鋼結(jié)構(gòu)工程的施工難點及其技術(shù)改進

摘要：介紹樅陽海創(chuàng)垃圾焚燒發(fā)電項目的工程概況及其鋼結(jié)構(gòu)工程的施工難點，提出了鋼結(jié)構(gòu)工程施工在安全、質(zhì)量、管理方面的控制措施，制定鋼結(jié)構(gòu)施工前需要做好的各項準備工作，實施與土建有關(guān)的、提高工程質(zhì)量的、有利于吊裝作業(yè)的等3方面技術(shù)改進，可供鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；施工難點；技術(shù)改進

1 工程概況

安徽省銅陵市樅陽海創(chuàng)環(huán)保科技有限責任公司所屬垃圾焚燒發(fā)電工程項目，總占地面積為46605m2，總投資為5.0億元，建設(shè)2×400t/d生活垃圾綜合處理系統(tǒng)及其相關(guān)配套設(shè)施。樅陽海創(chuàng)項目分為A、B、C區(qū)共6個單體建筑，其中A區(qū)為汽輪發(fā)電機房和辦公樓，B區(qū)為垃圾卸料大廳和垃圾池，C區(qū)為鍋爐房和煙氣凈化車間。

樅陽海創(chuàng)項目的鋼結(jié)構(gòu)工程包括：A區(qū)汽輪機房行車梁、鋼屋面及墻面；B區(qū)卸料大廳屋頂網(wǎng)架，垃圾池行車梁、屋頂圓管桁架及吊軌系統(tǒng)；C區(qū)鍋爐房及煙氣凈化車間的格構(gòu)鋼柱、格構(gòu)鋼梁、抗風柱、屋面網(wǎng)架及附房鋼結(jié)構(gòu)。

2 鋼結(jié)構(gòu)的施工難點

2.1 場地狹小

該工程的施工場地狹小，交叉作業(yè)眾多，幾乎每個施工日都要與在場施工單位協(xié)調(diào)吊裝作業(yè)場地和建筑材料臨時堆放地。格構(gòu)類及桁架類構(gòu)件體量大，然而加工廠無法長期存放、施工現(xiàn)場堆放場地狹小，為了保證施工需要只能隨產(chǎn)隨發(fā)，因此對現(xiàn)場供貨計劃精度要求較高。

2.2 連接復雜

鋼結(jié)構(gòu)十分復雜，其結(jié)構(gòu)件焊接節(jié)點多，焊接作業(yè)量大，高強螺栓安裝部位多，焊接及高強螺栓連接部位質(zhì)量要求高。鋼結(jié)構(gòu)抗風小梁柱、桁架、腹桿、高強螺栓等構(gòu)件、配件多且雜，現(xiàn)場材料保管、進場材料檢驗工作繁瑣。鋼結(jié)構(gòu)與土建結(jié)構(gòu)安裝點眾多，容易產(chǎn)生偏差。

2.3 吊裝困難

B區(qū)垃圾池采用行車整跨滑移安裝技術(shù)，其技術(shù)準備和施工難度較大。C區(qū)鍋爐房網(wǎng)架高度為49m，有約900m2建筑面積在高度為41.5m的鍋爐框架頂部施工，無法直接使用起重設(shè)備進行吊裝施工。鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工需要使用較多大型起重設(shè)備，吊裝作業(yè)點和吊裝死角較多。

3 施工管控措施

3.1 安全

針對勞務總價包干的勞務合同特征，在勞務總報價中提取2%作為安全專項措施費，并在招標文件、投標合同中明確。安全專項措施費根據(jù)每月安全措施用量按實填報，支付進度款。安全專項措施包括安全爬梯、防墜器、焊接吊籠、焊接簡易站人平臺、安全生命線（安全帶掛設(shè)專用鋼絲繩）、安全網(wǎng)等安全措施材料及安裝費用。

在投標合同中明確安全專項措施的各項措施的用量，并分攤至各個具體措施之中。例如將安全爬梯、安全生命線等細化至“m”，防墜器、焊接吊籠等細化至“個”，以便將安全措施費用在進度款中按月按實報量，按月按實結(jié)算支付。如果安全措施不到位，不予支付此筆款項，并予以合同處罰。

3.2 質(zhì)量

針對本工程高強螺栓節(jié)點較多的特點，在招標文件、投標合同中對高強螺栓連接節(jié)點質(zhì)量及操作要點提出如下要求：高強螺栓必須使用高強螺栓專用扭矩扳手，并提供扭矩檢測校核證明；每個工位必須配備1把專用電動扳手，或者2～3把手動扳手；扭矩扳手必須符合規(guī)范要求的扭矩值。針對鋼結(jié)構(gòu)施工焊接作業(yè)量大等特點，在招標文件、投標合同中對焊接作業(yè)人員資質(zhì)、焊接水平及焊工評定程序提出具體要求。

3.3 現(xiàn)場管理

針對本工程鋼構(gòu)散件、連接板、螺栓較多的特征，對勞務人員提出如下要求：鋼構(gòu)件在到場卸車時，必須清點構(gòu)件配件數(shù)量，如無問題當場簽字確認，如有問題當場提出。必須在施工現(xiàn)場配置專用配件庫房或配件箱，將鋼配件及螺栓進行統(tǒng)一存放。必須配置方木作為堆放墊層，將鋼結(jié)構(gòu)梁柱堆放在方木上碼放整齊，防止鋼結(jié)構(gòu)梁柱產(chǎn)生變形。

本工程格構(gòu)類構(gòu)件數(shù)量多、占地大，且加工廠與施工現(xiàn)場的堆放場地均狹小、交叉作業(yè)很多。這就要求格構(gòu)類構(gòu)件的制作、發(fā)貨、安裝計劃必須精確，并需加強施工現(xiàn)場的組織、協(xié)調(diào)。 格構(gòu)類構(gòu)件運費成本較高，為此征招有經(jīng)驗的加工廠，將格構(gòu)類構(gòu)件放至施工現(xiàn)場進行加工制作，按照施工現(xiàn)場的施工需求隨加工隨安裝，以便加強管理和提高經(jīng)濟效益。

4 施工前的準備工作

4.1 消除鋼結(jié)構(gòu)吊裝死角

鑒于樅陽海創(chuàng)項目土建、安裝和鋼結(jié)構(gòu)施工在空間作業(yè)方面犬牙交錯，絕大部分項目均存在土建和安裝先進場、鋼結(jié)構(gòu)后進場的實際情況，要求項目管理人員必須提前進場進行施工準備。根據(jù)項目前期施工進度，提前預測土建或結(jié)構(gòu)完工后，鋼結(jié)構(gòu)施工是否會出現(xiàn)吊裝死角，是否會造成重型構(gòu)件難以吊裝或增加吊裝費用。如果預測可能出現(xiàn)吊裝死角，則務必提前協(xié)調(diào)加工廠制作相關(guān)構(gòu)件，以便消除吊裝死角。

4.2 調(diào)整柱腳和支座加工尺寸

根據(jù)土建工程的施工精度不高、偏差較大，以及混凝土終凝后難以進行修改的情況，要求項目管理人員在現(xiàn)澆混凝土終凝后，立即組織施工人員對鋼結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土柱腳或支座進行實測。如果鋼構(gòu)件所用材料尚未下料，應當立即將數(shù)據(jù)整理出來并反饋給加工廠，以便根據(jù)實測數(shù)據(jù)，精準調(diào)整鋼結(jié)構(gòu)柱腳和支座部位的加工尺寸。

4.3 協(xié)調(diào)施工現(xiàn)場作業(yè)場地

由于鋼結(jié)構(gòu)吊裝滯后于土建、安裝工程施工，面對本不寬裕的施工場地，多單位在同一場地上施工，勢必會互相產(chǎn)生不利影響。因此進入施工現(xiàn)場之前，要主動與土建、安裝施工單位進行協(xié)調(diào)，合理規(guī)劃和使用作業(yè)場地和空間，形成布局合理、互不影響的作業(yè)場面。

5 施工技術(shù)改進

5.1 與土建有關(guān)的技術(shù)改進

5.1.1 格構(gòu)柱內(nèi)部混凝土澆筑

規(guī)范要求，當框架柱為圓管或矩形管時，應在管內(nèi)澆筑混凝土，強度等級不應小于基礎(chǔ)混凝土。設(shè)計圖紙規(guī)定，格構(gòu)鋼柱內(nèi)部澆筑C30混凝土，混凝土澆筑高度約為1.7m，鋼管未專門預留砼澆筑口，由鋼結(jié)構(gòu)安裝單位負責混凝土澆筑。

為了提高格構(gòu)鋼柱內(nèi)部混凝土澆筑質(zhì)量，經(jīng)與設(shè)計、監(jiān)理和土建單位協(xié)調(diào)，明確由土建單位負責格構(gòu)鋼柱內(nèi)部混凝土澆筑施工，在澆筑上口留置尺寸為200～300mm澆筑口，待混凝土澆筑后，使用鋼件焊接封閉該澆筑口。

5.1.2 B區(qū)屋頂網(wǎng)架預埋件

B區(qū)垃圾池屋頂網(wǎng)架使用行車滑移至安裝位置時，需采用倒鏈將其安裝就位，因此需提前在混凝土柱頂面安裝預埋鋼件，用于承載倒鏈所吊屋頂網(wǎng)架的質(zhì)量。經(jīng)與建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理和土建單位協(xié)調(diào)，強調(diào)B區(qū)垃圾池屋頂施工桁架采用行車滑移的優(yōu)點、預埋鋼件及其與土建一起施工的必要性，決定將預埋鋼件進行設(shè)計變更，并加至土建工作量之中。

5.1.3 B區(qū)行車梁支座

設(shè)計圖紙規(guī)定，B區(qū)垃圾池的行車梁與其由土建工程完成的支座，通過預埋鋼件直接焊接連接。這種設(shè)計存在問題是：由于該支座澆筑標高精度較差，支座標高存在高低不平的問題，給行車梁的調(diào)平工作帶來困難。經(jīng)與設(shè)計和監(jiān)理單位協(xié)調(diào)，確定采用調(diào)平螺母調(diào)整行車梁標高。在行車梁下面鋪設(shè)高強度無收縮性灌注砂漿，以保證梁底部受力良好。

5.2 提高工程質(zhì)量的技術(shù)改進

5.2.1 格構(gòu)鋼梁安裝節(jié)點

設(shè)計圖紙規(guī)定，格構(gòu)鋼梁兩頭均為相貫線切口。由于相貫線切口呈弧狀，在現(xiàn)場安裝格構(gòu)鋼梁時，無法在格構(gòu)鋼柱已安裝的情況下將格構(gòu)鋼梁安放到位，只能對格構(gòu)鋼梁對接部位進行切割和補焊，這樣就會影響連接節(jié)部位的焊接質(zhì)量。

經(jīng)與設(shè)計和監(jiān)理單位協(xié)調(diào)，將格構(gòu)鋼梁與格構(gòu)鋼柱對接節(jié)點，改為格構(gòu)鋼柱帶牛腿的結(jié)構(gòu)，即在格構(gòu)鋼柱上部焊接牛腿，使用牛腿將格構(gòu)鋼梁吊裝就位后，焊接其對接焊縫。

5.2.2 高強度螺栓

設(shè)計圖紙規(guī)定，本工程所用高強螺栓均為大六角頭高強螺栓。使用這種螺栓存在如下問題：根據(jù)規(guī)范要求，大六角頭高強螺栓分為初擰與復擰，且初擰需在螺栓頭部位做標記。然而，大六角頭螺栓無法用肉眼看出扭矩是否達到規(guī)范要求值，不能確保螺栓扭矩合格。

為此經(jīng)與設(shè)計和監(jiān)理單位協(xié)調(diào)，確定將高強螺栓統(tǒng)一變更為扭剪型高強螺栓。扭剪型高強螺栓可一次擰到終擰值，且只要將螺栓端頭擰斷，即代表扭矩值符合要求，這樣可提高施工速度和質(zhì)量，也便于現(xiàn)場管理。

5.2.3 密封圓管桁架法蘭連接節(jié)點

設(shè)計圖紙規(guī)定，圓管桁架通過法蘭及高強螺栓對接連接。此設(shè)計便于在施工現(xiàn)場安裝，但是存在法蘭口之間的螺栓連接節(jié)點可能存在縫隙的問題，隨著時間的推移，該縫隙會造成圓管桁架內(nèi)部產(chǎn)生氧化、腐蝕；若將法蘭口改為對接焊接，或?qū)⒎ㄌm口連接間隙堆焊，則焊接工作量太大，且高空焊接作業(yè)隱患較多。

為此經(jīng)與設(shè)計和監(jiān)理單位協(xié)調(diào)，確定先在圓管桁架法蘭口之間涂抹適用的結(jié)構(gòu)膠，再使用高強螺栓進行對接連接。這樣施工可將圓管桁架法蘭口之間存在的縫隙進行密封，避免日后圓管桁架內(nèi)部產(chǎn)生氧化、腐蝕。

5.3 有利于吊裝作業(yè)的技術(shù)改進

5.3.1 C區(qū)格構(gòu)鋼柱

C區(qū)鍋爐房共有10根格構(gòu)鋼柱，每根長度約為46m。根據(jù)設(shè)計圖紙，第1～4節(jié)自下而上分解長度分別約為6m、10m、14m、16m，即下部短且輕、上部長且重。格構(gòu)鋼柱的上述特點，對起重吊裝經(jīng)濟性和安全性均不利。為了降低現(xiàn)場起重車租賃成本、保證吊裝作業(yè)安全，與設(shè)計、監(jiān)理單位聯(lián)系商定，將格構(gòu)鋼柱的下部加長、上部減短。

5.3.2 C區(qū)高空網(wǎng)架

由于C區(qū)鍋爐房網(wǎng)架高度為49m，有約900m2建筑面積在高度為41.5m的鍋爐框架頂部施工，無法直接使用起重設(shè)備進行吊裝施工。

為此經(jīng)與設(shè)計和監(jiān)理單位協(xié)調(diào)，確定進行以下技術(shù)改進：采用自制趴桿進行網(wǎng)架散拼安裝。趴桿主要由趴桿、框架、卷揚機、鋼絲繩、滑輪等組成。網(wǎng)架散拼前，使用趴桿將其鋼絲繩可靠地固定在起頭網(wǎng)架上，在地面將局部網(wǎng)架組成“網(wǎng)架炮”之后，倒運至土建或安裝框架平臺上，以減少吊裝作業(yè)半徑和起吊高度。大跨網(wǎng)架散拼時，采用圓形鋼管或H型鋼作為臨時支撐點，支撐于網(wǎng)架中部，給予網(wǎng)架豎向支撐力。將“網(wǎng)架炮”轉(zhuǎn)運至土建平臺如圖1所示，將圓管作為臨時支撐點如圖2所示。

5.3.3 B區(qū)行車梁

B區(qū)行車梁位于垃圾池內(nèi)，垃圾池長度為57.5m，寬31m，四周由高度41.5m的混凝土墻完全封閉；單根行車梁質(zhì)量為1.5～3.4t，安裝高度為32m。施工現(xiàn)場土建用塔機作業(yè)繁忙，很難抽出較長時間對行車梁進行連續(xù)吊裝。

為此經(jīng)與設(shè)計和監(jiān)理單位協(xié)調(diào)，確定在行車梁吊裝前1～2個月，由土建單位將卸料大廳棧橋完成施工并通車，以保證一側(cè)行車梁可由16t起重機在卸料大廳內(nèi)完成行車梁吊裝。若土建卸料大廳在行車梁安裝時不具備通車條件，則采用土建塔機安裝其作業(yè)半徑范圍內(nèi)的行車梁。剩余的行車梁經(jīng)過計算與現(xiàn)場實際勘測后，由55～110t起重機加副臂進行吊裝。

6 結(jié)束語

經(jīng)過周密實施以上多項技術(shù)改進，樅陽海創(chuàng)垃圾焚燒發(fā)電工程項目的鋼結(jié)構(gòu)工程的施工任務得以按期、圓滿完成，取得了施工質(zhì)量、施工安全、施工進度、社會效益和施工企業(yè)經(jīng)濟效益的良好業(yè)績。

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