巨型鋼柱裝配式焊接操作平臺施工技術

楊振龍張宏巖唐鵬虎馮昊楠

1. 中鐵建工集團有限公司 北京 100070；

2. 中國國家鐵路集團有限公司工程質量監督管理局北京監督站 北京 100036

焊接操作平臺近些年在建筑行業得到了廣泛的應用和發展，但大多數焊接操作平臺僅僅停留在供工人站立操作的層面，傳統操作平臺未預留各類承插口以及配套螺栓，無法適應各類截面尺寸的鋼柱，需要為每種規格鋼柱定制操作平臺，因此操作平臺周轉使用率低、成本高[1-3]。采用新研制的裝配式操作平臺，通過提前預留的多個螺栓孔以及各類承插口，可以實現操作平臺快速安拆，且能適應不同截面尺寸的鋼柱，社會和經濟效益顯著。

1 站房結構形式特點

豐臺站總建筑規模40萬 m2。屋頂的最大投影長度及寬度分別為516、346 m。鋼結構體量高達20萬 t，板材多為厚板、超厚板，焊接難度大、時間長。豐臺站結構采用多腔體鋼管混凝土柱與勁性鋼骨梁組合的形式，鋼結構柱截面尺寸多，且層高較高，每層鋼柱將分成2段進行安裝。根據統計，鋼柱對接焊接需搭設2 400多次裝配式焊接操作平臺，因此本工程應用裝配式焊接操作平臺效果非常顯著。

2 巨型鋼柱裝配式焊接操作平臺施工工藝原理

1）在鋼柱對接處各個面上焊接操作平臺專用掛件，用于安裝操作平臺的支架。

2）將操作平臺通過鋼柱上承插式鎖口固定在支架上，這樣可以保證操作平臺的穩定性，從而為操作人員施工提供安全技術保障。

3）根據鋼柱截面規格，提前在地面上將平臺拼成3部分，由塔吊或起重機械將平臺吊起后直接進行獨立拼裝，每片平臺通過護欄連接成整體，減少高空拼裝工作量，提高安裝和周轉速度與質量。

4）操作平臺由標準平臺板和非標準平臺板組成，連接部位設置可伸縮的插件，以調節操作平臺尺寸使之適應不同截面的鋼柱焊接工作。

3 巨型鋼柱裝配式焊接操作平臺施工詳細措施

3.1工藝流程

柱側壁焊鋼板固定座（工廠焊接）→安裝平臺支架→鋼柱吊裝→安裝操作平臺板→安裝平臺欄桿→安裝防風圍擋→鋼柱焊接→拆除操作平臺及支架→切割鋼板固定座

3.2操作要點

3.2.1 柱側壁焊接鋼板固定座

在工廠加工鋼柱時，將鋼板固定座（圖1）沿鋼柱側邊焊接在鋼柱上，矩形鋼柱每個側面均設置2個平臺支架，鋼板固定座距柱頂約850 mm，選取該高度是因為焊接工人在操作平臺內坐立操作時較為方便，同一鋼柱同一位置的8個固定座與柱頂面距離一致，防止操作平臺在安裝后出現一側與支架接觸不全的情況。固定座與平臺支架的插口間隙要吻合，以本工程為例，平臺支架的插板厚度5 mm，固定座的預留插口間隙為7 mm，如果預留插口過大，則會造成平臺支架不穩定，端頭下垂；如果預留插口過小，則會造成平臺支架插入困難，因此在固定座加工和焊接時，要提前考慮預留間隙。

圖1 鋼板固定座

3.2.2 安裝平臺支架

鋼柱吊裝前，先將平臺支架（圖2）插入鋼柱的鋼板固定座上，然后與鋼柱同步安裝到位。這樣大大節省了工人在后期安裝爬鋼梯及吊裝平臺支架的時間，同時也減少了高空作業的危險因素。

圖2 平臺支架

平臺支架采用50 mm×3 mm方管制作，呈平面直角三腳架形式，通過在鋼柱柱壁焊接的鋼板固定座，將平臺支架上的插板下插至固定座內進行固定。在安裝平臺支架時，一定要檢查鋼板固定座及支架的焊口是否完整，平臺支架是否彎曲變形，如果發現存在問題，一定要進行更換或修補，以免工人在操作平臺內施工時發生危險。

3.2.3 鋼柱吊裝

操作平臺支架安裝完成之后，進行鋼柱的整體吊裝工作，與下段鋼柱進行對接調平，平面位置及標高調整到位后進行焊接工作。

3.2.4 安裝操作平臺板

上部鋼柱吊裝完之后，在下部鋼柱平臺支架上安裝裝配式操作平臺。操作平臺板由60 mm×4 mm的方管和60 mm×5 mm的角鋼焊接成平臺骨架，在骨架上部鋪設厚5 mm的花紋鋼板，以充分保證施工人員在操作平臺內部的安全性。

考慮到操作平臺的使用周轉率，將操作平臺的平臺板分為8塊小平臺板：4個角部的4塊平臺板為標準塊平臺板，鋼骨為方管；中間4個面為非標準平臺板，鋼骨為角鋼，以便與標準平臺板的方管進行搭接。根據鋼柱橫截面尺寸的不同，標準平臺板與非標準平臺板之間可通過鋼骨預留的多個螺栓孔進行調整（圖3）。非標準平臺板預留4個螺栓孔，每個螺栓孔間距為100 mm，因此，鋼柱各方向上平臺板的調節幅度可達400 mm。平臺板寬800 mm，平臺板之間通過相應的安裝螺栓連接成整體。每個連接節點骨架梁位置設置2個M12的安裝螺栓。通過上述做法，可以有效地提高操作平臺的使用周轉率，既節省了操作平臺加工費用，又提高了安裝的效率，無論是經濟效益還是工期效益，收獲都非常可觀。

圖3 平臺板伸縮連接示意

在一個標準平臺板上設置上人孔，使得施工人員通過鋼梯上至操作平臺內部。上人孔位置的平臺板設置可以開啟的裝置，蓋在平臺板骨架上，在操作平臺一端焊接φ10 mm的圓管，上人孔旋轉蓋板一側焊接φ8 mm鋼筋，鋼筋一端插入操作平臺的圓管內，從而可以實現上人蓋板自由轉動（圖4）。

圖4 操作平臺示意

平臺板外側骨架的側面，焊接用于固定欄桿的方管基座，方管規格為60 mm×5 mm，基座高度210 mm。

標準平臺板骨架上部提前安裝1塊吊裝耳板，用于組裝好后平臺的吊裝及拆卸。

3.2.5 安裝平臺欄桿

平臺欄桿由矩形方管制作焊接成單片形式，欄桿高度為1 500 mm，通過插入平臺板上預留的方管基座固定，基座高度210 mm，基座一側開孔并設置固定螺母，用螺栓擰緊。相鄰的兩片欄桿之間采用插銷固定。為保證防護欄桿的側向穩定性，防護欄桿的立柱間距為800 mm，橫梁的間距為450 mm。在安裝承插式欄桿過程中，要嚴格檢查各個連接節點，防止出現連接不牢固的現象。

3.2.6 安裝防風圍擋

欄桿外側為藍色鐵皮圍擋，用于焊接防風（圖5）。如風速較大，在欄桿方管上插入小方管作為防風棚骨架，采用三防布立面圍擋，加高防風高度達到焊接防風效果。

圖5 焊接防風措施

在焊接操作平臺內部放置焊煙凈化器成品設備完成焊煙凈化工作，使得焊接操作環境達標。

在焊接過程中，將焊煙凈化器的吸煙口對準焊接作業位置，并使其隨著焊接位置的變動而不斷調整，從而使整個焊接過程的焊接環境保持達標狀態。

3.2.7 鋼柱焊接

在操作平臺布置完成，并通過驗收之后，焊接工人在平臺內部進行鋼柱對接焊縫的焊接工作。

3.2.8 拆除操作平臺及支架

焊縫區域探傷合格，完成補漆之后，將操作平臺用塔吊進行分段拆除。施工人員在鋼梯上將四面平臺支架進行拆除。

3.2.9 切割鋼板固定座

為了保證鋼柱的裝飾效果，在下層樓板施工完成后，在樓板上對鋼板固定座進行切割、打磨、補漆的工作。這樣可以保證鋼柱在噴涂完防火涂料和裝修完成之后的平整度及外觀質量。

4 巨型鋼柱裝配式焊接操作平臺施工技術特點

1）巨型鋼柱獨立焊接操作平臺不需要搭設腳手架平臺，節約了腳手架的搭拆及租賃費用，經濟效益顯著。

2）由于鋼柱焊接操作平臺以鋼柱為支撐，因此能夠很好地實現空間內多工種交叉作業，有利于節約施工工期。

3）鋼柱焊接操作平臺是裝配式可伸縮操作平臺，可重復應用于不同截面鋼柱的焊接工作，便于現場周轉使用。

4）鋼柱焊接操作平臺為裝配式操作平臺，操作人員在穩固的空間內進行焊接、探傷等作業，有效降低了高空焊接作業的安全風險。

5）鋼柱焊接操作平臺為封閉式操作平臺，起到了有效的防風、防雨作用，可以在中雨、微風天氣情況下連續焊接，有效地節約了施工工期。

6）鋼柱焊接操作平臺內封閉空間較大，可放置焊煙凈化器，以達到凈化焊接產生的廢氣的目的，起到了良好的環保作用。

7）鋼柱焊接操作平臺屬于一套完整、密閉的水平防護體系，可同時起到隔絕焊接產生的火星的作用，有效地降低了因焊接導致的火災風險。

5 施工注意事項

對制作吊件的焊接位置進行核對，并對支架的安裝位置及垂直度、水平標高、相鄰距離的偏差進行檢查，以避免平臺底板與支架未完全接觸，導致工人在操作平臺內行走、施工時出現晃動。對平臺單元組件的水平標高及安裝位置進行檢查，安裝完成后要求整個平臺位于一個平面內，并且平臺與支架連接牢固。

檢查各個裝配式的連接節點，查看螺栓數量是否齊全，螺栓是否緊固，承插口位置是否完全插入，各個節點檢查無誤后方可使用。

6 結語

豐臺站現場共計450根鋼柱，每根鋼柱設置5個鋼柱對接口，總計需要搭設2 400多個平臺，通過現場合理組織，操作平臺在各區段周轉搭設，可節省大量的腳手架，避免二次鋼管搬運。由于操作平臺進行了防風措施的改進，有效地確保了在微風、小雨、小雪天氣條件下焊接不間斷，故在工期上提供了強有力的技術支持，為豐臺站的施工帶來了巨大的效益。