造粒塔工程钢结构施工

[摘要] 中国核工业第二二建设公司兴平项目部所承建的陕西兴福肥业30万吨硝基复合肥造粒塔是西北地区第一高铁塔。该塔基础深11米，地面以上高94米, 平面呈圆筒形，外径18.2米,内径16.4米，内挂4MM厚玻璃钢，外挂0.5MM厚彩钢板。钢结构从-6.100m开始安装,总用钢量530吨,主材质为Q235B，楼梯及栏杆材质为Q235。其中螺旋焊缝管194 吨,型钢266吨,钢板70吨；钢管柱内灌C40砼, 总砼量为420M3； 安装工期78天。

[关键词] 钢结构；制作；吊装；焊接；垂直度

[abstract] DiErEr China nuclear engineering construction company XingPing projects undertaken the blessing of shaanxi tang 300000 tons of nitro compound fertilizer granulation tower is the tallest tower in northwest China. The tower base deep 11 meters, ground above 94 meters high, a cylindrical plane, diameter 18.2 meters, diameter 16.4 meters, 4 MM thick glass fiber reinforced plastic hanging inside, plug 0.5 MM thick choi steel. Steel structure from 6.100 m to start the installation, total steel quantity of 530 tons, the main material for Q235B, stair and baluster material of Q235. 194 tons of weld spiral pipe, steel 266 tons, 70 tons of steel plate; Steel tube column C40 concrete pouring, total concrete quantity is 420 M3; Installation period 78 days.

[key words] steel structure; Production; Lifting; Welding; Vertical degree

中图分类号：TU391文献标识码：A 文章编号：

一、钢结构制作

钢结构制作是钢结构施工的重要一环，对工程质量、进度和成本有重大影响，采用以下方法严格控制：

1．分批进货 综合考虑厂家的产品规格、运载工具，型钢及螺旋钢管均选用定尺12米，钢板规格选取8000*2200MM及6000*1500MM的产品。根据施工进度和场地情况材料分-6.1米~1.5米、1.5米~25米、25米~49米、49米~90米四次进场，既可满足现场施工需要又可减少因建设单位变更所发生的材料退场。

2．传达及时由于本工程的钢柱与钢梁是以加强环连接的， 312个加强环均采用相贯线切割，为了下料准确，技术组先在电脑上精确套割，打印出样张及时传达给班组;对于型钢和钢管，要求制作班组先下长料，后下短料，一个构件只允许有一个接头，把短料焊于整料上再下构件。对设计变更和建设单位的现场变更均及时与班组沟通，从源头杜绝返工。

3．人尽其才 针对本工程工期紧任务量大的特点，项目部对所有持证上岗的焊工进行现场考核，并在施焊过程中跟踪检查，对焊工水平及时作出评估，将素质一般的工人安排做普通构件的焊接或部件的定位点焊工作，将素质好的工人安排做重要部位的焊缝施焊。这种定岗定员的流水作业提高了工作效率又保证了工程质量。

4．交底到位

1）每层柱、支撑、梁截面不同，同样高度、同样间距不同部位的支撑、梁的长度也不同，为了保证下料的准确，均用AUTUOCAD在电脑上对每种构件进行放样，编号打印后以联系单的形式发给下料班组，并作现场技术交底。

2）构件焊接前编制焊接工艺指导书、焊接工艺卡，每人发放一份，要求焊工严格按焊接工艺卡来调节焊机电流、设置引弧板、选用焊条、控制焊缝质量。

3）电梯间5~73米每4米一层加强环，79米、84米、90米各一层加强环，塔身仅加在25米、49米的外平台及73米、79米、84米、90米的内平台处有加强环。由于焊在柱上各部位的加强环耳板与梁连接的尺寸、方向不同，为了方便柱的安装就位、柱顶标高控制，要求制作班组在每根柱的管口分出12等分角度线定位加强环耳板方向，并用记号笔在管口标记各柱的详细编号。

4）本工程焊缝均为全熔透相贯焊接，采用E43型焊条，柱、梁对接采用带垫板的350单V型坡口焊。坡口第一层焊条直径为3.2MM，电流采用100-130A，盖面层焊条直径为4mm,电流采用160-210A。

二、钢结构安装

安装是保证工程质量和工程进度的关键一环，从以下几个方面控制：

1．合理统筹

每天17点统计两天后需用构件的型号、数量并及时以联系单形式传达给制作班组，减少制作班组因下料多而安装无料可施工的情况；复查第二天需用的构件，统计缺少的构件及时通知制作班组晚上加班备齐。

2．简化安装经计算，现场塔吊在13米范围内能吊5吨， 2根柱拼装在一起最大重量4.9吨，而最远距离只需10米半径，塔吊完全满足吊装要求。利用现场的HN500*200型钢原料在塔吊下平整的水泥地面上焊成井字形拼装平台，平台面校核水平后在其上画出柱柱间的中心线、位置线，利用塔吊将要拼装的钢柱吊上平台，校核拼接位置后在钢柱两侧的平台上点焊挡板加以固定。拼装过程严格按先焊两端水平支撑再焊斜支撑的顺序焊，为了防止出现集中的焊接应力变形，水平支撑在焊接时采取间断焊接，对称控制层间温度，并密切监控变形情况，随时调整焊接方向来消除变形。此施工方法有以下几个优点：1）减少了高空焊接量， 2）在地面上作业质量更易保证、施工速度更快3）吊装次数减少一半。间接加快了工程进度，提升了工程质量，减少了高空作业风险。

25米、49米的平台外挑2.5米,平台底带斜撑,如果搭设脚手架施工难度很大,而用地面拼装整体吊装的方法施工,可以根据构件上的控制线方便就位, 不但减少了高空作业风险,更重要的是将平台内端直接焊钢柱上就解决了操作架问题。

3．安装平台

由于本工程是一个独立的结构，周围没有建筑物可以利用，钢结构安装时产生的误差只能利用自身校正。而塔身73米以下内部全空，如果从塔底搭设钢管架向上逐层施工，则既费时费力又增加了高空作业的危险。根据造粒塔安装要求，在塔内挂提升平台，在塔外安悬挂架的方案最经济有效。在6轴及14轴各布置一个Q630A塔吊，造粒塔塔内悬挂一个半径8.1米载重5吨自重5吨的网架平台，为了网架平台安全使用，采用8个2吨4个3吨的倒链挂在上部横撑上提升，另外配置2个1吨倒链和4个正反丝杠作调整柱子垂直度和圆心度。柱子施工每层12米，为了施焊柱间上部横撑，专门用10#槽钢和钢管制作了四个 4米高的带围护的小施工平台，固定在柱上；利用型钢制作6个6米长的外挂架作塔外侧施工平台，为了增加高空作业的安全性，外挂架作成长方形，外侧满挂安全网，用φ30圆钢作成端部套丝100MM长的U形箍套进对焊的10#槽钢梁里，用螺栓固定在柱上。各外挂架可自由相通、自由拆卸组合，利用塔吊转换平台位置。

4．吊装顺序

起吊第一节柱，吊装就位后，调整柱身，用经纬仪检查。柱子的垂直度符合规范的要求。第二节安装应待±0以下混凝土施工完毕达到强度方可进行，第二节柱安装之前，在胎具上把③和④、⑤和⑥、⑦和⑧、⑨和⑩、⑾和⑿柱之间用支撑或梁连成片状，检查对角线、端部尺寸，自检合格后焊接。在拼装好的构件中部横梁两侧用钢丝绳套U形卡起吊，当构件吊到定位板上方时人工移动缓慢就位，当上下柱的十字线同时对准。钢柱吊装就位后，用大六角高强度螺栓连接，即上下耳板不加紧，通过塔吊起吊，撬棍微调柱间间隙。量取上下柱顶预先标定标高值，符合要求后打入钢楔、点焊限制钢柱下落，考虑到焊缝收宿及压缩变形，标高偏差调整到5MM以内。然后用正反丝杠使柱身向圆心方向垂直，柱垂直度校正后点焊柱子环缝。在安装过程中，平台安装和塔身主体安装可交叉进行，这样可以提高工程进度。

5．合理施焊

上下柱对接缝点焊完成后用麻绳松开U型卡，使用登高架、外脚手架平台和塔式起重机，从上至下逐层焊接柱间支撑，支撑全部施焊完后，再焊接柱的对接缝。施焊完成24小时后对焊缝进行超声波无损检测，检测合格后再进入上层柱的安装，如有平台梁处，梁和柱焊接完成，并检测合格再进入上部安装，依此例推循序渐进。

为了减少构件的垂直度误差，按产生误差的反方向先焊的原则进行施焊，并及时监测上口尺寸。通过在网架上安放吊笼对下层内侧支撑进行焊接加固，在焊接下层水平支撑前对上层水平支撑、斜支撑进行点焊加固以减少变形。为了在焊接前消除安装应力，对尺寸稍长水平支撑构件采取打磨的方法安装。安装的焊接顺序对安装质量影响很大。由于片状的钢柱高度12米，在空中也容易变形，上部成自由端，如果图施工方便从下至上焊接，上部会因下部的焊接应力产生变形影响柱的垂直度。由于塔在高空中没有外界着力点，一旦变形后就很难调整。为了尽可能减少焊接应力对结构的影响，焊接顺序为先把电梯间的四根柱焊成一个整体，然后再从电梯间的2轴13轴向塔周焊接，采用先由下至上点焊横撑、斜撑，然后再从上至下焊接的逆作法施工，柱对接处2人同时对称施焊，效果很好。

6．精心测量

±0.000m以上为94m高的钢结构，为保证钢结构安装垂直度，垂直度每4米校验一次，施工中严格控制各单节柱的垂直度和整体垂直度符合GB50205-2001规范的要求。

每安装一层钢结构，均在地面中心控制点用激光垂准仪进行垂直度的监测，测量板固定在网架平台的中心，对各柱进行拉钢卷尺检查柱子的圆心度。用两台垂直设置的经纬仪测量单根柱的垂直度和整体垂直度，及时做好柱的单层及整体垂直度、圆心度测量，复查上层调整对下层结构的影响并做好检查记录；对反向误差较大的柱子采用正反丝杠加倒链调整，正反丝杠点焊在上下柱的四个侧面上，根据柱垂直度的误差情况分2-3次调整；尽量多使用活动操作架来减少平台移动对垂直度的影响。由于塔身较高，在测量61米~90米的垂直度时在经纬仪上增加弯管方便观测。

每层构件垂直度调整完毕，在柱顶安置水平仪测相对标高，取最合理值为零点，以零点为标准进行换算各柱顶线并作标识，安装中以线控制。

7、合理穿插

钢管砼是一种具有承载力高、塑性和韧性好、节省材料、方便施工等特点的新型组合结构材料。本工程钢管内C40砼采用高位抛落无振捣法施工，利用砼下落时产生的动能达到振实砼的目的。它适用于管径大于350MM，高度不小于4M的情况。对于抛落高度不足4M的区段，应用内部振捣器振实。一次抛落砼宜用0.7M3左右，用料斗装填，料斗的下口尺寸应比钢管内径小100~200MM，以便砼下落时，管内空气能够排出。。为了不影响钢结构安装进度，砼安排在25米、49米、73米、90米平台安装时的夜间施工，且25米、49米、73米的砼施工时应预留4米高度以减少振捣。

为了加快工程进度保证施工安全，73米钢平台施工完后在平台上做一个隔离层，把塔身分为上下两个施工作业面，73米平台上搭设钢管脚手架向上进行钢结构主体安装，73米以下利用内外平台进行内护的钢牛腿、钢檩条以及玻璃钢、彩钢板的施工。

8．精益求精项目部设质检小组，班组设兼职质检员。质检小组除了例行每天的现场跟踪检查构件的规格、尺寸、数量、除锈效果、焊缝质量、飞溅物清理、油漆喷涂，还对变径管对接处的焊缝施焊、对影响主体结构安装精度的加强环的定位、施焊重点跟踪检测，发现加强环的间距、平行度、垂直度、环耳方向有误差立即调整。对误差较小的焊接形变采用气割火焰校正，误差大的立即全部返工，从而减少高空的作业难度和作业量。对柱的对接缝增加20%超声波探伤，对梁的对接缝做到100%超声波探伤。

[结束语]通过优选施工方案，严格控制焊缝质量、塔体垂直度，满足了设计对钢结构塔体在各项技术、质量指标上的要求；为严格控制钢结构塔体的垂直度，采取严格控制钢结构的安装精度，按合理顺序施焊，采取对称焊接措施，控制焊缝应力变形等措施，使塔体垂直度控制在允许范围内。由于采取了一系列的关键性技术措施，如电脑放样、成片吊装、使用可升降内外平台、正反丝杠，极大地提高了安装精度、焊缝质量，加快工程进度的同时也降低了高空作业的危险性，使工程获得了良好的经济技术效益。

补充一点施工经验：低温施焊时电流过大焊缝会出现裂纹，低温施焊时应采取可靠的保温措施，并尽量使用小电流。