1 工程概況
廈門港海滄港區(qū)20#、21#泊位糧食筒倉及配套工程鋼結(jié)構(gòu)分部工程主要包括轉(zhuǎn)載站、棧橋、立柱、塔等鋼構(gòu)件，最高轉(zhuǎn)運(yùn)塔高度近63m，最長棧橋32. 3m，最大單體重量578 噸，鋼結(jié)構(gòu)總重量約5000 噸。棧橋轉(zhuǎn)運(yùn)塔結(jié)構(gòu)立面圖( 僅顯示部分)
2 施工要點(diǎn)及難點(diǎn)
本工程鋼結(jié)構(gòu)主要材料為大型H 型鋼，多數(shù)是重型寬翼H 型鋼，材質(zhì)Q345B，部分型號H 型鋼以及連接牛腿需要工廠加工。該工程主要施工要點(diǎn)難點(diǎn)如下:
( 1) 開孔精度要求高，尤其是塔的連接方式大部分采用高強(qiáng)螺栓，全部高強(qiáng)螺栓共有74000 多套，且多為空間三向連接，這對制作的精度要求很高，孔的精度要求為1mm 誤差。
( 2) 安裝難度大，最大的T4 塔高度有62. 9 米，重量578 噸。大部分桿件安裝連接均在空中進(jìn)行，如何保證立柱的垂直度、牛腿的水平標(biāo)高、立柱之間的間距、立柱橫梁斜撐之間的平面度等等空間尺寸是本工程的安裝工作重點(diǎn)。
( 3) 構(gòu)件焊接制作外形尺寸精度高。整個(gè)項(xiàng)目連接牛腿的總量共1977 個(gè)，牛腿的制作有大量的對接接頭、角接接頭等各種形式的熔透焊縫，焊縫密集且質(zhì)量要求高，有的牛腿結(jié)構(gòu)復(fù)雜、焊縫受力集中，如何保證焊接質(zhì)量，控制焊接殘余應(yīng)力與焊接變形，保證牛腿的幾何尺寸和孔位尺寸較小誤差是關(guān)系到后續(xù)安裝工程能否順利完成的關(guān)鍵。
3 制作工藝
3. 1 制作工藝流程圖
3. 2 制作工藝
3. 2. 1 放樣
將設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行二次深化拆圖，分成一根根桿件和一片片板件，繪制詳細(xì)零件圖，作為下料和施工的依據(jù)，并且同時(shí)給與每個(gè)零件單獨(dú)編號，以方便后續(xù)加工及安裝工作的施工。
3. 2. 2 下料
桿件下料采用半自動切割和手工氣割，板件下料采用數(shù)控割床或者剪板機(jī)下料。需要留焊接坡口的板料均可采用半自動切割。采用火焰切割時(shí)，需留1mm 割縫。下料完成的各零件邊緣應(yīng)平整，無毛刺、反口、切肉等缺陷，外形尺寸誤差應(yīng)符合規(guī)范要求。
3. 2. 3 單元構(gòu)件制作
( 1) 單元構(gòu)件分解
棧橋及棧橋立柱單元構(gòu)件分解
根據(jù)工廠施工場地及運(yùn)輸限制，將棧橋及立柱分解成單片可運(yùn)輸?shù)臉?gòu)件。以Z104 棧橋?yàn)槔�，其外形尺寸�?5150* 2400* 2100( 長* 寬* 高) 的矩形框架結(jié)構(gòu)，我們將其分成沿長度方向的桁架單元構(gòu)件和沿寬度方向的橫聯(lián)構(gòu)件，寬度方向斜桿可與上部橫聯(lián)組成單榀“π”字。
棧橋立柱外形尺寸與棧橋類似，單元構(gòu)件劃分同棧橋。
轉(zhuǎn)運(yùn)塔構(gòu)件分解
轉(zhuǎn)運(yùn)塔的結(jié)構(gòu)主要是栓接結(jié)構(gòu)，且單面尺寸超大，不適合整片制作，所以單元構(gòu)件以連接牛腿、塔立柱、橫梁、斜撐等桿件的形式進(jìn)行分解。
( 2) 單元構(gòu)件制作
桁架制作。桁架制作工藝流程: 板件及桿件下料——開孔——拼裝平臺拼裝——矯正板件開孔采用搖臂鉆床鉆孔，同種規(guī)格板料可整疊一起鉆孔。桿件開孔采用空心磁力鉆，由于本工程中有很多垂直面的開孔，所以制作了一標(biāo)準(zhǔn)開孔模具進(jìn)行開孔，可保證各孔的平面位置尺寸以及空間垂直尺寸。最后將加工完成的各零件上工裝胎架進(jìn)行拼裝，工裝胎架尺寸按圖紙尺寸進(jìn)行定位、限位，并按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行L /800 起拱，以保證桁架制作時(shí)即有標(biāo)準(zhǔn)的起拱度。焊接完成后如果有部分構(gòu)件變形需要矯正，可采用機(jī)械矯正或者火攻的方法。
牛腿制作。牛腿制作工藝流程: 板件及桿件下料——開孔——胎膜拼裝牛腿拼裝過程與桁架相似，這里重點(diǎn)介紹牛腿的外形尺寸及孔位的控制。牛腿的各零件下料完成后，根據(jù)每種牛腿的外形尺寸制作定位工裝，同時(shí)通過三角馬尖將牛腿的各零件拼接緊密，將開孔的零件與工裝上的孔通過插銷進(jìn)行準(zhǔn)確定位，然后進(jìn)行焊接，這樣可以保證制作出來的牛腿外形尺寸以及孔位尺寸準(zhǔn)確無誤。
“π”字構(gòu)件、橫梁及斜桿制作工藝與桁架制作一樣。塔立柱制作。塔立柱的制作涉及到與連接牛腿的焊接及與橫梁、T4 轉(zhuǎn)運(yùn)塔立柱平面布置圖斜桿的孔位連接，且立柱上連接牛腿多為三向空間結(jié)構(gòu)，因此保證塔立柱上三向牛腿的制作精度是制作的重點(diǎn)。為了準(zhǔn)確定位牛腿，選取如圖A - A 面在工廠整體預(yù)拼裝( 考慮工廠施工場地限制，我們選取拼裝平面長度為20米) ，如此可以使A - A 面上的立柱、牛腿、橫梁、斜撐在同一平面，然后以此平面為基準(zhǔn)面安裝垂直于此平面的其他平面牛腿。各個(gè)方向的牛腿焊接完成后再將塔立柱、橫梁、斜撐拆除分類運(yùn)輸至現(xiàn)場安裝。塔立柱的制作工藝
3. 2. 4 現(xiàn)場整體拼裝
本工程中棧橋以及棧橋立柱結(jié)構(gòu)不是很大，例如Z104 棧橋外形尺寸25150* 2400* 2100，Z105 立柱外形尺寸為50290* 3000* 5200，這種結(jié)構(gòu)形式的構(gòu)件可采用50 噸與250 噸吊機(jī)整體吊裝就位。因此在安裝現(xiàn)場，預(yù)留一塊拼裝場地，將加工車間運(yùn)輸過來的桁架、橫梁、“π”字構(gòu)件進(jìn)行整體組裝。
4 安裝工藝
根據(jù)棧橋和轉(zhuǎn)運(yùn)塔的外形尺寸不一樣，對棧橋和轉(zhuǎn)運(yùn)塔的安裝方式分別采用整體吊裝和散裝的安裝方式。
4. 1 棧橋及棧橋立柱安裝工藝
棧橋及棧橋立柱吊裝工藝流程: 基礎(chǔ)驗(yàn)收——測量放線——墊鐵布置——棧橋立柱吊裝就位——垂直度測量矯正——緊固螺栓——棧橋吊裝就位
( 1) 基礎(chǔ)驗(yàn)收。在鋼結(jié)構(gòu)安裝前，對鋼柱基礎(chǔ)進(jìn)行復(fù)測。檢查基礎(chǔ)的坐標(biāo)位置是否正確; 基礎(chǔ)之間的距離是否符合圖紙及規(guī)范要求; 基礎(chǔ)標(biāo)高是否符合設(shè)計(jì)要求和有關(guān)規(guī)范要求; 交接資料是否齊全，數(shù)據(jù)是否與實(shí)測相符。
( 2) 測量放線�；A(chǔ)驗(yàn)收合格后，放出棧橋縱向中心線，各基礎(chǔ)縱橫中心線，并用水準(zhǔn)儀測出柱腳底板標(biāo)高，通過調(diào)節(jié)螺母調(diào)平預(yù)埋件標(biāo)高，使之滿足要求。
( 3) 墊鐵布置。根據(jù)基礎(chǔ)標(biāo)高實(shí)測數(shù)據(jù)，配備相應(yīng)厚度墊板，墊鐵數(shù)量不宜超過三塊，安裝時(shí)用成對斜鐵找正標(biāo)高，找正后，將墊鐵焊實(shí)。
( 4) 棧橋立柱整體吊裝。①吊裝前桁架上應(yīng)綁扎圓木或方木，作為臨時(shí)加固措施。綁扎時(shí)墊上破布以防止損傷桁架表面漆膜。為使立柱吊起后不發(fā)生大的搖擺，起吊前應(yīng)在立柱底兩兩邊綁扎溜繩或穩(wěn)繩。②吊裝時(shí)用250T 履帶吊吊住柱頂，另在柱腳向上表面設(shè)2 個(gè)吊點(diǎn)，用1臺50T 汽車吊進(jìn)行輔吊。起吊時(shí)2 臺吊機(jī)先同時(shí)垂直起吊，立柱離開地面1 米左右時(shí)，50T 汽車吊保持不動，250T 履帶吊繼續(xù)緩慢提升立柱，使之逐漸傾斜。當(dāng)立柱傾斜度超過45°時(shí)，250T 履帶吊繼續(xù)緩慢提升，同時(shí)50T 汽車吊也緩慢松繩放低柱腳，在此過程中需確保柱腳不能接觸到地面，直至立柱完全在空中處于懸吊直立狀態(tài)。此時(shí)松開50T汽車吊繩，用250T 履帶吊將立柱吊裝就位。
( 5) 垂直度矯正。整體吊裝就位后用螺母大致固定，同時(shí)用經(jīng)緯儀測量垂直度，符合標(biāo)準(zhǔn)后緊固柱腳螺母，然后松開250T 吊機(jī)鋼絲繩，完成立柱的整體安裝。
( 6) 棧橋整體吊裝。棧橋的整體吊裝根據(jù)棧橋長度以及就位高度的不同情況可采用兩臺小吊機(jī)抬吊或一臺大吊機(jī)直接起吊的方式安裝。
4. 2 轉(zhuǎn)運(yùn)塔安裝工藝
轉(zhuǎn)運(yùn)塔安裝采用散件安裝，其吊裝前準(zhǔn)備工作如構(gòu)件檢查、基礎(chǔ)驗(yàn)收、測量放線、墊鐵布置等與棧橋安裝工藝一樣。轉(zhuǎn)運(yùn)塔的散件吊裝順序: 立柱安裝——第一層橫梁( 斜撐) 吊裝——第一層平臺橫、縱梁吊裝——第一層樓梯吊裝——第一層欄桿吊裝——第二層立柱對接——第二層橫梁( 斜撐) 吊裝——第二層平臺橫、縱梁吊裝——第二層樓梯吊裝——第二層欄桿吊裝——按順序吊裝至轉(zhuǎn)運(yùn)塔頂部
5 質(zhì)量控制
質(zhì)量的控制可以從前期準(zhǔn)備、過程控制、后期檢驗(yàn)三個(gè)時(shí)間段全程進(jìn)行控制，下面主要說明施工中的要點(diǎn)、難點(diǎn)的質(zhì)量控制措施。
( 1) 開孔的精度控制。連接牛腿的開孔是在板件下料完成后，用搖臂鉆床對板料進(jìn)行開孔，此時(shí)開孔通過劃線定位開孔，在后期牛腿制作過程中，為防止孔位因?yàn)槠囱b誤差、焊接收縮變形跑位，可在拼裝胎膜上設(shè)空間位置孔，通過定位銷將孔的空間尺寸固定，然后進(jìn)行拼焊。對于連接橫梁、斜撐等端頭開孔屬于后期開孔，此時(shí)橫梁、斜撐外形尺寸已固定，開孔是最后工序，為保證開孔質(zhì)量，先將孔位定位模具套在桿件端頭，固定后根據(jù)模具上的孔位進(jìn)行開孔，即可保證孔的空間位置尺寸。
( 2) 安裝精度控制。本工程是由大量桿件板件單元件組裝而成，且制作時(shí)進(jìn)行了分層加工，所以控制桿件與桿件之間的相對位置尺寸是安裝精度控制的要點(diǎn)，而測量是安裝精度的控制前提。測量時(shí)需選取統(tǒng)一的基準(zhǔn)點(diǎn)，定位中心軸線，如塔立柱安裝時(shí)，每節(jié)柱的定位軸線應(yīng)從地面定位軸線直接引上，不得從下層柱的定位軸線引上，避免造成過大累計(jì)誤差。
( 3) 為保證構(gòu)件的外形尺寸誤差，除了控制構(gòu)件下料尺寸精度以外，對焊接作業(yè)應(yīng)布置適當(dāng)?shù)暮附咏宇^且選擇合理的焊接順序，如焊接接頭位置應(yīng)避免過于集中; 焊接時(shí)先定位焊，后滿焊; 先焊短焊縫后焊長焊縫; 盡量選擇對稱施焊，這些都是避免焊接應(yīng)力集中，減少焊接變形的方法。焊接后可進(jìn)行錘擊或后熱的方式消除焊接殘余應(yīng)力，保證構(gòu)件制作的精度要求。
6 結(jié)語
通過采用以上制作安裝工藝，不僅大大的提高了生產(chǎn)效率，而且保證了構(gòu)件孔位制作精度，高強(qiáng)螺栓一次通過率達(dá)到100%，全程無擴(kuò)孔、返工現(xiàn)象; 各構(gòu)件外形尺寸誤差小，焊接變形量小，制作精度高; 通過安裝測量控制，整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)工程安裝垂直度準(zhǔn)確，各構(gòu)件相對位置誤差小，項(xiàng)目安裝順利。該工藝為我們承接類似大跨距、超高層的桁架式鋼結(jié)構(gòu)工程積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。