钢管柱安装施工方案设计.docx

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钢管柱安装施工方案设计

南京德基广场二期工程

钢管柱安装全过程控制方案

北京城建集团有限责任公司

南京德基广场工程项目经理部

2007年6月19日

1工程概况

本工程为“南京德基广场二期工程地下室及裙楼标段”，位于南京市中山路18号，是集商业、餐饮、办公、酒店公寓为一体的综合性超高层建筑。

本工程塔楼51层（本标段为10层以下）、裙房8层、地下室5层组成，用地面积约21450m2，总建筑面积16万m2。

根据目前的设计图纸，共有139根钢管柱，规格有Φ800、Φ700mm两种，26.716m高。

本方案主要针对地下室逆作法钢管柱的现场拼装和安装过程进行阐述，同时对钢管柱制作、拼装、安装全过程的质量控制提出了要求。

2施工准备

2.1吊装机具的选择

根据现场情况，大楼结构特点及钢结构重量、钢结构吊装进度要求等因素，钢构件吊装选择采用一台100吨履带吊作为主机，吊机41.4m主臂,14m半径时的起重量为18.8t,有效高度为40m。

另一台25吨汽车吊作为辅机，协助主机吊装钢管柱。

2.2构件重量分析

根据图纸计算得出钢结构典型吊装构件重量如下：

圆管钢柱φ800×25长26.7m重量12.85吨

圆管加强箍φ800×16长1m五段重量1.55吨

钢管柱总重14.40吨

通过对比起吊重量，所选吊车完全满足该工程钢结构的吊装要求。

2.3吊装前的准备工作

2.3.1构件进场验收检查

钢构件进场后，按货运单检查所到构件的数量及编号是否相符，发现问题及时在回单上说明，反馈制作厂，以便更换补齐构件。

按设计图纸、规范及制作厂质检报告单，对构件的质量进行验收检查，做好检查记录。

为使不合格构件能在厂内及时修改，确保施工进度，也可直接进厂检查。

主要检查构件外形尺寸，螺孔大小和间距等。

检查用计量器具和标准应提前统一。

制作超过规范误差和运输中变形的构件必须在安装前在地面修复完成，减少高空作业。

2.3.2钢构件堆场安排、清理

按照安装流水顺序将配套好运入现场的钢构件，利用现场的装卸机械（主要利用现场吊机）尽量将其就位到吊机的回转半径内。

钢构件堆放应安全、整体、防止构件受压变形损坏。

构件吊装前必须清理干净，特别在接触面、摩擦面上，必须用钢丝刷清除铁锈、污物等。

2.3.3圆钢柱现场拼接

圆钢钢柱由于设计长度最长达到26.7m，工厂制作时分为12m、12m和2.7m三段制作（具体长度工厂按进料长度调整，分段数量和总长度不改变）。

现场安装前先进行拼装。

拼装前搭设临时钢平台及工装，以保证拼装精度。

施焊前在焊道两侧各100mm范围均匀预热，以保证焊接质量。

拼装完成后及时探伤及各项规范规定的检验，检验合格后方可进行吊装。

每个钢柱四个胎架

胎架示意图

2.3.4定位轴线的检查

定位线必须重合封闭，每根定位线的总尺寸误差是否超过控制数，定位轴线必须垂直或平行；定位轴线的检查应由业主、监理、总包（土建）、安装联合进行检查，对检验的数据要统一认可后才能进行钢结构吊装。

2.3.5柱间距检查

柱间距检查是在定位轴线被认可的前提下进行的，用标准钢卷尺实测柱间距，柱间距的偏差值应严格控制在±2mm以内。

2.3.6柱中心线的检查

检查柱中心线与定位轴线的偏差。

3钢管柱的安装方法

本工程钢柱吊装采用新工艺逆作法施工，我公司根据工程特点制定如下吊装方法：

3.1浇设承台与埋件安装

钢筋混凝土承台

安装前在钢柱预留洞口四周浇设如上图所示在钢柱安装前，先测量定位，确定钢柱的平面位置，然后在钢柱平面位置处浇捣砼平台，平台中间预留洞口，并设置埋件（在原有硬化地坪，每个埋件用4个M16的膨胀螺栓固定，钻孔桩就从洞口往下钻孔）。

3.2搭设安装支架

待钻孔桩成孔后，在洞口安装支架，支架高约2.2m，用于悬挂钢柱。

支架中心误差控制在2mm之内，并在相应位置进行标识，确保其定位必须正确，并与砼平台埋件焊接牢固。

安装支架如下图所示：

3.3圆钢柱吊装过程及管端变形控制

支架安装完成后，先将拼装好钢管柱移位到将要安装钢管的桩孔附近，（汽车吊有效半径范围内），然后用两台吊车将钢管柱悬吊空中，在空中将钢管柱调直，误差控制在5mm以内，使钢管柱在空中保持竖直状态。

钢管吊装过程借助工作段避免顶端口变形。

将灌注桩钢筋笼吊入桩孔中，并将钢筋笼用钢丝绳吊挂在桩孔口处,使钢筋笼上部露出桩孔口。

紧接着吊装钢柱，钢柱起吊后能垂直大地，钢柱吊到桩孔后，将钢管插入钢筋笼中，钢筋笼和钢管缓慢放入桩孔中（备注：

桩钢筋笼单独设置吊筋，与钢管不发生任何连接），见下图所示。

3.4标高确定

钢柱通过支承板搁置在支架梁上，因此待支架安装完成后，实测支架梁的顶面标高，确定支承耳板的插销位置，这样可以通过微调确保钢柱标高正确。

采取模具控制，确保四块支撑板在同一个平面，且垂直于钢管中心线。

在支承耳板水平的前提下，钢管在自重作用下基本达到垂直，尽量不耗用水平千斤顶的作用力。

3.5控制精度分析

初调精度：

J-2经纬仪对点精度1mm；对点高度2000mm，可以达到（1+1）／2000＝1／1000。

细调精度：

倾角传感器灵敏度0.05度，tan0.05=0.00872=1/1145。

3.6倾角传感器的初始值修正误差

针对钢管加工质量与制作钢管板材的缺陷，以及倾角传感器底座的误差，采取在钢管插入桩孔之前，利用汽车吊和支架临时将钢管调直，将倾角传感器（传导线加长）装好，采用经纬仪与钢管十字双向对准后读取倾角传感器的角度初始值，以修正上述的误差。

X、Y方向各设2套倾角传感器，确保其实施的精度要求。

倾角传感器设置在＋0.8m处，消除了钢管工作段由于吊装导致变形而引起的误差。

3.7垂直度初调

钢柱吊装到位后是悬挂在支架上的，钢柱的形状又比较对称，因此钢柱安装到位后，靠钢柱本身的重量，可以使其基本保持垂直，其调整方法分两步进行，含初调和精调。

用经纬仪观察，调整钢柱绕支架顶面转动，以达到初步调整支架垂直度的目的。

如下图所示：

3.8垂直度精调

采用垂直控制系统对钢柱进行垂直度微量精确调整。

该系统的工作原理是通过倾角传感器，将钢柱垂直度信息传给计算机，由计算机发指令给液压千斤顶（千斤顶端头设加强柱面块体，分散钢管承压力），千斤顶根据指令水平顶压钢柱，使钢柱垂直度达到要求，如下图所示：

1、油泵

2、压力表

3、溢流阀

4、比例阀

5、油缸

6、压力传感器

7、倾角传感器

8、控制器

9、信号线

10、软管

整个系统由一台液压泵控制4个液压油缸，每2个油缸带有一个比例阀，可以实现伸出、缩回动作的切换。

选择液压泵主要依据系统内4个顶升缸的规格、需要的顶升速度，并充分考虑液压泵的流量对控制精度的影响。

整个系统只选用一台泵，可以提高系统的可靠性、简化操作、提高效率。

控制系统在泵站上设有一个主控制器，操作箱通过有线传输与主控制器连接，实现对整个系统的集中控制，数据采集以及各种故障的报警。

操作箱上的触摸屏可通过总线与主控制器通讯，实时传递各种参数、指令信号，同时可以输出、保存所需数据。

在自动控制状态下、一般主画面显示各主要参数，如压力、时间以及报警数据，这些数据由安装在各个点的传感器采集并通过网络传输；同时在手动操作状态下，各子画面可显示详细数据，同时配合按钮、手柄操作控制设备、设置各种参数。

电子控制系统是实现垂直度调节的关键。

提供的控制系统是基于闭环控制系统理论，将钢立柱上安装的各倾角传感器所采集的倾角信号作为受控参数，各液压千斤顶受力腔内产生的压强信号作为参考量。

通过传感器采集这些信号，将这些信号传输至控制器。

控制器接受并处理这些信号，通过控制各比例阀实现各油缸的进退动作，从而实现垂直度的调节。

当系统调整过程中的误差无法被修正时，系统发出错误报警指令，停止各执行油缸的动作。

直到该错误被修复，并得到操作者重新工作的指令，系统才恢复工作。

第二步的工作流程是：

（1）按照设备安装要求安装完成后，确认系统连接的完整性和各点对应关系的正确性。

（2）倾角传感器和油缸位置的放置精度直接影响到系统的调整精度；并注意安放位置的精度。

（3）按要求设置各种参数。

（4）如无异常情况，系统即可进入自动将所选定的钢立柱垂直度调整至要求范围，如有特殊情况造成系统报警时需由工作人员确认报警原因及相应处理措施。

（5）油缸进入保压状态，并可在屏幕上实时监控倾斜度情况。

（6）要保证做到高垂直度，确保钢柱能垂直地沉入土中，拼装时需保证钢立柱的直线性。

3.9钢柱固定

钢柱平面位置、标高、垂直度全部校正安装到位后，要进行临时固定。

上、下部支承耳板处用限位块固定，防止其水平滑动。

3.10混凝土浇捣过程中的微调

钢管柱混凝土在浇筑时接近钢管柱底部时（混凝土已浇筑了近34m高），混凝土向上和四周扩散程度基本一致，此时，对钢管柱进行校正。

由于钢管突然出现，混凝土流动受阻，其流动方向和向上分流发生一些改变，导致对钢管形成略有差异的侧压力，特别是在钢管底部1～1.2m范围内有一定影响，为此需控制此部份由于混凝土浇筑带来钢管的偏移。

调整方法是利用贴在钢柱侧面的2组4个倾角传感器将钢柱垂直度信息传给计算机，由计算机发指令给液压千斤顶，千斤顶根据指令水平顶压钢柱，使钢柱垂直度达到要求；每次发现偏差时随时停止混凝土浇筑15～30分钟，在此时间段内立即将钢柱位置调整到位。

避免因调整时间过长或发现问题不及时而影响效果。

此部份调整应随时密切观察，发现问题及时解决，做好混凝土浇筑单位的协调配合工作。

钢柱调整到位后可进行混凝土浇捣，浇捣过程中全面监控，以保证钢柱的安装精度。

4钢结构施工与基桩交叉施工配合及工艺流程

地下室钢结构施工与基桩施工密切相关，必须相互配合才能确保本工程顺利实施，以下是主要的几个配合点：

4.1在钻孔前，须在洞口处浇灌3×3×0.2m的混凝土承台，承台面标高±5mm。

4.2钻孔桩与钢结构安装交替进行，当钻孔完成后，应立即投放钢筋笼、支架安装、安装钢柱、浇灌砼，这四步应在成孔塌方前一气呵成，这样才能确保桩基质量。

为了达到钢柱能在最短的时间里安装完成，安装钢柱的各项准备工作应事先做好。

4.3为了确保钢柱的安装质量，防止因桩基砼强度不足面不能承受钢柱重，悬挂钢柱的支架必须待桩基砼强度达到50%以上，四周碎石填充后才能拆除。

为不影响工程进度，桩基砼应添加早强剂，同时准备三个支架周转。

4.4为确保桩基、钢柱定位准确，将在钻孔前对孔位进行复测，同时桩基施工单位拿到总包、监理对孔位轴线验收报告后才能钻孔。

4.5施工工艺流程图：

基桩与地下钢柱施工工艺流程图

5检测方案

5.1原材料检测

本工程中钢材主要采用Q345B钢材。

钢材进料时必须有材质证明书，并逐一核对材质规格尺寸，并将质保书提交监理或甲方认可，如有必要进行抽检。

对钢材按不同的材质进行涂色标记，还需根据定料清单编号对钢板进行编号，以便构件加工时定料使用。

原辅材料名称

主要检验内容

钢板、型钢

质保书、外观损伤及几何尺寸

焊丝、焊条

质保书、合格证、生产日期、外观、型号规格

焊剂

质保书、湿度

气体

质保书、纯度

5.2制作过程检测

5.2.1放样、号料必须预留余量，预留余量按以下检测：

（1）气割缝宽度：

板厚δ<14mm2.0mm

板厚16mm<δ<25mm2.5mm

板厚25mm<δ3.0mm

（2）需进行端头加工的板料考虑焊接收缩余量、热校收缩余量、切头余量，长度方向不少于50mm。

（3）考虑焊接收缩余量、少量热校收缩余量，板料宽度方向预留余量按每条焊缝收缩余量检测如下：

贴角焊缝0.5mm

全熔透焊1.0mm

（4）号料偏差应符合规范要求。

5.2.2下料切割的主要的精度检测

项目

允许偏差

宽度和长度

±3.0mm

边缘缺棱

不大于1.0mm

垂直度

不大于板厚的5%不大于1.5mm

型钢端部倾斜值

不大于2.0mm

坡口角度

不大于±5°

5.2.3构件外观检测

项目

允许偏差

外观尺寸

±2mm

腹板中心偏移

＜2mm

端头平齐

＜3mm

顶紧面间隙

＜1.5mm

翼缘对腹板的垂直度

≤2mm

腹板局部平面度

≤3mm

扭曲度

≤5mm

5.2.4端铣平面的截面尺寸检测

项目

允许偏差

两端铣平时构件长度

±2.0

两端铣平时零件长度

±0.5

铣平面的平面度

0.3

铣平面对轴线的垂直度

L/1500

5.3焊接检测

钢结构的焊接检验包括检查和验收两项内容，因而焊接检验不能仅仅局限于焊接完成后，应该穿插在焊接作业的全过程中。

检验阶段

检验内容

焊接施工前

接头的组装，坡口的加工，焊接区域的清理，定位焊质量。

引、熄弧板安装。

焊接施工中

焊接材料烘焙，焊接材料牌号、规格、焊接位置、焊接顺序、焊接电流、电压、焊接速度、预热、层间温度、后热、施焊期间熔渣的清理，反面清根情况。

焊接完成

外观检查

焊接缝表面形状，焊缝尺寸、咬边、表面气孔、表面裂纹、焊瘤、弧坑、表面凹凸坑，引熄弧部位的处理，未溶合、钢印等。

内部检查

气孔、未焊透、夹渣、裂纹等

焊接前的加工及装配尺寸允许偏差按“钢结构工程施工及验收规范”有关规定执行。

焊缝的外形尺寸及表面缺陷允许范围按“钢结构工程施工及验收规范”有关规定执行。

焊缝内部缺陷检查：

焊缝探伤必须在外观检验合格后进行。

焊缝探伤检查应在焊接24小时后进行。

对接焊缝100%超声波探伤。

探伤工艺流程为：

钢构件焊后24小时

打磨

探伤合格出探伤检验报告

不合格

返修同一焊缝返修不能超过两次（超过者按规范切割后重新焊接）

5.4安装质量检测

安装过程中及时对下列项目进行检测，确保安装质量。

项目

允许偏差

检测仪器

备注

钢结构的定位轴线

±l/2000,±3.0

经纬仪

L为建筑物轴线长度

钢柱定位轴线

＜3.0

经纬仪

柱顶标高

5.0mm

水准仪

柱的垂直度

≤1/600

经纬仪

仅地下钢柱

6安全管理、质量保证措施

6.1安全管理措施

6.1.1安全文明管理保证体系

建立以项目经理为第一责任人的安全文明管理保证体系，项目部各部门、专业施工单位，直至班组职责明确，落实到人的项目安全管理责任制。

6.1.2安全保证措施

（1）施工现场全体人员按国家规定正确使用劳动防护用品。

（2）施工现场各类孔洞、临边必须有防护设施。

（3）施工临时用电符合JGJ46－2005标准。

（4）施工机械的操作者持证上岗，起重机械安装须取得劳动局验收，严格遵守“十不吊”规定。

（5）特种作业人员持证上岗。

（6）安装顶面次结构在高空作业，一定要张挂安全网，操作者要带好安全带。

并且拉好安全绳，严防高空坠落。

（7）大型杆件安装就位后，要注意采取必要的保护措施与临时固定措施。

（8）绑扎用的钢丝绳应有足够的安全系数，要加强日常的检查，凡表面磨损、腐蚀、断丝超过标准的、打死弯、断股、火烤、油蕊外露的均不得使用。

（9）吊钩应有防止脱钩的装置。

6.2质量保证措施

6.2.1质量保证体系

按照GB/T19001-ISO9001模式成立由制度保证体系、施工保证体系和组织保证体系组成全面质量控制保证体系（见下图），质量保证体系对质量实行全过程控制。

在施工过程中把对人员的控制作为全过程控制的重点，对项目管理人员，根据职责分工，必须尽职尽责，做好本职工作，同时搞好团结协作，对不称职的管理人员及时调整；对劳务队伍严格施工资质审查，并进行考核持证上岗。

树立全员质量意识，贯彻“谁管生产，谁管理质量；谁施工，谁负责质量；谁操作，谁保证质量”的原则，实行工程质量岗位责任制，并采用经济手段来辅助质量岗位责任制的落实。

6.2.2质量保证措施

（1）各种测量仪器、钢尺在施工前均送检标定合格后使用。

（2）安装施工中各工序之间严格执行“三检制”，保证各种偏差在规范允许范围之内。

（3）质量检查员对各工序必须亲自到场检验，合格后按工序进行报验。

（4）制定项目质量管理奖罚条例，促进全体职工质量管理意识，实行质量一票否决制。

（5）各种厚度、接头类型的焊接必须按照焊接工艺认真执行，特殊部位焊接需经必要的培训。

（6）严格执行施工测量方案，保证数据及时、准确。