、施工速度快、工期短、质量优、成本低、集成技术综合效益显著。3.适用范围13 本工法适用于煤矿、电厂、采矿、装车、仓储行业运输系统的钢栈桥工程施工。4.工艺原理应用集成技术整体合成方法，将钢栈桥传统施工工艺在地面制作钢桁架骨架，吊装至设计标高后，在高处施工围护（含底板）结构，革新为地面制作完栈桥所有受力结构和围护构造内容，采用虚拟仿真施工技术对栈桥整体吊装过程动态演示和运动学仿真，确定栈桥跨越障碍（牛腿、挑檐）时刻特殊体位的端点空间坐标值，利用不同体位时刻的各组坐标数据，实现坐标导向整体吊装就位，达到了信息流（坐标值）控制物质流（栈桥体位）的效果。同时，对栈桥混凝土支架牛腿支座预埋螺栓的传统形式进行创新，改为预埋直螺纹方套筒埋件与卡槽型栈桥底座相匹配工艺，并将每跨栈桥的四个牛腿支座实际预埋直螺纹套筒的准确位置用全站仪实测翻样至钢桁架的四个未开卡槽的底座上，消除了信息不对称产生的偏差，为实现栈桥整体快速准确就位提供了保证。5.工艺流程及操作要点13 5.1工艺流程钢构成品验收墙面板安装走廊底板铺装牛腿标高轴线复测栈桥整体吊装栈桥工程质量验收屋面板安装钢构检验栈桥成品验收涂装工程吊车吊具核验密封打胶钢构焊接矫正栈桥拼装切割边端加工划线套裁底漆保护喷射除锈焊接工艺实验施工准备13 5.2操作要点5.2.1施工准备1、进行详图设计和审查图纸。2、原材料订购进场，仔细核对来料的材质、规格、尺寸、重量，如进行材料代用，必须经设计部门同意，办理书面手续后方可代用。3、焊接工艺实验评定合格。4、编制审批工艺规程，进行技术质量交底和安全措施交底。5、根据工程特点，工程量大小和安装进度，划分生产单元，编制工艺流程表，确定配料与拼接方案。6、根据工艺要求做好准备，准备必要的设备和工具，编制工艺卡和零件流水卡，确定焊接收缩量和加工余量。7、做好生产场地布置，备好常用量具和工具，并提前校验合格。5.2.2喷射除锈1、钢材表面进行喷砂除锈时，必须使用除去油污和水分的压缩空气。2、喷射所使用的磨料必须符合质量标准和工艺要求。3、除锈后的钢材表面，必须用压缩空气将锈尘和残余磨料清除干净，方可进行下道工序。4、除锈验收合格的钢材，在厂房内存放的应于24小时内涂完底漆，在厂房外存放的应于当班涂完底漆。5.2.3图纸仿真放样1、以1：1的比例在样板台上弹出大样，对照图纸核对各部分尺寸。2、制作样板和样杆，注明工号、图号、零件号、数量及加工边、坡口部位、弯折线和弯折方向、孔径和滚圆半径。3、图纸要求桁架起拱，放样时上、下弦应同时弧线起拱，规定垂直杆的方向仍然垂直水平线，而不与下弦杆垂直。5.2.4划线和切割1、利用样板、样杆或图纸，在板料及型钢上画出孔的位置和零件形状的加工界线。2、根据配料表和样板进行套裁，按先大后小的原则依次号料。13 3、需要拼接的同一构件必须同时号料，钢板需要接长时，在接缝处必须注明坡口形状及大小，在焊接矫正后再划线。4、钢板或型钢采用气割切割时，要放出气割的割缝宽度。5、号料后在零件的加工线孔中心和接缝线上，打上样冲，用白铅油标注清楚。6、板厚12mm以下直线切割采用剪切下料，曲线零件和厚钢板切割采用气割，型钢及钢管采用锯割下料。5.2.5栈桥拼装1、采用地样法用1：1的比例在装配平台上放出构件实样，将零部件组装成为构件。2、布置拼装胎具时，必须预放出焊接收缩量及齐头、加工的余量。3、拼装严格按工艺次序进行，隐蔽焊缝预先施焊，检验合格方可覆盖。4、采取小件组焊，矫正后再大件组装。5、构件组装在部件组装、焊接、矫正后进行。6、构件隐蔽部位提前进行涂装。7、桁架构件的杆件装配时要控制轴线交点，偏差不大于3mm。5.2.6钢构焊接矫正1、按施工图的焊条型号要求选用具有质量证明书中文标志和检验报告的合格焊条，不得随意变更，特别是酸性焊条和碱性焊条二者严禁混杂使用。2、焊接材料代换必须经设计单位签发材料代换通知书，代换后的焊接材料应做相应的试验。3、焊材存放在通风良好、干燥、室温10-25℃、湿度50%以下的仓库柜架上。4、按国家规范规定，进行焊接试验和工艺评定，根据评定报告确定指导施工的焊接工艺。5、焊工必须经考试合格并取得合格证书，在其考试合格项目及认可范围内施焊。6、焊缝施焊后应在工艺规定的焊缝及部位打上焊工钢印。7、焊接工序完成后，对局部变形按矫正工艺规程合理矫正。5.2.7钢构检验1、注意检查节点处各型钢重心线交点的重合状态。2、焊缝尺寸、长度必须满足设计要求。3、检查设计要求起拱值。4、检查两支角钢背靠背组焊的杆件，其夹缝部位在组装前必须除锈、涂漆。13 5、按现行«钢结构工程施工质量验收规范»对各分项工程分批检验。5.2.8涂装工程1、按设计图纸要求的除锈等级进行除锈。2、按设计图纸要求的涂料品种、涂装遍数、涂层厚度和涂装工艺进行涂装。3、配好的涂料应当日用完，涂装时的环境温度和相对湿度应符合涂料说明书要求。5.2.9走廊底板铺装1、选用符合设计规格质量合格的镀锌花纹钢板铺装，焊接在下弦骨架上。2、按线焊装冷轧踏步板。3、焊缝做好防腐处理。5.2.10墙面围护板及屋面板安装1、做好材料、机具、技术、场地、组织和临时设施准备工作。2、按图纸先将C型钢龙骨安装到位，保证其固定墙板支承面的垂直度和固定屋面板支撑面的设计坡度。3、放出铅垂线和水平线基准线，做好墙面排板设计，找出栈桥纵向中轴线，做出屋面板排板设计。4、严格按线裁装彩板，确保横平竖直接缝严密，采用自攻螺丝固定，讲究螺钉的排列整齐。5、墙面板和屋面板安装完毕后应对配件的安装做二次放线，保证檐口线、屋脊线、窗口线、转角线的水平垂直度和竖向垂直度。6、安装全过程应保护好彩板表面，彩板表面的塑料膜在竣工后应全部清除。5.2.11密封1、采用聚氨酯现场发泡封堵保温板材缺口处。2、采用中性硅酮胶对接缝进行密封。3、密封材料应进行实物密封试验，检查其使用性能是否与说明书一致。5.2.12栈桥成品验收1、检查各分项检验批质量验收手续完整。2、栈桥外观整体效果美观，通直线条顺直，板面洁净，无质量缺陷。5.2.13栈桥整体吊装13 1、采用精确计算合理选择吊点位置，在吊点周围杆件上粘贴应变片，监控进行动力学分析，使杆件应力在允许范围，通过电子传感器对起吊过程杆件内力和变形变化过程跟踪。2、吊点严禁设在桁架节点以外，吊点捆绑采取有效护绳措施。3、编制专项施工方案履行报批手续。4、采用大吨位吊车利用坐标导向整体提升（参见图5.2.12-1）。5、采用卡槽型栈桥底座与预埋直螺纹方套筒翻样匹配工艺，实现快捷就位。5.2.12-1栈桥吊装过程空间体位变换示意图5.3劳动组织劳动力组织情况，见表5.3-1表5.3-1劳动组织表序号工种人数备注1工长3持证上岗2技术员1持证上岗3焊接工程师1持证上岗4质检员2持证上岗5安监员2持证上岗6测量员2持证上岗7放样工28剪冲工213 9矫正工210电焊工16特殊工种持证上岗11起重工3特殊工种持证上岗12吊车司机4特殊工种持证上岗13安装工106.材料与设备6.1工程材料6.1.1工程材料钢板、型钢、电焊条、彩钢复合板、自攻螺钉、拉铆栓、异型板线角、密封材料。6.1.2措施用料氧气、乙炔、枕木、垫木、杉杆、石英砂、吊索吊具、铁线、麻绳。6.2设备主要机具设备表6.2-1序号设备名称设备型号单位数量用途1汽车吊80-200t台2整体吊装2卷扬机5-10t台2提升物料3电焊机BX-500台12焊接钢构4剪板机台1板材剪切5空压机3立方米台2除尘喷漆6喷砂除锈机台1钢材除锈7油压千斤顶5-10t台4顶升矫正8手拉葫芦5-10t台4牵引矫正9滑车及滑车组5-20t台4起重牵引10砂轮机手持式台6打磨11割炬台4钢材切割12手提圆盘踞手持式台4彩板切割13铁剪300mm把6彩板剪切备注：其它常用工具根据需要配备。13 7.质量控制7.1质量控制标准施工过程质量控制应遵循下列标准规范的相关规定：«钢结构工程施工质量验收规范»GB50205-2001表7.1-1钢构件外形及拼装的允许偏差值项目允许偏差（mm）检验方法桁架两端支承面最外侧距离L≤24m+3.0用钢尺检查-7.0L>24m+5.0-10.0桁架跨中高度±100用钢尺检查桁架跨中拱度±L/5000拉线钢尺检查节点处杆件轴线错位3划线后用钢尺检查7.2质量保证措施7.2.1钢板、型钢、焊材、彩板、花纹钢板、密封材料、钢丝绳、卡环等材料必须有质量证明书和检验报告合格证明。7.2.2钢结构制作施工质量应由焊接工程师和专业质检员严格按图纸设计和规范控制把关，焊工必须经考试合格并取得合格证书，持证焊工必须在其考试合格项目及认可范围内施焊。7.2.3严格按程序做好焊接试验及工艺评定，根据评定报告确定施工焊接工艺。7.2.4设计要求全焊透的一、二级焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷的检验，检验结果符合现行规范要求。7.2.5在负温和恶劣气候条件下，必须按现行规范要求采取针对性措施保证施工质量。8.安全措施8.1构件堆放、搁置应稳固，堆垛不得超过二层。8.2索具、吊具要定时检查，不得超过额定承载，磨损的钢丝绳应及时按规定更换。8.3各种胎具的制造和安装，均应进行强度计算，不能仅凭经验估算。13 8.4氧气、乙炔、丙烷、电源必须有专项使用手持式电动工具应戴绝缘手套或站在绝缘台上作业安全防护措施，并定期检测泄漏和接地情况。8.5现场的危险源应做出相应的标志、信号、警戒，操作人员必须严格遵守岗位安全操作规程。现场实行逐级防火责任制度，项目经理为防火责任人，全面负责施工现场的消防安全情况。8.6防腐涂料应做好防火、防爆、防毒专项措施。8.7应严格遵守«建筑施工高处作业安全技术规范»（JGJ-91）有关规定。8.8起重机的行驶道路和作业停车区场地，必须坚实可靠，严禁起重机停置在斜坡作业，严禁斜吊作业。8.9双机抬吊时，每台起重机的负荷不宜超过其安全负荷值的80％，并根据超重能力进行合理的负荷分配，在操作时统一指挥，抬吊全过程两台起重机的吊钩、滑车组均应保持铅垂状态。8.10吊装作业时，在地面设置警戒区，禁止与吊装无关的人员入内，制作场地的安全通道必须畅通。8.11安全技术交底应交清：构件的特性特征、重量、重心位置、几何尺寸、吊点位置、安装高度位置及安装精度，指挥信号及信号传递系统要求。9.环保措施9.1涂刷防腐涂料人员佩戴橡胶手套，以防止手被腐蚀。9.2嗓音比较大的机械设备使用时尽量避开职工休息的时间。9.3电焊施工人员必须持证上岗并在施焊时佩戴防辐射眼镜。9.4采用工厂化加工套裁下料，降低材料损耗率，零部件在工厂加工矫正码放，随用随取，做到了文明施工。9.5雨期施工，对于室外的设施要及时转移或安装好防雨装置，材料应移至室内，防止排放的粉尘、固体废物等随雨水流失，扩大对环境的污染。9.6除锈作业和钢结构部件制作时，应预防和减少粉尘、废弃物及机械漏油污染，作业人员佩戴好口罩，防护镜等劳保用品。9.7钢结构焊接时，应注意焊接的电弧光、有毒有害气体、固体废弃物、噪声、粉尘和射线排放污染，尽最大努力减少电能消耗。10.效益分析13 以内蒙古宝平湾煤矿接续井为例，通过本工法的成功应用，该工程项目取得了较大的经济效益和社会效益。采用本工法施工，每个施工子项技术的施工成本都明显降低。其中栈桥维护结构施工一项，工人的劳动效率比高处施工提高4倍，采用坐标导向法整体吊装技术。平均每跨栈桥施工综合成本降低2万元以上，工期能提前1/3以上，环保节能效果显著明显，具有规模化推广应用价值。不同施工方法的分析比较，见表10-1表10-1不同施工方法30米跨度栈桥经济指标对比表经济指标技术方法工期（天）机械费（元）耗钢量（kg）围护彩板耗量（m²）实际用工（工日）安全投入（元）综合先进水平地面制作与整体吊装成套技术167000205963421321200国内先进水平旧施工工艺2412000216603541561900一般水平11.工程实例11.1内蒙古汇能煤电集团宝平湾煤矿接续井工程该工程由8条运输皮带32跨钢栈桥组成运输通廊，栈桥跨度为30米-45米，截面为4.8米×23米，最大单跨重量34吨，项目工程于2009年5月20日开工，2010年5月20日完工。通过应用本工法，取得到了地面制作一次合成、整体吊装快速就位、安全风险低、机械化及功效高、整体质量优、管理信息化、节能环保效果好、综合经济效益和社会效益显著的效果。总工期缩短21天，栈桥制作安装节约成本56万元。11.2中煤平朔安太堡露天矿原煤运输系统改造工程该工程由一个破碎站、两个转载点以及井下运输系统组成，中间为两条运输皮带由8跨钢栈桥组成运输通廊，跨度分别为30-45米，截面为9m×3m。项目工程于2009年6月1日开工，2010年5月1日完工。通过应用本工法，使该工程达到了如下的预期效果。总工期缩短16天，栈桥制作安装节约成本18万元。11.3山西省朔州市朔城区中煤杨涧选煤厂扩建工程13 该工程由9条输送走廊，共20跨钢栈桥，跨度为15米-44米，截面为5.9米×3.8米。工程于2010年10月20日开工，2010年12月20日完工。通过应用本工法，总工期缩短12天，栈桥制作安装节约成本32万元。综合效益：质量符合设计和规范要求，整体感观好，工期提前，安全风险低为企业赢得了信誉，本技术达到国内先进水平。受到社会各界的广泛赞誉。13'