廊道钢桁架施工工法

廊道钢桁架施工工法1.前言随着我国钢材生产的飞速发展，钢结构的工程应用发展也来越快，工程应用范围也越老越广泛。特别是建筑钢结构目前除了高层建筑、大跨度空间结构中普遍采用钢结构外，轻型钢结构目前又成为了一个发展和应用的热点。钢结构的制作属于非定型产品生产，我国目前尚未划分为单一生产某一产品的钢结构厂的专门程度，大都是在合同的范围内以销定产，所以它的生产布局也难以固定为某一模式。我们经过一年多的现场实践总结形成此工法。2.工法特点2.1采用工厂制作和现场焊接相结合的生产布置，使产品的整个生产过程都处于严密受控状态，具有综合质量高、可靠性高（包含安全、适用、耐久）的特点。2.2现场地形、地貌和天气情况对工程的进度及质量影响较小。2.3流水化的生产，综合效益较高。2.3施工速度快，精度高。3.适用范围工法适用于所有工业建筑中的钢桁架的生产。通过适当的改进也可以适用于其它形式的钢结构。4.钢桁架的施工工艺工艺流程施工准备→钢桁架厂内制作加工→工地现场拼装→运输→吊装施工准备施工准备钢桁架厂内制作加工钢桁架厂内制作加工桁架梁桁片加工桁架梁桁片加工上下弦杆件组焊上下弦杆件组焊单片桁架组焊成型单片桁架组焊成型支撑杆件批量加工支撑杆件批量加工桁架厂内拼装桁架厂内拼装走道、走道板组焊走道、走道板组焊成品防腐成品防腐出厂运输至工地现场出厂运输至工地现场现场桁架梁拼装现场桁架梁拼装走道板与桁架梁组焊拼装走道板与桁架梁组焊拼装报监理现场检验栏杆焊接报监理现场检验栏杆焊接运输至对应柱位运输至对应柱位吊装吊装表1工艺流程图4.1技术标准4.1.1（1）型钢及钢板均为Q235B碳素结构钢，力学性能及碳、硫、磷等含量的合格必须符合《GB/T700-1988》的标准。（2）连接螺栓为普通C级螺栓，性能等级为4.8级。（3）焊条，手工焊条采用E43XX型，焊条质量符合碳钢条件《GB/T5117-1995》的规定。4.1.2制作要求（1）钢结构应按《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）的要求进行制作，安装及验收。（2）桁架制作时应按放样尺寸下料，材料表仅供参考。（3）钢结构焊接应符合《建筑钢结构焊接规程》及《钢结构工程施工质量验收规范》的规定。焊接表面或坡口50mm范围内，必须进行表面处理，不得有氧化物及其他污物。各种对接及熔透焊缝焊缝质量等级：二级，各贴角焊缝焊缝质量等级：三级（4）弦杆杆件长度不够时应设拼接节点，拼接位置根据材料长度进行调整，但拼接位置应在节间且在受力较小处。对于桁片，上下弦杆设2个拼接点，左右两跨拼接位置错开。上下弦杆在其他位置不得有材料对接，材料要合理计划。（5）除上下弦杆外，桁架梁其它杆件角钢拼接结构按附表要求拼接，走道型材对接结构型式要求将对接材料杆件设在受力较小处。（6）钢构件在涂刷防锈材料前，应进行除锈，除锈采用磨光机钢丝刷除锈，除锈质量等级要求达到（GB8923-88）中的Sa2（1/2）级标准。要喷涂底漆前不得有铁锈和其他污物。（7）油漆：要求钢桁架油漆为聚氨酯漆，走道及栏杆，钢柱为调和漆。钢构件表面涂刷红丹防锈漆二度，面漆二度，面漆颜色为银灰色，构件运输与吊装过程中，油漆如有碰损，必须修补。在本次加工中，厂内油漆工序为材料进厂除锈，喷底漆一遍，构件厂内加工完毕，再喷底漆一遍，面漆两遍，工地二次加工成型后再补漆一遍。4.2施工准备4.2.1首先组织技术人员对设计图和施工图进行审查，充分理解设计意图，收集相关的规范、图集等资料，然后做好技术交底工作，制定出科学合理的施工组织设计方案。4.2.2对所需要的钢材进行详细了解，可能会有技术进步、标准提高和材料规格稀缺等因为原因出现，需要提前进行材料变更或提前订货，请厂方单独加工。4.2.3根据工程产品的数量、特点以及工期，制定合理的生产布置，选择具有相应生产能力的加工厂这是影响质量和进度的关键。4.3操作要点4.3.1材料的选备1.材质要求合格。工业建筑的桁架钢必须具有足够的强度、良好的塑性、耐疲劳性和优良的焊接性能，且易于冷热加工成型，耐腐蚀性好，成本低廉。同时还必须满足设计蓝图的部分特殊要求。最好为国内知名的大钢厂的产品。2.根据材料预算计划进行合理的订货，特别是要提前进行科学的配料，减小钢材和油漆的损耗。4.3.2钢桁架根据技术交底的指导，布置生产车间流水作业生产场地，然后进行放样和号料，切割，加工成型，制孔，矫正，除锈和涂漆，最后完成桁架的初组装。大致过程如下：1、首先按照计划技术部门审核过的施工详图，依据规范及技术要求或图纸说明，先将钢桁架的各部分进行分解，绘制零件加工图，特别是要注意连接点、连接方式，杆件尺寸必须考虑焊接街头的预防收缩量和加工余量（一般为3～5mm），经反复审查确认无误后再下料。2、下料后的材料，必须按照其所需的形状和尺寸进行切割，常用的切割方法有机械切割、气割和等离子切割三种，根据质量要求和经济性等的因素考虑，我们采用的是机械切割方法。主要采用数控剪切机和锯割机床等机械设备。为保证加工制作准确，对杆件孔做钻模和制作单桁片制作平台。3、通过弯曲工艺将各杆件加工成型，对设计要求有要求的焊接坡口和尺寸精度要求较高的加劲板、隔板、腹板及有孔的节点板必须进行边缘加工，用以保证焊缝质量和装配的准确性。用于钢桁架走道板的花纹钢板还需要进行折边加工，提高钢板的强度和刚度。4、然后是孔加工，主要是普通连接螺栓孔和地脚螺栓孔。在这里我们采用的是钻床和冲床等机械进行加工。5在杆件等材料制作的过程中，由于材料、设备、工艺和运输等影响，不可避免的会对钢制品造成变形。针对钢桁架杆件数量较大、形状比较一致的特点，我们采用的是矫正机械进行矫正，对于到达工地后在拼装过程中则采用的手工火焰矫正，为乙炔为燃料的射吸式焊矩。6、钢桁架的厂内初组装。这主要是遵照图纸的要求，把已加工的各零件采用装配和焊接的手段组合成为半成品，其中必须注意要运输车辆的运输能力，包括产品的尺寸和重量等，还有是拼装完成后的半成品必须又有足够的刚度，防止在搬运及运输过程中出现大的变形甚至损坏。7、在出厂前我们从工厂化作业的质量和速度考虑，对已初装的钢桁架进行机械除锈和喷涂油漆，这在后面钢桁架的防腐处理中会详细说明。8、加工的钢桁架的杆件等，必须按公司质量制度规定由车间检验人员负责出产过程监督以及出厂检验，审查无误后方可下发出厂。4.3.3钢桁架工地现场的焊接组装钢桁架的现场组装是产品的立体展示，是钢桁架的关键工序，根据构件的结构特性和技术要求，结合现场加工能力、机械设备等情况，选择能有效控制组装精度、耗工少、效益高的方法进行。具体为：组装前的准备工作。a、对运至现场的半成品或零件的质量及数量进行复核；b、在现场制作拼接平台，必须要处理好基础，防止下陷变形，制作箱型的组装胎膜，要保证其刚度，数量要满足工期的需要；c、根据钢桁架的数量及工期配置适当的装配空间，包括半成品堆放区、桁架装配区、成品桁架存放区等，同时要配备必需的各种机械；2、现场组装。制作现场拼接平台（点式），检验平台，起拱位置尺寸及牢固，防下陷变形措施，在平台上安装组装胎膜，胎膜是由工字钢做为横梁，两头是钢桁架侧弦的定位夹头组成。钢桁架的侧弦、上下弦都是在工厂已经分段加工好的，现场只需要将各个部位按照图纸，依据先下面后两侧然后上面的顺序组装，安装接头先使用普通的六角螺栓进行固定，待拼装完成后，进行结构和尺寸的严密调整至与设计一致后，将各接头分别进行焊接，焊接采用常规的手工电弧焊，这是一种适应性很强的焊接方式，它可以在室外平、横、立、仰的位置进行施焊，焊接接头可以实现与母材等强度。在钢桁架中由于“T”形接头多，为了保证坡口根部的焊接质量和提高效率，可采用不同直径的焊条分别焊接。焊接完成后，吊装于存放位，并编号。在构件组装完成后，对重新出现锈蚀现象的区域，要重新进行清理，一般采用砂轮打磨的方式就可以了，然后对清理后的区域以及焊接区域重新进行喷漆防护（不宜采用刷漆，有些死角地方无法上漆）。另外，对于大跨度受运输和地形的制约无法运输的钢桁架，例如30m以上的，安装将有所不同。必须将半成品及零件运至吊装的墩柱附近，将钢桁架的各弦分别在现场焊接组装，根据设计和实际跨度，先将支腿焊接到桁架上弦的设计位置上，使用吊车将上弦使用连接螺栓分别固定到墩柱顶的焊接位置上面，然后再安装侧弦，最后是下弦和走道板，待精确调整后将支腿及其它部位焊接牢固。上弦和走道在桁架上方要空中仰焊，因而要求焊工焊接水平较高，选用电焊水平较高，会仰焊的工人操作，操作时在桁架梁底撑杆SC-1上搭设工作平板（采用竹排或木板），保证操作人员施工安全。3、注意事项：a、钢桁架在组装时，必须在自然状态下进行，使其正确地装配在安装位置上。b、在桁架组装过程中要不间断的注意桁架是否发生变形，如有需立即进行调整。c、加强最后的喷涂质量，不要出现遗漏，提高钢桁架的防护效果。d、做好钢桁架的反拱和角度控制。4.3.4钢桁架防腐处理钢桁架的除锈是按照国家标准GB8923-88DE的具体规定，达到图纸设计要求的Sa21/2级，也就是非常彻底的喷射或抛射除锈。由于产品数量较大，工期紧，并且除锈要求较高，所以我们采用的是费用较低且快的在工厂车间采用机械喷砂除锈的方法，在后继施工中利用人工打磨除锈进行个别处理。涂料是按照设计要求采用红丹防锈漆2度，面漆2度，颜色由业主定，但是要特别注意各层涂料的作用、性能、硬度和烘干方式的配套性，以免发生各种不良反应，如起皮、咬底、开裂等。工艺流程：基面清理→底漆涂装→面漆涂装→检查验收，具体内容为：1、基面清理：基面清理除锈质量的好坏，直接关系到涂层质量的好坏。油漆涂刷前，应将需涂装部位的泥土、焊缝药皮、焊接飞溅物、油污等杂物大致清理干净。用优质的金刚砂做为磨料，适用自制的喷射设备进行仔细除锈，除锈质量等级必须达到（GB8923-88）中的Sa2（1/2）级标准。2、底漆涂装：由于钢桁架全部在户外，对钢材的防护要求较高，选择合适的涂料品种是保证涂料防护效果的关键因素，所以依据设计要求，底漆使用各种性能较高的红丹聚氨酯漆（缺点是施工条件较高，有一定的毒性），涂层的厚度主要应考虑以下因素：a、钢材表面原始状况；b、选用的涂料品种；c、钢桁架使用环境对涂料的腐蚀程度；d、预想的维护周期。根据国家标准GB50205-2001的相关规定，厚度一般要≥200µm。在调和油漆时要注意控制油漆的粘度、稠度、稀度，兑制时应充分的搅拌，使油漆色泽、粘度均匀一致，使用重力式喷枪进行喷涂，待第一遍涂完后，应保持一定的时间间隙，防止第一遍未干就上第二遍，这样会使漆液流坠发皱，质量下降。待第一遍干燥后，再涂第二遍，第二遍喷涂方向应与第一遍喷涂方向垂直，这样会使漆膜厚度均匀一致。底漆喷涂后起码需4～8h后才能达到表干、表干前不应涂装面漆。3、面漆涂装：钢桁架涂装底漆与面漆一般中间间隙时间较长。在涂装防锈漆后送到工地现场组装，组装结束后统一涂装面漆。在涂装面漆前需对钢桁架表面进行清理，清除安装焊缝焊药，对烧去或碰去漆的构件，还应事先补漆。面漆的调制选择颜色完全一致的银灰色面漆，兑制的稀料应合适，面漆使用前应充分搅拌，保持色泽均匀。其工作粘度、稠度应保证涂装时不流坠，不显刷纹。4、涂装工艺采用喷涂施工时，应调整好喷嘴口径、喷涂压力，喷枪胶管能自由拉伸到作业区域，空气压缩机气压应在0.4～0.7N/mm2。喷涂时应保持好喷嘴与涂层的距离，一般喷枪与作业面距离应在100mm左右，喷枪与钢结构基面角度应该保持垂直，或喷嘴略为上倾为宜。喷涂时喷嘴应该平行移动，移动时应平稳，速度一致，保持涂层均匀。但是采用喷涂时，一般涂层厚度较薄，故应多喷几遍，每层喷涂时应待上层漆膜已经干燥时进行。5、涂层检查与验收：表面涂装施工时和施工后，应对涂装过的工件进行保护，防止飞扬尘土和其它杂物。涂装后的处理检查，应该是涂层颜色一致，色泽鲜明光亮，不起皱皮，不起疙瘩。涂装漆膜厚度的测定，用触点式漆膜测厚仪测定漆膜厚度，漆膜测厚仪一般测定3点厚度，取其平均值。保证项目应符合下列规定：（1）涂料、稀释剂和固化剂等品种、型号和质量，应符合设计要求和国家现行有关标准的规定。检验方法：检查质量证明书或复验报告。（2）涂装前钢材表面除锈应符合设计要求和国家现行有关标准的规定：经化学除锈的钢材表面应露出金属色泽。处理后的钢材表面应无焊渣、焊疤、灰尘、油污、水和毛刺等。检验方法：用铲刀检查和用现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定的图片对照观察检查。（3）不得误涂、漏涂，涂层应无脱皮和返锈。4.3.5钢桁架的运输、吊装4.3.5.1钢桁架的运输从工厂生产车间到现场拼装场地是使用较大的平板车将半成品的桁架和走道板运输。从现场拼装场地到架设场地，由安装作业队使用负责按安装顺序依次将钢桁架吊装于炮车（用于运输大跨度梁板的改装车）上，运至待架墩柱附近，如果中途有较大坡度的道路时，要提前准备50型装载机在跑车前端做动力牵引，到达目的后再用吊车吊到对应桥墩位置，安装连接螺栓，并焊接。（注意：在运输及吊装过程中应采取撑杆等加固方式，不能引起桁架梁边形，扭曲。）走道于厂内加工完毕运至工地存放场地，待桁架梁架设完成后，及时将走道运至待装桥下，分段吊装于对应梁上，在桁架上将走道与桁架梁按要求焊接，同时将斜撑杆ZC-1安装，并焊接，最后补漆。4.3.5.2钢桁架的吊装一般廊道工程施工条件较差，便道依山势修建，地形起伏变化较大，沿线便道修建及施工场地平整的难度较大，路况较差，特别是有的线路沿山崖、陡坡设计，尤其是线路的横断面地形复杂，导致现场位置不能够满足吊装技术及安全的要求。这就要求按设计图纸对每一跨钢桁架均应单独做吊装工艺设计，计算钢桁架的总量，根据墩柱的高度、吊装场地的大小以及钢桁架的长度，照设计吊点及规定钢丝绳张角，规定吊具形式，制定安全操作规定，应制定周密的工艺测绘措施和安全措施，确保吊装顺利完成和安全。基本采用双机吊装的方法。1、吊装前准备吊装前召集全体参加人员安全和技术会议，进行技术交底与安全教育。每道钢桁架吊装前必须做到：eq\o\ac(○,1)踏勘现场，排查现场可疑因素如虚填土、坑穴、不稳定边坡、水流，妨碍吊装的地下暗障、地面障碍、上空电线电缆、管道；查看运梁路线；查看吊装现场周边环境；测量吊装现场地面、空间尺寸。现场核对轴线位置、测量、核对轴线实际跨度、钢梁型号；eq\o\ac(○,2)确认道路、吊装场地可否满足运输、吊装要求，是否符合吊装方案要求，若不符合应提出道路、场地整改要求；对难度大的轴线，应经过仔细考察、分析，综合各影响因素，考虑修改、补充、乃至单独制定吊装方案解决；eq\o\ac(○,3)方案确定后，通知相关单位开通、平整运梁行车道路、平整吊装场地、压实虚土。平整结果经吊装队验收认可后方可架设。2、现场吊装方案制定现场方案如下：（1）一般情况下，采用两台吊车抬吊方案，在现场条件满足的情况下，对于跨度小、重量较轻、吊装高度小、吊车可以接近，1台吊车完全能够承担吊到位的梁，在安全有绝对保证时，可以使用1台吊车；（2）吊点选择、吊具方案及制作：为了防止钢桁架在吊装的过程中变形，我们专门设计了2条上背吊担，每条用2根18#工字钢并列焊接，在中间留槽过钢丝绳以免梁水平受力挤压走道导致变形。吊点选择于梁上弦自左右端起向中间数各第三（或第四）节点，基本位于梁长1/5处。经工厂制作中六次试吊，基地拼装三次试吊观察，和现场已经架设的5榀梁实践，用我们的起重方法、所选吊点及吊具，无残余变形发生，通过实验证明此方案可行。。（3）吊车运动方案：两吊车各挂一个吊点垂直起吊，在起绳与伸臂、变幅，旋转操作中，两台吊车紧密配合，保证钢丝绳铅垂，不使桁架梁受纵向水平拉（压）力。（4）具体吊装过程：运梁：两台吊车抬吊（条件完全允许时可以用1台吊车装车）将梁吊上运梁车枕木，牢靠绑扎，并悬挂明显标志，小心缓慢行驶至现场，卸于提前准备好的、在预定位置上的枕木，或直接从运梁车抓梁起吊，为了防止碰撞墩柱等，钢桁架两端固定防风绳，分别由四个人牵引，用以配合吊装的位置调整吊车和操作人员就位：吊车在预定位置就位，用特制吊篮吊高空就位操作人、电焊工至柱顶连梁，挂安全绳勾、挂吊篮；架设连续梁时需在梁接续一头挂焊工专用吊篮、拴绳，高空作业人检查墩柱预埋锚栓、预埋钢板规格尺寸、位置，水平度，清除残留水泥垃圾，丝扣若有损伤应手工套丝修复，做好接梁准备；吊装：首先将吊车挂钩，缓慢起吊，至离地2CM检查梁是否水平，钢丝绳有无斜拉，梁有否倾斜，吊车支腿枕木有无快速沉陷、过度沉陷，若有必须查明原因，排除后方可继续作业，缓慢上升，操作中保持桁架水平，钢丝绳绳无斜拉现象，吊车支腿稳定，车身水平。上升过程拉好四角浪风绳，不允许桁架碰撞墩柱或吊车爬杆，以及锚栓。至预定高度缓缓就位（人工、浪风、吊车相互配合），缓落一头，再落另一头，然后检查梁就位纵向、横向准确度、左右水平度，确认就位纵向、横向位置、左右水平无问题后，安装小钢板、螺母（只旋几口），将四个牛腿左右对称拧锚栓螺母，至规定扭矩，自下向上，依次左右、前后对称焊接预埋锚板与梁足板间、梁足板与小钢板间焊缝，最后再拧紧一次锚栓螺母后点死。最后是复查无问题后补刷油漆，按操作规程收松绳、收吊具、下人、收篮，收车、清理现场。5.主要机械配置表2主要机具设备序号名称型号规格备注1剪板机Q11-13×25002锯床HN-0213刨边机81120A4板料折边机W67Y-160/400C5数控坐标钻床ZK34406手提电钻J127电焊机400A8发电机50kw9喷枪PK-1010喷砂除锈机自制11吊车50t122套吊车25t13气割设备乙炔和氧气14客货车15指挥车合计5.劳动组织见表3序号工作项目工作内容备注1钢桁架工厂生产车间生产零件2钢桁架现场组装队拼装钢桁架3钢桁架架设队长架设钢桁架4现场负责人现场指挥5技术负责人负责技术6质量负责人负责质量7安全负责人负责安全8操作员负责具体施工6.质量控制我们建立了质量责任制，认真执行三检制度，即：自检、互检、工序交接检验制度，并且严格施工纪律，把好工序质量关，上道工序不合格不能进行下道工序的施工，对工艺流程的每一工作内容要认真进行检查，使施工作业程序化、规范化。具体内容有：6.1对钢桁架钢构件制作质量的控制在原材入库前，由专人对材料的质量和规格进行检测，合格后方可入库。对于钢构件制作的胎架划线和搭设尺寸、钢构件拼装时的基准线和定位方式等进行严格检查控制。钢构件拼装检查应在制作焊接完成后自由状态下进行。应按每榀构件拼装胎架中每一支点的三维空间位置验收结构尺寸。6.2钢结构焊接焊条必须防潮存放，不可使用涂料剥落、脏污、生锈的焊接材料。电焊工必须进过相应的有关考试并取得合格证后方可上岗施工。每道焊缝在焊接后，必须将焊渣和飞溅物清理干净。对表面状况开裂，装配质量不良及其它造成焊接质量不好的现象，要进行修补。焊缝完成后质检人员及时按设计和GB50205等标准要求进行外观检查和无损检验，不合格部分及时通知焊工返修。现场试验人员按照焊接数量对接头进行各项检测，确保焊接质量。6.3钢结构组装质量控制组装前，应对桁架设计文件与预拼装记录进行检查，并复验记录桁架构件的尺寸。对拼装好的桁架梁进行起拱度的检查。钢桁架吊装就位后，应对桁架定位轴线、标高等设计要求控制点进行测量做好标记，对吊装对接接头质量进行焊前检查。拼装好的钢桁架不得直接放置于地上，要垫高20㎝以上，并且要平稳的放在支撑座上，支承座之间的距离，应以不使钢桁架产生残余变形为准。6.4涂装施工质量控制在涂装施工前严格控制施工环境的温度、湿度和光线。在涂装前派专人负责对涂料的规格、质量、运输、存运进行检查。严格控制涂装间隔，务必在上层干透后才可以涂装下层。对于出现刮蹭等外因造成的破损，以及焊接、烧损和紧固件等，必须进行修补漆。6.5吊装施工质量控制 要用钢尺逐跨检查墩柱的高度、跨度、牛腿面的长度、预埋螺栓的位置和尺寸。吊装前恢复桁架两端的中线和端线，确保位置的准确。7.安全措施在施工中除遵守有关安全规则外，我们还每月定期对施工人员进行安全教育，提高安全防患意识，为每个职工配发各个工种安全生产手册或须知。认真抓好安全检查，对发现的问题，都按“三不放过”的原则，查明责任，分析原因，制定纠正和预防措施，并跟踪验证，严格执行“安全一票否决权”制度。实施安全风险抵