m跨度鋼管桁架施工質(zhì)量控制

46m跨度鋼管桁架施工質(zhì)量控制摘要：本文闡述了****火車站高架候車室46米跨度鋼管桁架在施工過(guò)程中，從材料選擇、管材加工、預(yù)拼裝、現(xiàn)場(chǎng)焊接、吊裝等各個(gè)工序采取科學(xué)、合理和有效的質(zhì)量控制措施，從而保證了鋼管桁架的施工質(zhì)量，取得良好的效果。關(guān)鍵詞：鋼管桁架施工質(zhì)量控制1.工程概況****火車站高架候車室建筑面積為13668m2，建筑層數(shù)為二層，底層架空層跨越5個(gè)鐵路股道和3個(gè)旅客站臺(tái)，二層為高架候車室，二層樓面標(biāo)高為7.6米，建筑總高度為19.7m?；A(chǔ)為鋼筋混凝土鉆孔灌注樁及獨(dú)立樁承臺(tái)，樓面為鋼骨混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋蓋為46米跨度鋼管桁架結(jié)構(gòu)。鋼管桁架結(jié)構(gòu)型式為空間鋼管相貫桁架結(jié)構(gòu)，由14榀主桁架及6榀次桁架構(gòu)成。主桁架由兩根上弦桿和一根下弦桿構(gòu)成斷面為倒三角形“▽”桁架，高度1500～2200mm，跨度L=46米。倒三角形截面空間鋼管相貫桁架具有以下特點(diǎn)：受力簡(jiǎn)單明確；剛度大，抗震性能好，適用于大跨度，大空間；可以形成各種曲線，建筑物的表現(xiàn)效果極為豐富。因此，近幾年在我國(guó)發(fā)展非常迅速，已開(kāi)始大規(guī)模地應(yīng)用。2.施工方案確定由于本工程是既有火車站改造項(xiàng)目，施工中必須保證鐵路運(yùn)輸正常進(jìn)行和旅客安全乘降，站內(nèi)每天有18對(duì)旅客列車到發(fā)，16對(duì)列車通過(guò)及調(diào)車作業(yè)，鐵路線路上空有2.75萬(wàn)伏高壓供電接觸網(wǎng)，施工場(chǎng)地受到客觀條件的嚴(yán)格限制，大型機(jī)械設(shè)備無(wú)法進(jìn)場(chǎng)，大型構(gòu)件無(wú)法直接運(yùn)至樓面，而且工期又緊。在這種極端困難的施工條件下，經(jīng)多方案認(rèn)證和比較后，最后采取如下施工方案：鋼管材料在加工廠下料加工，出廠前進(jìn)行預(yù)拼裝，經(jīng)檢驗(yàn)合格后運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)塔吊將所有桿件吊到二層樓面，主桁架全部在二層樓面拼裝和焊接，上下弦主管采用對(duì)接接長(zhǎng)，主管與腹桿采用相貫焊接，14榀主桁架全部焊接完成后，采用兩個(gè)龍門(mén)架交替起吊以及兩個(gè)獨(dú)腳扒桿配合手拉葫蘆牽引定位的吊裝方法直接在二層樓面將整榀桁架吊裝就位，次桁架在主桁架吊裝就位后搭設(shè)鋼管腳手架在高空焊接。3.施工質(zhì)量控制鋼管桁架施工質(zhì)量控制就是要對(duì)原材料的進(jìn)廠、管材的下料加工、桿件制作精度、焊接工藝評(píng)定、現(xiàn)場(chǎng)焊接、現(xiàn)場(chǎng)吊裝等一系列過(guò)程進(jìn)行控制，以確保施工質(zhì)量。3.1原材料質(zhì)量控制本工程所使用的主要材料均采用Q235無(wú)縫鋼管。材料采購(gòu)前要掌握材料信息，選擇信譽(yù)好、質(zhì)量穩(wěn)定的大企業(yè)生產(chǎn)的材料。經(jīng)比選，主要材料選擇上海****集團(tuán)公司生產(chǎn)的管材。材料進(jìn)廠后組織監(jiān)理工程師、甲方代表、項(xiàng)目部質(zhì)檢員對(duì)到貨的材料進(jìn)行初驗(yàn)，核對(duì)合格證書(shū)、爐號(hào)批號(hào)、數(shù)量、規(guī)格品種、主要技術(shù)性能是否符合設(shè)計(jì)要求，對(duì)材料進(jìn)行外觀和尺寸檢查，要求表面無(wú)明顯銹蝕、麻坑等缺陷。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-2001）的要求對(duì)材料進(jìn)行抽樣送檢，經(jīng)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢測(cè)合格，監(jiān)理工程師簽字同意后方可進(jìn)行下料加工。對(duì)于焊接材料電焊條進(jìn)場(chǎng)時(shí)要檢查材料的質(zhì)量證明書(shū)并對(duì)焊條進(jìn)行外觀檢查,要求所有的焊條藥皮應(yīng)干燥牢固、完整、不能有裂紋、氣孔及刻痕等。3.2加工制作質(zhì)量控制3.2.1數(shù)控相貫線切割機(jī)加工由于主材均采用圓鋼管，腹桿與主管連接均為相貫連接，因此，腹桿端頭必須加工成立體曲面，與上、下弦主管的相應(yīng)位置立體曲率相吻合。并且，為滿足焊接全焊透要求，桿件端頭邊緣需按要求切割成一定的坡口角度，這靠人工是很難完成的，需用三維以上的數(shù)控切割機(jī)加工才能保證質(zhì)量。由于現(xiàn)場(chǎng)施工條件及設(shè)備限制，也為了保證鋼管材的加工質(zhì)量，本工程所有鋼管原材加工制作均在加工廠內(nèi)進(jìn)行，然后經(jīng)檢驗(yàn)合格后把各種桿件運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，為滿足運(yùn)輸要求，將上、下弦桿分段進(jìn)行下料制作。本工程采用北京****數(shù)控技術(shù)有限公司生產(chǎn)的LMGQ-B-630型（五軸）網(wǎng)絡(luò)數(shù)控管相貫切割機(jī)進(jìn)行切割下料。該設(shè)備為數(shù)控（氧---乙炔）火焰切割，可自動(dòng)切割多種鋼管及各種坡口型式、相貫端頭等，可滿足本工程鋼管原材加工要求。在確定桿件長(zhǎng)度時(shí)考慮焊接收縮量，按《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》（JGJ81-2002）執(zhí)行，各桿件每個(gè)接口的收縮為1mm。上、下弦桿曲率的加工在工廠內(nèi)用中頻數(shù)控彎管機(jī)進(jìn)行彎管，大管徑材料采用土法（千斤頂）煨彎技術(shù)處理。3.2.2預(yù)拼裝質(zhì)量控制鋼管桿件出廠前應(yīng)做預(yù)拼裝檢驗(yàn)，合格后方準(zhǔn)出廠。預(yù)拼裝是檢驗(yàn)構(gòu)件加工質(zhì)量的最好辦法。預(yù)拼裝在相應(yīng)的拼裝架和胎架上根據(jù)工地的環(huán)境條件及按照設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行，務(wù)必要拼裝至46米整長(zhǎng)。預(yù)拼裝中，注意選用合適的拼裝順序，并應(yīng)使各構(gòu)件處于自由狀態(tài)，無(wú)強(qiáng)行固定現(xiàn)象。預(yù)拼裝完成后，項(xiàng)目部質(zhì)檢員及監(jiān)理工程師到場(chǎng)共同驗(yàn)收，檢查桁架的長(zhǎng)度、高度、起拱等是否符合設(shè)計(jì)要求；檢查接口偏差、坡口間隙等誤差是否滿足鋼結(jié)構(gòu)施工驗(yàn)收規(guī)范要求。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，立即解決，把問(wèn)題消滅在加工廠內(nèi)。預(yù)拼裝過(guò)程中需注意做好一切必要的標(biāo)記、記錄，如：拼裝順序、各定位中心線、標(biāo)高基準(zhǔn)線、構(gòu)件編號(hào)、記錄登記和列出清單等。采取預(yù)拼裝技術(shù)措施后，可有效地驗(yàn)證管材加工的質(zhì)量，并可保證現(xiàn)場(chǎng)拼裝順利進(jìn)行，使鋼管桁架拼裝的各項(xiàng)指標(biāo)均能符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。3.3現(xiàn)場(chǎng)拼裝質(zhì)量控制主桁架在二層樓面利用經(jīng)驗(yàn)收合格的拼裝架及專用胎具進(jìn)行整體拼裝。各種拼裝架用0.75mm厚鐵皮及角鋼制作，在加工廠內(nèi)完成再運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，本工程主桁架共需5種拼裝架型式，圖1是其中一種型式（1號(hào)拼裝架）。拼裝時(shí)，用拼裝架的三個(gè)角（半圓形，與主管曲率一致）分別卡住主桁架的上、下弦主管，以保證主桁架主管相對(duì)位置的準(zhǔn)確性。如圖2（現(xiàn)場(chǎng)照片）所示。顯然，拼裝架加工制作的高精度是保證主桁架拼裝質(zhì)量的前提，拼裝時(shí)，按預(yù)拼裝中所做的各種記錄和相同的拼裝順序及拼裝工藝拼裝主桁架。在工程實(shí)踐中，我們采取如下拼裝措施，來(lái)保證拼裝質(zhì)量：為拼裝和焊接的方便，采取倒立拼裝的方法，即兩根上弦桿在下，一根下弦桿在上，截面呈“△”（如圖2），無(wú)需支撐即可在胎具上放置平穩(wěn)，并且，大多數(shù)節(jié)點(diǎn)距離樓面較低，方便工人拼接及焊接。拼裝中，應(yīng)由桁架中間向兩端拼裝及焊接，這樣，桁架向前拼裝時(shí)，有一端是可以自由收縮的，可以調(diào)整累計(jì)誤差，并可減少次應(yīng)力。倒立拼裝焊接完成后，再將主桁架翻身，呈“▽”。為保證主桁架穩(wěn)定，翻身后，應(yīng)加設(shè)足夠的支撐。3.4現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量控制本工程鋼管桁架所有節(jié)點(diǎn)均在現(xiàn)場(chǎng)焊接完成。桁架節(jié)點(diǎn)型式多為K-T復(fù)合型相貫線節(jié)點(diǎn)，一個(gè)節(jié)點(diǎn)在主管上一般都連接有4～7根支管，管件多且密，焊接空間狹窄，每個(gè)支管焊接一般都要經(jīng)過(guò)平焊、立焊、仰焊等操作，焊接難度大，并且，焊縫質(zhì)量要求又高。因此，焊接質(zhì)量是保證整個(gè)鋼管桁架施工質(zhì)量的關(guān)鍵。3.4.1焊接工藝評(píng)定做好焊接工藝評(píng)定工作是保證焊接質(zhì)量的前提。焊接前，通過(guò)焊接工藝評(píng)定，選擇適合本工程的焊接工藝參數(shù)和焊接方法。按照預(yù)先選定的工藝評(píng)定參數(shù)試焊三組試件，經(jīng)外觀檢查、超聲波探傷、機(jī)械性能及工藝性能檢測(cè)全部符合要求后，確定本工程的焊接工藝參數(shù)和焊接方法。評(píng)定合格后，應(yīng)編制好完整的焊接工藝評(píng)定報(bào)告，內(nèi)容包括：焊接方法、焊接工藝參數(shù)、技術(shù)措施、焊接位置、接頭型式等。根據(jù)焊接工藝評(píng)定報(bào)告,對(duì)操作人員進(jìn)行詳細(xì)的交底，施工中，必須嚴(yán)格按照焊接工藝評(píng)定所確定的焊接參數(shù)和焊接方法進(jìn)行焊接。3.4.2焊接質(zhì)量控制經(jīng)焊接工藝評(píng)定，本工程現(xiàn)場(chǎng)焊接方法采用全位置焊及滾動(dòng)平焊的方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施焊。實(shí)際操作中，我們從以下幾方面來(lái)控制焊接質(zhì)量：（1）管-管相貫節(jié)點(diǎn)的全位置焊接，對(duì)焊工的要求較高，必須有熟練的操作技能和專業(yè)理論知識(shí)并持有上崗證的焊工施焊，嚴(yán)禁無(wú)上崗證的焊工進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行焊接作業(yè)。（2）現(xiàn)場(chǎng)使用的焊條必須有質(zhì)量證明書(shū),并按規(guī)定進(jìn)行烘焙和保溫，用時(shí)取出放在保溫桶中，隨用隨取。（3）被焊部位表面必須干燥、清潔、無(wú)銹、無(wú)油脂、無(wú)油漆（可焊性好的底漆除外）等，坡口角度、鈍邊、間隙及錯(cuò)口量應(yīng)經(jīng)事先檢查并符合設(shè)計(jì)及施工驗(yàn)收規(guī)范的有關(guān)要求。（4）焊前應(yīng)在焊口上下左右均分進(jìn)行點(diǎn)焊固定。點(diǎn)焊用的焊接材料應(yīng)與正式施焊用的材料相同；點(diǎn)焊高度不宜超過(guò)設(shè)計(jì)焊縫厚度的2/3；點(diǎn)焊長(zhǎng)度宜為40mm。焊接必須在組裝點(diǎn)固焊檢查合格后進(jìn)行。（5）焊接應(yīng)嚴(yán)格按照先焊中間節(jié)點(diǎn)，再向桁架兩端節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展的施工順序。這樣，桁架始終處于能夠自由伸張的狀態(tài)，可避免由于焊縫收縮向一端累積而引起桁架各節(jié)點(diǎn)的尺寸誤差；同時(shí)，配合做好偏差預(yù)留值，能有效地控制焊接收縮時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。采用合理的焊接順序，可杜絕或減少焊接變形、焊縫裂紋，有效提高焊接質(zhì)量。（6）桁架焊接應(yīng)先焊主管，主管接長(zhǎng)后，再焊支管。主管對(duì)接接長(zhǎng)時(shí)先裝焊襯管，即襯管與母材管應(yīng)貼緊且與母材點(diǎn)焊牢固；對(duì)接焊接時(shí)，第一道應(yīng)封焊坡口內(nèi)母材與襯管之連接處，然后逐層逐道焊至填滿坡口，逐層清渣焊好。（7）同一支管的兩端不得進(jìn)行同時(shí)施焊，應(yīng)當(dāng)在焊完一端并冷卻后，再焊另一端。（8）在桁架倒置拼裝時(shí)，焊接工作較翻身后容易，質(zhì)量易于保證，此時(shí)，應(yīng)完成大部分焊接工作，留下部分需仰焊的節(jié)點(diǎn)先點(diǎn)焊固定，待翻身后，再以平焊的方式完成。這樣，大大降低了因仰焊操作困難而引起的焊縫缺陷。3.4.3焊接質(zhì)量檢驗(yàn)焊接完成后，應(yīng)按照《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-2001）中的焊接質(zhì)量驗(yàn)收要求驗(yàn)收焊縫。規(guī)范規(guī)定，一級(jí)、二級(jí)焊縫應(yīng)平滑，不得有表面氣孔、夾渣、弧坑裂紋、電弧擦傷等缺陷，且一級(jí)焊縫不得有咬邊、未焊滿、根部收縮等缺陷。當(dāng)焊縫表觀缺陷超過(guò)規(guī)范規(guī)定時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施。對(duì)氣孔、夾渣、焊瘤、余高過(guò)大等缺陷，可用砂輪打磨、鏟鑿、鉆、銑方法消除；對(duì)焊縫尺寸不足、局部缺陷、咬邊、弧坑不滿等缺陷應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)。在焊縫表觀檢查合格后，再組織無(wú)損檢測(cè)單位進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行超聲波焊縫檢測(cè)。若無(wú)損檢測(cè)有缺陷時(shí)，應(yīng)根據(jù)檢測(cè)確定的缺陷類型、位置、深度等，用砂輪打磨等方法進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)后再檢測(cè)，但同一部位修補(bǔ)次數(shù)不能超過(guò)2次。以上修補(bǔ)工作應(yīng)當(dāng)由經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)嫻熟的焊工進(jìn)行操作。本工程上下弦桿接長(zhǎng)為一級(jí)焊縫，其他為二級(jí)焊縫，經(jīng)福建省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心無(wú)損檢測(cè)，一級(jí)焊縫全數(shù)檢查，合格率100%；二級(jí)焊縫按規(guī)定抽查，抽查結(jié)果合格率100%，且90%以上達(dá)到一級(jí)焊縫要求。3.5鋼管主桁架吊裝質(zhì)量控制本工程主桁架共14榀，每榀重7.5噸，長(zhǎng)度達(dá)46米。經(jīng)方案比選,采用傳統(tǒng)的“土法”吊裝比較適合本工程，即采用兩個(gè)龍門(mén)架交替起吊，兩個(gè)獨(dú)腳扒桿配合手拉葫蘆牽引定位的吊裝方法，吊裝設(shè)備簡(jiǎn)單，而且龍門(mén)架及手拉葫蘆又是拼裝工作中要用到的設(shè)備，只需增加兩個(gè)獨(dú)腳扒桿即可。吊裝方案說(shuō)明如下：（1）將兩個(gè)獨(dú)腳扒桿的底座設(shè)置于樓面鋼骨混凝土梁上，并加設(shè)2m×2m墊木，由于扒桿僅起牽引及平移作用，受力較小，經(jīng)驗(yàn)算符合設(shè)計(jì)要求。（2）兩個(gè)龍門(mén)架主要承受主桁架的重量，在龍門(mén)架底部加設(shè)2.5m×4.0m墊木,經(jīng)驗(yàn)算符合設(shè)計(jì)要求。（3）吊裝設(shè)備的各纜風(fēng)繩均應(yīng)系于框架梁、柱上。（4）吊裝過(guò)程中，所有操作人員都要服從指揮，應(yīng)有專人觀察纜風(fēng)、鋼絞線、扒桿、龍門(mén)架及其支墊等的工作情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)立即停止吊裝作業(yè)。（5）就位。當(dāng)?shù)踔岭x支座處100mm時(shí)，待構(gòu)件停穩(wěn)后，使用撬棍進(jìn)行對(duì)位，使桁架底板孔進(jìn)入預(yù)埋的過(guò)渡板螺栓后，擰緊螺母，并對(duì)桁架進(jìn)行初校，初校主要保證平面位置。（6）復(fù)校，固定。當(dāng)主桁架兩端均就位后，即可以對(duì)主桁架進(jìn)行復(fù)校，待復(fù)校合格并經(jīng)監(jiān)理工程師檢查簽字后，把主桁架支座與過(guò)渡板焊接固定。至此，一榀主桁架吊裝完畢。3.6鋼管次桁架拼裝、焊接質(zhì)量控制本工程鋼管次桁架由于桿件數(shù)量不多，可以采用空中散裝的方法進(jìn)行安裝。在二層樓面上搭設(shè)滿堂腳手架，滿鋪腳手板，供拼裝人員作業(yè)。次桁架拼裝、焊接操作同主桁架。為保證空中安裝的順利進(jìn)行，各類安全防護(hù)措施務(wù)必設(shè)置到位，以確?？罩衅囱b、焊接工作的順利進(jìn)行。