高層鋼結(jié)構(gòu)安裝找正技術(shù)

黃 飛 陳玉琳

中國化學(xué)工程第十六建設(shè)有限公司 湖北宜昌 443000

高層鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中柱與柱空中對接的精度偏差是整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中至關(guān)重要的質(zhì)量控制點(diǎn)，如何安全、快速地完成鋼結(jié)構(gòu)對中過程中的固定及調(diào)節(jié)成為該控制點(diǎn)的核心。傳統(tǒng)工藝中采用纜風(fēng)繩固定及連接板進(jìn)行對中調(diào)節(jié)，存在很大的安全風(fēng)險(xiǎn)，又因操作難度較大而不能保證施工工期，且此方法受外界條件制約影響較大。采用“絲杠”對高層鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝、找正，在材料、操作性、操作方法上都有較大改進(jìn)，并且在寧夏寶豐能源集團(tuán)焦化廢氣回收利用項(xiàng)目氣化裝置鋼結(jié)構(gòu)施工中得到有效應(yīng)用。

1 工程概況

寧夏寶豐能源180 萬t/ a 甲醇項(xiàng)目中氣化裝置氣化框架分南北氣化裝置。兩個(gè)氣化框架鋼結(jié)構(gòu)總重量約5000t，為混凝土和鋼結(jié)構(gòu)組合框架鋼結(jié)構(gòu)，總高度89.93m，其中37.98m 以下為全混凝土結(jié)構(gòu)，37～89.93m全為鋼結(jié)構(gòu)形式。鋼結(jié)構(gòu)主體框架采用規(guī)格為500×500×22×22，750×750×30×30 的焊接箱型柱，鋼柱在EL+39.28m 處采用栓接形式安裝。鋼柱與鋼柱分段焊接，框架梁與箱型柱采用先栓后焊的方式施工。在鋼結(jié)構(gòu)多節(jié)柱的空中組對時(shí)，通過對傳統(tǒng)施工技術(shù)和“絲杠”找正法進(jìn)行對比，最終選用“絲桿”法施工，取得良好效果。

2 工藝特點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)絲杠找正技術(shù)是一項(xiàng)有別于傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)找正的新技術(shù)。主要特點(diǎn)表現(xiàn)在鋼柱吊裝就位，與下層鋼柱之間的初步對中后，將“絲杠”兩端筋板分別焊接在下層鋼結(jié)構(gòu)的橫梁上及已吊裝就位的鋼結(jié)構(gòu)立柱內(nèi)側(cè)，起重機(jī)即可松鉤，再通過“絲杠”對鋼柱進(jìn)行找正。該項(xiàng)技術(shù)具有施工效率高，節(jié)省人工，不占用施工空間等優(yōu)點(diǎn)，并且鋼結(jié)構(gòu)框架在橫梁連接安裝以前仍有很好的穩(wěn)定性。是高層鋼結(jié)構(gòu)框架安裝組對比較簡潔、安全的一種施工方法。

3 工藝比選

3.1 主要技術(shù)參數(shù)的比較

（1）纜風(fēng)繩固定、找正技術(shù)：該技術(shù)在上段鋼柱與下段鋼柱組對過程中，用鋼柱與鋼柱之間的耳板間的高強(qiáng)螺栓固定連接板做臨時(shí)固定，采用纜風(fēng)繩成三點(diǎn)對鋼柱上端進(jìn)行穩(wěn)固調(diào)節(jié)。這樣在相鄰柱的纜風(fēng)繩設(shè)置時(shí)會發(fā)生交叉，影響下部鋼梁的安裝而且存在安全隱患。在鋼柱就位穩(wěn)固后，對中找正過程中出現(xiàn)偏差時(shí)調(diào)整精度較低，調(diào)整時(shí)間也會相對較長。

（2）“絲杠”找正技術(shù)：采用“絲杠”找正技術(shù)在上段鋼柱與下段鋼柱對準(zhǔn)中心后，即可在鋼柱互成90°兩側(cè)設(shè)置絲杠進(jìn)行穩(wěn)固并調(diào)節(jié)。這樣相鄰兩側(cè)的絲杠設(shè)置互不影響，調(diào)整與穩(wěn)固工具簡單易操作，安全能得到保障。“絲杠”采用加工的細(xì)螺紋制作而成，調(diào)整精度較高，基本可以一次找正完成，大大縮短了找正時(shí)間。

3.2 工藝創(chuàng)新方面

（1）材料的創(chuàng)新：傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)固定和找正通常是用纜風(fēng)鋼絲繩及對接夾板方法完成，本項(xiàng)目采用“絲杠”取代纜風(fēng)鋼絲繩及對接夾板進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)安裝的固定和找正。一方面節(jié)約了大量的固定材料，另一方面大大簡化固定找正的程序，縮短了找正時(shí)間。

（2）找正方法的創(chuàng)新：傳統(tǒng)找正工藝步驟較多，操作難度大。而采用“絲杠”調(diào)節(jié)既可完成鋼柱的固定，又可實(shí)現(xiàn)找正的目標(biāo)。

（3）固定支撐點(diǎn)的創(chuàng)新：傳統(tǒng)找正、固定的方法纜風(fēng)繩的固定點(diǎn)為地面或下層的鋼平臺，但隨著鋼結(jié)構(gòu)施工高度增加，纜風(fēng)繩的固定越來越錯綜復(fù)雜，難度越來越大。而采用“絲杠”進(jìn)行固定找正，每層鋼結(jié)構(gòu)找正完畢后，即可移至上一層的鋼結(jié)構(gòu)固定，固定點(diǎn)為下一層的鋼梁，固定相對簡單。

綜上所述，采用“絲杠”找正技術(shù)在穩(wěn)固調(diào)整工具數(shù)量上及對中找正時(shí)間上比傳統(tǒng)方法都有了較大進(jìn)步，既節(jié)約措施用料又節(jié)省施工人工費(fèi)用，大大了減少了施工成本。因此，“絲杠”找正技術(shù)是高層鋼結(jié)構(gòu)對中找正施工值得推廣應(yīng)用的好工藝。

4 施工方法

4.1 施工原理

“絲杠”的工作原理與花蘭螺絲相同，因此絲杠兩端的螺紋必須是成套的，即“一正一反”。在靠近絲杠下端的鋼管上需對稱開直徑3～5cm 的圓孔，便于插入撬棍轉(zhuǎn)動絲杠對鋼結(jié)構(gòu)的垂直度進(jìn)行調(diào)整。“絲杠”的制作示意圖見圖1。

圖1“絲杠”的制作示意圖

“絲杠”調(diào)節(jié)系統(tǒng)是通過螺紋絲桿進(jìn)行調(diào)節(jié)，在安裝前需加工相應(yīng)的調(diào)節(jié)絲桿。為了保證調(diào)節(jié)的精度，在絲桿的加工過程中需要求加工成細(xì)螺紋，螺桿長度一般保證在500mm 左右，絲桿長度在300～350mm 左右即能滿足使用要求。“絲杠”由加工完成的絲桿、耳板及兩端的堵板封頭焊接制作而成。圖2 為絲桿和連接耳板示意圖。

圖2 絲桿和連接耳板示意圖

4.2 操作注意事項(xiàng)

（1）“絲杠”安裝前的準(zhǔn)備工作：“絲杠”的兩端是通過耳板及連接螺栓固定的，若下端的梁為混凝土梁需在固定位置做好預(yù)埋件；

（2）“絲杠”的固定位置：絲杠在安裝前必須確定其固定位置，首先要保證安裝在易于施工人員操作的位置，其次要確保不影響下端的鋼梁及支撐安裝；

（3）絲杠下端的鋼管所開圓孔應(yīng)對稱分布，并便于插入撬棍轉(zhuǎn)動絲杠對鋼結(jié)構(gòu)的垂直度進(jìn)行調(diào)整。

4.3 現(xiàn)場施工

寧夏寶豐能源集團(tuán)有限公司180 萬t/ a 甲醇項(xiàng)目氣化裝置鋼結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)用了“絲杠”找正技術(shù)。該氣化裝置結(jié)構(gòu)高89.83m，其中38m 以上均為鋼結(jié)構(gòu)裝置，分南、北框架。北側(cè)框架共有箱型柱23 根，鋼柱分為5 段安裝；南側(cè)框架共有箱型柱18 根，鋼柱分為7 段安裝。按照每根立柱互成90°方向進(jìn)行找正要求，本項(xiàng)目共制作絲杠41×2=82 根。單根箱型柱吊裝時(shí)，采用絲桿進(jìn)行兩個(gè)方向固定，如圖3 所示。兩根柱和多根柱安裝找正狀態(tài)如圖4 所示。絲杠端部固定狀態(tài)如圖5 所示。所用施工工機(jī)具如表1 所示。

表1 施工工機(jī)具一覽表

圖3 單根柱安裝找正

圖4 兩根柱和多根柱安裝找正狀態(tài)

圖5 絲杠端部固定狀態(tài)

5 主要安全技術(shù)措施

（1）鋼柱和鋼梁吊裝過程中要設(shè)置溜尾纜繩。

（2）鋼柱和鋼梁吊裝前，必須提前設(shè)置直爬梯和焊接平臺，平臺搭設(shè)示意見圖6。

圖6 平臺和梯子的搭設(shè)示意圖

（3）在鋼梁的兩側(cè)拉設(shè)生命繩，確保人員行走時(shí)安全帶能系掛。

（4）起重作業(yè)人員必須持證上崗，嚴(yán)格執(zhí)行“十不吊”，對使用的機(jī)索具要進(jìn)行全面檢查。

（5）吊裝過程中，作業(yè)人員應(yīng)堅(jiān)守崗位，聽從指揮，發(fā)現(xiàn)問題立即向指揮者報(bào)告，無指揮者的命令不得擅自操作。

（6）吊裝作業(yè)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行試吊；待吊物離地300mm后檢查鋼絲繩及吊車性能，合格后方可正式起吊。起吊后，應(yīng)有專人觀察吊車運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)異常情況要立即報(bào)告指揮負(fù)責(zé)人，并采取相應(yīng)措施。

（7）施工現(xiàn)場拉運(yùn)、吊裝等工作要有專人指揮并有明確的施工方法。指揮人員、作業(yè)人員都應(yīng)站于吊物下方2m 以外，待吊物落穩(wěn)后，方可靠近摘索具。

（8）高處作業(yè)人員應(yīng)使用工具袋，防止上下投擲工具和材料；作業(yè)時(shí)妥善保管工具和配件以免其墜落；施工暫停或結(jié)束時(shí)，將所有工具、配件和零散材料收集起來妥善存放。

（9）參加施工的人員必須先由工程技術(shù)人員進(jìn)行交底，熟悉施工工序、質(zhì)量要求、檢驗(yàn)要求、安全風(fēng)險(xiǎn)等，并嚴(yán)格按技術(shù)交底要求進(jìn)行施工。

（10）繩扣纏繞處應(yīng)采用管皮或木塊對鋼絲繩進(jìn)行保護(hù)，吊裝過程中應(yīng)設(shè)置溜尾拖拉繩，嚴(yán)禁帶有松動的物體進(jìn)行吊裝作業(yè)。

（11）冬、雨季施工作業(yè)必須做好防雨、防潮、防滑措施。夜間施工必須有足夠的照明。

（12）在作業(yè)區(qū)的下方設(shè)置安全網(wǎng)。

（13）單根箱型柱吊裝時(shí)，采用絲桿進(jìn)行兩個(gè)方向固定。吊裝之前需在鋼柱旁安裝直爬梯，在連接梁的部位加設(shè)操作平臺；在鋼柱與鋼柱之間安裝連接鋼梁時(shí)，要加設(shè)生命線。同時(shí)，需在箱型柱頂部提前安裝操作平臺，平臺采用角鋼對稱用螺栓緊固，然后鋪上鋼跳板。平臺和梯子的搭設(shè)示意圖如圖6 所示。

（14）進(jìn)行箱型柱與箱型柱之間的主梁安裝時(shí)，必須先確保箱型柱與箱型柱之間的安全纜繩固定牢固。在安裝柱間支撐時(shí)，要優(yōu)先在主梁上搭設(shè)操作平臺。操作平臺采用腳手架進(jìn)行搭設(shè)，并鋪設(shè)鋼跳板。圖7 為主梁和斜支撐安裝防護(hù)措施示意圖

圖7 主梁和斜支撐安裝防護(hù)措施示意圖

（15）每一段鋼柱頂部頭上焊接角鋼，角鋼與角鋼之間使用鋼絲繩作為生命繩，確保施工人員在梁上行走時(shí)，安全帶能栓掛在安全線上。

6 結(jié)語

寧夏寶豐能源集團(tuán)有限公司180 萬t/ a 甲醇項(xiàng)目氣化裝置鋼結(jié)構(gòu)施工原計(jì)劃采用纜風(fēng)繩及連接板找正技術(shù)，每段結(jié)構(gòu)施工周期為20d。后來決定采用“絲杠”進(jìn)行安裝、找正，每層鋼結(jié)構(gòu)施工周期為12d，相比傳統(tǒng)工藝，節(jié)約了8d 的施工工期。通過對鋼結(jié)構(gòu)組對、找正方法的優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高層鋼結(jié)構(gòu)安裝組對施工的安全、快速、經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。

采用“絲杠”找正技術(shù)進(jìn)行高層鋼結(jié)構(gòu)的找正安裝，提高了施工效率，降低了工人勞動強(qiáng)度，大大節(jié)約了施工成本。為今后類似工程施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，具有明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。