鄭州客運(yùn)南站大跨度鋼管桁架空間結(jié)構(gòu)吊裝工法

1、鄭州客運(yùn)南站大跨度鋼管桁架空間結(jié)構(gòu)吊裝施工技術(shù)劉政摘 要 大跨度鋼管桁架，在鋼結(jié)構(gòu)加工工廠里只能散件制作或分段制作，到施工現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)需要大量的支撐胎架、大量的高空作業(yè)，給質(zhì)量、工期及安全都帶來(lái)很不利的影響，通過(guò)“地面拼裝、分段吊裝、高空合攏”的鋼桁架施工技術(shù)，達(dá)到了加快施工速度、降低成本、安全風(fēng)險(xiǎn)小、質(zhì)量易控制的目的。關(guān)鍵詞 大跨度桁架；吊裝；施工技術(shù)；1 工程概況：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平不斷提高，大型場(chǎng)館、大型客運(yùn)站等公共建筑不斷涌現(xiàn)。在這些大型公共建筑中，大跨度鋼管桁架空間結(jié)構(gòu)屋面是被經(jīng)常采用的一種結(jié)構(gòu)形式。由于鋼管桁架跨度大，在鋼結(jié)構(gòu)加工工廠里只能散件制作或分段制作，到施工現(xiàn)場(chǎng)

2、安裝時(shí)需要大量的支撐胎架、大量的高空作業(yè)，給質(zhì)量、工期及安全都帶來(lái)很不利的影響。鄭州公路運(yùn)輸樞紐客運(yùn)南站工程鄭州公路運(yùn)輸樞紐客運(yùn)在鄭州客運(yùn)南站工程中，我們針對(duì)屋面管桁架跨度大、重量大、質(zhì)量要求高、工期緊的特點(diǎn)難點(diǎn)，成立了課題組，進(jìn)行了分析研究、方案優(yōu)選與優(yōu)化、計(jì)算機(jī)模擬安裝及驗(yàn)算，采用了“地面拼裝、分段吊裝、高空合攏”的鋼桁架安裝工藝，順利地完成了鄭州客運(yùn)南站大跨度鋼桁架及鋼結(jié)構(gòu)屋面的施工。與傳統(tǒng)的滿堂胎架、高空散拼安裝方法相比，有速度快、成本低、安全風(fēng)險(xiǎn)小、質(zhì)量易控制的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)實(shí)踐和總結(jié)，整理編制了本施工方法，對(duì)今后類似工程有一定借鑒作用。2 工藝特點(diǎn)2.1 “地面拼裝、分段吊裝、高空合攏

3、”的鋼桁架安裝工藝，即在地面進(jìn)行桁架的組裝和焊接，與在高空散件組裝相比，作業(yè)條件改善，組裝質(zhì)量容易控制，安全風(fēng)險(xiǎn)降低，施工速度提高。2.2可進(jìn)行整榀桁架的組裝，在焊接時(shí)留下分段接口不焊即形成分段，可以確保高空分段安裝時(shí)接口的準(zhǔn)確對(duì)接。須根據(jù)選定的起重設(shè)備能力進(jìn)行桁架的分段。2.3安裝桁架時(shí)只需在桁架分段接口處搭設(shè)臨時(shí)支撐胎架，與散件高空安裝相比大大減少了支撐胎架的工程量，成本降低，效率提高，經(jīng)濟(jì)效益明顯。2.4 安裝場(chǎng)地內(nèi)沒(méi)有大量的支撐架，吊車則可以進(jìn)入吊裝跨內(nèi)，最大限度地減少起吊工作半徑，使用吊車的規(guī)格降低、機(jī)械利用率高，操作安全性好。2.5 地面拼裝桁架的胎架可重復(fù)使用，拼裝尺寸易于控制，

4、拼裝精度高，有利于標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化施工。3 適用范圍適用于所有大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)的體育場(chǎng)館吊裝、公共建筑、工業(yè)廠房的桁架安裝施工。4 工藝原理大跨度空間桁架結(jié)構(gòu)的安裝，在開(kāi)始安裝階段因沒(méi)有形成完整的穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，需要設(shè)置臨時(shí)固定設(shè)施或臨時(shí)支撐架，在形成一個(gè)穩(wěn)定體系單元以后，再順次擴(kuò)展安裝范圍。本工程采用分段吊裝桁架工藝，在分段處設(shè)置臨時(shí)支撐架臨時(shí)固定，并在水平方向用屋面梁將第一榀桁架與山墻相連，吊第二榀桁架時(shí)與第一榀桁架相連，保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、施工作業(yè)的安全性。如果采用地面拼裝、整榀吊裝工藝，很有利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并且速度快、效率高，但需配置更大型號(hào)地起重設(shè)備，成本相對(duì)較高；如果采用高空散拼工

5、藝，高空作業(yè)量大、工期長(zhǎng)、支撐措施成本高；而采用“地面拼裝、分段吊裝、高空合攏”的鋼桁架安裝工藝，是質(zhì)量、工期、成本、安全性各方面綜合最佳的施工工藝。5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1 施工工藝流程5.1.1 首先使用一臺(tái)150噸汽車吊從北面跨外吊裝FK跨桁架屋蓋，吊裝工藝流程如下：胎架設(shè)計(jì)、搭設(shè) 地面胎架上拼裝桁架 桁架水平運(yùn)輸就位 支撐架搭設(shè)及支座安裝 吊裝FK跨第一榀主桁架段、用屋面梁與山墻固定 吊裝FK跨第二榀主桁架段，用屋面梁與第一榀桁架固定，再吊裝兩榀桁架間所有次桁架和屋面梁 吊裝FK跨第三榀主桁架，用屋面梁與第二榀桁架固定，再吊裝兩榀桁架間所有次桁架和屋面梁 逐榀吊裝FK跨所有主桁

6、架、次桁架和屋面梁，完成FK跨吊裝 5.1.2 在FK跨吊裝完成之后，吊車轉(zhuǎn)移至南面AF跨，跨內(nèi)吊裝AF跨桁架屋蓋，工藝流程如下：桁架拼裝 用汽車吊吊起桁架，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)送到安裝軸線附近就位 搭設(shè)桁架高空對(duì)接的臨時(shí)支撐架 吊裝AF跨第一榀主桁架段與FK跨桁架段合龍，用屋面梁與山墻固定 吊裝AF跨第二榀主桁架段，用屋面梁與第一榀桁架固定，再吊裝兩榀桁架間所有次桁架和屋面梁 吊裝AF跨第三榀主桁架，用屋面梁與第二榀桁架固定，再吊裝兩榀桁架間所有次桁架和屋面梁 逐榀吊裝FK跨所有主桁架、次桁架和屋面梁，完成AF跨吊裝 5.2操作要點(diǎn)5.2.1地面拼裝的胎架設(shè)計(jì)。胎架應(yīng)根據(jù)桁架曲線軌跡設(shè)計(jì)，沿3根弦桿的長(zhǎng)度

7、方向設(shè)置豎向支撐立柱，支頂標(biāo)高要計(jì)入桁架預(yù)起拱值。各立柱之間設(shè)置聯(lián)系梁和斜支撐，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，經(jīng)驗(yàn)算復(fù)核后進(jìn)行搭設(shè)，搭設(shè)后要經(jīng)過(guò)驗(yàn)收才投入使用。5.2.2桁架在胎架上整榀拼裝，桁架分段處用螺栓連接，焊接時(shí)分段接口處不焊。桁架拼裝、焊接、檢查驗(yàn)算合格后，將分段接口的連接螺栓拆除，分段倒運(yùn)到安裝點(diǎn)附近按計(jì)劃位置擺放。本工程地面拼裝胎架設(shè)在建筑南側(cè)，所以FK跨桁架用平板拖車運(yùn)輸?shù)浇ㄖ泵娴跹b位置。AF跨桁架直接用汽車吊從胎架上吊起旋轉(zhuǎn)就位。由于桁架為拱形、截面為倒三角形，運(yùn)輸過(guò)程和地面放置都要合理選擇吊點(diǎn)、支點(diǎn)和相應(yīng)的穩(wěn)固措施，以免桁架變形、受損。5.2.3 臨時(shí)支撐架的搭設(shè)。桁架的分段位置在

8、AF跨，先安裝的FK跨桁架比后安裝的AF跨桁架高，分段接口處在朝下的桁架斜面段上，后裝桁架段在安裝過(guò)程中吊車不松鉤，臨時(shí)支撐架作為安裝時(shí)的輔助設(shè)施，本工程采用腳手架鋼管搭設(shè)臨時(shí)支撐架.搭設(shè)簡(jiǎn)圖如圖2： 圖2 臨時(shí)支撐架示意圖5.2.4 支撐架安全性驗(yàn)算。支撐架的安全性驗(yàn)算必須滿足施工荷載、安裝荷載和穩(wěn)定性要求。5.2.5桁架支座安裝本工程桁架支座為抗拔轉(zhuǎn)動(dòng)支座（圖2），安裝前對(duì)混凝土支承面進(jìn)行驗(yàn)收，安裝時(shí)保持支座處在可轉(zhuǎn)動(dòng)范圍的中間位置。圖3 支座安裝示意圖5.2.6 安裝的測(cè)量定位1對(duì)土建施工單位提供的定位軸線及水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行交接復(fù)核，并做好記錄。對(duì)定位控制標(biāo)記進(jìn)行保護(hù)。2對(duì)每個(gè)支座安裝坐標(biāo)進(jìn)行

9、復(fù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)修復(fù)，使其滿足安裝要求。5.3 安裝技術(shù)方案5.3.1 FK跨桁架及屋面結(jié)構(gòu)吊裝采用一臺(tái)TM1500型150t汽車吊，跨外吊裝（圖3），安裝方向從5軸線開(kāi)始，13軸線結(jié)束。150噸汽車吊工作半徑控制在20m以內(nèi)，伸臂52.8m，此工況其起重能力為10.7t，桁架重量為10t，滿足安全要求。5.3.2 AF跨桁架及屋面結(jié)構(gòu)吊裝采用兩臺(tái)NK250型25噸汽車吊進(jìn)行雙機(jī)抬吊，跨內(nèi)吊裝（圖3），安裝方向先從13軸線開(kāi)始，11軸線結(jié)束；再?gòu)?軸線開(kāi)始安裝至11軸線，從1011軸大門退出，完成所有屋面結(jié)構(gòu)吊裝。25噸汽車吊工作半徑控制在7.0m以內(nèi)，伸臂24.2m，此工況其起重能力為9.

10、0t，雙機(jī)抬吊時(shí)吊車的負(fù)載按80%控制，單臺(tái)吊車的起重能力控制在5.6噸以下。桁架重量為10÷2=5t，滿足安全要求。圖4 屋面鋼管桁架吊裝立面圖5.3.3 起重操作要點(diǎn)1將制作好的桁架用一臺(tái)起重設(shè)備吊裝至安裝位置，按照吊點(diǎn)的位置進(jìn)行綁扎吊具，綁扎后在桁架兩端設(shè)置兩條手拉葫蘆，固定在吊鉤上，以便桁架安裝時(shí)進(jìn)行微調(diào)。2鋼桁架吊裝整體離地約一米后，停止提升；仔細(xì)觀察鋼桁架和起重設(shè)備有無(wú)異常，鋼桁架變形是否在許可范圍。確定無(wú)異常情況后，相關(guān)人員撤離吊裝區(qū)域后繼續(xù)起吊。3起升過(guò)程中，要仔細(xì)觀察鋼桁架和起重設(shè)備的狀況，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。4鋼桁架吊裝單元整體高度超過(guò)落點(diǎn)位置時(shí)，停止起升慢慢水平移

11、位至安裝位置正上方后緩慢下落，使各支座中心線和標(biāo)高符合要求。5 AF跨桁架吊起就位到安裝位置后，應(yīng)先將桁架接口合攏、對(duì)齊，再將桁架落到柱頂和臨時(shí)支撐架上。如有偏差則使用手拉葫蘆進(jìn)行微調(diào)。經(jīng)測(cè)量檢查、調(diào)整桁架的標(biāo)高，校正直線性、垂直度。誤差在允許范圍內(nèi)時(shí)進(jìn)行焊接固定。6 每榀主桁架安裝之后，隨即安裝次桁架、水平支撐和屋面梁。7 雙機(jī)抬吊工藝。AF跨采用跨內(nèi)雙機(jī)抬吊方案。雙機(jī)抬吊方案的優(yōu)點(diǎn)有：小吊車行動(dòng)靈活，便于進(jìn)入跨內(nèi)作業(yè)；小吊車對(duì)吊裝場(chǎng)地的密實(shí)要求低，便于處理；使用吊車級(jí)別低，成本也低。8 雙機(jī)抬吊前必須先將桁架水平運(yùn)送到安裝位置的下方，然后兩臺(tái)吊車就位開(kāi)始吊裝。兩臺(tái)吊車在桁架上的吊點(diǎn)位置、鋼

12、絲繩長(zhǎng)度都要預(yù)先確定，并經(jīng)過(guò)驗(yàn)算，避免荷載分配不均而出現(xiàn)超載。9 兩臺(tái)吊車時(shí)要求兩臺(tái)吊車基本同步提升。吊車的轉(zhuǎn)桿、落鉤等一切動(dòng)作，要聽(tīng)從指揮，指揮動(dòng)則動(dòng)，指揮停則停。當(dāng)指揮信號(hào)不清晰時(shí)，一律做停止處理。5.3.4 屋面結(jié)構(gòu)（弧形主桁架、次桁架及屋面梁）安裝順序表（表一）安裝順序表（表一）序號(hào)工作內(nèi)容圖 示1 在AF跨搭設(shè)桁架高空對(duì)接臨時(shí)支撐架； 150噸吊車在跨外吊裝FK跨的主桁架、次桁架、屋面梁及水平支撐2兩臺(tái)25噸汽車吊跨內(nèi)抬吊AF跨屋面鋼結(jié)構(gòu)，從13軸開(kāi)始，至11軸暫停3吊車轉(zhuǎn)至5軸開(kāi)始吊裝，安裝到10軸線主桁架完成4一臺(tái)吊車退出，另一臺(tái)吊車完成10軸至11軸線的次桁架、屋面梁及水平支撐

13、，完成所有安裝5.4 吊裝鋼絲繩的選擇及安全性驗(yàn)算 本工程吊裝桁架最大重量為10t，構(gòu)件長(zhǎng)度為33m，選擇4個(gè)吊點(diǎn)起吊（圖3）。鋼絲繩選用28直徑，6×371鋼絲繩，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際配備有18、24、28三種直徑鋼絲繩。按照不折彎使用鋼絲繩安全系數(shù)6倍以上的要求，本工程鋼絲繩選用規(guī)定如下：鋼絲繩選用表（表二）構(gòu)件重量吊索支數(shù)吊索水平夾角鋼絲繩直徑（）安全系數(shù)備注3t以內(nèi)245°以上186.145t以內(nèi)245°以上246.65可通過(guò)接長(zhǎng)鋼絲繩或選擇吊點(diǎn)距離來(lái)調(diào)節(jié)吊索的水平夾角7t以內(nèi)245°以上286.3913.5t以內(nèi)445°以上286.63 鋼絲繩安

14、全系數(shù)驗(yàn)算1. 當(dāng)?shù)踔貫?t時(shí)，使用2支吊索、吊索與水平夾角45°的鋼絲繩吊索實(shí)際拉力S為： 30 KN/2/Sin45=21.22 KN。使用18.0，6×371鋼絲繩（公稱抗拉強(qiáng)度1670MPa，破斷拉力為159KN）的安全系數(shù)K為： 159×0.82/21.22=6.14倍，安全！2.當(dāng)?shù)踔貫?t時(shí)，使用2支吊索、吊索與水平夾角45°的鋼絲繩吊索實(shí)際拉力S為： 50 KN/2/Sin45=35.36 KN。使用24，6×371鋼絲繩（公稱抗拉強(qiáng)度1670MPa，破斷拉力為283KN）的安全系數(shù)K為： 283×0.82/35.36

15、=6.56倍，安全！3. 當(dāng)?shù)踔貫?t時(shí)，使用2支吊索、吊索與水平夾角45°的鋼絲繩吊索實(shí)際拉力S為： 70 KN/2/Sin45=49.50 KN。使用28.0，6×371鋼絲繩（公稱抗拉強(qiáng)度1670MPa，破斷拉力為,386KN）的安全系數(shù)K為： 386×0.82/49.5=6.39倍，安全！4. 當(dāng)?shù)踔貫?3.5t時(shí)，使用4支吊索、吊索與水平夾角45°的鋼絲繩吊索實(shí)際拉力S為： 135KN/4/Sin45 =47.73 KN。使用28.0，6×371鋼絲繩（公稱抗拉強(qiáng)度1670MPa，破斷拉力為,386KN）的安全系數(shù)K為： 386

16、15;0.82/47.73=6.63倍，安全！6 質(zhì)量控制6.1質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)6.1.1 鋼結(jié)構(gòu)制作、拼裝、安裝工程執(zhí)行國(guó)家鋼結(jié)構(gòu)施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50205-2001；焊接工程執(zhí)行建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程JGJ81-2002；高強(qiáng)螺栓施工執(zhí)行鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)程JGJ826.2 質(zhì)量管理措施成立以項(xiàng)目經(jīng)理為首的質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)，配備滿足工作需要的工長(zhǎng)、質(zhì)檢員、測(cè)量員、內(nèi)業(yè)技術(shù)員、材料員等人員，形成橫向到邊，縱向到底的管理觸角，確保施工中每一工序處于受控狀態(tài)，對(duì)質(zhì)量實(shí)行全過(guò)程控制。嚴(yán)格實(shí)行“三檢三驗(yàn)制”。上道工序不合格者嚴(yán)禁進(jìn)行下道工序作業(yè)，專職質(zhì)檢員有一票否決權(quán)。6.3 質(zhì)量技術(shù)措

17、施 熟悉圖紙，充分了解現(xiàn)場(chǎng)情況，理解本施工方案的意圖，針對(duì)工程特點(diǎn)做好人員、機(jī)械、物資和所需工具的施工準(zhǔn)備。 安裝前檢查驗(yàn)收土建提交的鋼支座基礎(chǔ)中心線、標(biāo)高、錨栓埋設(shè)實(shí)物和交接資料。施工中嚴(yán)格執(zhí)行施工方案中的技術(shù)措施，對(duì)胎架搭設(shè)、桁架拼裝、構(gòu)件倒運(yùn)、支撐架搭設(shè)、起重吊裝、焊接施工、高強(qiáng)螺栓施工等工序都要進(jìn)行書面技術(shù)交底，從落實(shí)技術(shù)方案、工藝方案的實(shí)施來(lái)保證工程質(zhì)量。 對(duì)進(jìn)場(chǎng)構(gòu)件要進(jìn)行檢查要是。如發(fā)現(xiàn)變形、油漆破損、污染等問(wèn)題，要先進(jìn)行修整才進(jìn)行安裝。如發(fā)現(xiàn)構(gòu)件有任何質(zhì)量疑問(wèn)，不得使用。 安裝施工所用焊條、螺栓等安裝原材料要有質(zhì)量證明文件，要按程序進(jìn)行驗(yàn)收。對(duì)安裝過(guò)程中破壞的漆膜要先進(jìn)行除銹，再

18、按設(shè)計(jì)進(jìn)行底漆、中間漆、面漆的要求分遍補(bǔ)漆。對(duì)已完成項(xiàng)目，及時(shí)進(jìn)行檢查驗(yàn)收，并做好記錄，歸檔保存。7 安全措施7.1 嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家和上級(jí)的安全施工管理制度，強(qiáng)化安全教育，務(wù)必使全體職工牢固樹立生產(chǎn)必須安全，安全為了生產(chǎn)，沒(méi)有安全就沒(méi)有一切的思想，并建立強(qiáng)有力的安全生產(chǎn)保證體系。7.2 高空作業(yè)人員上崗前必須經(jīng)縣以上醫(yī)院體檢，身體不適者一律不得登高作業(yè)。7.3 吊裝作業(yè)必須設(shè)立吊裝警戒區(qū)，并設(shè)明顯的警告標(biāo)志，非作業(yè)人員不得入內(nèi)。7.4作業(yè)前檢查起重設(shè)備確保其無(wú)故障，檢查鋼絲繩有無(wú)破損及吊點(diǎn)綁扎的牢固性。各吊點(diǎn)應(yīng)安排專人看護(hù)，登高作業(yè)人員必須系好安全帶。7.5 鋼桁架吊裝單元整體離地約一米后，停止

19、提升；仔細(xì)觀察鋼桁架和起重設(shè)備有無(wú)異常，鋼桁架變形是否在許可范圍。確定無(wú)異常情況后，相關(guān)人員撤離吊裝區(qū)域后繼續(xù)起吊。7.6吊裝提升過(guò)程中，要仔細(xì)觀察鋼桁架和起重設(shè)備的狀況，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。7.7 吊裝過(guò)程中如突發(fā)風(fēng)、雨、雪氣候，應(yīng)采取緊急措施，把已安裝桁架臨時(shí)加固，正進(jìn)行吊裝的鋼桁架應(yīng)落地放置。7.8雨雪天氣過(guò)后，在吊裝前應(yīng)將雨雪清理掉，防止吊裝時(shí)施工作業(yè)人員發(fā)生安全事故。7.9吊裝開(kāi)始時(shí)先慢慢收緊鋼絲繩，觀察各吊點(diǎn)起升的情況以及吊裝單元整體穩(wěn)定性。若鋼桁架晃動(dòng)幅度大，應(yīng)立即停止收繩，待其穩(wěn)定后再起升。7.10拼裝胎架、臨時(shí)支撐架必須經(jīng)過(guò)驗(yàn)收后方可使用。7.11吊裝作業(yè)使用的對(duì)講機(jī)必須確保完

20、好、清晰。當(dāng)信號(hào)不明時(shí)一律做停止處理。7.12當(dāng)天安裝的構(gòu)件必須可靠固定以后才能下班。8 施工機(jī)具主要機(jī)具配置表（表三）序號(hào)名稱規(guī)格單位數(shù)量附注1150t汽車吊TM1500型臺(tái)1225t汽車吊NK250型臺(tái)23平板拖車30t臺(tái)14直流電焊機(jī)ZX5-500臺(tái)105氣割設(shè)備套46經(jīng)緯儀J2臺(tái)27水準(zhǔn)儀DS3臺(tái)18鋼卷尺50m把29角向砂輪機(jī)JB1193-71個(gè)1010手動(dòng)葫蘆5T、10T套811螺旋千斤頂8T、16T臺(tái)49 勞動(dòng)力配置應(yīng)按工程實(shí)際情況靈活調(diào)配，一般情況按下表（單班作業(yè)）配置。勞動(dòng)組織表（表四）序號(hào)工種人數(shù)備注1起重工18吊索的布置2信號(hào)工4起吊的配合3鉚 工2螺栓的連接4吊車司機(jī)3吊裝5汽車司機(jī)3運(yùn)送小構(gòu)件及桁架水平運(yùn)輸