高层钢结构安装找正技术

黄 飞 陈玉琳

中国化学工程第十六建设有限公司 湖北宜昌 443000

高层钢结构安装过程中柱与柱空中对接的精度偏差是整个钢结构安装过程中至关重要的质量控制点，如何安全、快速地完成钢结构对中过程中的固定及调节成为该控制点的核心。传统工艺中采用缆风绳固定及连接板进行对中调节，存在很大的安全风险，又因操作难度较大而不能保证施工工期，且此方法受外界条件制约影响较大。采用“丝杠”对高层钢结构进行安装、找正，在材料、操作性、操作方法上都有较大改进，并且在宁夏宝丰能源集团焦化废气回收利用项目气化装置钢结构施工中得到有效应用。

1 工程概况

宁夏宝丰能源180 万t/ a 甲醇项目中气化装置气化框架分南北气化装置。两个气化框架钢结构总重量约5000t，为混凝土和钢结构组合框架钢结构，总高度89.93m，其中37.98m 以下为全混凝土结构，37～89.93m全为钢结构形式。钢结构主体框架采用规格为500×500×22×22，750×750×30×30 的焊接箱型柱，钢柱在EL+39.28m 处采用栓接形式安装。钢柱与钢柱分段焊接，框架梁与箱型柱采用先栓后焊的方式施工。在钢结构多节柱的空中组对时，通过对传统施工技术和“丝杠”找正法进行对比，最终选用“丝杆”法施工，取得良好效果。

2 工艺特点

钢结构丝杠找正技术是一项有别于传统钢结构找正的新技术。主要特点表现在钢柱吊装就位，与下层钢柱之间的初步对中后，将“丝杠”两端筋板分别焊接在下层钢结构的横梁上及已吊装就位的钢结构立柱内侧，起重机即可松钩，再通过“丝杠”对钢柱进行找正。该项技术具有施工效率高，节省人工，不占用施工空间等优点，并且钢结构框架在横梁连接安装以前仍有很好的稳定性。是高层钢结构框架安装组对比较简洁、安全的一种施工方法。

3 工艺比选

3.1 主要技术参数的比较

（1）缆风绳固定、找正技术：该技术在上段钢柱与下段钢柱组对过程中，用钢柱与钢柱之间的耳板间的高强螺栓固定连接板做临时固定，采用缆风绳成三点对钢柱上端进行稳固调节。这样在相邻柱的缆风绳设置时会发生交叉，影响下部钢梁的安装而且存在安全隐患。在钢柱就位稳固后，对中找正过程中出现偏差时调整精度较低，调整时间也会相对较长。

（2）“丝杠”找正技术：采用“丝杠”找正技术在上段钢柱与下段钢柱对准中心后，即可在钢柱互成90°两侧设置丝杠进行稳固并调节。这样相邻两侧的丝杠设置互不影响，调整与稳固工具简单易操作，安全能得到保障。“丝杠”采用加工的细螺纹制作而成，调整精度较高，基本可以一次找正完成，大大缩短了找正时间。

3.2 工艺创新方面

（1）材料的创新：传统的钢结构固定和找正通常是用缆风钢丝绳及对接夹板方法完成，本项目采用“丝杠”取代缆风钢丝绳及对接夹板进行钢结构安装的固定和找正。一方面节约了大量的固定材料，另一方面大大简化固定找正的程序，缩短了找正时间。

（2）找正方法的创新：传统找正工艺步骤较多，操作难度大。而采用“丝杠”调节既可完成钢柱的固定，又可实现找正的目标。

（3）固定支撑点的创新：传统找正、固定的方法缆风绳的固定点为地面或下层的钢平台，但随着钢结构施工高度增加，缆风绳的固定越来越错综复杂，难度越来越大。而采用“丝杠”进行固定找正，每层钢结构找正完毕后，即可移至上一层的钢结构固定，固定点为下一层的钢梁，固定相对简单。

综上所述，采用“丝杠”找正技术在稳固调整工具数量上及对中找正时间上比传统方法都有了较大进步，既节约措施用料又节省施工人工费用，大大了减少了施工成本。因此，“丝杠”找正技术是高层钢结构对中找正施工值得推广应用的好工艺。

4 施工方法

4.1 施工原理

“丝杠”的工作原理与花兰螺丝相同，因此丝杠两端的螺纹必须是成套的，即“一正一反”。在靠近丝杠下端的钢管上需对称开直径3～5cm 的圆孔，便于插入撬棍转动丝杠对钢结构的垂直度进行调整。“丝杠”的制作示意图见图1。

图1“丝杠”的制作示意图

“丝杠”调节系统是通过螺纹丝杆进行调节，在安装前需加工相应的调节丝杆。为了保证调节的精度，在丝杆的加工过程中需要求加工成细螺纹，螺杆长度一般保证在500mm 左右，丝杆长度在300～350mm 左右即能满足使用要求。“丝杠”由加工完成的丝杆、耳板及两端的堵板封头焊接制作而成。图2 为丝杆和连接耳板示意图。

图2 丝杆和连接耳板示意图

4.2 操作注意事项

（1）“丝杠”安装前的准备工作：“丝杠”的两端是通过耳板及连接螺栓固定的，若下端的梁为混凝土梁需在固定位置做好预埋件；

（2）“丝杠”的固定位置：丝杠在安装前必须确定其固定位置，首先要保证安装在易于施工人员操作的位置，其次要确保不影响下端的钢梁及支撑安装；

（3）丝杠下端的钢管所开圆孔应对称分布，并便于插入撬棍转动丝杠对钢结构的垂直度进行调整。

4.3 现场施工

宁夏宝丰能源集团有限公司180 万t/ a 甲醇项目气化装置钢结构施工中应用了“丝杠”找正技术。该气化装置结构高89.83m，其中38m 以上均为钢结构装置，分南、北框架。北侧框架共有箱型柱23 根，钢柱分为5 段安装；南侧框架共有箱型柱18 根，钢柱分为7 段安装。按照每根立柱互成90°方向进行找正要求，本项目共制作丝杠41×2=82 根。单根箱型柱吊装时，采用丝杆进行两个方向固定，如图3 所示。两根柱和多根柱安装找正状态如图4 所示。丝杠端部固定状态如图5 所示。所用施工工机具如表1 所示。

表1 施工工机具一览表

图3 单根柱安装找正

图4 两根柱和多根柱安装找正状态

图5 丝杠端部固定状态

5 主要安全技术措施

（1）钢柱和钢梁吊装过程中要设置溜尾缆绳。

（2）钢柱和钢梁吊装前，必须提前设置直爬梯和焊接平台，平台搭设示意见图6。

图6 平台和梯子的搭设示意图

（3）在钢梁的两侧拉设生命绳，确保人员行走时安全带能系挂。

（4）起重作业人员必须持证上岗，严格执行“十不吊”，对使用的机索具要进行全面检查。

（5）吊装过程中，作业人员应坚守岗位，听从指挥，发现问题立即向指挥者报告，无指挥者的命令不得擅自操作。

（6）吊装作业时，应进行试吊；待吊物离地300mm后检查钢丝绳及吊车性能，合格后方可正式起吊。起吊后，应有专人观察吊车运行状况，发现异常情况要立即报告指挥负责人，并采取相应措施。

（7）施工现场拉运、吊装等工作要有专人指挥并有明确的施工方法。指挥人员、作业人员都应站于吊物下方2m 以外，待吊物落稳后，方可靠近摘索具。

（8）高处作业人员应使用工具袋，防止上下投掷工具和材料；作业时妥善保管工具和配件以免其坠落；施工暂停或结束时，将所有工具、配件和零散材料收集起来妥善存放。

（9）参加施工的人员必须先由工程技术人员进行交底，熟悉施工工序、质量要求、检验要求、安全风险等，并严格按技术交底要求进行施工。

（10）绳扣缠绕处应采用管皮或木块对钢丝绳进行保护，吊装过程中应设置溜尾拖拉绳，严禁带有松动的物体进行吊装作业。

（11）冬、雨季施工作业必须做好防雨、防潮、防滑措施。夜间施工必须有足够的照明。

（12）在作业区的下方设置安全网。

（13）单根箱型柱吊装时，采用丝杆进行两个方向固定。吊装之前需在钢柱旁安装直爬梯，在连接梁的部位加设操作平台；在钢柱与钢柱之间安装连接钢梁时，要加设生命线。同时，需在箱型柱顶部提前安装操作平台，平台采用角钢对称用螺栓紧固，然后铺上钢跳板。平台和梯子的搭设示意图如图6 所示。

（14）进行箱型柱与箱型柱之间的主梁安装时，必须先确保箱型柱与箱型柱之间的安全缆绳固定牢固。在安装柱间支撑时，要优先在主梁上搭设操作平台。操作平台采用脚手架进行搭设，并铺设钢跳板。图7 为主梁和斜支撑安装防护措施示意图

图7 主梁和斜支撑安装防护措施示意图

（15）每一段钢柱顶部头上焊接角钢，角钢与角钢之间使用钢丝绳作为生命绳，确保施工人员在梁上行走时，安全带能栓挂在安全线上。

6 结语

宁夏宝丰能源集团有限公司180 万t/ a 甲醇项目气化装置钢结构施工原计划采用缆风绳及连接板找正技术，每段结构施工周期为20d。后来决定采用“丝杠”进行安装、找正，每层钢结构施工周期为12d，相比传统工艺，节约了8d 的施工工期。通过对钢结构组对、找正方法的优化设计，实现了高层钢结构安装组对施工的安全、快速、经济的目标。

采用“丝杠”找正技术进行高层钢结构的找正安装，提高了施工效率，降低了工人劳动强度，大大节约了施工成本。为今后类似工程施工积累了宝贵的经验，具有明显的社会效益和经济效益。