60米直径熟料库圆台形库顶钢结构安装方案.doc

60米直径熟料库圆台形库顶钢结构安装方案一、工程概况 华润水泥(广西平南)有限公司35000t/d水泥熟料生产线工程中的熟料储存库为内径60m的钢筋混凝土圆形筒库，熟料总储存量为10万t。熟料库基础为人T挖孔灌注桩;钢筋混凝土筒壁厚度780(下部)一400mm(上部)，库壁高2 8m;库顶为圆台形(下底直径为60m止顶直径为17m .高17m、斜边30m，底部标高2 ,顶部标高40.5m的钢结构。筒库内无任何支承结构，圆台形库顶，上部40.5m标高处为一个直径13.7m的圆台形钢平台，钢平台总重为41.3I通过圆台形库顶斜边均匀分布的18根斜钢梁GL1(每根斜梁长约30m，高650mm，重5.6t),上部一与40.5m钢平台联结，下部分别支撑在钢筋混凝土筒库壁顶部的钢筋混凝土环梁上，斜钢梁之间通过各种支撑杆件相环连接，面铺压型钢板，从而组成一个圆台形锅盖的钢结构钢结构设计上采用了空间受力体系，结构较为复杂。钢梁大多为焊接H型钢，钢结构总用钢量约为300 t。二、施工特点和难点 1)无内筒的大跨度空问钢结构在全国水泥设计工程中是一首次采用，我公司也是第一次施工，安装方案选择成为顺利安装及保证质量安全的关键。 2)施工时库顶中间40 5m钢平台支承如何支撑重达41. 3 t的钢平台，这本身就是一个难题，加上后面要安装的斜钢梁及支撑连接杆件其重量超过100T，这些重量须有一个牢固的平台来支承，支承40.5m钢平台成为顺利安装及保证质量安全的关键。 3)吊装方法的选择土建结构施工时现场安装有2座高塔(1座为QIS515A型，另1座为QT 80A型)，这两座只能吊装一些重量不大的构件，对于长30m 、重5.6t起吊高度超过40m的整根斜钢梁GL 1,单机吊装不满足安全要求，双机抬吊因安装位置关系也不满足安全要求。可选用大吨位的吊车在库内或库外进行吊装作业，但大吨位的吊车无法开进库内，若是在库外吊装，由于筒库直径较大60m、筒库筒壁高21.8m、吊装高度大(40. 5m )，难以找到如此大吨位的吊车，且现场周边障碍物多，周边场地不平整、部分松软，吊车难以就位，吊装方法成为顺利安装及保证质量安全的关键。 4)构件焊接连接主要连接形式有螺栓连接(包括大六角高强度螺栓)和焊接两种，其中40. 5m钢平台中的钢环梁GHL1拟分4段加工后运到工地拼接，斜钢梁GLl拟分3段加T后运到T地拼接，这些连接均为等强焊接，焊接质量要求高。由于生产时熟料库的内部温度均高，各支撑杆件的连接原则上是采用螺栓连接，螺栓连接的准确性要求较高，成为顺利安装及保证质量安全的关键。 5)安装顺序结构安装精度要求高，由于屋面钢梁及支撑系统均为空间体系，除要承受压力、拉力、扭曲力和自身重量外，还要承受生产时设备运转产生的动荷载，故钢梁及支撑杆件的安装应准确，尤其是要重点保证直接承受动荷载钢构件的施工质量，必须避免出现超出规范要求的误差，成为顺利安装及保证质量安全的关键。三、施工安装方案选择 大跨度钢结构安装常用的方法有就地整体提升法整体提升后滑移法、局部整体提升法、全面支承分件空中拼装法(简称完全散装法)和局部支承分件吊装高空拼装法(局部散装法)等。针对熟料库圆台形钢结构屋面工程特点，以及现场施工条件，在钢结构安装方案的选择过程中，从安全质量、工期、成本等方面就上述几种方法进行了对比。 1)整体提升法 因圆台形钢结构库顶底部直径大于筒库内径，钢筋混凝土筒库壁结构不能先施工，而钢筋混凝土筒库壁施工的工期约50天，库顶钢结构要整体提升较长时间才能就位安装，加上整体提升需要大吨位的起重设备，现场难以提供，且留置时间长，费用很大。 2)整体提升后滑移法 因现场及设备等因索无法进行，且成本更大。 3)局部整体提升法 先将40. 5m标高的圆形钢平台在地面上整体拼装完成后进行整体提升并固定，再将18根斜钢梁GL l在地面整体组拼好，用开进库内的70t汽车吊车直接吊装就位，然后用两座塔吊进行其构件吊装并且进行高空组装。该方法要求提升设备吨位大，固定时间长，且斜梁与钢平台拼接操作难度大，费用较大。 4)全面支承分件高空拼装法(完全散装法) 首先需要搭设满布筒库内的满堂钢管脚手架及操作平台，然后用塔吊将构件吊放在操作平台上进行拼装。此方法比较费工，架子搭设费用大，工期较长，最重要的是高空大量斜面组装斜钢梁施工质量不容易保证，因为斜钢梁拼装接头按设计要求采用一级焊缝连接，每个接头必须采用超声波探测焊缝质量，高空拼装难以保证质量，且架子费用大。 5)局部支承分件吊装高空组拼法(局部散装法) 首先在筒库中间(平台下)搭设17m ( 长)*17m(宽)、高40m的独立支承架及操作平台;再分块吊装40. 5m平台上的钢环梁GHLl(周长为43m )，在平台上组拼，然后将70t汽车吊开进库内，将18根斜钢梁GLl(在地而整体组拼好整根吊装)吊装就位;最后用塔吊吊装其余钢构件并组装。该方法设备简单、操作简便、节约大量架子费用(面积仅占完全散装法搭设面积2830的10%)、体积仅占完全散装法搭设体积89600m3的13%),工期短、节约成本，效益显著。经对比，我们选择了该安装方法。四、施工部署 1)施工技术准备 结合局部支承分件吊装高空拼装法的安装方法，制定详细的加工制作方案，细化安装方案并进行技术交底。 2)构件加工制作运输施工准备 钢构件加工制作(钢构件在柳州基地制作成型)，包括40. 5m钢环梁GHLl分段加工试组装、斜钢梁GLl地面组装、40. 5m钢平台上的其它钢梁及花纹钢板、支撑连接构件、屋面檩条及屋面压型钢板、设备用房钢结构加工制作。安装劳动力、材料、机具进场等。 3)钢结构支撑脚手架及操作平台搭设 在筒库中间( 即平台下)搭设平面尺寸为17m x17m,搭设高度为40m的满堂脚手架，纵横向立杆间距均为1n但在环梁GHL1位置处立杆沿环向加密为0.5m，步距均为1.5m，架子顶部设置操作平台。由于落地式支撑脚手架既要承受40.5m钢平台的重量、又要承受18根斜钢梁GLl及其它连结钢梁传递给钢平台的重量，所以支撑脚手架的搭设质量非常关键，必须按专项方案要求进行搭设和验收。 4)测量准备 安装前，须用全站仪、激光铅垂仪、水准仪等仪器及工具复验混凝土环梁上的预理件，对其轴线、标高、水平线冰平度预理螺栓位置及露出长度进行检查验收。同时应在支撑脚手架上精确定出圆心点位置，安装钢构件时要高度重视测量工作，尤其是对空间尺寸的测量难度很大，须对测量误差和安装的偏差进行合理分配，使误差在一定的区间内逐步消除或减少，避免积累误差。五、40. 5m钢平台吊装组装 40.5m钢平台上的钢梁及斜钢梁GL l的安装顺序遵循对称、同步、尽早形成安装区域局部稳定的原则，这也是确保支撑脚手架架体稳定、保证钢结构空间受力体系尽快形成的要求。1）钢梁须对称安装40.5m钢平台上的钢环梁GHLl重量为10 t,钢环梁须最先进行安装，钢环梁按分4段在支撑脚手架平台上进行组装，组装用安装在库外的两座施工高塔负责，环梁组装好后，再安装钢平台上的钢梁1GL1, 1GL1 a,1GL3 ,1GL4与1GL51GL8a及其它小梁，确保支撑架体的稳定性(见图2)。 图2 4Q 5m钢平台安装分段示意2）钢环梁GHLI就位 安装时钢环梁两端用棕绳牵引，以保证钢梁在空中的平衡性。钢环梁落钩时应轻轻地缓慢地降落到架子上，严禁用力冲撞支撑脚手架。当4段环梁GHLI全部吊装至支撑架上相应位置时，应对其轴线与标高进行反复校正，确保环梁的中线能全部闭合、整圈环梁处在同一个水平面上，然后对环梁接头进行临时焊接固定。3）环梁接头进行施焊 主要的钢梁全部安装好后，即可进行最终焊牢。为防止最终焊接固定时，环梁产生变形，在钢环梁GHLI临时固定好后，即可对称安装40.5m平面内的1GL1,1GL1a,1GL3 ,1GL4及1GL51GL8等钢梁。由于图纸设计钢环梁接头为等强焊接，为确保焊缝质量，经设计等单位研究同意，先按原设计要求，对接头部位用坡口对接焊缝，接着对翼缘和腹板的接头部位增加帮板贴角焊缝，即采用组合焊缝的形式，双重保险。但焊接钢环梁GHLl时，必须注意焊接顺序，进行对称施焊，以减少焊接变形，保证焊接质量。对焊缝检验合格方可进行下一道工序的施工。六、斜钢梁GLl安装 本工程的难点及重点之一是斜钢梁GLl的安装，主要原因有:库内径为60 m,斜钢梁GL l长达30m，重5.6t，倾角为38.197,最大安装高度达40.5m。现场安装在库外的两座高塔无法直接吊装就位;经查阅各种汽车吊的技术参数进行研究以及现场开行试验，决定采用长江牌70t汽车吊在库内进行斜钢梁的吊装，满足吊装安全要求。但由于受库内场地已有支承独立架子限制，70t汽车吊在库内的行驶路线以及起吊位置必须精确布置，起吊及行走均不得碰撞架子，才一能确保吊装安全。 图3斜钢梁吊装顺序示意1）吊装顺序 先吊装轴上的和斜钢梁GL1,吊装时先吊库东面的1号斜钢梁，再对称吊装西面的2号斜梁，接着吊装必由边上的3,4号斜钢梁(见图3);为保证支撑脚手架及40.5m钢平台的整体稳定性，所有斜梁均必须按l80对称进行吊装。钢梁按编号顺序进行安装，当安装固定好9号斜梁时，跟着安装8,9号斜梁间的支撑系统及部分檩条;当安装到10号斜梁时，跟着安装7、10号钢梁间的支撑系统及部分檩条，以此类推，以使钢梁间逐步形成一个整体。钢梁连接程：:对接调整安装螺栓固定安装高强螺栓高强螺栓初拧高强螺栓终拧密封。2）斜梁吊装 40.5m平面上的钢梁安装完成后，即可在库内地面进行斜钢梁的组拼，由一于受场地及吊车行驶路线限制，斜钢梁GL1每次组拼一般控制在4根以内，GL1的组拼位置必须严格定位，原则上GL1的拼装位置就是吊车起吊就位的位置，布置时应使吊车中心与斜梁的中心距离在91m，即要控制好吊车的工作幅度，回转半径宜9m、吊车主臂仰角约为7，斜钢梁GLl用1台70t的汽车吊在库内地面上进行吊装就位。3）斜梁测量定位斜钢梁GL1吊装前对建筑物的定位轴线、基础轴线及标高库壁上的地脚螺栓的位置进行检查和校正，其中定位轴线采用全站仪和激光铅垂仪复测。4）起吊方法主要采用两点起吊。先在地面上按设计图位置的吊点绑扎70t汽一车吊的2根吊索，吊索长度应拉制准确，吊索位置应设置卡环，防止吊索在吊装过程中向上或向下滑移，然后把吊钩挂在70t汽车吊的吊钩上，跟着慢慢收紧汽车吊的钢丝绳，开始时主要是靠高端的吊索受力，低端的钢梁头仍保持着地状态，随着吊索的收紧，着地的钢梁头会在地面上有一小段位移，因此在吊装前应在此处地面上铺设一块8mm厚钢板，以便于钢梁头的滑移。当吊钩升高到一定高度约16m，两根吊索全部收紧时，斜钢梁会按如图4所示倾斜一定的角度，其角度应大于38 .197,宜取40,即接近GL1的安装斜度，后缓慢匀速地起吊至安装位置(主要为垂直起吊)。安装时应在斜钢梁两端用白棕绳牵引，防止钢梁旋转碰撞库壁和支撑架体，当钢梁超过安装高度约300时，用牵引绳调整钢梁方向，使钢梁慢慢就位。吊装斜钢梁时须严格按规定顺序进行，而且起吊、落钩、固定过程中必须小心谨慎，防止用力过猛而碰撞到支撑脚手架和钢平台。斜梁GLl起吊到设计位置时，应先使低的一头(标高为21 .8m )与库壁上的预理螺栓临时固定，然后让吊车慢慢落钩。当斜梁一与钢环梁靠牢时，先用钢撬固定与钢环梁的连接板，再拧紧高强螺栓。整个吊装过程中，吊车的吊钩应始终保持工作状态，直至斜钢梁校正(校正包括:斜梁中心线应精确对准定位轴线就位，并调整钢梁垂直度及检查梁侧向弯曲)并全部固定好后才允许脱钩。当吊装前4根钢梁时，每吊一根时，应在要吊装钢梁的同一方向用缆风绳拉紧支撑架的2个角(即缆风绳方向与水平推力方向相反)，以避免斜梁GLl对支撑架子产生过大的水平推力，必须确保施工安全。当安装完对称的4根钢梁后，初步骨架己形成，后面的斜梁安装时可不再拉设缆风绳。当斜钢梁安装到一定根数时，后面的钢梁吊装受到场地限制，吊装难度会加大，必须精心布置斜钢梁的就位，采取有效措施，做好组织指挥工作，确保吊装的顺利进行。其主要方法是:起吊时，应使斜梁高端的一头靠近库壁，当高端的一头超过库壁顶部时，有意将部分钢梁头冲进库外壁，接着在斜钢梁最低的一端起吊至21.8m，库壁顶部300mm后摆动吊臂，使钢梁旋转180即调头，应注意防止水平旋转斜钢梁(即调头)时，碰撞到已安装好的斜钢梁或支撑架子，然后摆动吊臂，用人工将斜钢梁扶正就位进行固定。自始至终，吊臂仰角应基本保持不变。5）斜梁固定 应注意的是最先安装的4根斜梁在吊装就位好后不能马上固定牢固，只能进行点焊作临时固定，只有在斜钢梁GLl的轴线位置、标高反复检查、校正无误后才能最终固定。 图4斜钢梁安装就位示意七、屋面檀条及压型钢板安装 1)檩条安装 安装前对檩条支承进行检测和整平，对檩条逐根复查其平整度，安装的檩条间高差控制在5范围内。檩条支承点应按设计要求的支承点位置固定，为此支承点应用线划出，经檩条安装定位，按擦条布置图验收。按设计要求用连接螺栓进行固定，固定前再次调整位置，偏差5。檩条安装后经验收，确认合格方可转入下道工序。 2)彩色压型钢板铺设及固定 彩色钢板铺设顺序，原则上是由上而下，由于常年风尾方向起铺。库入口处屋而做起点，逆时针依顺序铺设。第一片一板安置完毕后，沿板下缘拉准线，每片依准线安装，随时检查不使发生偏离。铺设面用自攻螺丝，沿每一板肋中心固于檩条上。屋面(含雨篷)收边料搭接处，须以铝拉钉固定及止水胶防水。八、支撑脚手架卸载 1)卸载时间 40.5m钢平台(钢环梁GHLI等)、斜钢梁及支撑连接杆件安装完成并经检查合格后，即可拆除支撑脚手架进行卸载。 2)卸载要求 为保证钢结构空间结构体系受力稳定均匀，卸载拆除时应同时对称进行，先拆除最顶部的支撑钢管与模板，使40.5m钢平台全部悬空，钢结构自身开始受力。 3)卸载测量 拆除支撑脚手架前，用水准仪测量出40.5m 平台的标高，支撑脚手架拆除后再次测量40.5m 平台的标高，两者的标高差(下挠量)符合设计要求。九、测量控制 1)验收测量 吊装前应对支撑架体结构进行验收，尤其是要控制好支承架体顶部作业层的水平标高，随时观测支撑架体的水平标高和架子大角的垂直度，监控支撑架体是否出现不均匀沉降或者倾斜。 2)扣心点投放 吊装正式开始前，应在库内圆心位置用激光铅垂仪把圆心投测至支撑脚手架顶部操作层上，作为40.5m钢平台的放线依据。接着把全站仪架设在库壁混凝土环梁21.8m标高上，通过测量l8根斜梁预埋螺栓中心点的坐标，验算出这18个中心点是否都在60m直径的圆周上。 3)钢结构安装过程测量质量控制 构件的轴线位置偏差标高偏差、己安装好构件与待安装构件之间的距离偏差、垂直度偏差。施工时要用测量仪器随时跟踪安装施工全过程。所有检测器具必须使用经检查合格的计量器具。十、结语 60m直径熟料库钢结构工程采用局部支承分件吊装高空组拼法(局部散装法)安装，自2007年5月14日正式开始吊装，历时3个月于2007年8月13日完成。该法设备简申操作简便、工期短节约成本，效益显著，保证了质量安全。经过半年多的生产运转，结构安全可靠，熟料库钢结构及工程的施工质量满足设计及施工验收规范要求。