大跨度钢桁架空中双机对接吊装技术分析_徐建平.pdf

78建筑科技2023 年 第 3 期大跨度钢桁架空中双机对接吊装技术分析Analysis on the Technology of Double Machine Docking and Lifting of Large Span Steel Trusses in the Air徐建平（五冶集团上海有限公司,上海 201900）摘要：在宝钢炼铁厂烧结节能环保配套原料场改造工程施工中,为减少环境污染及矿料流失,对料场及胶带运输系统进行封闭改造,其中混匀矿输送系统 G506 胶带机跨越污水泵站、护厂河沉砂池、动力煤气主管网,跨长 52.532 m,总重 101 t。由于施工场地复杂,胶带机桁架安装难度大,为此实施了双机高空对接吊装技术。通过对该技术的实施难点、作业方法、钢丝绳的选择和吊点的选择进行详细的分析,并根据分析结果采取针对性的施工方法,确保了施工的顺利进行,为此类工程提供借鉴经验。关键词：桁架;双机高空对接;吊装技术;跨河;临时支撑中图分类号：TU731.3 文献标识码：A 文章编号：2096-3815（2023）03-0078-031工程概况大跨度胶带机桁架双机空中对接吊装技术是依托宝钢炼铁厂烧结节能环保配套原料场改造工程,在混匀矿输送系统G506胶带机大跨度桁架通廊的安装中具体推进实施的吊装技术。烧结节能环保配套原料场改造工程主要是对烧结配套料场进行封闭改造,以减少物料转运过程中的损失及扬尘,改善周边环境。此工程主要针对原料输送的8个系统进行改造,其中新建或改造胶带机约78条、转运站41座,料场网架封闭大棚1座。该工程是在不影响已建原料正常生产运行的条件下进行,施工难度大,因此在施工过程中需强化与生产和各相关职能部门的沟通、交流与配合,细化、优化施工组织方案;对众多新老接口的施工,采取日修、定修、或年修方法,定时突击施工;对边生产边施工的区域,做好运行设备的保护与安全隔离防护工作,尽量减少施工对生产的影响。在本工程的施工中,混匀矿输送系统G506胶带机通廊钢结构长度为207 m,由7跨桁架通廊组成,其中,HJ-9通廊桁架设计长度为80 m,总重165 t,安装高度11.6 m,横跨护厂河沉砂池、污水泵站及纬一路（设计图纸已出图）。项目施工技术人员在拿到图纸后,组织技术、施工、吊装专家等相关人员,对胶带机改造施工路线及区域进行了现场勘察,发现由于是在老厂区内改造施工,周围原有的建构筑物等设施密集,施工场地狭小,在此施工区域现场组装及吊装80 m跨通廊桁架难度非常大。2合理化建议及施工准备2.1合理化建议根据现场实践情况,该项目技术人员向业主方和设计方提交了设计优化方案,建议将80 m跨通廊桁架设计优化为2跨或3跨桁架,这样既可降低施工难度,也可减少通廊的用钢量。经业主项目负责人组织,业主、设计、施工三方联合实地勘察,最终经业主方、设计方讨论采纳了施工方的设计优化方案,将80 m跨通廊桁架优化为2跨。在靠近纬一路西侧的护厂河边增设一榀钢支架,将原80 m跨的HJ-9段通廊设计修改为1跨主跨护厂河和污水泵站,另1跨为单跨纬一路。跨护厂河段通廊桁架跨度为52.532 m,跨纬一路段通廊桁架跨度为27.468 m。设计优化后该通廊桁架重量由约200 t降低为101 t+30 t+6 t（两榀桁架加一榀支架）,合计137 t,79建筑科技2023 年 第 3 期减少用钢量63 t。通过此次优化,为业主方节省了投资,为施工方减少了吊装措施费用,降低了施工成本,同时降低了施工难度。2.2施工准备2.2.1制作准备钢桁架制作前先进行了详图转化。该项目技术人员通过对现场进行详尽的勘察,根据道路运输和现场吊车站位起吊等情况进行判断：现有的运输道路和现场情况无法实现52.532 m跨通廊桁架整体运输和整体吊装,只能分段进场并安装。因此,根据GB 50017-2003钢结构设计规范,在通廊桁架加工前对此段通廊进行了分段设计,分段长度及节点形式报原设计单位审核,节点连接形式采用扭剪型高强螺栓,便于在现场快速连接。经原设计单位审核通过,将通廊桁架分为20.532 m和32 m两段进行加工安装。桁架加工时,在加工厂按L/1 000预起拱度进行下料制作,待桁架整体拼装完成后,分两段运输至安装现场。根据GB 50205-2020钢结构工程施工质量验收标准,在两段桁架出厂前进行工厂预拼装,预拼装完成后进行自检,自检合格后组织业主方、监理方进行出厂前的检查验收,确保钢桁架现场节点组对准确无误,构件出厂质量合格。2.2.2吊装方案选择经设计优化,HJ-9段通廊桁架由80 m跨通廊桁架优化为2跨,其中52.532 m跨通廊桁架吊装是难点。对此段通廊吊装该项目技术人员预选了两个吊装方案：一是分两段制作的通廊桁架运达现场后,在纬一路地面拼装成整体,后由单机吊装就位;二是按桁架预先的分段长度20.532 m和32 m两段按顺序进场进行“双机空中对接”吊装。先对整体吊装方案进行现场实际情况分析。纵向安装点的周边现场无组装场地,故在纬一路上吊装组对,在吊装点北侧约20 m有横穿马路的煤气主动力管网,南侧约15 m有横穿马路的C404B胶带机通廊。由于桁架组装总长52.532 m,若在纬一路的最优吊装点组装,桁架顺纬一路地面组装将南穿煤气管道,北穿胶带机通廊,桁架将无法起吊;若躲开煤气管道或通廊,桁架整体组装将远离纬一路,且单机吊装时吊机站位只能站在纬一路主干道上,吊装作业半径很大。经勘察计算需最少采用500 t履带吊才能完成整体吊装,不仅施工成本很高,且至少占用厂区纬一路主干道1周,其中需申请全封闭道路3d,因此否决了此吊装方案。通过技术人员现场的实际勘察和方案的优选比对,最终确定本段通廊桁架吊装选用“双机空中对接”加“临时操作辅助平台”的吊装方案。此方案的优点,一是吊装措施费用少,节约成本,二是对纬一路主干道影响通车的时间短,有利于占道审批。3场地现状及吊装难点分析3.1场地现状G506胶带机桁架走向从C-12转运站开始,横跨一座污水泵站、护厂河沉砂池及河口闸门区、煤气管道及纬一路至C-13转运站。现场建构筑物多,桁架吊装场地非常狭窄,桁架吊装只有唯一一条宽约4 m的进场道路,52.532 m桁架现场无组装场地,大型吊机进入到最佳吊装位置无法回转吊装。最佳吊装位置是过护厂河的一段暗渠,暗渠顶部不允许吊机站位,只能采用非常规的吊装方案,给桁架的吊装带来很大的难度。3.2吊装难点根据现场的实际情况,G506胶带机尾部几段桁架自52.532 m段以后吊装都非常困难,需按先后顺序进行,从尾部段开始,先吊装18 m通廊桁架,再吊装22.5 m通廊桁架,最后吊装52.532 m通廊桁架。由于22.5 m桁架支腿安装在18 m桁架尾端,因此吊装先从18 m桁架开始,吊装机械和桁架只能从唯一的无名检修道路进入。横向有一条G501胶带机,22.5 m桁架需跨过此胶带机的里侧安装,18 m桁架安装完成后,吊装机械也无法进入吊装,只有在靠近横向G501胶带机桁架头部转运站边起吊,因此作业半径大,需大吨位吊车整体吊装。52.532 m桁架重量重、跨度大,根据现场实际情况无法采用现场整体组装、整体吊装的方法。根据现场现有条件将52.532 m桁架分为2段,一段长度为20.532 m,另一段为32 m,然后采取“分段吊装、高空对接”的施工方法。4桁架吊装作业方法4.1通廊桁架吊装尾部第一段18 m桁架重20 t,第二段22.5 m桁架重23 t。根据现场情况,18 m桁架和22.5 m桁架吊装时,吊车站位在22.5 m桁架尾端井字型支架边、靠近G501头部转运站的位置最佳,选用300 t汽车吊作为吊装机械,可以一次性完成18 m桁架和22.5 m桁架的吊装。18 m桁架吊装时,吊车作业半径为16 m,吊车主臂长30.5 m,额定起重量49 t20 t,满足吊装要求。22.5 m桁架吊装时,吊车作业半径为36 m,吊车主臂长40.9 m,配重87.5 t,其额定起重量17.1 t13 t,满足吊装要求。2段桁架吊装完成后,300 t汽车吊不移位,回转等待吊装52.532 m桁架的20.532 m段。4.2桁架吊装52.532 m桁架重量为101 t,分段后桁架重量分别为40 t和61 t。桁架吊装选用“双机空中对接”吊装方法,即利用80建筑科技2023 年 第 3 期300 t汽车吊原位吊装20.532 m段桁架,选用500 t汽车吊站位于纬一路上吊装32 m段桁架,实现两段桁架高空对接。4.2.1设置临时支架此桁架需分两段进行吊装,因此需空中对接处设置临时支架操作平台,作为桁架高空对接临时放置点和作业人员操作平台。临时支架操作平台安装处地面要进行平整并压实1,铺设2块重型路基箱,临时支架操作平台放置在路基箱上并焊接止推块固定（临时支架安装时要先测量定位,保证支架立柱与桁架悬杆立柱对正）。4.2.2桁架吊点的选择52.532 m桁架的吊点都选择在每段桁架的中心位置,采用桁架上悬钢丝绳缠绕兜吊,钢丝绳缠绕部位H型钢上下翼缘边采用橡胶皮或圆弧板保护钢丝绳2。钢丝绳兜吊示意图如图1所示。图1吊装吊点选择示意图4.2.332 m桁架吊装钢丝绳选择计算32 m桁架重为61 t,选用637+IWR,直径为48 mm,公称抗拉强度为1 870MPa3的吊装用钢丝绳4根,每根长为8 m。钢丝绳受力计算如式（1）（2）所示。F=G/sin60/4 式（1）FgFg/k 式（2）式中：F单根钢丝绳拉力,kN;G桁架重量610 kN;60钢丝绳夹角1;Fg钢丝绳的允许拉力,kN;Fg钢丝绳的钢丝破断拉力总和,查实用五金手册可知Fg=1 150 kN3;k钢丝绳的安全系数,k=6;根据上式计算,F=176 kNFg=1 150/6=191.7 kN,满足要求。4.2.420.532 m桁架吊装钢丝绳选择计算20.532 m桁架重为40 t,吊装用钢丝绳选用637+IWR,直径为36 mm,公称抗拉强度为1 870 MPa3的吊装用钢丝绳4根,每根长为8 m。根据式（1）、式（2）计算,Fg=773 kN,G=400kN,其余同上。根据上式计算,F=115.5 kNFg=773/6=128.8kN,满足要求。4.2.5桁架吊装利用300 t汽车吊原位吊装20.532 m段桁架,吊车作业半径14 m,吊车主臂长30.5 m,额定起重量57 t,满足起吊要求。桁架一端安装于“井”字型支架并用螺栓固定,另一端放置在临时支撑支架上;同时,选用500 t汽车吊站位于纬一路上吊装32 m段桁架,吊车作业半径22 m,吊车主臂长36.9 m,额定起重量68 t,满足起吊要求。桁架一端固定在纬一路边单片支架上,另一端在临时支架处与安装好的20.532 m段空中对接。4.2.6桁架高空整体对接桁架空中对接的主要方法为：空中组装人员利用操作平台,指挥两机使两段桁架接头合拢、对正,并在平台主梁上放置两个20 t千斤顶顶升桁架进行高度微调,便于高强螺栓的穿孔连接,进行高强螺栓的初拧、终拧,检查桁架两端支座固定螺栓,然后两机同时落钩完成对接施工。5结语此项目的施工,从吊装开始到结束耗时8,其进度、成本和安全都达到了预期目标。预期目标的实现,前期的准备工作起到了关键作用,包括针对现场的实际情况进行设计的优化,技术方案的确定、优化等。通过本项目的成功实施,笔者体会到在复杂环境下的改造项目,无论是设计还是施工,要根据现场的实际情况制定合理的设计和施工方案,在项目施工上人、机、物的合理安排和过程中的管理至关重要。往后通过技术革新和经验积累,大跨度钢桁架的吊装技术将不断提高和进步。参考文献：1 建筑施工手册编写组.建筑施工手册M.4版,北京：中国建筑工业出版社,2003.2 沈祖炎.钢结构制作安装手册M.北京：中国建筑工业出版社,1998.3 祝燮权.实用五金手册M.上海：上海科学技术出版社,2000.收稿日期：2023-03-10作者简介：徐建平,高级工程师,主要从事施工技术管理工作,现任供于五冶集团上海有限公司。通信地址：上海市宝山区铁力路2501号。