钢结构工程的施工难点及其技术改进

摘要：介绍枞阳海创垃圾焚烧发电项目的工程概况及其钢结构工程的施工难点，提出了钢结构工程施工在安全、质量、管理方面的控制措施，制定钢结构施工前需要做好的各项准备工作，实施与土建有关的、提高工程质量的、有利于吊装作业的等3方面技术改进，可供钢结构施工技术人员参考。

关键词：钢结构；施工难点；技术改进

1 工程概况

安徽省铜陵市枞阳海创环保科技有限责任公司所属垃圾焚烧发电工程项目，总占地面积为46605m2，总投资为5.0亿元，建设2×400t/d生活垃圾综合处理系统及其相关配套设施。枞阳海创项目分为A、B、C区共6个单体建筑，其中A区为汽轮发电机房和办公楼，B区为垃圾卸料大厅和垃圾池，C区为锅炉房和烟气净化车间。

枞阳海创项目的钢结构工程包括：A区汽轮机房行车梁、钢屋面及墙面；B区卸料大厅屋顶网架，垃圾池行车梁、屋顶圆管桁架及吊轨系统；C区锅炉房及烟气净化车间的格构钢柱、格构钢梁、抗风柱、屋面网架及附房钢结构。

2 钢结构的施工难点

2.1 场地狭小

该工程的施工场地狭小，交叉作业众多，几乎每个施工日都要与在场施工单位协调吊装作业场地和建筑材料临时堆放地。格构类及桁架类构件体量大，然而加工厂无法长期存放、施工现场堆放场地狭小，为了保证施工需要只能随产随发，因此对现场供货计划精度要求较高。

2.2 连接复杂

钢结构十分复杂，其结构件焊接节点多，焊接作业量大，高强螺栓安装部位多，焊接及高强螺栓连接部位质量要求高。钢结构抗风小梁柱、桁架、腹杆、高强螺栓等构件、配件多且杂，现场材料保管、进场材料检验工作繁琐。钢结构与土建结构安装点众多，容易产生偏差。

2.3 吊装困难

B区垃圾池采用行车整跨滑移安装技术，其技术准备和施工难度较大。C区锅炉房网架高度为49m，有约900m2建筑面积在高度为41.5m的锅炉框架顶部施工，无法直接使用起重设备进行吊装施工。钢结构吊装施工需要使用较多大型起重设备，吊装作业点和吊装死角较多。

3 施工管控措施

3.1 安全

针对劳务总价包干的劳务合同特征，在劳务总报价中提取2%作为安全专项措施费，并在招标文件、投标合同中明确。安全专项措施费根据每月安全措施用量按实填报，支付进度款。安全专项措施包括安全爬梯、防坠器、焊接吊笼、焊接简易站人平台、安全生命线（安全带挂设专用钢丝绳）、安全网等安全措施材料及安装费用。

在投标合同中明确安全专项措施的各项措施的用量，并分摊至各个具体措施之中。例如将安全爬梯、安全生命线等细化至“m”，防坠器、焊接吊笼等细化至“个”，以便将安全措施费用在进度款中按月按实报量，按月按实结算支付。如果安全措施不到位，不予支付此笔款项，并予以合同处罚。

3.2 质量

针对本工程高强螺栓节点较多的特点，在招标文件、投标合同中对高强螺栓连接节点质量及操作要点提出如下要求：高强螺栓必须使用高强螺栓专用扭矩扳手，并提供扭矩检测校核证明；每个工位必须配备1把专用电动扳手，或者2～3把手动扳手；扭矩扳手必须符合规范要求的扭矩值。针对钢结构施工焊接作业量大等特点，在招标文件、投标合同中对焊接作业人员资质、焊接水平及焊工评定程序提出具体要求。

3.3 现场管理

针对本工程钢构散件、连接板、螺栓较多的特征，对劳务人员提出如下要求：钢构件在到场卸车时，必须清点构件配件数量，如无问题当场签字确认，如有问题当场提出。必须在施工现场配置专用配件库房或配件箱，将钢配件及螺栓进行统一存放。必须配置方木作为堆放垫层，将钢结构梁柱堆放在方木上码放整齐，防止钢结构梁柱产生变形。

本工程格构类构件数量多、占地大，且加工厂与施工现场的堆放场地均狭小、交叉作业很多。这就要求格构类构件的制作、发货、安装计划必须精确，并需加强施工现场的组织、协调。 格构类构件运费成本较高，为此征招有经验的加工厂，将格构类构件放至施工现场进行加工制作，按照施工现场的施工需求随加工随安装，以便加强管理和提高经济效益。

4 施工前的准备工作

4.1 消除钢结构吊装死角

鉴于枞阳海创项目土建、安装和钢结构施工在空间作业方面犬牙交错，绝大部分项目均存在土建和安装先进场、钢结构后进场的实际情况，要求项目管理人员必须提前进场进行施工准备。根据项目前期施工进度，提前预测土建或结构完工后，钢结构施工是否会出现吊装死角，是否会造成重型构件难以吊装或增加吊装费用。如果预测可能出现吊装死角，则务必提前协调加工厂制作相关构件，以便消除吊装死角。

4.2 调整柱脚和支座加工尺寸

根据土建工程的施工精度不高、偏差较大，以及混凝土终凝后难以进行修改的情况，要求项目管理人员在现浇混凝土终凝后，立即组织施工人员对钢结构的钢筋混凝土柱脚或支座进行实测。如果钢构件所用材料尚未下料，应当立即将数据整理出来并反馈给加工厂，以便根据实测数据，精准调整钢结构柱脚和支座部位的加工尺寸。

4.3 协调施工现场作业场地

由于钢结构吊装滞后于土建、安装工程施工，面对本不宽裕的施工场地，多单位在同一场地上施工，势必会互相产生不利影响。因此进入施工现场之前，要主动与土建、安装施工单位进行协调，合理规划和使用作业场地和空间，形成布局合理、互不影响的作业场面。

5 施工技术改进

5.1 与土建有关的技术改进

5.1.1 格构柱内部混凝土浇筑

规范要求，当框架柱为圆管或矩形管时，应在管内浇筑混凝土，强度等级不应小于基础混凝土。设计图纸规定，格构钢柱内部浇筑C30混凝土，混凝土浇筑高度约为1.7m，钢管未专门预留砼浇筑口，由钢结构安装单位负责混凝土浇筑。

为了提高格构钢柱内部混凝土浇筑质量，经与设计、监理和土建单位协调，明确由土建单位负责格构钢柱内部混凝土浇筑施工，在浇筑上口留置尺寸为200～300mm浇筑口，待混凝土浇筑后，使用钢件焊接封闭该浇筑口。

5.1.2 B区屋顶网架预埋件

B区垃圾池屋顶网架使用行车滑移至安装位置时，需采用倒链将其安装就位，因此需提前在混凝土柱顶面安装预埋钢件，用于承载倒链所吊屋顶网架的质量。经与建设、设计、监理和土建单位协调，强调B区垃圾池屋顶施工桁架采用行车滑移的优点、预埋钢件及其与土建一起施工的必要性，决定将预埋钢件进行设计变更，并加至土建工作量之中。

5.1.3 B区行车梁支座

设计图纸规定，B区垃圾池的行车梁与其由土建工程完成的支座，通过预埋钢件直接焊接连接。这种设计存在问题是：由于该支座浇筑标高精度较差，支座标高存在高低不平的问题，给行车梁的调平工作带来困难。经与设计和监理单位协调，确定采用调平螺母调整行车梁标高。在行车梁下面铺设高强度无收缩性灌注砂浆，以保证梁底部受力良好。

5.2 提高工程质量的技术改进

5.2.1 格构钢梁安装节点

设计图纸规定，格构钢梁两头均为相贯线切口。由于相贯线切口呈弧状，在现场安装格构钢梁时，无法在格构钢柱已安装的情况下将格构钢梁安放到位，只能对格构钢梁对接部位进行切割和补焊，这样就会影响连接节部位的焊接质量。

经与设计和监理单位协调，将格构钢梁与格构钢柱对接节点，改为格构钢柱带牛腿的结构，即在格构钢柱上部焊接牛腿，使用牛腿将格构钢梁吊装就位后，焊接其对接焊缝。

5.2.2 高强度螺栓

设计图纸规定，本工程所用高强螺栓均为大六角头高强螺栓。使用这种螺栓存在如下问题：根据规范要求，大六角头高强螺栓分为初拧与复拧，且初拧需在螺栓头部位做标记。然而，大六角头螺栓无法用肉眼看出扭矩是否达到规范要求值，不能确保螺栓扭矩合格。

为此经与设计和监理单位协调，确定将高强螺栓统一变更为扭剪型高强螺栓。扭剪型高强螺栓可一次拧到终拧值，且只要将螺栓端头拧断，即代表扭矩值符合要求，这样可提高施工速度和质量，也便于现场管理。

5.2.3 密封圆管桁架法兰连接节点

设计图纸规定，圆管桁架通过法兰及高强螺栓对接连接。此设计便于在施工现场安装，但是存在法兰口之间的螺栓连接节点可能存在缝隙的问题，随着时间的推移，该缝隙会造成圆管桁架内部产生氧化、腐蚀；若将法兰口改为对接焊接，或将法兰口连接间隙堆焊，则焊接工作量太大，且高空焊接作业隐患较多。

为此经与设计和监理单位协调，确定先在圆管桁架法兰口之间涂抹适用的结构胶，再使用高强螺栓进行对接连接。这样施工可将圆管桁架法兰口之间存在的缝隙进行密封，避免日后圆管桁架内部产生氧化、腐蚀。

5.3 有利于吊装作业的技术改进

5.3.1 C区格构钢柱

C区锅炉房共有10根格构钢柱，每根长度约为46m。根据设计图纸，第1～4节自下而上分解长度分别约为6m、10m、14m、16m，即下部短且轻、上部长且重。格构钢柱的上述特点，对起重吊装经济性和安全性均不利。为了降低现场起重车租赁成本、保证吊装作业安全，与设计、监理单位联系商定，将格构钢柱的下部加长、上部减短。

5.3.2 C区高空网架

由于C区锅炉房网架高度为49m，有约900m2建筑面积在高度为41.5m的锅炉框架顶部施工，无法直接使用起重设备进行吊装施工。

为此经与设计和监理单位协调，确定进行以下技术改进：采用自制趴杆进行网架散拼安装。趴杆主要由趴杆、框架、卷扬机、钢丝绳、滑轮等组成。网架散拼前，使用趴杆将其钢丝绳可靠地固定在起头网架上，在地面将局部网架组成“网架炮”之后，倒运至土建或安装框架平台上，以减少吊装作业半径和起吊高度。大跨网架散拼时，采用圆形钢管或H型钢作为临时支撑点，支撑于网架中部，给予网架竖向支撑力。将“网架炮”转运至土建平台如图1所示，将圆管作为临时支撑点如图2所示。

5.3.3 B区行车梁

B区行车梁位于垃圾池内，垃圾池长度为57.5m，宽31m，四周由高度41.5m的混凝土墙完全封闭；单根行车梁质量为1.5～3.4t，安装高度为32m。施工现场土建用塔机作业繁忙，很难抽出较长时间对行车梁进行连续吊装。

为此经与设计和监理单位协调，确定在行车梁吊装前1～2个月，由土建单位将卸料大厅栈桥完成施工并通车，以保证一侧行车梁可由16t起重机在卸料大厅内完成行车梁吊装。若土建卸料大厅在行车梁安装时不具备通车条件，则采用土建塔机安装其作业半径范围内的行车梁。剩余的行车梁经过计算与现场实际勘测后，由55～110t起重机加副臂进行吊装。

6 结束语

经过周密实施以上多项技术改进，枞阳海创垃圾焚烧发电工程项目的钢结构工程的施工任务得以按期、圆满完成，取得了施工质量、施工安全、施工进度、社会效益和施工企业经济效益的良好业绩。

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