大跨度钢桁架整体吊装安全施工分析

大跨度钢桁架整体吊装安全施工分析

杜鹏飞

中铁三局 山西太原

摘要：在我国经济快速发展和科技水平不断提高的背景下，钢结构在当前的施工过程中得到了广泛的应用，尤其是在屋面系统和大跨度建筑工程领域。在钢结构混凝土施工中，吊装是施工的核心环节，在施工过程中吊装直接关系到系统的稳定性。因此，应高度重视钢结构的吊装和施工。在施工过程中，可加强各节点的安全防护措施，确保钢桁架吊装过程中零安全事故的良好效果，确保工程任务的顺利完成。

关键词：钢桁架；吊装；安全施工

虽然我国的钢铁建设起步较晚，但发展迅速。近年来，许多大型建筑和公共设施都采用了广泛使用的钢结构，出现了许多新技术和新工艺。与混凝土相比，它具有重量轻、抗震性能好、塑性好、耐火性能好等明显优点。许多钢构件可以在现场预制和组装。因此，钢结构的吊装已成为施工过程中的一个重要环节，尤其是大跨度钢桁架的吊装^[1]。由于跨度大、构件多，对焊接精度要求较高。吊装作业不仅是主体质量的关键，也是安全管理的重点。在工程过程中采取一定的思路和有效的措施来避免安全问题。

1. 工程概况

河钢乐亭钢铁项目外围综合管廊工程，该工程自河钢乐亭化工园区至唐山佳华煤化工有限公司间，修建皮带通廊和动力管廊各一条。皮带通廊宽16.17m，跨越东港下行线里程为K43+975.62，跨越东港上行线里程为K43+973.81。全长1800m(其中跨越既有线30m为预应力箱梁结构，其余为钢结构)。动力管廊以框构桥形式下穿东港下行线里程为K43+947.43、上行线里程为K43+945.51，框构桥全长210m，结构断面采用8m+8m两孔连续式框构桥。两侧以钢结构高架形式与两场连接，共计1400m。在施工期间，为保证既有铁路线的安全，自东港线K43+350至K44+700既有线西侧修建双线便线过渡，便线与管廊交叉处距离既有线约40m，接触网、电力、通信、信号设施随便线过渡或移设。

2. 工程特点及施工方案

2.1 工程特点

皮带通廊是一个超宽、长、高、重的部分，因此，走廊的现场安装选择在现场安装，混凝土支柱不具备现场安装的条件。并在起重机转弯半径范围内进行调整。本工程施工时间短，场地狭窄，根据现场条件，合理规划吊装场地，根据管廊布置及主次要求安排替代施工，并适当规定施工时间。安装现场装配走廊工作效率低，因其是一个超大型超重部件，用于安装的起重机类型必须是超常规的，这会增加施工成本。

2.2 施工方案

本通廊除涉铁部分2-1--2-9轴之间桁架采用焊接连接、桁架与支座之间采用焊接连接外，其他区域桁架均采用高强螺栓直接与H型钢柱连接。

整
体拼装方案除特殊孔跨及不具备原位拼装条件孔跨外，采用原位拼装，整体提升就位的施工方法，特殊孔跨在下述方案里面全部说明，未说明孔跨均采用原位拼装。原位提升拼装见下图。

根据履带吊自重、配重块重量、桁架重量，本工程要求履带吊站位处地耐力不小于25T/㎡。地基处理方式采用B组填料换填1m厚，并经分层碾压，配重块预压的方式进行地基检测，合格后方可进行试吊装。

根据本工程特点，6-7-8轴桁架由于是变截面，桁架重心不在几何重心，由于设计单位不提供吊点，根据选定吊点，计算左右侧不平衡重量，选择左侧大截面处减重，右侧小截面处加重的方式平衡重心，加重处与桁架有效绑扎牢固。

本方案主要针对重量在200吨以上、跨河跨路及其它施工环境较复杂较典型的工况进行吊装分析，具有代表性

3. 施工要点

3.1 钢桁架拼装

根据实际情况，桁架可在框架南北两侧场地进行预制。（1）出厂前，应严格检查钢架的质量。如有问题，应及时解决，并在运输至施工现场后有序放置。（2）安装时，地面必须平整，确保钢桁架不会因其他影响而变形。（3）组装时，检查使用的材料、钢架尺寸和交付的数量是否与设计相同，在验证情况正确后才能开始组装。用同样的方法加固和焊接另一侧^[2]。（4）装配时，还应严格检查使用的工具，并在使用前做好一切准备。（5）组装好的工具必须具有一定的精度和硬度，并且必须进行严格的测试和验收。（6）装配必须严格按照预先确定的工艺进行，部件的两端必须经过处理。例如，在焊接作业中，必须在焊接之前清除材料两端的污渍和水分。（7）拼接完成后，有部分零件无法进行涂装，因此该零件应在组装前除锈并涂漆。

3.2 吊装施工

选用400t履带吊吊装，吊装半径26m，吊车臂杆长度60m，满足吊装要求。1）大跨度钢桁架结构整体吊装准备。主要涉及大跨度钢桁架与吊车、滑轮等设备的连接。所有绑扎工作完成后，施工人员必须检查实际绑扎情况的可靠性和牢固性。整体吊装技术在大跨度钢桁架结构中的应用是以大跨度钢桁架梁绑扎为基础的。因此，在实际整体过程中，应确保每节钢桁架中设置4个以上的绑扎位置^[3]。2）大跨度钢桁架的位置调整过程。在用吊车吊装大跨度钢桁架时，大跨度钢桁架的角度不符合实际安装要求，应通过牵引麻绳将钢桁架的角度调整到合适的位置。3）大跨度钢桁架的吊装作业。在提升钢桁架之前，预先安装功能性保护脚手架，满挂安全网。钢桁架与爬梯预焊，提升后，将同一水平的脚手架连接成一个整体，形成安全通道和安装焊接工作平台。脚手架与钢柱、钢梁形成稳定的整体，预铺部分脚手板，脚手板与脚手架应绑紧。使用吊车将大跨度钢桁架提升至适当位置。施工人员必须检查吊车与大跨度钢桁架的连接是否牢固，其他安全装置是否可靠

^[4]。在正式吊装前，进行试吊。4）大跨度钢桁架固定。使用吊车将大跨度钢桁架提升到项目所需的位置，则应正确定位和校正大跨度钢桁架。调整工作完成后，将大跨度钢桁架固定在该位置，并松开与起重机的连接。

3.3 焊接工作

（1）桁架梁焊接前，应对工程中使用的大多数或最具代表性的连接形式进行工艺评定试验，试验结果应符合设计和规定要求。

（2）使用的焊接材料和焊接设备的技术条件必须符合国家标准，并具有优良的性能。清渣、气刨、焊条干燥、保温设备齐全有效。

（3）焊接工艺的选择1）手工电弧焊。手工电弧焊主要用于位置焊、支架焊、立柱和预埋件的焊接，以及一些焊接工作量低、CO₂气体保护焊施工困难的位置；还有对于需要仰焊的位置。2）CO₂气体保护焊。现场的所有弦杆对接、腹杆与弦杆、坡口焊缝均采用CO₂气体保护焊，焊接量大且易于施工的部位采用CO₂气体保护焊^[5]。

（4）现场焊接采用手工焊接或CO₂气体保护焊。定位焊所用的焊接材料必须与正式焊接所用的材料相同。定位焊必须在坡口的反面进行，两端的应平滑。如果定位焊中出现裂纹和夹渣等缺陷，应首先确定原因，然后消除缺陷再补充定位焊。

（5）焊缝清理。1）在多层和多道焊接中，焊道或焊层间的焊渣、夹渣、氧化物等在焊接过程中，应严格清除，可使用砂轮、凿子和钢丝刷等工具进行清洁。2）从接头两侧焊接，完全焊透的对接焊缝，在背面开始焊接之前，使用适当的方法（例如刨煤、凿子等），清洁根部，直到完整焊缝金属。3）每个焊道的熔敷金属深度或熔敷金属宽度不得超过焊道表面的宽度。4）同一焊缝连续焊接，一次完成。对于不能一次完成的，应注意焊后缓慢冷却和重新焊接前预热。

（6）监测。实时监测应力，也可以每10秒进行一次。温度监测间隔20-30s监测一次。这两者的具体监测次数可由监测人员随机调整。

3.4 螺栓连接

主要是高强螺栓的连接。当大跨度钢桁架吊装到合适位置时，将节点位置以上的包含螺栓30%的临时螺栓转移到相应的孔隙中，并拧紧所有转移的临时螺栓，实现钢桁架结构与连接面之间的结合。无论是首次拧紧还是最终拧紧，紧固工作都应按照从中心到边缘的顺序进行固定工作。

4. 结论

目前，我国对大跨度钢结构的使用越来越频繁，形状越来越新颖，标准也越来越高，对施工技术的要求也越来越高。所以采用吊装技术安装时，大跨度钢桁架吊装应在保证吊装安全的基础上进行。

参考文献：

[1]林宝文.探讨大跨度钢桁架施工稳定性分析[J].四川建材,2014,40(02):238-239+241.

[2]赵王军.大跨度钢桁架吊装施工技术应用[J].中国电力企业管理,2021(18):88-89.

[3]周珣,张晋斌.港口工程大跨度钢桁架廊道施工吊装过程仿真分析[J].水道港口,2018,39(01):84-88+113.

[4]黄裕辉,陈杰华,施红雷.钢桁架的吊装技术[J].建筑,2017(23):71-73.

[5]刘洋.跨河道大型钢桁架吊装施工技术[J].四川建筑,2017,37(04):204-206.