钢结构长春火车站冬期施工专项方案y101129.docx

长春站改造工程冬期施工专项方案

江苏沪宁钢机股份有限公司
2010-11-28

目 录

1、 方案编制目的 1
2、 方案编制依据 1
3、钢结构冬期施工工作内容及技术特点 2
3.1、主要工作内容 2
3.2、各部分焊接工作技术特点 3
4、冬期施工拟采取应对措施 4
4.1 常规应对措施 4
4.2 针对本工程采取的专项措施 6

1、 方案编制目的
为满足铁道部及沈阳铁路局工期目标，长春站无站台柱雨棚、高架站房钢结构需要在冬期连续不断施工。根据我国《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）中6.1.6条规定。当焊接作业环境温度低于0℃时，须由施工企业焊接技术责任人员编制具体施工方案并经认可后方可实施。基于以上理由，特编制本方案。
2、 方案编制依据
（1）铁道部及沈阳铁路局关于长春站改造工程相关技术文件。
（2）铁道第一勘察设计院出版的长春站改造雨棚及站房相关图纸、技术资料等。
（3）长春市其他相关地方标准
（4）相关国家规范
依据的规范主要有以下几项：
《钢结构设计规范》 （GB50017-2003）
《建筑工程施工质量验收统一标准》 （GB50300-2001）
《钢结构工程施工质量验收规范》 （GB50205-2001）
《建筑钢结构焊接技术规程》 （JGJ81-2002）
《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》 （JGJ82-91）
《建筑防腐蚀工程施工及验收》 （GB50212-2002）
《涂装前钢材表面锈蚀度等级和除锈等级》 （GB8923-88）
《钢结构防火涂料应用技术规程》 （CECS24:90）
《工程测量规范》 （GB50026-2007）
《建筑变形测量规程》 （JGJ/T8-97）
《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结构分析》 （GB/T11345-1989）
《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》 （GB3323-2005）
《中厚板超声波检验方法》 （GB/T2970-1991）
《焊缝磁粉探伤方法及缺陷磁痕的分级》 （JB/T6061）
《焊缝渗透检验方法和缺陷痕迹的分级》 （JB/T6062）
《铸钢件超声波探伤方法及质量评级方法》 （GB7233）
《碳素结构钢》 （GB/T700-2006）
《低合金高强度结构钢》 （GB/T1591-2008）
《建筑结构用钢板》 （GB/T19879-2005）
《厚度方向性能钢板》 （GB5313-85）
《优质碳素结构钢》 （GB/T699-1999）
《结构用无缝钢管》 （GB/T8162-1999）
《高强度结构钢热处理和控轧钢板、钢带》 （GB/T16270-1996）
《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》 （GB709-2006）
《结构用冷弯空心型钢尺寸、外形、重量及允许偏差》 （GB/T6728-2002）
《钢及钢产品交货一般技术要求》 （GB/T17505-1998）
《热轧钢板表面质量的一般要求》 （GB/T14977-2008）
《热轧H型钢和部分T型钢》 （GB11263-2005）
《一般工程用铸造碳钢》 （GB/T11352-2009）
《焊接结构用铸造碳钢铸件》 （GB/T7659-1987）
《锻件用结构钢》 （GB/T17107-1997）
《冷轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》 （GB708-2006）
《碳钢焊条》 （GB/T5117-1995）
《低合金钢焊条》 （GB/T5118-1995）
《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》 （GB5293-1999）
《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》 （GB12470-2003）
《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》 （GB/T8110-2008）
《焊接用钢丝》 （GB1300-7）
《熔化焊用钢丝》 （GB/T14957-1994）
《气体保护焊用钢丝》 （GB/T14598-1994）
《焊接用二氧化碳》 （HG/T2537-1993）
《电弧螺栓焊用圆柱头焊钉》 （GB/T10433-2002）
《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》 （GB/T3632-1995）
《富锌底漆》 （HG/T3668-2000）
《钢结构防火涂料》 （GB14907-2002）
3、钢结构冬期施工工作内容及技术特点
3.1、主要工作内容
长春站改造工程冬期施工工作主要有以下几项：
（1）无站台柱雨棚
无站台柱雨棚为管桁架结构，主要构件均为热轧无缝钢管或焊接直缝钢管。现场焊接工作主要有管桁架吊装分段的现场拼装焊接以及桁架吊装分段吊装就位后与钢管柱的高空对接焊接。
（2）高架站房
高架站房钢结构分为高架候车层钢结构和屋盖网架钢结构两部分。
高架站房高架候车层主要钢构件为焊接H型钢和焊接方钢管组成的钢桁架。钢桁架由加工厂整体拼装完成后运抵现场，因此现场焊接工作主要为钢桁架与箱型截面柱的对接焊接以及箱型截面柱的现场对接焊接两部分。
屋盖网架主要构件为焊接球和焊接直缝钢管。焊接球和焊接直缝钢管均在工厂车间加工完毕后运至施工现场。需要现场焊接的主要工作为焊接直缝钢管与焊接球的对接焊缝。
3.2、各部分焊接工作技术特点
（1）无站台柱雨棚
雨棚构件所用钢管大部分壁厚为10mm以下，少数构件所用钢管壁厚较厚，但也没有超过20mm。钢管之间焊缝大部分为相贯焊缝，而相贯焊缝主要由部分熔透的角焊缝组成。焊接过程中热输入量小，焊缝熔敷量少，焊缝焊后冷却过程中收到的拘束度较小，焊接完成后不易产生延迟裂纹等焊缝缺陷，焊接工作受环境温度影响较小。
（2）高架候车层箱型截面柱对接焊缝
高架候车层箱型截面柱大部分壁厚达到60mm，局部壁厚达到80mm。由于钢板厚、焊缝坡口大，在焊接过程中热输入量大，焊缝熔敷量多，焊缝冷却过程中由于周边母材的拘束度大极易产生延迟裂纹等焊缝缺陷。此部分构件在冬期施工过程中必须引起足够的重视，制定切实可行的冬期施工措施后方可施工。
（3）高架候车层钢桁架与箱型截面柱对接焊缝
钢桁架与箱型截面柱对接位置钢板厚度最厚也达到了60mm，焊接过程中难点与第（2）项类似。
（4）屋盖网架结构
屋盖网架结构钢管壁厚80%以上构件都小于10mm，主要焊缝为钢管与焊接球的相贯焊缝，而相关焊缝主要由局部熔透的角焊缝组成。与无站台柱雨棚钢管相贯焊缝类似，焊缝质量受环境影响较小。
4、冬期施工拟采取应对措施
4.1 常规应对措施
（1）准备工作
⑴成立冬季施工领导小组，落实具体责任人，明确责任。从技术、质量、安全、材料、机械设备、文明施工等方面为冬季施工的顺利进行提供有力的保障。
⑵入冬前针对所涉及到的分部分项工程编制好冬季施工方案，制定行之有效的冬季施工管理措施和技术措施，确保冬季施工期间的工程质量。
⑶进入冬季施工前，组织技术业务培训，学习有关规定，明确职责。方案及措施确定后组织有关人员学习，并向各施工班组进行交底。
⑷做好现场测温记录，同时与气象台保持联系，及时接收天气预报，以便提前做好大风、大雪及寒流等恶劣天气袭击的预防工作。
⑸根据工程需求提前组织冬季施工所用材料及机械备件的进场，为冬季施工的顺利展开提供物质上的保障。
在进入冬季施工阶段，为确保按期、顺利、安全地进行吊装工作，采取确实一系列的措施。
钢柱、桁架及拼装胎架：设置四周的锚环、采用钢丝绳对主桁架或拼装胎架进行固定，并作好防雷、接地布署。
材料：所有松散的材料都要绑扎并锚固或者转移到安全的区域；堆放在安装好的梁上的材料或已铺好的屋面板应当绑在钢架上面；在地面上成堆叠放的构件应全面检查防止坠落，必要时要固定到钢架上面。油布要在顶上压上重物并将端部绑扎牢固；
设备：所有的电弧设备都要充分锚固，电缆要分开，必要时移到安全的地方；所有的工作平台，起重设备，缆绳和临时结构都要牢固地系好；行走吊车的吊臂应按生产厂家的指示停在合适的位置，使之可以自由转动。所有的吊具和钢丝都要从吊钩上取下；放下夹轨器，并拉上地锚；
电器：所有的电气设备都要完全防水，关上总电源；
检查：安全监督员应彻底检查整个建筑，确保所有的预防措施都已完成。
在吊装构件时先清除构件索具表面的积雪（冰），在索具与构件之间要加薄橡皮垫或麻布垫，以防吊装时滑脱。
在构件运输和堆放时，在构件下必须垫木板并清除积雪，以防止运输过程中倾滑。堆放场地要平整，无水坑。
在构件验收、安装及校正时，适当考虑负温下构件的外形尺寸将产生一定的收缩，必要时进行保温工作，以免在吊装时产生误差。
专用机量具在负温下按负温差进行适当检验，掌握温差数据。
对结构构件应采取校正之后进行吊装就位，立即对其固定，当天安装的构件应对其形式空间定位体系，不得隔天再进行。
高空作业必须清除构件表面积雪，穿防滑鞋，系安全带，才能进行高空作业，跳板等一定要绑扎牢固。
（2）冬季焊接施工
⑴焊接材料的选择、使用
为保证焊缝不产生冷脆，负温度下焊接用的焊条，在满足设计强度的要求下，优先用屈服程度较低、冲击韧性好的低氢型焊条。
⑵焊接材料的贮存
焊剂及碱性焊条的焊药易吸潮，在负温度时更甚，所以它们在使用前必须按照质量说明书的规定进行烘焙。使用时取出放在保温筒内，随用随取。外露2小时后要重新烘焙。所使用的焊条、焊丝要贮存在通风干燥的专门地方。焊条领用要限制数量，用多少领多少，保证焊条的良好性能。
⑶焊接专用机具的检查
焊接使用瓶装气体时，对负温下瓶嘴在水气作用下容易冰缩堵塞现象，在焊接作业中就要及时检查疏通。
⑷焊接过程控制
焊前防护
对于安装焊接这一关系到整体安装质量的特殊工序，必须在施工前严格制定计划，在施工中组织专门的人力、物力，比预定正式施焊时间提前4—8小时进行专题防护，防护必须达以下要求：
上部稍透风、但不渗漏，兼具防一般物体击打的功能；
中部宽松，能抵抗强风的倾覆，不致使大股冷空气透入；
下部承载力足够4名以上作业人员同时进行相关作业，需稳定、无晃动，不因甲的作业给乙的正在作业造成干扰；可以存放必需的作业器具和预备材料且不给作业造成障碍，无可造成器具材料脱控坠落的缝隙,中部及下部防护采用阻燃材料遮蔽。
（5）焊接保证措施
在寒冷的冬季进行焊接施工，光有严密的焊接防护还不够，还必须采用焊前大范围加热的方法来消除不经焊前加热即进行缝焊接时母材与焊缝区的强烈温差，骤热和骤冷是造成钢结构接头区不均匀胀缩的主要因素，不均匀胀缩又是造成母材与焊接接头产生裂纹的主要因素。消除明显温界，最大限度地减缓钢材在板厚方向由胀时压应力到缩时拉应力的转换过程，最大可能地促使接头在同轴线上均匀胀缩是超厚钢板焊接尤其是在寒冷地区焊接的重要质量保证环节。这一环节包括了焊前严格加热，施焊过程中，保证持续、稳定并且较高的层间温度，全过程地执行窄道焊、有规律地采用左、右向交替焊道。
焊后加热
填充缝焊接和面层焊接完毕，经自检外观质量符合要求后，立即实施焊后后热过程。对于超厚钢板、大长焊缝，尽管作业者严格遵循工艺流程，实施中间再加热，也不可避免由于板厚过大、始端终端焊缝过长、面缝过宽等原因造成的根部与面层的温差、始端与终端的温差、近缝区与远缝区的温差、（水平横向焊缝）下部与上部的温差、（H型钢柱）边翼缘和翼中的温差。由于焊后后热是焊接工艺中相当重要的环节，在寒冷地区焊后后热温度应较温和地区相应提高50℃—100℃，这一过程通过热感温度仪和水溶式温度测试笔来监控。
焊后保温
在寒冷劲风多发地区，一切焊前加热、中间再加热、后热等都围绕着消除骤冷骤热、消除胀缩不均、延缓冷凝收缩这个质保目的，但是仅上述措施还达不到目的。还需加盖厚石棉布保温，并密封空气流通部位。
厚板焊接时，焊缝间的层间温度应始终控制在85℃-110℃之间，每个焊接接头应一次性焊完。施焊前，注意收集气象预报资料。预计恶劣气候即将到来，并无确切把握抵抗的，则放弃施焊。若焊缝已开焊，要抢在恶劣气候来临前，至少焊完板厚的1/3方能停焊；且严格做好后热处理，记下层间温度。
4.2 针对本工程采取的专项措施
1、针对现场对接焊缝的措施
焊接作业环境不符合要求时，会对焊接施工质量造成不利影响。工件潮湿或遇到雪天时，任何焊接方法均应该避免，因水分是氢的来源，而氢是导致焊接延迟裂纹产生的最主要的因素之一。
由于低温使钢材脆化，也使焊接过程中母材热影响区的冷却速度加快，易于产生脆硬组织，对于碳当量较高的低合金高强度钢材的焊接是非常不利的。尤其是在厚板、接头拘束度大的情况下影响更大，即使是低碳钢也存在产生冷裂纹的可能。基于以上原因，在焊接之前的预热和焊接完成后的保温就具有非常重要的意义。
本工程对接焊缝焊接主要有以下几项：
（1）高架候车层箱型截面柱对接焊缝。
（2）高架候车层箱型截面柱与钢桁架对接焊缝。
（3）无站台柱雨棚钢桁架吊装分段与钢管柱对接焊缝。
（4）无站台柱雨棚钢管柱对接焊缝。
上述对接焊缝焊接之前必须按照规范规定进行焊前预热，焊后在通过石棉布包裹的方式进行焊后保温。石棉布的包裹层数需要经过实验确定，严格控制焊缝的冷却速度。
在极端严寒的情况下还需配合电加热板预热、保持焊接过程中焊接区域的母材温度以及控制焊接完成后的焊缝冷却速度。
2、低温焊接实验
（1）焊接实验的目的
本工程对接焊缝可以采取有效的焊后保温措施，保证焊接质量。但大量的焊接工作由于焊接点众多而且非常分散无法进行保温工作，主要有以下几项：
1） 无站台柱钢桁架的现场拼装焊接。
2） 站房屋盖网架的现场拼装焊接。
上述构件的现场焊接必须进行低温焊接实验，通过实验结果来验证在低温下焊接完成的焊缝是否可以达到设计要求的等强效果。如果达不到设计要求，还须通过实验的方式找到对焊缝区域补强或者加固的依据。
另外，对接焊缝虽然可以采取焊后保温措施，但是在长春市极端严寒的情况下这些措施的有效性也需要通过低温焊接实验来加以验证。
（2）焊接实验内容
1）低温管对接焊接试验、管—焊接球对接实验以及钢管相贯焊接实验
A、试验项目的确定
焊接形式有以下几项：
a) 管子对接单面全熔透焊（加钢衬垫）。
b) 钢管与焊接球相关焊接。
c) 桁架腹杆与弦杆相贯焊接。
B、试验使用母材
本次焊接试验使用的钢管材质为Q345C，规格为Ф325*16mm
C、焊接方法
本次试验所采用的焊接方法分别为CO2药芯焊丝气体保护焊（FCAW-G）和手工电弧焊（SMAW）
D、焊接位置
本次试验所采用的焊接位置均为5G(水平固定全位置焊)
E、焊接材料
药芯焊丝，型号为E501T-1,直径为Ф1.2；焊条，型号为E5015,直径为Ф3.2、Ф4.0，其中Ф3.2的焊条用于打底，Ф4.0的焊条用于填充和盖面。
F、焊接工艺
表1焊接工艺参数

焊接
方法
直径
（mm）
焊接
位置
焊接电流
（A）
电 压
（V）
气体流量
（L/min）
焊接速度（mm/min）

管对接
CO2药芯焊丝气体保护焊
φ1.2
5G
200~260
28~32
15~20
320
手工电弧焊
φ3.2
5G
90~130
20~22
/
150
φ4.0
120~160
22~25
150
注：(1)焊前需预热温度为60-80℃
(2)焊接时应连续施焊,层温控制在100~200℃
(3)焊后应立即用石棉被包裹，注意保温缓冷
G、焊接设备
ZX3-400
注：焊机电源采用直流反接法连接。
检验内容
A. 焊缝外观质量应符合JGJ81-2002中7.2 所规定的内容。
B. 经外观质量检查合格的焊缝方能可进行无损检测（UT），无损检测应在焊接24h后进行。无损检测应符合现行国家标准（GB11345-89），焊缝不低于BI级。
C. 力学性能试验项目、试样数量及试验方法应符合表2的规定。
表2 力学性能试样项目、试样数量（个）
试件形式
试验项目
试样数量
取样及试验方法
管对接
接头拉伸试验
2
GB/T2651-2008
接头侧弯试验
4
GB/T2653-2008
低温冲击试验（0℃）
6
GB/T2650-2008
2）低温板对接焊接试验
A试验项目的确定
焊接接头形式为：板对接单面全熔透（加钢衬垫），具体形式见下图：

B 试验使用母材
本次焊接试验使用的钢板的材质为；Q345C-Z25,板厚为60mm.
C 焊接方法
本次试验所采用的焊接方法为：CO2药芯焊丝气体保护焊（FCAW-G）
D 焊接位置
本次试验管所采用的焊接位置为：横焊
E 焊接材料
药芯焊丝，型号为；E501T-1,直径Ф1.2mm
F 焊接工艺
表3焊接工艺参数

焊接
方法
直径
（mm）
焊接
位置
焊接电流
（A）
电 压
（V）
气体流量
（L/min）
焊接速度（mm/min）
板对接
CO2药芯焊丝气体保护焊
φ1.2
横 焊
220~240
25-32
20~25
320~350
注：(1)焊前需预热温度为120℃
(2)焊接时应连续施焊,层温控制在150~200℃
(3)焊后应立即对焊缝进行250℃的后热处理，保温时间为2h
(4)焊前应采取一定的措施保证焊接环境温度在0~5℃之间，具体措施：搭设一定规格的保温棚，在棚中采用灯加热措施。
G 焊接设备
唐山松下KRⅡ500半自动焊机
注：焊机电源采用直流反接法连接。
检验内容
A. 焊缝外观质量应符合JGJ81-2002中7.2 所规定的内容。
B. 经外观质量检查合格的焊缝方能可进行无损检测（UT），无损检测应在焊接24h后进行。无损检测应符合现行国家标准（GB11345-89），焊缝不低于BI级。
C. 力学性能试验项目、试样数量及试验方法应符合表4的规定。
表4 力学性能试样项目、试样数量（个）
试件形式
试验项目
试样数量
取样及试验方法
板对接
接头拉伸试验
2
GB/T2651-2008
接头侧弯试验
4
GB/T2653-2008
低温冲击试验（0℃）
6
GB/T2650-2008