帶式輸送機的棧橋及轉運塔的制作及安裝工藝

■饒 慶 ■中交三航局廈門分公司，福建 廈門 361006

1 工程概況

廈門港海滄港區20#、21#泊位糧食筒倉及配套工程鋼結構分部工程主要包括轉載站、棧橋、立柱、塔等鋼構件，最高轉運塔高度近63m，最長棧橋32.3m，最大單體重量578 噸，鋼結構總重量約5000 噸。

棧橋轉運塔結構立面圖(僅顯示部分)

2 施工要點及難點

本工程鋼結構主要材料為大型H 型鋼，多數是重型寬翼H 型鋼，材質Q345B，部分型號H 型鋼以及連接牛腿需要工廠加工。該工程主要施工要點難點如下:

(1)開孔精度要求高，尤其是塔的連接方式大部分采用高強螺栓，全部高強螺栓共有74000 多套，且多為空間三向連接，這對制作的精度要求很高，孔的精度要求為1mm 誤差。

(2)安裝難度大，最大的T4 塔高度有62.9 米，重量578 噸。大部分桿件安裝連接均在空中進行，如何保證立柱的垂直度、牛腿的水平標高、立柱之間的間距、立柱橫梁斜撐之間的平面度等等空間尺寸是本工程的安裝工作重點。

(3)構件焊接制作外形尺寸精度高。整個項目連接牛腿的總量共1977 個，牛腿的制作有大量的對接接頭、角接接頭等各種形式的熔透焊縫，焊縫密集且質量要求高，有的牛腿結構復雜、焊縫受力集中，如何保證焊接質量，控制焊接殘余應力與焊接變形，保證牛腿的幾何尺寸和孔位尺寸較小誤差是關系到后續安裝工程能否順利完成的關鍵。

3 制作工藝

3.1 制作工藝流程圖

3.2 制作工藝

3.2.1 放樣

將設計圖紙進行二次深化拆圖，分成一根根桿件和一片片板件，繪制詳細零件圖，作為下料和施工的依據，并且同時給與每個零件單獨編號，以方便后續加工及安裝工作的施工。

3.2.2 下料

桿件下料采用半自動切割和手工氣割，板件下料采用數控割床或者剪板機下料。需要留焊接坡口的板料均可采用半自動切割。采用火焰切割時，需留1mm 割縫。下料完成的各零件邊緣應平整，無毛刺、反口、切肉等缺陷，外形尺寸誤差應符合規范要求。

3.2.3 單元構件制作

(1)單元構件分解

棧橋及棧橋立柱單元構件分解

根據工廠施工場地及運輸限制，將棧橋及立柱分解成單片可運輸的構件。以Z104 棧橋為例，其外形尺寸為25150* 2400* 2100(長* 寬* 高)的矩形框架結構，我們將其分成沿長度方向的桁架單元構件和沿寬度方向的橫聯構件，寬度方向斜桿可與上部橫聯組成單榀“π”字單元構件(詳見下圖)。

各單元件劃分圖

棧橋立柱外形尺寸與棧橋類似，單元構件劃分同棧橋。

轉運塔構件分解

轉運塔的結構主要是栓接結構，且單面尺寸超大，不適合整片制作，所以單元構件以連接牛腿、塔立柱、橫梁、斜撐等桿件的形式進行分解。

(2)單元構件制作

桁架制作。桁架制作工藝流程:板件及桿件下料——開孔——拼裝平臺拼裝——矯正板件開孔采用搖臂鉆床鉆孔，同種規格板料可整疊一起鉆孔。桿件開孔采用空心磁力鉆，由于本工程中有很多垂直面的開孔，所以制作了一標準開孔模具進行開孔，可保證各孔的平面位置尺寸以及空間垂直尺寸。最后將加工完成的各零件上工裝胎架進行拼裝，工裝胎架尺寸按圖紙尺寸進行定位、限位，并按設計要求進行L/800 起拱，以保證桁架制作時即有標準的起拱度。焊接完成后如果有部分構件變形需要矯正，可采用機械矯正或者火攻的方法。

牛腿制作。牛腿制作工藝流程:板件及桿件下料——開孔——胎膜拼裝牛腿拼裝過程與桁架相似，這里重點介紹牛腿的外形尺寸及孔位的控制。牛腿的各零件下料完成后，根據每種牛腿的外形尺寸制作定位工裝，同時通過三角馬尖將牛腿的各零件拼接緊密，將開孔的零件與工裝上的孔通過插銷進行準確定位，然后進行焊接，這樣可以保證制作出來的牛腿外形尺寸以及孔位尺寸準確無誤。

“π”字構件、橫梁及斜桿制作工藝與桁架制作一樣。

T4 轉運塔立柱平面布置圖

塔立柱制作。塔立柱的制作涉及到與連接牛腿的焊接及與橫梁、斜桿的孔位連接，且立柱上連接牛腿多為三向空間結構，因此保證塔立柱上三向牛腿的制作精度是制作的重點。為了準確定位牛腿，選取如圖A-A 面在工廠整體預拼裝(考慮工廠施工場地限制，我們選取拼裝平面長度為20米)，如此可以使A-A 面上的立柱、牛腿、橫梁、斜撐在同一平面，然后以此平面為基準面安裝垂直于此平面的其他平面牛腿。各個方向的牛腿焊接完成后再將塔立柱、橫梁、斜撐拆除分類運輸至現場安裝。

塔立柱的制作工藝

3.2.4 現場整體拼裝

本工程中棧橋以及棧橋立柱結構不是很大，例如Z104 棧橋外形尺寸25150* 2400* 2100，Z105 立柱外形尺寸為50290* 3000* 5200，這種結構形式的構件可采用50 噸與250 噸吊機整體吊裝就位。因此在安裝現場，預留一塊拼裝場地，將加工車間運輸過來的桁架、橫梁、“π”字構件進行整體組裝。

4 安裝工藝

根據棧橋和轉運塔的外形尺寸不一樣，對棧橋和轉運塔的安裝方式分別采用整體吊裝和散裝的安裝方式。

4.1 棧橋及棧橋立柱安裝工藝

棧橋及棧橋立柱吊裝工藝流程:基礎驗收——測量放線——墊鐵布置——棧橋立柱吊裝就位——垂直度測量矯正——緊固螺栓——棧橋吊裝就位

(1)基礎驗收。在鋼結構安裝前，對鋼柱基礎進行復測。檢查基礎的坐標位置是否正確;基礎之間的距離是否符合圖紙及規范要求;基礎標高是否符合設計要求和有關規范要求;交接資料是否齊全，數據是否與實測相符。

(2)測量放線。基礎驗收合格后，放出棧橋縱向中心線，各基礎縱橫中心線，并用水準儀測出柱腳底板標高，通過調節螺母調平預埋件標高，使之滿足要求。

(3)墊鐵布置。根據基礎標高實測數據，配備相應厚度墊板，墊鐵數量不宜超過三塊，安裝時用成對斜鐵找正標高，找正后，將墊鐵焊實。

(4)棧橋立柱整體吊裝。①吊裝前桁架上應綁扎圓木或方木，作為臨時加固措施。綁扎時墊上破布以防止損傷桁架表面漆膜。為使立柱吊起后不發生大的搖擺，起吊前應在立柱底兩兩邊綁扎溜繩或穩繩。②吊裝時用250T 履帶吊吊住柱頂，另在柱腳向上表面設2 個吊點，用1臺50T 汽車吊進行輔吊。起吊時2 臺吊機先同時垂直起吊，立柱離開地面1 米左右時，50T 汽車吊保持不動，250T 履帶吊繼續緩慢提升立柱，使之逐漸傾斜。當立柱傾斜度超過45°時，250T 履帶吊繼續緩慢提升，同時50T 汽車吊也緩慢松繩放低柱腳，在此過程中需確保柱腳不能接觸到地面，直至立柱完全在空中處于懸吊直立狀態。此時松開50T汽車吊繩，用250T 履帶吊將立柱吊裝就位。

(5)垂直度矯正。整體吊裝就位后用螺母大致固定，同時用經緯儀測量垂直度，符合標準后緊固柱腳螺母，然后松開250T 吊機鋼絲繩，完成立柱的整體安裝。

(6)棧橋整體吊裝。棧橋的整體吊裝根據棧橋長度以及就位高度的不同情況可采用兩臺小吊機抬吊或一臺大吊機直接起吊的方式安裝。

4.2 轉運塔安裝工藝

轉運塔安裝采用散件安裝，其吊裝前準備工作如構件檢查、基礎驗收、測量放線、墊鐵布置等與棧橋安裝工藝一樣。

轉運塔的散件吊裝順序:立柱安裝——第一層橫梁(斜撐)吊裝——第一層平臺橫、縱梁吊裝——第一層樓梯吊裝——第一層欄桿吊裝——第二層立柱對接——第二層橫梁(斜撐)吊裝——第二層平臺橫、縱梁吊裝——第二層樓梯吊裝——第二層欄桿吊裝——按順序吊裝至轉運塔頂部

5 質量控制

質量的控制可以從前期準備、過程控制、后期檢驗三個時間段全程進行控制，下面主要說明施工中的要點、難點的質量控制措施。

(1)開孔的精度控制。連接牛腿的開孔是在板件下料完成后，用搖臂鉆床對板料進行開孔，此時開孔通過劃線定位開孔，在后期牛腿制作過程中，為防止孔位因為拼裝誤差、焊接收縮變形跑位，可在拼裝胎膜上設空間位置孔，通過定位銷將孔的空間尺寸固定，然后進行拼焊。對于連接橫梁、斜撐等端頭開孔屬于后期開孔，此時橫梁、斜撐外形尺寸已固定，開孔是最后工序，為保證開孔質量，先將孔位定位模具套在桿件端頭，固定后根據模具上的孔位進行開孔，即可保證孔的空間位置尺寸。

(2)安裝精度控制。本工程是由大量桿件板件單元件組裝而成，且制作時進行了分層加工，所以控制桿件與桿件之間的相對位置尺寸是安裝精度控制的要點，而測量是安裝精度的控制前提。測量時需選取統一的基準點，定位中心軸線，如塔立柱安裝時，每節柱的定位軸線應從地面定位軸線直接引上，不得從下層柱的定位軸線引上，避免造成過大累計誤差。

(3)為保證構件的外形尺寸誤差，除了控制構件下料尺寸精度以外，對焊接作業應布置適當的焊接接頭且選擇合理的焊接順序，如焊接接頭位置應避免過于集中;焊接時先定位焊，后滿焊;先焊短焊縫后焊長焊縫;盡量選擇對稱施焊，這些都是避免焊接應力集中，減少焊接變形的方法。焊接后可進行錘擊或后熱的方式消除焊接殘余應力，保證構件制作的精度要求。

6 結語

通過采用以上制作安裝工藝，不僅大大的提高了生產效率，而且保證了構件孔位制作精度，高強螺栓一次通過率達到100%，全程無擴孔、返工現象;各構件外形尺寸誤差小，焊接變形量小，制作精度高;通過安裝測量控制，整個鋼結構工程安裝垂直度準確，各構件相對位置誤差小，項目安裝順利。該工藝為我們承接類似大跨距、超高層的桁架式鋼結構工程積累了寶貴經驗。