转运塔的塔架钢结构吊装与焊接施工技术

付建震

(中铁十八局集团 建筑安装工程有限公司，天津 300308)

转运塔整体高度较高、结构复杂、施工区域受局限性大，由多种钢结构共同拼接而成，其塔架为钢结构，需要采取专业吊装设备和吊装技术，才能保证塔架钢结构吊装的安全性和稳定性。吊装拼接好之后，再选择合适的焊接施工技术，将塔架钢结构焊接成一个整体，完成转运塔塔架施工。但在具体施工中，需要综合考虑转运塔布置结构，需结合现场情况，做好吊装规划，并选择合适的吊装设备，以降低提升吊装效率，为焊接施工提供良好的条件，保证施工质量。基于此，有必要开展转运塔的塔架钢结构安装、吊装与焊接施工技术的分析研究。

1 工程概述

中粮佳悦(天津)有限公司扩建4000T/D大豆(兼顾2500T/D菜籽榨油)二厂项目，其工程钢结构为钢架结构和栈桥结构。其中包括转运塔、提升塔、1#、2#转运塔、C16栈桥、B25栈桥、B26栈桥、B27-B30栈桥、C17栈桥、C14AB栈桥、C15栈桥钢结构的安装，结合构件形式、重量、安装位置和施工现场实际情况，及现场设置吊车的各项起重参数性能，本工程钢结构采用预拼装的方式进行安装，先在地面靠近安装位置区域组装，再倒运至安装部位进行安装；其中单体最大跨度栈桥为B26栈桥，其跨度为32.4米。

2 塔架钢结构吊装技术的应用要点

就案例工程而言，塔架钢结构比较复杂，需要分批次吊装，先吊装钢柱，再吊装钢桁架，再用高强度螺栓紧固，并灌注混凝土。

2.1 钢柱吊装

钢柱吊装是塔架钢结构吊装的重难点之一，案例工程塔架钢结构比较复杂，钢柱和柱间的支撑在相同的基板之上。这就需要在吊装中，先将钢柱和支撑全部吊装到基板上之后，再按照设计要求进行合理调整，人工辅助落钩，吊装到位之后，及时绷紧缆风绳，为下一道工序施工营造良好的条件，钢柱吊装时其误差允许值如表1所示。

表1 柱子安装的允许偏差

第一段钢柱吊装完成检验达标之后，及时恢复钢柱顶端的连接板，同时调整螺栓孔，保证立柱和连接板能够一次连接到位，对钢柱的垂直度进行调整。达标之后，用经纬仪检测垂直度，复查各项尺寸，达标之后报给质监部门进行验收。

栈桥支腿结构设计为钢柱加支撑钢梁斜撑结构，采用地面组装形式整体吊装，可缩短整体安装工期，确保结构整体的安装精度，同时降低了高空作业风险，在进度、质量、经济性等各方面达到很好的效果，如图1所示。

图1 栈桥支撑钢柱吊装现场图

为保证钢柱吊装的安全性，在具体吊装时，需要对钢丝绳进行计算，具体如下：

吊装计算载荷Q计=16.5t；取安全系数:K=7；钢丝绳夹角: 50o；钢丝绳破断拉力换算系数：0.82。

钢丝绳允许拉力按下列公式进行计算：

[Fg]=αFg/K(1)

公式(1)中，[Fg]表示的是钢丝绳的允许拉力(kN)；Fg表示的是钢丝绳的钢丝破断拉力总和(kN)，查表得：Φ24mm 6×37+1钢丝绳破断拉力为358000N；α表示的是换算系数；K表示钢丝绳的安全系数。

使用四根Φ30的钢丝绳吊装：

每根钢丝绳受力：F=Qgsin50°/4=16500×10×sin50°/4=35.71kN

允许拉力[Fg]=αFg/K=0.82×358/7=41.94kN>35.71kN。

由此可得出，选用直径为30mm，6×37+1的钢丝绳作为吊装索具，能够满足吊装条件。

2.2 钢桁架吊装

钢桁架起吊离开地面20cm时，静置30s，观察起吊设备、索具等是否存在异常，没有异常之后，再继续吊装，吊装到设计位置约30cm时，稍作停留，等桁架稳定之后，再缓慢落钩，对好轴线标高，精确安装。尤其是对顶部结构及底部结构进行吊装中，必须严格控制轴线标高，在吊装的同时进行检测，确保全过程都符合规定要求[1]。钢桁架结构无法进行散装作业，只能采用地面组装整体吊装形式，在精度、效率各方面达到良好效果，同时根据组装重量合体组织吊车进行整体吊装见图2。

图2 钢桁架吊装现场图

为保证钢桁架吊装质量，需要对吊装荷载受力情况进行精确精算，本工程选择了150t履带吊，吊装计算荷载公式如下：

Q计=K1K2Q(2)

此公式中，Q计为吊装计算载荷；K1为动载荷系数；K2为不均衡载荷系数，因本次吊装为单台吊车，此系数不计；Q指的是一台起重机在吊装中承受的荷载，含索具及设备重量。则：Q计=K1K2Q=1.1×15000=16.5t。

2.3 高强度螺栓紧固

案例工程塔架钢结构吊装中，高强度螺栓采用了设计图纸中设计螺栓对构件进行连接，需要保证每颗高强度螺栓都相对干净没有污泥。在具体连接中，采用大六角头螺栓连接，要保证能够自由穿入孔中，严禁强行敲打，更不能气割扩孔。如果误差较大，可采用电动铰刀进行扩孔操作，扩孔之后及时清除铁屑。在紧固高强度螺栓时，要分三步进行，包括：初拧、终拧、复拧，并采用高强度螺栓扭力扳手进行施工，依次向外施拧，避免高强度螺栓的连接面的表面发生变化，以保证施工质量。

2.4 灌注混凝土

塔架钢结构吊装完成之后，经过复检验收之后，清除表面灰尘，提前24小时浇水润湿。柱脚位置搭设2cm厚木板支模，外部张贴上海绵条。模板需要按照设计要求紧贴混凝土外表面，要大于混凝土浇筑标高5cm左右，为控制混凝土浇筑质量，一侧模板较浇筑面高10cm左右，每侧要比柱脚板宽出10cm左右。灌注混凝土用机械搅拌，灌浆材料和水的重量比为15%，施工用水要选择干净水，温度控制在25℃左右[2]。在混凝土浇筑时，需要先将干粉倒入提前准备好的容器中，充分搅拌1min，再加入适量的水，搅拌3min后再使用，随拌随用。在混凝土灌注时要从模板较高的一侧开始灌注，表面覆盖上棉条，洒水保湿，24小时内进行振动。

3 塔架钢结构焊接施工技术的应用要点

3.1 合理确定焊接顺序

在塔架钢结构焊接施工中，为保证焊接质量，提升焊缝成形的美观性，减少焊接应力对塔架钢结构造成的不良影响，具体的焊接顺序为：钢结构经常检验、坡口加工处理、焊件现场组对、焊接施工、焊缝外观检查。

3.2 焊接施工方法

在塔架钢结构焊接中，都采用电焊进行打底，再用二氧化碳气体保护焊进行盖面。在进行Q345钢结构焊缝坡口加工和处理时，可采用氧气乙炔气割法进行切割加工处理，但需要保证切割之后的坡口形式、尺寸大小等都符合施工图纸的相关要求。焊接接头组对之前，需要先用手工或者砂轮机进行坡口边缘打磨处理，保证坡口相对整洁、平整[3]。在坡口20mm范围中不能存在油漆、毛刺、锈斑、氧化铁皮等杂质。

3.3 焊接工艺

在塔架钢结构焊接施工中，严禁在焊件表面位置引弧，更不能有试验电流，以免破坏塔架钢结构的表面质量。在具体焊接过程中，需要保证引弧和收弧的质量，尤其是收弧时需要尽量填满弧坑。如果塔架钢结构破坏深度大，需要进行多层焊接时，接头应该相互错开，且错开距离不能小于10mm。焊接过程中，焊接参数可按照表2的内容合理选择：

表2 焊接施工参数表

除有特殊要求之外，每条焊缝要连续焊完，如果因为断电或者其他因素的影响，必须中断，需要做好防裂处理，重新焊接时需要进行详细检查，确认没有裂纹之后再继续焊接[4]。在定位焊接中，所选择的焊接材料必须和正式焊接选择的材料相同，而且点焊的高度不能超过焊缝厚度的三分之二，如果点焊的长度超过40mm，则相互之间的距离需要控制在500～600mm之间，最后填满弧坑。具体的焊接示意图如图3所示。

图3 塔架钢结构焊接施工示意图

在塔架钢结构焊接施工中，为保证焊接质量，需要严格控制焊接连接的允许偏差，具体的允许偏差边缘高差s情况如下：

4mm

8mm

4 施工注意事项

通过案例工程转运塔的塔架钢结构吊装与焊接施工，需注意以下事项：

1)先进行混凝土柱施工，然后在其上安装钢桁架，为保证施工质量，混凝土柱中和钢桁架安装时轴线的最大偏差不能超过10mm。

2)在基础施工，为保证基础的平整度，满足塔架钢结构施工对稳定性的要求，基础可采用垫铁的方法进行找平处理，用水准仪辅助监测，控制找平误差不超过±2mm。

3)塔架结构之间都是通过焊接的方法连接到一起的，需要切实做好焊接材料的选型和保管工作，避免焊接材料受潮污染。做好焊接设备检查维护工作，保证焊接设备始终处于良好的工作状态，从而更好的保障焊接质量[5]。

5 结束语

综上，转运塔的塔架钢结构吊装与焊接施工具有很强的复杂性，而且施工难度比较大，为保证施工质量，降低施工难度，需要转运塔的结构特点，从吊装钢柱，吊装钢桁架，高强度螺栓紧固，灌注混凝土、加强焊接施工质量的控制，才能最大限度上保证施工质量，更好的控制影响因素。每个施工环节都有其特定的施工方法和技术措施，在具体施工中，要严格控制好每道工序的质量，才能根本上保证施工效率和质量。