屋面重型鋼結(jié)構(gòu)安裝工程的監(jiān)理控制

陳士凱（浙江江南工程管理股份有限公司深圳分公司， 廣東 深圳 518038）

0 引 言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)總量的不斷攀升、人們生活水平的提升，對物質(zhì)資源需求也進(jìn)一步得到增長，工業(yè)廠房的建設(shè)也正處于高峰期。由于鋼結(jié)構(gòu)工程具有工廠化程度高、施工周期短、結(jié)構(gòu)重量輕、材料強(qiáng)度高、材質(zhì)韌性好、抗震性能好、造型美觀等特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房中。但目前鋼結(jié)構(gòu)施工隊(duì)伍的技術(shù)水平良莠不齊，特別對于大型工業(yè)廠房的施工，由于結(jié)構(gòu)跨度大、鋼梁重量大、安裝難度高、施工環(huán)境復(fù)雜、施工經(jīng)驗(yàn)不足、施工方案缺乏針對性與指導(dǎo)性，從而造成工程的質(zhì)量隱患比比皆是，甚至影響建筑物的使用功能，由此對監(jiān)理提出了更高的執(zhí)業(yè)要求。重型鋼結(jié)構(gòu)安裝工程的控制成為當(dāng)下監(jiān)理工程師應(yīng)備的工作技能。

1 工程概況

本工程為某電子顯示器生產(chǎn)線項(xiàng)目，位于河北省固安新興產(chǎn)業(yè)示范區(qū)，總建筑面積為 587256.30m2，工程設(shè)計(jì)±0.000 標(biāo)高相當(dāng)于絕對標(biāo)高 24.3m，主要單體工程有陣列廠房、有機(jī)蒸鍍及成盒廠房、觸控及屏體廠房等，結(jié)構(gòu)體系為鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為 7 度，防火等級為一級，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為 50 a，核心區(qū)屋面為鋼結(jié)構(gòu)＋組合式樓板（DECK），鋼梁材質(zhì)為 Q345B，鋼梁安裝相對高度為 13.9m～16.4m，材料使用量統(tǒng)計(jì)如表 1 所示。

表1 某電子顯示器生產(chǎn)線項(xiàng)目材料使用量統(tǒng)計(jì)表

2 工程重難點(diǎn)分析

根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖紙以及鋼結(jié)構(gòu)工程的施工特點(diǎn)，結(jié)合以往類似工程的技術(shù)控制難點(diǎn)，分析工程中存在的重難點(diǎn)。

2.1 地腳螺栓預(yù)埋難點(diǎn)

排架式鋼筋混凝土高大柱的截面尺寸為 1.4m×1.4m，柱高為 14.6m，地腳螺栓安裝在柱頂。根據(jù) GB 50755—2012《鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》中第 11.3.2 條規(guī)定，地腳螺栓安裝允許偏差：螺栓中心偏移 5.0mm，螺栓露出長度0～＋3.0mm，螺紋長度 0～＋3.0mm。鑒于以往施工經(jīng)驗(yàn)，混凝土澆筑時(shí)對螺栓偏移進(jìn)行控制是非常困難的。

2.2 重型鋼梁安裝難點(diǎn)

重型鋼梁的安裝于有機(jī)蒸鍍及成盒廠房的核心區(qū)，即在 339m×201.2m廠房中部 339m×142.2m區(qū)域內(nèi)，梁高 2.1m，梁長 17.6m，重量 22 t，屬于超長超重型工字梁，安裝面位于 5.6m二層華夫樓板之上，樓面存有大量的通風(fēng)孔洞，工序交叉作業(yè)多，施工環(huán)境非常復(fù)雜，現(xiàn)有塔吊無法對鋼梁進(jìn)行吊裝就位。

2.3 高強(qiáng)螺栓安裝難點(diǎn)

影響高強(qiáng)螺栓自由穿孔的主要因素有：制孔、孔距的允許誤差，預(yù)埋件安裝允許偏差，測量放線允許偏差，高強(qiáng)螺栓孔徑比螺栓桿大 2.0mm 的調(diào)節(jié)余量。若各道工序控制不力或出現(xiàn)偏差疊加，將導(dǎo)致螺栓桿穿孔困難。

3 開工前的工作準(zhǔn)備

3.1 嚴(yán)格做好方案的審查工作

督促施工單位根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖紙、招標(biāo)技術(shù)文件、驗(yàn)收規(guī)范等編制鋼結(jié)構(gòu)施工專項(xiàng)方案，在施工單位完成內(nèi)部審核后提交監(jiān)理單位進(jìn)行審核。根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況及施工圖紙的技術(shù)要求，監(jiān)理重點(diǎn)對施工方案中涉及地腳螺栓預(yù)埋的控制措施以及重型鋼梁吊裝方案可行性審核，經(jīng)總監(jiān)簽字確認(rèn)后作為工程的控制依據(jù)。監(jiān)理根據(jù)相關(guān)文件及時(shí)編制監(jiān)理實(shí)施細(xì)則，并組織相關(guān)人員進(jìn)行交底與學(xué)習(xí)，以明確監(jiān)理工作的內(nèi)容、程序以及控制措施，使其掌握鋼結(jié)構(gòu)工程的技術(shù)要點(diǎn)，做到標(biāo)準(zhǔn)清晰明確，措施控制合理，確保監(jiān)理工作能循序漸進(jìn)地展開。

3.2 做好鋼結(jié)構(gòu)施工圖紙的會(huì)審

施工圖是監(jiān)理人員對工程質(zhì)量進(jìn)行控制的直接依據(jù)，而圖紙會(huì)審則是保障完成建設(shè)目標(biāo)的重要手段。通過圖紙會(huì)審使參建單位熟悉圖紙、領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖、掌握工程的難點(diǎn)，找出需要解決技術(shù)難點(diǎn)的措施，使圖紙中的問題得到及時(shí)解決，對節(jié)約工程成本和縮短工期均有促進(jìn)作用。作為監(jiān)理人員應(yīng)重點(diǎn)審查施工圖紙是否齊全，建筑圖與結(jié)構(gòu)圖中軸線位置是否一致，相對標(biāo)高、尺寸是否標(biāo)注清楚，引用的圖集是否整齊、是否存有違返強(qiáng)制性條文的規(guī)定等，將圖紙審查的意見整理成稿，由設(shè)計(jì)單位簽署回復(fù)意見，作為施工和監(jiān)理人員現(xiàn)場質(zhì)量控制的依據(jù)。

4 鋼梁進(jìn)場驗(yàn)收的控制

監(jiān)理人員對涉及結(jié)構(gòu)安全和功能使用的原材料必須進(jìn)行驗(yàn)收，并嚴(yán)格落實(shí)見證取樣送檢制度。鋼梁在加工制作完成后運(yùn)至現(xiàn)場，監(jiān)理應(yīng)會(huì)同質(zhì)檢人員對鋼梁進(jìn)行全面驗(yàn)收檢查，并做詳細(xì)記錄作為鋼梁安裝就位的依據(jù)，以防因制作誤差太大影響安裝精度。檢查構(gòu)件的編號(hào)、外觀幾何尺寸、螺栓孔位置、焊接坡口的角度是否符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，焊縫外觀是否存有缺陷，鋼板厚度是否符合驗(yàn)收規(guī)范，鋼梁的摩擦面是否存有油漆、氧化皮，螺栓孔周邊是否有飛邊、毛刺，表面油漆是否存有露底現(xiàn)象等，同時(shí)核查隨車攜帶的質(zhì)保資料，主要包括：產(chǎn)品合格證及技術(shù)文件；高強(qiáng)度螺栓摩擦面抗滑移系數(shù)試驗(yàn)報(bào)告；鋼材、連接材料、涂裝材料的質(zhì)量證明和試驗(yàn)檢測報(bào)告；焊縫無損檢驗(yàn)報(bào)告及涂層檢測資料；鋼構(gòu)件發(fā)貨運(yùn)輸清單。

5 地腳螺栓預(yù)埋控制要點(diǎn)

地腳螺栓定位預(yù)埋準(zhǔn)確與否是鋼結(jié)構(gòu)能否實(shí)現(xiàn)順利安裝的重要環(huán)節(jié)，故高大柱頂?shù)啬_螺栓的定位預(yù)埋成為監(jiān)理控制工作的重中之重。

（1）高大柱模板采用鋼模板安裝施工，通過軸線彈出高大柱的位置，在鋼模板的四角采用 U 型鋼筋埋入二層華夫樓板混凝土內(nèi)，以便纜風(fēng)繩在鋼模板的四角進(jìn)行固定，通過纜風(fēng)繩拉結(jié)作用對鋼模板的垂直度進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)校正驗(yàn)收合格后，在鋼模四周每邊用 2 根鋼管作頂拋桿與鋼管架進(jìn)行鋼性固定。

（2）根據(jù)現(xiàn)場施工要求，采用水準(zhǔn)儀中絲讀數(shù)法將標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)引測到高大柱模板的側(cè)面上，并用紅漆畫出三角形來作為控制混凝土澆筑面的標(biāo)高標(biāo)識(shí)，混凝土澆筑面按設(shè)計(jì)要求應(yīng)低于鋼結(jié)構(gòu)柱腳板 50mm 為準(zhǔn)，再根據(jù)混凝土澆筑面確定地腳螺栓頂標(biāo)高以及定位鋼板的安裝固定位置。

（3）采用 2″ 級經(jīng)緯儀將高大柱軸線投放到鋼模上口形成十字線，并用紅油漆標(biāo)識(shí)清楚，再將鋼模上口的“十”字中心線投測到螺栓定位板上，據(jù)此調(diào)節(jié)地腳螺栓進(jìn)行就位，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收精度滿足 ±2mm 要求后，再用Φ14mm 定位鋼筋頂緊在鋼模板的四周與地腳螺栓及柱鋼筋進(jìn)行焊接固定。

（4）混凝土澆筑時(shí)，在高大柱兩個(gè)軸線方向架設(shè)經(jīng)緯儀，對高大柱的垂直度進(jìn)行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)偏差超H/1000mm 時(shí)應(yīng)立即糾正，通過此法控制地腳螺栓的預(yù)埋位置。在鋼柱模板拆除完成后，對地腳螺栓進(jìn)行測放“十”字中心線，并對偏差進(jìn)行復(fù)核記錄，作為柱頂鋼梁安裝就位的依據(jù)。

6 鋼梁安裝的控制要點(diǎn)

監(jiān)理人員應(yīng)嚴(yán)格督促施工單位嚴(yán)格按驗(yàn)收規(guī)范、施工方案等落實(shí)鋼梁的安裝控制，重點(diǎn)做好調(diào)節(jié)螺母標(biāo)高的復(fù)核、鋼梁吊裝過程的旁站。

（1）由于重型鋼梁安裝在 339m×201.2m廠房中部339m×142.2m區(qū)域內(nèi)，現(xiàn)場塔吊無法滿足鋼梁吊裝需求，且數(shù)量眾多，考慮吊裝的經(jīng)濟(jì)性及方便性，在每側(cè)核心區(qū)與支持區(qū)的交接部位預(yù)留卸車通道，待鋼梁安裝完成后再對通道區(qū)進(jìn)行施工?？紤]重型鋼梁重量及施工進(jìn)度要求，在每棟廠房的華夫樓板上設(shè)置4臺(tái) QUY80 型履帶吊由中部向兩側(cè)分別吊裝，在履帶吊行走路線上鋪設(shè) 20mm 厚鋼板以均布施工荷載，經(jīng)對樓板承載力驗(yàn)算，滿足行走及吊裝荷載要求。

（2）督促鋼結(jié)構(gòu)加工廠應(yīng)按照施工順序進(jìn)行鋼梁的下料、制作加工，并按鋼梁順序進(jìn)行發(fā)貨運(yùn)輸，鋼梁通過卸車通道運(yùn)輸至待安裝單元區(qū)域，經(jīng)監(jiān)理人員現(xiàn)場驗(yàn)收合格后再吊運(yùn)至二層華夫樓板面進(jìn)行堆放整齊，堆放時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)分散集中荷載的原則，同時(shí)應(yīng)有防傾倒的安全措施。

（3）鋼梁的安裝首先進(jìn)行柱頭梁的安裝，安裝前在地腳螺栓底部擰入一個(gè)調(diào)節(jié)螺母及鋼墊板，作為對柱頭梁標(biāo)高的控制，再用履帶吊將鋼梁緩緩吊起移動(dòng)，并用兩根溜繩作牽引，保持鋼梁的平衡穩(wěn)定，當(dāng)?shù)踹\(yùn)至待安裝柱頂位置時(shí)，將柱腳板螺栓孔對正穿入地腳螺栓，用全站儀對鋼梁的頂標(biāo)高、軸線進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后及時(shí)擰緊螺母。

（4）在同一單元區(qū)域的柱頭梁安裝完成后，進(jìn)行重型鋼梁的安裝。首先在鋼梁上安裝安全繩以保障施工人員操作安全，其次清除高強(qiáng)螺栓摩擦面上的防護(hù)包裝紙。起吊前在鋼梁兩端分別設(shè)置溜繩以便鋼梁的控制就位，鋼梁安裝時(shí)需兩臺(tái)履帶吊進(jìn)行抬吊安裝，履帶吊作業(yè)時(shí)應(yīng)保持有足夠的安全操作距離。在抬吊過程中應(yīng)有指揮人員進(jìn)行協(xié)調(diào)指揮，做到同步緩慢進(jìn)行，待鋼梁就位后穿入安裝螺栓作臨時(shí)固定，用扳手?jǐn)Q緊使連接面結(jié)合緊密，臨時(shí)安裝螺栓數(shù)量不少于節(jié)點(diǎn)螺栓數(shù)量的 30% 且不少于 2 顆，然后對鋼梁的水平度、錯(cuò)縫進(jìn)行校正調(diào)整，直到滿足驗(yàn)收規(guī)范要求。

（5）在重型主框鋼梁安裝形成一個(gè)穩(wěn)定單元區(qū)域后進(jìn)行次鋼梁安裝，由于次鋼梁重量較輕，在塔吊起重能力范圍內(nèi)作優(yōu)先吊裝施工，若不在起重范圍的則采取一臺(tái)履帶吊進(jìn)行起吊安裝，起吊前在鋼梁兩端分別設(shè)置溜繩以便對鋼梁進(jìn)行控制。次梁安裝時(shí)應(yīng)注意方向正確和就位準(zhǔn)確，就位后穿入安裝螺栓作臨時(shí)固定擰緊，并對標(biāo)準(zhǔn)單元區(qū)域的鋼框架進(jìn)行校正調(diào)整。

7 高強(qiáng)螺栓施工控制要點(diǎn)

在完成標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域鋼梁吊裝后，應(yīng)對重型（次）鋼梁進(jìn)行擰入高強(qiáng)螺栓作置換出安裝螺栓，即進(jìn)入高強(qiáng)螺栓施工環(huán)節(jié)。

（1）工程采用 10.9S 扭剪型高強(qiáng)螺栓，監(jiān)理人員應(yīng)檢查高強(qiáng)螺栓連接副隨箱攜帶的扭矩系數(shù)和緊固力檢驗(yàn)報(bào)告，并督促施工單位及時(shí)對高強(qiáng)螺栓作扭矩系數(shù)復(fù)驗(yàn)，復(fù)驗(yàn)用螺栓連接副應(yīng)在施工現(xiàn)場待安裝的螺栓批中隨機(jī)抽取，同一批號(hào)按每 3000 套/批，隨機(jī)抽取 8 套為 1 批，復(fù)驗(yàn)合格后方可使用。

（2）高強(qiáng)度螺栓的安裝應(yīng)能自由穿入孔，嚴(yán)禁強(qiáng)行穿入，如不能自由穿入時(shí)，該孔應(yīng)用鉸刀進(jìn)行修整，修整后孔的最大直徑應(yīng)小于 1.2 倍螺栓直徑。修孔時(shí)，為了防止鐵屑落入板迭縫中，鉸孔前應(yīng)將四周螺栓全部擰緊，使板迭密貼后再進(jìn)行修孔，嚴(yán)禁采取氣割擴(kuò)孔。

（3）將安裝螺栓替換成扭剪型高強(qiáng)度螺栓，連接板處螺栓的緊固應(yīng)從中間開始，對稱向周圍的順序進(jìn)行。緊固分兩次進(jìn)行，初擰采用專用定扭電動(dòng)板手，初擰值達(dá)到螺栓標(biāo)準(zhǔn)軸力的 50% 左右，終擰則以梅花卡頭擰掉視為合格。

（4）高強(qiáng)度螺栓終擰后，要保證有 2～3 扣的余絲露在螺母外圈，其中允許有 10% 的螺栓絲扣外露 1 扣或 4 扣。

（5）當(dāng)高強(qiáng)螺栓緊固完成后，對該片區(qū)的鋼梁再次進(jìn)行整體觀測，并做好記錄，根據(jù)記錄的偏差值大小及偏差方向，決定對焊接前偏差是否還需要進(jìn)行局部尺寸調(diào)整以及確定焊接順序、焊接方向、焊接收縮的傾斜預(yù)留量，然后交付焊接班組進(jìn)行施焊。

8 鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場焊接

鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場焊接工作是確保鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量非常重要的環(huán)節(jié)之一，監(jiān)理應(yīng)做好施焊、外觀檢查、無損探傷等各道環(huán)節(jié)的控制。

（1）現(xiàn)場鋼梁節(jié)點(diǎn)焊接主要是H型鋼梁上下翼緣板的對接，采用 CO2氣體保護(hù)焊，焊接質(zhì)量等級為二級，鋼梁材質(zhì)為 Q345B，焊絲采用 ER50-3 系列實(shí)芯焊絲，主要壁厚有 20mm、25mm、30mm、35mm 和 38mm。

（2）現(xiàn)場焊接順序應(yīng)先焊接約束度較大而不能自由收縮的焊縫，后焊接約束度較小而能自由收縮的焊縫，由此先焊接主梁，后焊接次梁的順序進(jìn)行施焊。

（3）鋼梁對接焊接時(shí)，應(yīng)先焊接一端，然后再焊接另一端，禁止兩端同時(shí)開焊。在鋼梁的一個(gè)對接口焊接時(shí)，先焊接下翼緣，然后焊接上翼緣，此種焊接順序可減小因焊接變形造成的鋼梁下?lián)稀?/p>

（4）因現(xiàn)場焊接屬于高空作業(yè)，故應(yīng)在現(xiàn)場搭設(shè)穩(wěn)固的操作平臺(tái)和防護(hù)棚，并在施焊部位的下部設(shè)置接火盆。施焊前應(yīng)采用鋼絲刷、砂輪等工具對焊縫表面的氧化皮、鐵銹等雜物進(jìn)行清除干凈。

（5）現(xiàn)場的焊縫應(yīng)冷卻到環(huán)境溫度后進(jìn)行外觀檢查，焊縫表面不得有電弧擦傷、氣孔、夾渣、裂紋、焊瘤等缺陷，檢查時(shí)應(yīng)配備放大鏡并在適合的光照條件下進(jìn)行，當(dāng)存有疑義時(shí)，應(yīng)采用磁粉探傷或滲透探傷進(jìn)行復(fù)查。

（6）現(xiàn)場所有焊縫的外觀檢查合格，且在焊接完成24 h 后，應(yīng)組織第三方檢測單位做好現(xiàn)場焊縫無損探傷檢測工作，并督促施工單位對鋼柱腳采用 C40 無收縮灌漿料進(jìn)行二次灌漿。

9 結(jié) 語

綜上所述，通過對某大型工業(yè)廠房屋面鋼結(jié)構(gòu)工程的施工方案進(jìn)行針對性、可行性審核，對實(shí)施中過程中的地腳螺栓預(yù)埋、重型鋼梁安裝、高強(qiáng)螺栓安裝、鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場焊接等主要控制要點(diǎn)進(jìn)行闡述。經(jīng)施工單位精心組織并實(shí)施各項(xiàng)技術(shù)措施，工程未出現(xiàn)質(zhì)量問題。在監(jiān)理見證下對現(xiàn)場焊接的翼緣板焊縫作無損探傷檢測，質(zhì)量等級符合 GB 50205—2012《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》二級焊縫質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)定，各項(xiàng)工程的質(zhì)量指標(biāo)滿足驗(yàn)收規(guī)范要求，也取得了較為理想的工作成果。為復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)重型鋼結(jié)構(gòu)安裝工程的監(jiān)理控制提供了有益借鑒。