栈桥及栈桥立柱单元构件分解

1 工程概况

　　厦门港海沧港区20#、21#泊位粮食筒仓及配套工程钢结构分部工程主要包括转载站、栈桥、立柱、塔等钢构件，最高转运塔高度近63m，最长栈桥32. 3m，最大单体重量578 吨，钢结构总重量约5000 吨。栈桥转运塔结构立面图( 仅显示部分)

　　2 施工要点及难点

　　本工程钢结构主要材料为大型H 型钢，多数是重型宽翼H 型钢，材质Q345B，部分型号H 型钢以及连接牛腿需要工厂加工。该工程主要施工要点难点如下:

　　( 1) 开孔精度要求高，尤其是塔的连接方式大部分采用高强螺栓，全部高强螺栓共有74000 多套，且多为空间三向连接，这对制作的精度要求很高，孔的精度要求为1mm 误差。

　　( 2) 安装难度大，最大的T4 塔高度有62. 9 米，重量578 吨。大部分杆件安装连接均在空中进行，如何保证立柱的垂直度、牛腿的水平标高、立柱之间的间距、立柱横梁斜撑之间的平面度等等空间尺寸是本工程的安装工作重点。

　　( 3) 构件焊接制作外形尺寸精度高。整个项目连接牛腿的总量共1977 个，牛腿的制作有大量的对接接头、角接接头等各种形式的熔透焊缝，焊缝密集且质量要求高，有的牛腿结构复杂、焊缝受力集中，如何保证焊接质量，控制焊接残余应力与焊接变形，保证牛腿的几何尺寸和孔位尺寸较小误差是关系到后续安装工程能否顺利完成的关键。

　　3 制作工艺

　　3. 1 制作工艺流程图

　　3. 2 制作工艺

　　3. 2. 1 放样

　　将设计图纸进行二次深化拆图，分成一根根杆件和一片片板件，绘制详细零件图，作为下料和施工的依据，并且同时给与每个零件单独编号，以方便后续加工及安装工作的施工。

　　3. 2. 2 下料

　　杆件下料采用半自动切割和手工气割，板件下料采用数控割床或者剪板机下料。需要留焊接坡口的板料均可采用半自动切割。采用火焰切割时，需留1mm 割缝。下料完成的各零件边缘应平整，无毛刺、反口、切肉等缺陷，外形尺寸误差应符合规范要求。

　　3. 2. 3 单元构件制作

　　( 1) 单元构件分解

　　栈桥及栈桥立柱单元构件分解

　　根据工厂施工场地及运输限制，将栈桥及立柱分解成单片可运输的构件。以Z104 栈桥为例，其外形尺寸为25150* 2400* 2100( 长* 宽* 高) 的矩形框架结构，我们将其分成沿长度方向的桁架单元构件和沿宽度方向的横联构件，宽度方向斜杆可与上部横联组成单榀“π”字。

　　栈桥立柱外形尺寸与栈桥类似，单元构件划分同栈桥。

　　转运塔构件分解

　　转运塔的结构主要是栓接结构，且单面尺寸超大，不适合整片制作，所以单元构件以连接牛腿、塔立柱、横梁、斜撑等杆件的形式进行分解。

　　( 2) 单元构件制作

　　桁架制作。桁架制作工艺流程: 板件及杆件下料——开孔——拼装平台拼装——矫正板件开孔采用摇臂钻床钻孔，同种规格板料可整叠一起钻孔。杆件开孔采用空心磁力钻，由于本工程中有很多垂直面的开孔，所以制作了一标准开孔模具进行开孔，可保证各孔的平面位置尺寸以及空间垂直尺寸。最后将加工完成的各零件上工装胎架进行拼装，工装胎架尺寸按图纸尺寸进行定位、限位，并按设计要求进行L /800 起拱，以保证桁架制作时即有标准的起拱度。焊接完成后如果有部分构件变形需要矫正，可采用机械矫正或者火攻的方法。

　　牛腿制作。牛腿制作工艺流程: 板件及杆件下料——开孔——胎膜拼装牛腿拼装过程与桁架相似，这里重点介绍牛腿的外形尺寸及孔位的控制。牛腿的各零件下料完成后，根据每种牛腿的外形尺寸制作定位工装，同时通过三角马尖将牛腿的各零件拼接紧密，将开孔的零件与工装上的孔通过插销进行准确定位，然后进行焊接，这样可以保证制作出来的牛腿外形尺寸以及孔位尺寸准确无误。

　　“π”字构件、横梁及斜杆制作工艺与桁架制作一样。塔立柱制作。塔立柱的制作涉及到与连接牛腿的焊接及与横梁、T4 转运塔立柱平面布置图斜杆的孔位连接，且立柱上连接牛腿多为三向空间结构，因此保证塔立柱上三向牛腿的制作精度是制作的重点。为了准确定位牛腿，选取如图A - A 面在工厂整体预拼装( 考虑工厂施工场地限制，我们选取拼装平面长度为20米) ，如此可以使A - A 面上的立柱、牛腿、横梁、斜撑在同一平面，然后以此平面为基准面安装垂直于此平面的其他平面牛腿。各个方向的牛腿焊接完成后再将塔立柱、横梁、斜撑拆除分类运输至现场安装。塔立柱的制作工艺

　　3. 2. 4 现场整体拼装

　　本工程中栈桥以及栈桥立柱结构不是很大，例如Z104 栈桥外形尺寸25150* 2400* 2100，Z105 立柱外形尺寸为50290* 3000* 5200，这种结构形式的构件可采用50 吨与250 吨吊机整体吊装就位。因此在安装现场，预留一块拼装场地，将加工车间运输过来的桁架、横梁、“π”字构件进行整体组装。

　　4 安装工艺

　　根据栈桥和转运塔的外形尺寸不一样，对栈桥和转运塔的安装方式分别采用整体吊装和散装的安装方式。

　　4. 1 栈桥及栈桥立柱安装工艺

　　栈桥及栈桥立柱吊装工艺流程: 基础验收——测量放线——垫铁布置——栈桥立柱吊装就位——垂直度测量矫正——紧固螺栓——栈桥吊装就位

　　( 1) 基础验收。在钢结构安装前，对钢柱基础进行复测。检查基础的坐标位置是否正确; 基础之间的距离是否符合图纸及规范要求; 基础标高是否符合设计要求和有关规范要求; 交接资料是否齐全，数据是否与实测相符。

　　( 2) 测量放线。基础验收合格后，放出栈桥纵向中心线，各基础纵横中心线，并用水准仪测出柱脚底板标高，通过调节螺母调平预埋件标高，使之满足要求。

　　( 3) 垫铁布置。根据基础标高实测数据，配备相应厚度垫板，垫铁数量不宜超过三块，安装时用成对斜铁找正标高，找正后，将垫铁焊实。

　　( 4) 栈桥立柱整体吊装。①吊装前桁架上应绑扎圆木或方木，作为临时加固措施。绑扎时垫上破布以防止损伤桁架表面漆膜。为使立柱吊起后不发生大的摇摆，起吊前应在立柱底两两边绑扎溜绳或稳绳。②吊装时用250T 履带吊吊住柱顶，另在柱脚向上表面设2 个吊点，用1台50T 汽车吊进行辅吊。起吊时2 台吊机先同时垂直起吊，立柱离开地面1 米左右时，50T 汽车吊保持不动，250T 履带吊继续缓慢提升立柱，使之逐渐倾斜。当立柱倾斜度超过45°时，250T 履带吊继续缓慢提升，同时50T 汽车吊也缓慢松绳放低柱脚，在此过程中需确保柱脚不能接触到地面，直至立柱完全在空中处于悬吊直立状态。此时松开50T汽车吊绳，用250T 履带吊将立柱吊装就位。

　　( 5) 垂直度矫正。整体吊装就位后用螺母大致固定，同时用经纬仪测量垂直度，符合标准后紧固柱脚螺母，然后松开250T 吊机钢丝绳，完成立柱的整体安装。

　　( 6) 栈桥整体吊装。栈桥的整体吊装根据栈桥长度以及就位高度的不同情况可采用两台小吊机抬吊或一台大吊机直接起吊的方式安装。

　　4. 2 转运塔安装工艺

　　转运塔安装采用散件安装，其吊装前准备工作如构件检查、基础验收、测量放线、垫铁布置等与栈桥安装工艺一样。转运塔的散件吊装顺序: 立柱安装——第一层横梁( 斜撑) 吊装——第一层平台横、纵梁吊装——第一层楼梯吊装——第一层栏杆吊装——第二层立柱对接——第二层横梁( 斜撑) 吊装——第二层平台横、纵梁吊装——第二层楼梯吊装——第二层栏杆吊装——按顺序吊装至转运塔顶部

　　5 质量控制

　　质量的控制可以从前期准备、过程控制、后期检验三个时间段全程进行控制，下面主要说明施工中的要点、难点的质量控制措施。

　　( 1) 开孔的精度控制。连接牛腿的开孔是在板件下料完成后，用摇臂钻床对板料进行开孔，此时开孔通过划线定位开孔，在后期牛腿制作过程中，为防止孔位因为拼装误差、焊接收缩变形跑位，可在拼装胎膜上设空间位置孔，通过定位销将孔的空间尺寸固定，然后进行拼焊。对于连接横梁、斜撑等端头开孔属于后期开孔，此时横梁、斜撑外形尺寸已固定，开孔是最后工序，为保证开孔质量，先将孔位定位模具套在杆件端头，固定后根据模具上的孔位进行开孔，即可保证孔的空间位置尺寸。

　　( 2) 安装精度控制。本工程是由大量杆件板件单元件组装而成，且制作时进行了分层加工，所以控制杆件与杆件之间的相对位置尺寸是安装精度控制的要点，而测量是安装精度的控制前提。测量时需选取统一的基准点，定位中心轴线，如塔立柱安装时，每节柱的定位轴线应从地面定位轴线直接引上，不得从下层柱的定位轴线引上，避免造成过大累计误差。

　　( 3) 为保证构件的外形尺寸误差，除了控制构件下料尺寸精度以外，对焊接作业应布置适当的焊接接头且选择合理的焊接顺序，如焊接接头位置应避免过于集中; 焊接时先定位焊，后满焊; 先焊短焊缝后焊长焊缝; 尽量选择对称施焊，这些都是避免焊接应力集中，减少焊接变形的方法。焊接后可进行锤击或后热的方式消除焊接残余应力，保证构件制作的精度要求。

　　6 结语

　　通过采用以上制作安装工艺，不仅大大的提高了生产效率，而且保证了构件孔位制作精度，高强螺栓一次通过率达到100%，全程无扩孔、返工现象; 各构件外形尺寸误差小，焊接变形量小，制作精度高; 通过安装测量控制，整个钢结构工程安装垂直度准确，各构件相对位置误差小，项目安装顺利。该工艺为我们承接类似大跨距、超高层的桁架式钢结构工程积累了宝贵经验。