鋼管砼主塔施工工藝研究工程類資料

PAGE鋼管砼主塔施工工藝研究第二工程公司機(jī)械廠一、工程概況淮北市長山路斜拉橋是以鋼管混凝土為塔柱的獨(dú)塔雙索面斜拉橋，主塔鋼柱共四根，外徑1.5m，塔柱高61.459m主塔鋼管采用18mm厚，16Mn鋼板卷制而成，順橋向鋼管中心距3.5m，通過腹板組成啞鈴形結(jié)構(gòu)，內(nèi)充C50微膨脹混凝土。橫橋向橋面下設(shè)剪刀撐兩道，橋面處設(shè)鋼骨橫梁兩道，橋面上設(shè)上、下風(fēng)撐兩道，塔頂設(shè)梯形套箱及避雷針兩套。二、技術(shù)要求管口橢圓度±4mm；圖1主塔布置圖管端不平度±2mm；圖1主塔布置圖環(huán)縫對接錯邊量±3mm；環(huán)縫對接間隙0～3mm；管節(jié)縱向彎曲小于管節(jié)長度的1/1000，且≤10mm；塔柱安裝的不垂直度偏差小于20mm；焊縫達(dá)到JTJ041－891類焊縫標(biāo)準(zhǔn)；鋼管外表面噴砂除銹達(dá)到Sa2.5標(biāo)準(zhǔn)，噴除IC531，后達(dá)75－100μm；管內(nèi)砼密實(shí)；三、該項(xiàng)目所要研究的技術(shù)難題選擇怎樣的焊接工藝，使焊縫達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；選擇怎樣的制作工藝，控制鋼管的制作精度；塔柱外表面的防腐（維修很困難）；塔柱安裝時垂直度及柱間距控制；鋼管內(nèi)砼密實(shí)性的控制；四、焊接工藝選擇塔柱鋼管是16Mn鋼，屬正火鋼，其碳當(dāng)量Cq＝C＋Mn／6＋Si／24＋Ni／15＋Cr／5＋Mo／4＋Cu／13＋P／2＜0.4％，焊接性能良好，無淬硬傾向，熱烈紋、冷裂紋傾向不明顯，現(xiàn)從結(jié)構(gòu)形式、材料厚度等幾個方面對焊對接材料和工藝參數(shù)做幾點(diǎn)討論：1、焊接方法選擇：焊接方法可選擇手弧焊封底、埋弧焊填滿的方法。2、焊接附材的選擇：為了達(dá)到焊縫與母材等強(qiáng)，物理性能相等的原則，在手弧焊時，采用E5015，直徑4.0焊條，使用前350℃烘烤2小時，在埋弧時焊采用H10MnA，直徑4.0焊絲，配焊劑HJ431，焊劑使用前250℃烘烤2小時，4小時未使用則重新烘烤。3、焊接參數(shù)的選擇：在多次生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)在的生產(chǎn)實(shí)際情況，進(jìn)行多次試焊對比，對比情況見表1：經(jīng)評定可知：手弧焊時電流160～200A，電壓24～26V，焊速6～9m／h，埋弧焊時電流550～600A，電40V，焊速25～26m／h。焊接時濕度不宜高于80％，環(huán)境溫度不應(yīng)低于－5℃。五、塔柱鋼管加工制作工藝：制作時，首先下料精確方正，卷制垂直進(jìn)給以保證管節(jié)端面的垂直度，用預(yù)壓彎頭及多次進(jìn)給法滾卷以保證管節(jié)圓順度，用對接平臺調(diào)整對接間隙、錯邊量以及鋼管的直線度，焊接時嚴(yán)格按焊接工藝評定進(jìn)行。具體工藝如下:表1焊接方法焊接條件焊接情況檢驗(yàn)情況手弧焊電流低于160A電壓低于24V起弧不易進(jìn)行，焊速慢易出現(xiàn)未熔合、未焊透有未熔合、未焊透缺陷電流160～200A電壓24～26V焊速可達(dá)6～9m/h焊接情況良好外觀良好，探傷良好，力學(xué)性能試驗(yàn)良好電流高于200A電壓大于26V易燒穿和咬邊有氣孔、夾渣及咬邊等缺陷埋弧焊電流低于550A電壓低于40V焊速較慢，易出現(xiàn)未熔合、未焊透有未熔合、未焊透缺陷電流550～600A電壓40V焊速可達(dá)25～26m/h焊接情況良好外觀良好，探傷良好，力學(xué)性能試驗(yàn)良好電流高于600A電壓大于40V易咬邊和下塌有咬邊、氣孔、下塌等缺陷金屬材料的儲存金屬材料的復(fù)驗(yàn)材料的校正放樣、劃線下料、坡口制作卷制焊接檢驗(yàn)材料堆放穩(wěn)固且不變形，入庫前要嚴(yán)格驗(yàn)收檢查規(guī)格鋼號及質(zhì)量保證書。對鋼材的化學(xué)成份，力學(xué)性能晶相組織進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。鋼板的局部撓度大于1／1000時，要用鋼板校平機(jī)校正。主塔鋼管板材采用1：1比例放樣，號料后打上代號、標(biāo)記下料后復(fù)核尺寸，及時調(diào)整放尺寸，坡口除鋼管最上端、最下端為外坡口，其余為內(nèi)坡口。多次進(jìn)給法滾卷，并經(jīng)常性檢查，以防超卷。嚴(yán)格按焊接工藝評定進(jìn)行，手弧焊＋埋弧焊焊縫的外觀檢驗(yàn)，探傷檢驗(yàn)及管節(jié)成型后直線度、管端不平度，管口橢圓度的檢驗(yàn)以上每道工序檢查合格后，方可進(jìn)入下道工序。2、塔柱鋼管板材的放樣，下料及坡口制作放樣前所有測量工具、儀器均校驗(yàn)合格后方可使用。塔柱鋼管采用卷板機(jī)卷制成形，根據(jù)中心層不變原理，鋼管展開理論長度L＝лD＝3.14×（1500－18）＝4656mm放樣采用鋼卷尺測量定位，直角采用角尺放樣，劃線采用劃針劃線，對用自動切割機(jī)加工的邊增加1.5mm割線寬度。放樣允差見表2（如超差重新劃線）表2類別長度mm寬度mm對角線mm放樣±0.5±0.5±1.0下料時，采用半自動火焰切割機(jī)下料，根據(jù)鋼材厚度、材質(zhì)確定火焰切割參數(shù)，先進(jìn)行模擬切割。如割縫達(dá)不到要求，再重新修訂有關(guān)參數(shù)，直到滿足要求。切割后待構(gòu)件冷卻至室測量長、寬、對角線、直線度允許差見表3：表3類別長度mm寬度mm對角線mm直線度允差±2±1±22坡口加工可使板材容易焊接，塔柱最底端，最上端為角焊坡口，其余為對接坡口，如圖2所示：600±600±50500±50圖2焊接坡口示意圖坡口可用刨邊機(jī)切削加工，也可用火焰切割機(jī)加工，坡口加工好后，用坡度尺檢查坡度，如超差用磨光機(jī)修正，坡口表面毛刺要清理干凈。3、卷制鋼板卷制前，用手提砂輪機(jī)打磨周邊氧化皮，見金屬光澤，做一預(yù)壓彎頭胎模，利用胎模上卷板機(jī)預(yù)壓彎頭，保證鋼板與胎模貼實(shí)。在與卷板機(jī)垂直的方向設(shè)置一塊擋鐵，喂料時鋼板一邊靠近擋鐵，以保證喂料方向與卷板機(jī)的軋輥垂直。卷制過程中采用多次進(jìn)給法滾卷，調(diào)節(jié)軋輥的上、下位置使得鋼板曲率半徑逐漸變形，當(dāng)半徑接近要求時，上軋輥的調(diào)整量逐漸減少，并用樣板進(jìn)行經(jīng)常性檢查，以防超卷。4、縱縫、環(huán)縫焊接（1）縱縫焊接：焊前用丙酮清洗污物，徹底清除切割熔渣。縱縫兩端焊上引弧和收弧板，將筒體平放，使縱縫處于平焊位置，先用手工電弧焊進(jìn)行定位焊，內(nèi)第1層采用手工電弧焊封底，第2－3層采用埋弧焊填滿，外側(cè)用碳弧氣刨清根，再用埋弧自動焊焊第2層。焊后用清渣器將焊渣徹底清理干凈。（2）環(huán)縫焊接：將兩標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)放置在對接平臺上，先調(diào)整管節(jié)的直線度，直線度調(diào)好后檢查對接間隙是否超差，如超過3mm修磨管口相應(yīng)的部位，重新對接達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，再調(diào)整錯臺用多頭螺旋撐圓器反復(fù)調(diào)整直至錯臺在±3mm以內(nèi)，用手弧焊定位焊，然后在滾輪架上進(jìn)行焊接，焊接步驟、要求均與縱焊縫相同。5、檢驗(yàn)（1）焊接檢驗(yàn)：圖3試拼平臺序號外觀缺陷質(zhì)量要求備注1未滿焊≤0.2+0.02ττ為鋼板厚2根部收縮≤0.2+0.02ττ為鋼板厚3咬邊不允許4外部裂紋不允許5弧坑裂紋不允許6飛濺清除干凈7焊瘤不允許8表面夾渣不允許9表面氣孔不允許10焊縫厚度不夠不允許外觀檢查要求見表4表4無損探傷主要用于檢查焊縫內(nèi)部缺陷，應(yīng)在焊后24小時以后才能進(jìn)行探傷。探傷長度為100％焊縫長度，無裂紋，未熔后，未焊透，無夾渣等缺陷。如不合格，碳弧氣刨清除后，重新施焊。（2）筒體檢驗(yàn)：檢查筒體直線度，端面不平度，管口橢圓度及坡口，合格后出具成品檢驗(yàn)報(bào)告。六、塔柱鋼管防腐：無機(jī)硅酸鋅涂料要求除銹等級為Sa2.5,應(yīng)采取噴砂除銹，鋼管內(nèi)部加勁結(jié)構(gòu)焊接完畢后，進(jìn)行噴砂除銹，將1.5－3mm粒徑石英砂，烘干后裝入砂罐，用9m3空壓機(jī)提供風(fēng)動力，將噴頭與待噴件保持25－45°、300-500mm實(shí)行干噴，用軸流風(fēng)機(jī)將灰塵吸進(jìn)除塵間，用噴淋器除塵。噴砂效果要達(dá)到Sa2.5級，除去金屬上的油脂，氧化皮，銹蝕等一切雜物，呈現(xiàn)金屬光澤并有一定的粗糙度。圖4噴砂除銹布置圖噴砂作業(yè)完成應(yīng)盡快進(jìn)行噴涂IC531，并應(yīng)在8小時以內(nèi)噴涂完畢。IC531混合時，硅酸溶液與鋅粉重量比是1：2.62，在攪拌硅酸的同時加入鋅粉，并持續(xù)攪拌，以保持鋅粉懸浮，混合后經(jīng)一個40－100目的濾網(wǎng)過濾，倒入壓力罐中用0.6m3打氣泵供氣進(jìn)行噴涂。IC531混合后，保存時間不得超過4小時，噴涂時環(huán)境溫度至少達(dá)到10℃、相對濕度小于85％。待IC531干燥后，再噴涂丙稀酸聚胺脂面漆兩道。施工時，常用濕膜測厚儀測定濕漆膜厚度，以保證干漆膜的厚度和涂層的均勻，漆膜干透后，用干膜測厚儀測出干膜厚度。涂裝過程中，對環(huán)境溫度、相對濕度、表面清潔度、各層涂刷遍數(shù)、涂料種類、用量、濕膜、干膜厚度等進(jìn)行詳細(xì)記錄。涂裝表面質(zhì)量應(yīng)均勻、細(xì)致、無明顯色差，附著良好。七、塔柱鋼管安裝工藝：1、吊裝方案比較見表5通過比較，選擇分節(jié)吊裝方案，即將塔柱鋼管共分七節(jié)，第一節(jié)7.559m，第二節(jié)8m，第三節(jié)6m，第四至六節(jié)10m，第七節(jié)9.5m，采用一臺1450KNm塔吊，安裝在主跨一側(cè)橋軸線處，距中心點(diǎn)15.45m（拆塔吊時后臂長度限制）。塔吊負(fù)荷檢算：塔柱最長節(jié)10m，加錨固筋、聯(lián)接板共重：9.8×（1.482×3.14×10×141.3+0.35×0.15×8×125.6+8×10×0.8×0.888)＝65563（N）65563×19.12＝1252.6KNm<1450KNm在塔吊起重范圍內(nèi)。圖5塔吊平面布置圖表5類別主要內(nèi)容優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)單根整體吊裝將每根鋼管組裝成整體再吊裝，吊裝四次吊裝時間短每根鋼管重達(dá)45T，高度61.459m，地面場地狹小，整體拼裝困難，起吊困難，且起吊時易變形啞鈴形結(jié)構(gòu)吊裝將每側(cè)鋼管在地面拼成十一節(jié)啞鈴形結(jié)構(gòu)，然后對接，吊裝二十二次吊裝次數(shù)較少，腹板錨墊板焊接為平焊兩個管口同時對接，管口對接間隙，錯臺較難調(diào)整，垂直度較難調(diào)整，索導(dǎo)管在地面已定位，塔柱安裝偏差影響其精度。分節(jié)吊裝每根鋼管分成七節(jié)，單節(jié)吊裝，共吊裝二十八次垂直度較易調(diào)整，對接間隙及錯邊量易保證，吊裝對位易進(jìn)行，環(huán)縫焊完后再確定索導(dǎo)管位置消除安裝偏差對索導(dǎo)管后影響吊裝次數(shù)較多，工期較長2.安裝工藝流程：組拼平臺上試拼每三節(jié)在平臺上試拼，調(diào)整對接間隙錯臺及垂直度，彈測量線測量線要精確塔柱基礎(chǔ)處理定出鋼管的安裝線，處理底板的平整度鋼管吊裝精確定位，調(diào)整垂直度，柱間距現(xiàn)場環(huán)縫的焊接嚴(yán)格按接焊工藝評定進(jìn)行，焊后100％探傷以上各道工序檢查合格后，方可進(jìn)入下一道工序。3、塔柱鋼管組拼平臺上試拼組拼平臺的制作安裝：如圖用厚16mm，鋼板長6m，寬2.3m，割制兩Фm1500mm圓，誤差在±2mm以內(nèi)，割孔前嚴(yán)格控制鋼板的長、寬以及對角線，割孔后沿兩圓心一分為二，割制成八塊兩半圓形立板，在間距3500mm和1500mm槽鋼上焊接牢固并調(diào)平。圖6圖6圖7鋼管縱縫排列圖塔柱鋼管試拼：為了使索導(dǎo)管錯開縱縫，鋼管縱縫排列如圖7，接口處縱縫要錯開90度，且腹板要錯開縱縫，將三節(jié)鋼管按從小號到大號排列，先調(diào)整對接間隙，再調(diào)整錯臺，調(diào)整好后測量縱向彎曲，達(dá)到要求后用聯(lián)接法蘭臨時固定（聯(lián)接法蘭如圖8）先焊接聯(lián)接構(gòu)造鋼板，再將法蘭成對用螺栓連好，銷子銷緊，焊在上節(jié)鋼管及聯(lián)接構(gòu)造板上，聯(lián)接構(gòu)造板要對稱焊接，聯(lián)接構(gòu)造板孔作為吊裝孔，安裝時用定位銷定位，螺栓聯(lián)接又恢復(fù)到試拼時狀態(tài)。如垂直度需調(diào)整，用頂升螺栓調(diào)整。圖8聯(lián)接法蘭4、放測量線及基礎(chǔ)線放測量線：由于測量時用兩臺經(jīng)緯儀在相互垂直的兩條軸線上同時測鋼管的垂直度，這就要求我們放測量線時，兩條線必須直且在相互垂直（過圓心）的兩個面上。如圖9，用兩只鉛錘跨過管頂垂下，沿管口拉線BD，調(diào)整A點(diǎn)位置，使BO＝OD，調(diào)整BD線使AO＝CO＝BO＝DO=750mm，同理另一端A1、B1、C1、D1定位與此相同，用墨線彈出AA1、BB1、CC1、DD1線。圖9放測量線示意圖圖10鋼管安裝平面圖圖11吊裝架示意圖放基礎(chǔ)線：以鋼管聯(lián)接構(gòu)造板為吊耳，6.8＃D型卸扣兩只，鋼絲繩選用φ19.5mm，6×37股，長5m，插頭后3m以上，保證鋼絲繩夾角不大于60度。底節(jié)鋼管吊裝：先把底節(jié)鋼管平放至吊裝架上，待質(zhì)檢工程師及監(jiān)理檢驗(yàn)合格后起吊，放入臨時定位板時，鋼管外四分線與基礎(chǔ)軸線粗。如圖12。圖12底節(jié)鋼管吊裝定位在1＃位觀測AA1軸線A點(diǎn)與基礎(chǔ)軸線偏移量，用千斤頂調(diào)整后，再觀測BB1線B點(diǎn)與基礎(chǔ)軸線BD線偏移量，調(diào)整好后同時觀測A1、B1點(diǎn)與AA1、BB1偏移量，如A1點(diǎn)偏東，在管東外壁焊頂升板，用千斤頂頂升，A1、B1點(diǎn)同時調(diào)整，調(diào)整好后把加勁板定位焊后，塔吊松鉤。其它鋼管吊裝第二節(jié)以上的鋼管安裝均與第二節(jié)相同，現(xiàn)以第二節(jié)為例，將第二節(jié)鋼管準(zhǔn)備就緒后，放在吊裝架上，待檢驗(yàn)合格后，起吊就位。先粗對好軸線，用定位銷子定位后，法蘭螺栓緊固，利用頂升螺栓調(diào)整對接間隙及鋼管垂直度。在1、2位同時測量，在1位測如A2點(diǎn)偏西，調(diào)整D1位頂升螺栓，2位測時，用A1、C1處頂升螺栓調(diào)整。調(diào)整好后，在對接環(huán)縫外側(cè)用八塊定位板臨時定位。5、現(xiàn)場安裝焊接按焊接工藝評定進(jìn)行、焊接時，必須兩人對稱焊接，經(jīng)緯儀經(jīng)常觀測鋼管的垂直度，并通知焊工及時調(diào)整焊接，糾正偏差，焊后復(fù)測垂直度、進(jìn)行無損探傷，如有夾渣、未焊透等缺陷，碳弧氣刨清除后重新焊接。圖13環(huán)縫焊接八、鋼管內(nèi)砼施工工藝：管內(nèi)填充C50微膨脹混凝土，混凝土的澆筑隨鋼管的逐節(jié)接高而分段進(jìn)行，采用泵送頂升澆灌法，在管內(nèi)焊有加強(qiáng)鋼板和拉索套筒的地方，要對混凝土加以振搗，保證內(nèi)部混凝土的密實(shí)性。C50微膨脹混凝土采用攪拌站集中拌合，6.0m3及7.5m3砼運(yùn)輸車水平運(yùn)輸，HBT60A－1406拖式砼輸送泵垂直運(yùn)輸澆筑。砼輸送泵垂直輸送距離達(dá)100m。由于采用泵送砼，設(shè)計(jì)配合比時除考慮正常的振動方式外，還要求砼泵送效率高，不阻塞、不離析，對砼輸送泵機(jī)件磨損小，在水泥用量、坍落度、砂率等構(gòu)成砼少泵性的關(guān)鍵因素方面需特殊處理。待鋼管對接環(huán)縫，管內(nèi)錨固筋，加勁板檢驗(yàn)完好后進(jìn)行管內(nèi)砼的施工，每次澆筑至管口以下1.5m處，設(shè)接頭鋼筋，下次澆筑時要鑿毛，柱頂澆筑至管口。C50微膨脹砼配喝比見表6。表6項(xiàng)目具體要求備注配合比（水泥：砂：碎石：VEA：HNF）1：1.22:2.49:10%:6‰水灰比（w/c）0.34外加劑UEA：U型砼膨脹劑HNF：高效減水劑UEA—產(chǎn)地安徽廬江HNF—產(chǎn)地合肥九、主要機(jī)具：見表7表7序號名稱規(guī)格型號單位數(shù)量1半自動校平機(jī)臺12半自動直線切割機(jī)CG-2000臺23卷板機(jī)16-20×2000臺14直流電焊機(jī)BX5－50臺85自動埋弧焊機(jī)臺26焊接定位滾輪架臺27焊條、焊劑烘干箱臺28塔吊1450KNm臺19噴砂設(shè)備套110打氣泵0．6m3臺111噴槍套112砼輸送泵HBT60A－1406臺213砼輸送車6m3/7.5m3臺1/1十、實(shí)施效果在施工中按焊接工藝參數(shù)進(jìn)行焊接，焊縫外觀良好，經(jīng)100％探傷無未熔后，未焊透等缺陷，達(dá)到JTJ041－891類焊接標(biāo)準(zhǔn)。按制作安裝工藝施工，塔柱鋼管的直線度，端面不平度，管口橢圓度均能滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，安裝好后，經(jīng)實(shí)測塔柱垂直度、柱間距偏差均在允許范圍內(nèi)，具體見表8。鋼管噴涂，管內(nèi)砼均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，實(shí)施效果良好。通過對C50微膨脹砼配合比的選定和塔柱砼的灌注，確保了塔柱砼的密實(shí)，混凝土無脫粘現(xiàn)象，索力張拉及調(diào)整時，塔柱撓度均勻，無扭曲現(xiàn)象，砼標(biāo)養(yǎng)28d后，力學(xué)性能滿足設(shè)計(jì)要求。表8項(xiàng)目垂直度柱間距索導(dǎo)管標(biāo)高柱中心偏差鋼管頂標(biāo)高允許偏差＜\20mm＜\16.7mm＜\10mm＜\5mm＜\10mm實(shí)測偏差＜\16mm＜\15mm＜\5mm＜\3mm＜\5mm十一、結(jié)束語：鋼管砼塔柱施工中，我們成功地解決了特種鋼材的加工、焊接和鋼管拼裝精度等技術(shù)難題，保證了主塔的垂直度、焊縫質(zhì)量，以及管內(nèi)混凝土的質(zhì)量，獲得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。（執(zhí)筆：劉文樂、朱少華）目錄TOC\o"1-2"\h\z第一章項(xiàng)目的意義和必要性 11.1項(xiàng)目名稱及承辦單位 11.2項(xiàng)目編制的依據(jù) 11.3肺寧系列產(chǎn)品的國內(nèi)外現(xiàn)狀 21.4產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度分析 31.5項(xiàng)目的市場分析 4第二章項(xiàng)目前期的技術(shù)基礎(chǔ) 82.1成果來源及知識產(chǎn)權(quán)情況，已完成的研發(fā)工作 82.3產(chǎn)品臨床試驗(yàn)的安全性和有效性 8第三章建設(shè)方案 233.1建設(shè)規(guī)模 233.2建設(shè)內(nèi)容 233.3產(chǎn)品工藝技術(shù) 233.5產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 293.6土建工程 373.7主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 39第四章建設(shè)內(nèi)容、地點(diǎn) 414.1建設(shè)內(nèi)容及建設(shè)規(guī)模 414.2建設(shè)地點(diǎn) 414.3外部配套情況 44第五章環(huán)境保護(hù)、消防、節(jié)能 465.1環(huán)境保護(hù) 465.2消防 495.3節(jié)能 50第六章原材料供應(yīng)及外部配套條件落實(shí)情況 526.1主要原輔材料、燃料、動力消耗指標(biāo) 526.2公用工程 54第七章建設(shè)工期和進(jìn)度安排 567.1建設(shè)工期和進(jìn)度安排 567.2建設(shè)期管理 56第八章項(xiàng)目承擔(dān)單位或項(xiàng)目法人所有制性質(zhì)及概況 578.1項(xiàng)目承擔(dān)單位概況 578.2企業(yè)財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)狀況 588.3項(xiàng)目負(fù)責(zé)人基本情況 59第九章投資估算與資金籌措 62