秦皇岛港煤三期防风网钢结构施工工艺规程.doc

秦皇岛港煤三期防风网工程钢结构施工工艺摘要：结合秦皇岛港煤三期防风网工程施工，介绍该工程中钢结构（含网片安装）施工工艺及注意事项。关键词：防风网 钢结构 施工工艺 注意事项引言：秦皇岛港煤三期防风网是围绕秦皇岛港煤三期堆场而建，总长1717.15米、高23米，采用国内领先技术建成，总投资6500万元。此防风网为目前国内第一大防风网，采用的是网墙结构形式。此结构形式的特点是防风效果较好，适用于上风向的防风网结构设计，抑尘率达到93%。防风网通过控制改善煤炭堆场的风流场，减小堆场区域的风速，使风速降低到起尘风速以下，从而降低煤炭堆场的起尘量。秦皇岛港煤三期防风网工程包含土建和钢结构两部分。此文介绍的是钢结构施工部分。一、工程概况秦皇岛港煤三期防风网工程位于建设大街南侧，自秦皇岛港煤四期引堤线至秦皇岛港煤三期扩容堆场东侧，全长1717.15m，高23m。上部21m为防风网，底部2m为坎墙。防风网布置分为标准区段和非标准区段，标准区段采用带斜撑的h型钢支架，共370榀，单榀5.3t，跨间附有钢系杆及支撑（结构形式如图1所示）；非标准区段为跨路或躲避障碍物处，采用钢格构柱结构形式，共18处（结构形式如图2所示）。以上结构共计3015t。钢构件连接采用焊接和螺栓连接两种方式。钢构件表面在除锈后进行热浸锌防护，焊接及其他连接部位进行补涂防锈漆防腐。防风网片为镀铝锌钢板防风网，采用镀锌螺栓与钢架连接。二、工程特点分析1、本工程钢构件均需热浸锌，而本工程中构件尺寸较大（h型钢长12m），故对热浸锌质量控制比较困难。2、本工程钢构件螺栓连接较多，故加工和安装精度要求较高。3、本工程钢格构柱采用的是管管相贯、等强焊接的连接方式，加工与安装均比较困难。4、本工程t14转接塔处水平桁架跨度为34.2m，单重12.9吨，安装高度23m ，且受皮带长廊限制，吊装比较困难。5、防风网高23m，高空安装和焊接工作量大，高空作业安全隐患大。三、施工总体安排依据现场土建施工情况，钢结构划分为a-c、c-d、d-f、g-h四个施工段。根据工程内容及进度要求，各施工段成立2个作业队：钢结构制作作业队和钢结构安装作业队。其中钢结构安装作业队又分为3个作业组：钢柱安装作业组、柱间连接安装作业组、防风网安装作业组。四、主要工序施工方法1、钢构件制作制作工艺流程为：焊接组拼制孔下料热浸锌材料采购并检验涂漆探伤1.1材料采购并检验所有进场材料均按采办程序采购，并符合规定要求的检验结果。本工程实体材料为h型钢、钢管、角钢及钢板四大类。其中h型钢的进场检验为本工程材料进场检验的控制重点。因为每2根h型钢需进行对接，故对接处断面应一致；因为对于h型钢支架的柱身弯曲失高有要求，故h型钢弯曲过大，将增加后续校正的难度。1.2热浸锌1.2.1热浸锌质量要求h型钢及桁架中管材验收合格后，直接运往镀锌厂进行热浸锌；钢系杆及节点板加工制作完成后再运往镀锌厂进行热浸锌；柱脚板采用喷砂除锈。热浸镀锌层厚度应满足下表要求。表面质量：平滑，无滴瘤、粗糙和锌刺，无起皮，无漏镀及无残留的溶剂渣。未经离心处理的镀层厚度最小值制件及其厚度/mm镀层局部厚度/mmin镀层平均厚度/mmin钢厚度670853钢厚度655701.2.2热浸锌工艺流程热浸锌工艺流程为：助镀溶剂处理酸洗处理脱脂处理镀前处理清洗处理镀后处理热浸镀锌烘干处理1.2.3热浸锌工艺流程中的控制重点1.2.3.1酸洗处理：酸洗处理的好与坏将直接影响到后续热浸镀锌的质量。本工程所用酸洗液为盐酸溶液，浓度控制在720。我们通过控制酸洗的时间来控制酸洗质量。酸洗时间的长短是根据酸洗液的浓度、温度，氧化皮的厚度、铁锈化的程度来决定的。酸洗液的浓度越高，镀件酸洗的时间越短；酸洗液的温度越高，镀件酸洗的时间越短；氧化皮越厚，铁锈化程度越高，镀件酸洗的时间越长。镀件酸洗合格标准：酸洗后镀件表面呈银灰色，而且表面光滑无黑褐色斑点存在，且无油污等杂质附着。1.2.3.2热浸镀锌：热浸镀锌是热浸锌工艺流程中的一道最关键工序。热浸镀锌的镀锌温度控制在430450度之间，温度不宜过高，若过高容易造成工件发黑。我们通过控制镀件浸锌的时间来控制热浸镀锌层厚度。镀件浸锌时间的长短与工件的厚度、重量。工件越厚、越重，镀件的浸锌时间越长。镀锌时间的掌握原则是：锌液表面无气泡翻出，反应的锌灰充分释放到锌液表面，镀件上无积锌存在。本工程h型钢的热浸镀锌时间为3分钟左右。热浸镀锌时吊装工件的吊点选择将影响工件的变形，本工程中h型钢热浸镀锌时，采用两点吊装方式，吊点选择在距两端1/3处。1.2.3.3镀后处理:冷却为镀后处理中的一道小工序。工件热浸锌后需进行冷却，冷且分为风冷和水冷两种方式。风冷变形相对较小，但构件表面相对较暗；水冷变形相对较大，但构件表面相对较亮。为了美观，本工程选用水冷方式。h型钢经热浸锌后发现存在弯曲超偏差现象（因为冷却过程中存在一个应力释放的过程）。因为h型钢已热浸锌，故只可进行机械校正。针对此情况本工程制作了校正平台，通过50t千斤顶进行反变形校正（如图3所示）。将50t千斤顶压在h型钢起拱处，进行反变形校正。可通过多次校正，将h型钢的弯曲偏差控制在允许范围内。总结得出如下数据：名称反变形量（mm）校正时间（min）一次校正量（mm）h型钢（长12m）1001051.3放样下料h型钢及桁架中管材热浸锌验收合格后进场进行放样下料。下料前，在平台上按图放样，构件下料尺寸以放样为准。h型钢、直径大于121mm的钢管采用气割进行下料；直径小于121mm的钢管及角钢等采用无齿切割锯下料；厚度不大于12mm的钢板采用剪板机下料，大于12mm的采用半自动火焰切割机下料。为了便于拼接，我们对拼接在一起的对接料进行了统一编号。h型钢的对接采用斜口45度对接。为了不伤及腹板，在此h型钢用气割下料时应注意：从翼缘板两侧向中间腹板进行火焰切割，且在接近腹板处应将火焰调小。下料允许偏差项 目允许偏差（mm）构件宽度、长度3.01.4制孔h型钢上网片连接孔在h型钢对接完成后采用台钻制孔。为了保证后续网片安装精度，我们在制孔时统一以h型钢底部为基准，采用30m钢尺对孔位进行一次性排尺，这样既减少了单根h型钢上孔位的累计误差，又减少了两榀h型钢支架间的相对误差。每根h型钢上需钻10孔280个，为了保证制孔精度，也为了加快制孔速度。我们对台钻进行了改造，在台钻底部安装了行走轮及限位装置（如图4所示）。柱脚板上地脚螺栓孔采用仿线切割机制孔，连接板上螺栓孔采用钻床钻制，连接板的螺栓孔要进行配钻，并做好编号。温度伸缩缝处的钢系杆上的连接板及a*桁架上的连接板螺栓孔为18*50长孔，采用铣床制孔。螺栓孔的允许偏差项 目允许偏差（mm）螺栓孔直径+1.0螺栓孔圆度2.0垂直度0.03t且2.0(t为板厚)同一组内任意两孔间距1.0相邻两组端孔间距离1.51.5组拼因现场不具备组拼条件，故所有构件均在车间组拼焊接完成后，运至现场安装。1.5.1h型钢支架h型钢支架为带斜撑结构，共计2079.5t，包括gzj-01型支架319榀，gzj-03型支架51榀。组装前先搭设25m*4m的工作平台，在水泥地面上铺设一块20mm厚钢板，根据钢支架外形尺寸在钢板上设置支撑板、定位板和限位板，整个平台用水准仪找平。（工作平台如图5所示）h型钢对接h型钢的对接采用斜口45度对接，拼接料长度不小于300mm。翼缘板和腹板焊缝为单v形坡口的全焊透焊缝形式。h型钢支架组拼h型钢立柱及斜撑组对焊接完成且检验合格后，在预先搭设好的工作平台上进行h型钢支架组拼。首先用销将柱脚底板与胎具上底板固定好；其次将立柱及斜撑h型钢就位，用5t千斤顶使其紧胎具上贴限位板；再次将中间两道加强h型钢就位，通过调节使之与两侧h型钢的间距一致；最后在h型钢上划线装配钢系杆连接板。组拼完成后，进行固定焊接，焊缝长度为10cm。（组拼如图6所示）钢支架外形尺寸的允许偏差项目允许偏差（mm）柱身弯曲矢高12.0柱身扭曲8.0柱脚底板平面度5.0柱脚螺栓孔中心对柱轴线的距离3.01.5.2钢系杆和钢支撑组拼钢系杆组拼钢系杆由管及丁字板组成，待管下完料，丁字板制作完成后，在胎具上装配钢系杆。钢支撑组拼 钢支撑由角钢和节点板组成，待角钢、节点板下完料且制完孔后，在平台上用螺栓组拼。支撑系统钢构件外形尺寸的允许偏差项目允许偏差（mm）构件长度l4.0构件两端最外侧安装孔距离l13.01.5.3管桁架组拼管桁架分为立柱桁架、水平桁架和竖向桁架三种，共计542.9t。除34.2m跨的水平桁架采用在车间内分两段制作、现场拼接的形式外，其它管桁架均在车间内制作组拼成成品。组装前先搭设25m*4m的工作平台，在水泥地面上铺设20槽钢，连接成框架结构，根据管桁架外形尺寸在槽钢上设置定位板和限位板，整个平台用水准仪找平。管桁架组拼在工作平台上进行，首先组拼两单片桁架。先把柱肢放到定位板上紧靠定位角钢，再将横缀条、斜缀条就位，核对无误后进行定位点焊，焊点高度不超过管道壁厚的2/3，点焊长度15mm。为方便现场安装，接头处的缀条先不放置。单片桁架点焊完毕后，进行整体焊接。两单片桁架焊接完毕且检验合格后，进行整个桁架的组拼。首先将两单片桁架立起按放样位置用紧张器固定在平台上，调整紧张器确保两单片桁架的垂直度及间距。然后将下层的横缀条、斜缀条安装到柱肢上并进行点焊，同上安装上层的缀条。点焊完毕后再进行上下层缀条的整体焊接。（组拼如图7所示）钢桁架外形尺寸的允许偏差项目允许偏差（mm）桁架两端最外侧距离l24m+3.0-7.0l24m+5.0-10.0桁架跨中高度10.0桁架跨中拱度10.0-5.0分段制作的34.2m跨的水平桁架运至现场后，在平台上进行整体拼接，方式同上。柱肢平直对接口采用v型坡口，如下图示： 1.6焊接构件组拼完毕后进行整体焊接。为减少焊接变形，本工程采取以二氧化碳气体保护焊焊接为主，手工电弧焊为辅的焊接工艺。焊接用的焊丝选用h08mn2si焊丝，焊条选用e4303系列焊条。焊接工艺参数如下表焊丝直径0.81.21.6电弧电压(v)182418262028焊接电流(a)6016080260160310h型钢支架中立柱与斜撑连接处的焊接为一侧焊接，且焊缝长达3m多，为了防止变形所引起的侧弯过大，在焊接前在即将侧弯处设置了限位。为了防止焊接两中间加强h型钢时，h型钢支架底部收缩，在焊接前用钢管将h型钢支架底部撑开。因为构件均进行热浸锌，故在焊接前应用角磨机将焊接区域内的镀锌层打磨掉，并在焊缝两侧20cm范围内刷上大白粉（如图8所示），防止飞溅物将镀锌层破坏。焊接时应设引弧板和收弧板（如图9所示），保证起弧和收弧的焊接质量。管桁架焊接采取间断、跳越、对等的焊接方式。1.7焊接检验焊缝在焊完后立即去除渣皮、飞溅物，清理干净焊道后，由焊工本人对焊接质量进行自检。当自检合格后，在焊道附近标识焊工姓名，由技术员和质检员做好记录，并进行外观检查。焊缝外观质量要求：表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。当确认表面质量符合要求后，进行内部质量检验，本工程对于对接焊缝采用超声波探伤检验(如图10所示)，对于t型焊缝及管管相贯等强焊缝采用磁粉探伤。对焊缝检验时发现的不允许缺陷，进行了返修。1.8涂漆构件外形尺寸及焊缝检验合格后，进行防腐处理。焊缝处采用手工除锈，除锈等级为st2级。除锈后采用涂刷防锈漆防腐。本工程涂刷2遍环氧富锌底漆，2遍环氧云铁中间漆，2遍氯化橡胶面漆，干膜总厚度不小于150m。涂漆采取手工涂刷的方式。质量要求：涂层均匀、不能有流坠，漏涂、起皱等缺陷，颜色应一致。喷漆完毕干燥后，注意对油漆做好保护。损坏部位，处理好表面，用原油漆进行补漆。厚度检查：用漆膜测厚仪进行厚度检测。2、钢构件安装安装工艺流程为：h型钢支架或立柱桁架安装基础复验构件运输构件预拼装构件预拼装涂漆支撑或水平桁架焊接系杆、支撑或水平桁架、竖向桁架安装 防风网安装 2.1构件预拼装为了确保钢构件安装顺利完成，我们在出厂前对构件进行预拼装。(如图11所示)试装前准备好试装平台、检测工具等，对试装的构件进行了检验。由专职的人员进行试装，由质量员对试装结果进行实测，并做好记录。预拼装检查合格后，对上下定位中心线、标高基准线、交线中心点等标注清楚、准确。2.2构件运输构件预拼装验收合格后，由加工车间运至现场进行安装。本工程运输h型钢支架和管桁架采用20m平板半挂运输车，构件在运输车上用枕木垫平，绑扎稳固，构件与构件之间用枕木塞紧，保证构件运输不产生变形、不损伤镀锌层。装卸及吊装时，钢丝绳与构件之间加设橡胶皮。构件运至现场后就近摆放在安装基础附近。2.3基础复验安装前对基础的水平标高，轴线，间距进行复测。检验合格后，在基础表面标明纵横两轴线的十字交叉线，然后根据十字交叉线返出外边线作为构件安装的定位基准。支承面、地脚螺栓位置的允许偏差项 目允许偏差（mm）支承面标高3.0水平度1.0地脚螺栓螺栓中心偏移5.0螺栓露出长度+30.00螺纹长度+30.002.4h型钢支架或立柱桁架安装为了保证安装的精度，安装时的基准面和制作时的基准面为同一基准面立柱底面。吊装前清除基础表面的油污、泥沙等杂物，并用水准仪将底板底标高引测到地脚螺栓上，然后将调平螺母拧到地脚螺栓上，顶面与所引线平齐。一切准备就绪后，进行h型钢支架或立柱桁架安装。h型钢支架采用30t吊车和8t吊车进行抬吊的方式进行安装（如图12所示），立柱桁架采用50t吊车和16t吊车进行抬吊的方式进行安装。h型钢支架吊装时，首先用30t吊车和8t吊车进行抬吊，30t吊车吊点设在h型钢支架离地面约21m处，8t吊车吊点设h型钢支架底部。两台吊车缓缓的将h型钢支架抬吊离地面一段距离后，30t吊车继续拔杆，8t吊车开始趴杆，直至h型钢支架立直。当h型钢支架抬吊立直后，松开8t吊车，由一台30t吊车将h型钢支架吊至事先调好的地脚螺栓调平螺母上。稳坐在调平螺母上之后，放上垫块并拧上压紧螺母。同时用两台经纬仪控制柱顶中心线，用撬棍对h型钢支架进行垂直度校正。偏差较大时采用手摇垮顶（如图13所示）和撬棍进行配合调整调平螺母。达到要求后，使用双螺帽将螺栓拧紧，此时30t吊车方可松钩。h型钢支架安装完成后，吊点离地面约21m，如何将吊扣安全、快速、省钱的摘下来，成为制约安装工期的重点。我中交一航局五公司安装工程处自发研究了一种“高空摘扣”装置（如图14所示），使问题迎刃而解。该装置由卸扣、横销、弹簧、限位装置及系绳扣等组成。操作方法：吊装前将麻绳系在系绳扣上，随着钢构件一起起吊。当钢构件就位固定后，操作人员站在地面拽动麻绳，麻绳带动横销运动到一定时，钢丝绳与高空摘扣装置分离。松力后，弹簧带着横销回到卸扣中。限位装置主要是为了防止用力过大，横销与卸扣分离。（演示如图15所示）2.5系杆、支撑或水平桁架、竖向桁架安装2.5.1系杆、支撑安装h型钢支架安装完毕后，进行跨间的系杆及支撑安装。系杆及支撑均为栓接，采用方梯进行安装。由下往上，安装人员站在事先制作好的方梯上进行作业。系杆及支撑采用8t吊车吊装。方梯长23m，宽0.7m，高0.4m，采用262.5的电焊钢管制作而成，经校核满足强度要求（如图16所示）。支撑安装完毕后，采用吊蓝进行焊接。2.5.2水平桁架、竖向桁架安装立柱桁架安装完毕后，进行此跨间的水平桁架及竖向桁架安装。水平桁架为焊接，下面将重点介绍34.2m跨水平桁架的吊装。t14转接塔处水平桁架，跨距34.2m、重12.9t，需要跨越皮带机安装，且作业场地极其狭窄（如图17所示）。吊车的选用根据现场情况，水平桁架采用单机的吊装方式。水平桁架重12.9t，最高吊高约27m，根据现场情况测得吊车工作幅度约18m，根据吊车机械性能表，选用1台100t吊车。27.5619+1钢丝绳的选用水平桁架重12.9t, 加上吊具及其它辅助构件的重量，以15.0吨计算，吊装的夹角以60度计算，具体受力分析图如下：吊装用的4根钢丝绳以3根计算，动载荷系数为1.2，则g=1.259.8=58.8kn，sin=0.866。则单根钢丝绳的计算拉力f=g/sin=58.8/0.866=67.9kn。选用661+1-27.5-1850钢丝绳,查表得钢丝绳破断拉力425.2kn，取安全系数k=6。则安全拉力f=425.2/6=70.9knnf=67.9kn。因此可选用661+1-27.5-1850钢丝绳进行吊装。吊装工艺a.为了控制水平桁架的安装标高，事先在柱子焊接托板，以便安装时进行标高的控制。为了控制水平桁架轴线，在立柱主管和水平桁架主管上用墨线弹上中心线。