3、工法文本—斜平行弦杆桁架双机抬吊与辊轴支座安装固定施工工法

斜平行弦杆桁架整榀双机抬吊结合
辊轴支座安装施工工法
山西太行建设开发有限公司
李海涛杨玉萍王建国王永星王文龙
1 前言
在煤矿企业和大型化工企业中，地面生产系统的输煤栈桥作为运输体系的承载结构发挥着重要作用，而输煤栈桥多采用斜平行弦杆桁架的结构形式。

由于大型输煤斜栈桥上下支点高差大，并且桁架单体吊装重量大，安装高度高，所以在栈桥吊装过程中，桁架整体平衡控制成为一个难点；桁架吊装固定时，由于栈桥顶部采用辊轴支座，桁架顶部与辊轴支座安装固定又是一个重点控制对象。

本工法通过对斜平行弦杆桁架吊装工艺的研究，并结合辊轴支座的受力特点，总结出《斜平行弦杆桁架与辊轴支座安装固定的施工工法》，为同类型钢结构栈桥安装提供了一套完整的施工方法。

2 工法特点
本工法针对大型输煤斜栈桥两端支点高差大、桁架长度长、单体吊装重量大、安装高度高的难点，采用分段吊装、整榀吊装、整榀提升的施工方法。

最大限度地扩大地面预拼装量，减少高空作业。

采用大小吨位吊车双机四点起吊方式将桁架整体吊装后，结合辊轴支座分解安装固定的方法，既解决了桁架整体吊装的平衡难题，同时在保证吊装安全和质量的前提下，明显缩短施工工期，大小吨位吊车配合又最大限度的节约桁架吊装成本。

3 适用范围
1、本工法适用于大型弦杆桁架安装工程
2、适用于煤矿企业和化工企业等大型钢结构栈桥安装工程；
3、适用于支点标高差大的桁架安装工程；
4、适用于采用辊轴支座的钢结构安装工程。

4 工艺原理
针对大型输煤斜栈桥两端支点高差大、桁架长度长、单体吊装重量大、安装高度高的难点，采用分段吊装、整榀吊装、整榀提升的施工方法。

最大限度地扩大地面预拼装量，减少高空作业。

以两台吊机作为吊装的主吊机械，大吨位吊车起吊桁架下弦的高支点支座，小吨位吊车起吊桁架下弦的低支点支座，采用大小吨位吊车双机四点起吊方式将桁架整体安装。

通过对设备吊装重量在两台吊机之间的合理分配，使两台吊机所承受的重量分别在各自吊装允许的性能
范围内从而完成桁架吊装作业。

辊轴是实现支座移动功能的部件，作用是释放水平约束，主要用于结构水平推力的释放。

桁架与辊轴支座固定时，辊轴支座采用分解安装的方法。

桁架吊装前，先将辊轴支座安放于支架柱顶，与支架柱顶轴线保持一致。

桁架上部支座吊装于辊轴支座顶板上后，复核辊轴支座与桁架整体位置，无误后焊接固定辊轴支座底板于支架柱顶的预埋件，然后焊接固定辊轴支座顶板与桁架支座。

保证桁架与辊轴支座固定后可以释放掉桁架结构传到支座的水平力。

5 工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺流程：
工艺流程：构件加工厂生产——钢构件编号——钢桁架现场拼装——支架柱顶轴线、标高复测——辊轴支座安装——钢桁架吊装固定——测量校正——檩条、拉条、维护结构安装
5.2 操作要点
5.2.1 构件加工厂生产
所有构件按照设计图纸在专业钢结构加工厂统一生产，过程中项目部专职质检员对生产构件进行检测，严格按照构规范要求的对每一个构件规格尺寸进行检查，保证构件生产质量和安装要求。

5.2.2 构件编号
生产的钢构件在加工厂内分类堆放，吊装前对钢构件做好中心线，标高线的标注，对不对称的构件还应标注安装方向，对大型构件应标注出重心和吊点，标注可采用不同于构件涂装涂料颜色的油漆作标记，做到清楚、准确、醒目。

并按组装要求进行编号，为下一步组装和吊装做好准备工作。

5.3 钢桁架现场拼装
钢桁架在加工厂内加工成半成品，每榀桁架分成若干单元运输至安装现场进行组装。

5.3.1 将桁架下弦H型钢在安装平台上分段组装，找正找平，检查尺寸无误后，进行焊接固定。

以此方法再将另两个单片桁架组对焊接。

5.3.2 做好临时支撑
5.3.3 将两临时支撑放置到混凝土地面上，找平找正，，将组对并焊接完后的两片桁架吊至临时支撑上，让桁架的支座钢板坐落到临时支撑上，控制桁架轴线与临时支撑轴线互成90度。

5.3.4 安装上下弦腹杆，将其连接成一个整体。

腹杆安装完后，应检查其具体尺寸符合图纸要求。

5.3.5 上弦与下弦的斜腹杆拼装：按设计图纸的定位尺寸定位点焊后开始施焊，施焊时由两名焊工在桁架的左右侧同步进行，避免焊接变形。

5.3.6 为了最大限度地扩大地面预拼装量，减少高空作业，桁架檩条、拉条和桁架地面和侧面彩板在地面安装完成后同桁架整体吊装。

5.3.7 栈桥外板全部采用100mm厚夹芯岩棉板，板型覆盖宽度-473mm，肋高75mm，钢材屈服强度-300MPa，钢材双面镀铝锌量-150g/㎡，按设计要求现场压型，不允许有竖向接缝。

5.3.8 屋面盖板前应在屋脊和檐口处拉通线，拉线确定好固定座的位置，现将固定座安装好后再进行盖板，板搭接处用咬合机咬合。

每片板的上下端要用自攻螺钉加固。

5.3.9 彩钢板安装完毕后，应对配件的安装作二次放线，保证檐口线、屋脊线和转角线的水平度、垂直度和直线度。

5.4 支架柱定轴线、标高复测
在桁架安装前，将标高引测到支架柱顶并做标记，用经纬仪在柱顶上面将纵横十字线划出，同时在辊轴支座上和桁架支座处的四个面标出中心线。

5.5 辊轴支座安装
5.5.1 辊轴支座底板安装
辊轴支座底板采用20mm厚钢板制作，将制作好的辊轴支座底板安放于支架柱顶的预埋件上，十字轴线相互对齐，复测标高和中心位置。

5.5.2 辊轴安装
在辊轴支座底板内画好辊轴安装位置线，辊轴为6根Φ40圆钢，将制作好的辊轴放在相应的位置。

制作成形的箱型支座安放在辊轴上部，推动辊轴支座检
查滚动效果。

检查完毕的辊轴支座恢复安装状态，准备桁架吊装。

5.5.3 焊接固定
待桁架安装检测无误后将辊轴支座底板焊接固定在支架柱顶埋件上，单面角焊缝，焊脚高度12mm，沿制作底板环焊一周。

同时将桁架固定支座与辊轴支座顶板焊接固定。

辊轴支座进场辊轴支座安装
图5.5.3 辊轴制作安装
5.6 钢桁架吊装固定
经过对桁架结构的整体分析，考虑工程工期短，构件量大且重，所以采用分段吊装，整榀吊装、整榀提升的施工方案。

所以应尽量减少高空作业量，最大限度地扩大地面预拼装量。

经对各种施工方案对比分析后，综合考虑结构变形、安全、经济、施工进度、起重设备能力、场地条件等多种因素，本工程采用两台轮胎起重机进行双机抬吊方式将单榀桁架整体安装的技术方案，以两台吊机作为吊装的主吊机，通过对设备吊装重量在两台吊机之间的合理分配，使两台吊机所承受的重量分别在各自吊装允许的性能范围内从而完成设备的吊装作业。

5.6.1 3#栈桥桁架吊装工程介绍
3#栈桥为斜平行弦杆桁架，水平长度92.1m，宽5.5m，高3.8m，3#栈桥总重134.46吨。

桁架上下主梁为∠140×12，最长段为27.034m，栈桥底部主梁为HW200×200×8×12，次梁为HW200×200。

3#栈桥从中间三个支架处分为四段进行安装。

GHJ-1两个，单个水平长度18.6m，单重27吨；GHJ-2两个，单个水平长度26.7m，单重37.38。

四段吊装高度分别为2.5m-7.7m；8.06m—13.25m；13.65m-21.27m；21.66m-29.9m。

5.6.2 吊装高度与工作臂长计算
3#栈桥桁架低支座吊装高度H=混凝土支架牛腿标高21.66m+安装间隙0.5m+吊绳高度6m= 28.16m；高支座吊装高度H=混凝土支架牛腿标高29.9m+安装间隙0.5m+吊绳高度6m= 36.4m。

按照吊车位置及桁架结构放样，桁架高支座吊装须满足吊装高度38.5m（计算高度36.4m）吊车主臂长度42m才能跨过桁架上弦侧边缘；低支座吊装须满足吊装高度35.9m（计算高度28.2m）吊车主臂长度36.5m才能跨过桁架西侧混凝土支架。

5.6.3 起吊重量计算
单机起吊重量=钢桁架重量45t+吊钩重量1t=46t/2=23t
5.6.4 吊点的选择
钢桁架吊装采用四点起吊法，吊点为桁架下弦支座处。

5.6.5 吊装锁具的选择
桁架吊装绳索选用￠30-6X37+1-17钢丝绳两根，单根长度26m，破断力为58吨，则安全系数A=（58*4）/23=10.08，满足吊装系数要求。

机动起重安全系数为5-6。

卡环选用两个30卡环，提未绳扣选用￠30-6X37+1-17绳子，单根长度16m，一弯双股，安全系数为6，符合吊装要求。

5.6.6 吊车选型
由于现场条件的限制，综合考虑性能、经济等多方面因素，双机抬吊吊机选用中联QY300轮胎式起重机和QY120K-I轮胎式起重机。

起重机性能参数如表5.6.6-1中联QY300轮胎式起重机技术性能表、表5.6.6-2QY120K-I轮胎式起重机技术性能表。

表5.6.6-1 中联QY300轮胎式起重机技术性能表
（支腿开距=8.85×8.5m、旋转角度=360°、标准配重=87.5t ）
工作半径(m)
主臂长度
30.5 35.7 40.9 46.1 51.2 56.4 60
9 10 65
58
64
59
56
54
43
40.5
36.5
35
31.5
30.5
25.5
25.4
12 14 53
48
54
49.5
51
48
38
36
33.5
32.5
29.8
28.5
24.9
24.5
16 40.5 42.5 42 31.5 28.9 26 23
18 36 36.5 36 28.3 26 23.6 21.4
20 22
32
28.3
31.5
27.9
31
27.2
25.8
23.5
23.4
21
21.5
19.6
19.6
18.1 表5.6.6-2 QY120K-I轮胎式起重机技术性能表
工作半径(m)
主臂长度
28.5 32.5 36.5 40.5 44.5 48.5 52.5
5 51
6 49 40
7 44.5 38 3223.6
8 40 38.5 32 22.1 20.1
9 36.5 32.5 29.8 21.3 19.9 15.8
10 33.5 30.5 27.9 21.3 19.7 15.8 14.9
12 27.8 26.2 24.5 21.3 18.7 15.8 14.5
14 22.5 22.5 21.6 18.9 16.8 15 13.3
根据规范规定，单机折减系数取0.8，双机抬吊不均衡系数取0.75。

中联QY300轮胎式起重机起重能力为：0.8×36t=28.8t＞46t/2；
QY120K-I轮胎式起重机起重能力为：0.8×32t=25.6t＞46t/2；
双机吊车总额定负荷为：0.75×（36+32）t=51t＞46t。

综上所述，采用中联QY300轮胎式起重机和QY120K-I轮胎式起重机双机抬吊桁架是安全的。

5.6.7 吊车位置选址
根据现场工地实际情况，大吨位吊车位置选在桁架中段南侧6m地面处，小吨位
吊车位置为西侧桁架纵向延长线7m地面处。

图5.6.7 桁架吊装
5.6.8 揽风绳的设置及人员的安全位置
1 现场准备30m和40m长棕绳各两根，配备人员8人。

棕绳系挂于桁架两端支座处进行控制吊装过程中桁架在空中的摆动及旋转。

2 揽风绳人员随着钢屋架柱脚的选装而调整自身的位置，在距离钢屋架外侧距离屋架在地面垂直点的水平距离不得小于10m。

5.7 测量校正
桁架吊装就位后，对桁架进行复测，以桁架下弦两端的定位标记和柱顶的轴线标记严格定位（见表5.7钢结构主体与维护系统安装的允许偏差和检验方法）。

测量无误后将下部支座焊接固定，整个桁架的水平力释放通过顶部辊轴支座的滚动调节。

表5.7 钢结构主体与维护系统安装的允许偏差和检验方法项目允许偏差检验方法
1 屋
架
、
纵
、
横
梁
桁架弦杆在相邻节点间
垂直度
l/1000
且不大于
5.0mm
用拉线和钢尺检查
2 檩条间距±5.0mm 用钢尺检查
3 垂直度
h/250
且不大于
15mm
用经纬仪或吊线和钢
尺检查
4 侧向弯曲
L/1000
且不大于用拉线和钢尺检查
桁架吊装就位双机抬吊
10mm
注：h为屋架、纵、横梁高度；L为屋架、纵、横梁长度；l为弦杆在相邻节点间距离。

5.8 注意事项：
5.8.1 辊轴支座底板安装时，应将支架顶部埋件除锈并清理干净；
5.8.2 钢栈桥吊装前，应在地面组装区域安装钢桁架上、下弦、横梁、水平支撑及屋面檩条；
5.8.3 钢桁架吊装前必须精确测定铰制作和辊轴支座的标高及位置，核对铰支座处预埋螺栓位置，保证准确后再安装辊轴支座；
5.8.4 钢桁架吊装采用四点起吊法，吊点设在钢架两端头下部支座处；
5.8.5 桁架吊装就位后，任何部位部（除制作外）不得施焊，栈桥围护结构所需连接件均应桁架吊装前焊好；
5.8.6 焊接部位待焊好后用原底漆修补好，安装过程中损伤部位也应用原底漆修补好，然后再刷相应的防腐涂料及面漆。

6 材料、设备、劳动力组织
6.1 主要材料见下表6.1-1：
表6.1-1主要工程材料用量统计表
序号材料名称单位数量备注
1 桁架结构钢材T 150
2 焊条T 1
3 氧气瓶 2
4 乙炔根 2
6.2 机具设备
主要机械设备如下表6.2-1：
表6.2-1主要施工机械设备表
序号仪器、设备名
称型号单位数量
级别
1 经纬仪THEO010B 台 1 2″级
2 水准仪NA2 台 1 S3
3 电焊机奥泰台 4
4 轮胎式起重
机300t 台 1
5 轮胎式起重
机120t 台 1
9 拖板车20t 台 1
10 倒链5t 台 2
11 倒链10t 台 2
12 焊条烘干箱台 1
13 气割套 2
14 钢丝绳
￠
30-6X37+1-17
根 4
15 钢丝安全绳φ12 m 20 L=40m、80m
16 棕绳φ30 根 6 L=50m
17 埋弧焊机台 3
18 二氧化碳保
护焊机
台 2
19 索具卸扣20t 只 4
20 索具卸扣10t 只 4
21 索具卸扣3t 只 4
22 索具卸扣1t 只 4
23 对讲机套 4
设专用信
道
24 钢卷尺50m 把 1
25 安全带条15
26 活络扳手300mm 把10
6.3 劳动力组织及安全
6.3.1 劳动力组织
主要劳动力配备详见下表6.3.1-1：
表6.3.1-1劳动力配备表序号工种人数备注
1 吊车司机 2
2 电焊工 2
3 信号工 2
4 司索工 4
5 力工8
6 电工 1
7 测量员 2
7 质量控制
7.1 本工法主要执行以下质量标准：
7.1.1 2#栈桥、3#栈桥设计蓝图
7.1.2钢结构工程施工规范 GB50755-2012
7.1.3 《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）
7.1.4 《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）
7.1.5 《轻型屋面梯形钢屋架》05G515
7.1.6 《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》（JGJ82-91）
7.1.7 《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923）
7.1.8 《碳素结构钢》（GB/T700-2006）
7.1.9 《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》
7.1.10 《建筑施工高空作业安全技术规范》JGJ80-91；
7.1.11 《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001；
7.1.12 《建筑施工起重吊装工程安全技术规范》JGJ276-2012
7.1.13 吊车性能表
7.2、钢桁架安装质量要求
7.2.1 钢桁架跨中垂直度允许偏差：h/250且不应大于15mm。

7.2.2 侧向弯曲失高:l≤30m时，l/1000且不应大于10mm；30m＜l≤60m时，l/1000且不应大于30mm；l＞60m时，l/1000且不应大于50mm。

7.2.3 主体结构的整体垂直度允许偏差：H/1000且不应大于25mm；主体结构的整体平面弯曲允许偏差：L/1000且不应大于25mm。

7.2.4 钢桁架支座允许偏差不应大于10mm。

8 安全措施
8.1 成立安全文明施工领导小组，项目经理为组长，技术负责人或工地负责人为副组长，项目部管理人员为组员，以“安全第一、预防为主”的指导思想，建立本工程的安全文明施工保证体系。

8.2 吊装期间，项目部安全员应对所有参与吊装的人员进行安全教育，安全技术交
底，还应对劳保用品进行检查（安全帽、安全鞋等），对高处作业人员的安全带的质量进行严格检查，以免出现不安全事故。

8.3 高处作业人员配带安全带时，应严格遵守“高挂低就”的原则。

8.4 钢桁架安装后，必须检查连接质量，必须在连接确实安全可靠后，才能松钩或拆除临时固定工具，受拉、受剪焊缝要达到满焊，焊缝高度符合设计要求时，方可松钩。

8.5 参加吊装的各专业工种应服从现场的统一指挥，负责人在发现违章作业时，应及时劝阻、制止，对不听劝阻继续违章操作者应立即停止其工作。

8.6 起重吊装的指挥人员必须持证上岗，作业中，如机械（吊车）遇突发故障，应及时将吊物放置在安全的地方，再整修机械，知道确定机械没有问题时，再进行起吊。

8.7 吊装作业区域挂设安全警示牌，并将吊装作业区封闭，设专人加强安全警戒，防止其他人员进入吊装危险区。

8.8 吊装施工时设专人收听天气预报，当风速达到15m/s（6级以上）时，吊装作业必须停止，并做好风雷雨雪天气前后的防范检查工作。

8.9 禁止在高空抛掷任何物件，传递物件用绳拴牢。

高处作业中的螺杆、螺帽、手动工具、焊条、切割块等必须放在完好的工具袋内，并将工具袋系好固定，不得随意放置，一面物件发生坠落打击伤害。

8.10 焊接操作时，施工场地周围应清除易燃易爆物品或进行覆盖、隔离，下雨时停止露天焊接作业。

电焊机外壳必须接地良好，其电源线的拆装由专业电工进行，并设单独的开关，开关放置在防雨的闸箱内。

焊钳与把线绝缘良好，连接牢固，更换焊条时戴手套。

在潮湿地点工作必须站在绝缘板或模板上。

更换场地或移动把线时切断电源，不得手持把线爬梯登高。

8.11 气割作业场所必须清除易燃易爆物品，乙炔瓶和氧气瓶存放距离不得小于2m，使用时两者不得小于10m。

8.12 施工时尽量避免交叉作业，如不得不交叉作业时，应避开同一垂直方向作业，否则应根据现场实际情况设置安全防护层。

8.13 施工现场整齐、清洁，设备材料、配件按指定地点堆放，并按指定道路行走，不准从危险地区通过，不能从起吊物下通过，与运转中的机器保持距离。

下班前或工作结束后要切断电源，检查操作地点，确认安全后，方可离开。

现场留专业看场人员24h看护现场。

8.14 安全和职业健康安全目标
贯彻落实“以人为本，珍惜生命；关爱健康，保护环境；预防为主，强化监督；科学管理，持续改进”的管理方针，遵守国家、地方有关法律法规，为员工创造良好的生活、工作环境，最大限制地减少不安全行为，实现工程项目安全和职业健康安全目标。

9 环保措施
9.1 施工期间控制噪声，合理安排作业时间。

9.2 施工区域应保持清洁
9.3 夜间施工灯光应向场内照射，焊接电弧应采取防护措施。

9.4 夜间施工应做好申报手续，应按政府相关部门批准的要求施工。

9.5 现场使用的油漆必须存放入库并设置专人进行保管，防腐涂料施工中使用擦过溶剂和涂料的棉纱、棉布等物品存放在带盖的铁通内，并定期处理。

9.6 现场油漆涂装要采取防污染措施。

9.7 钢结构安装现场剩余的废料和余料应妥善分类收集，并统一处理和回收利用，不得随意搁置堆放。

10 效益分析
阳煤集团昔阳化工一期项目锅炉岛装置3#栈桥工程采用了《斜平行弦杆桁架整榀双机抬吊结合辊轴支座安装施工工法》针对大型输煤斜栈桥两端支点高差大、桁架长度长、单体吊装重量大、安装高度高的难点，采用分段吊装、整榀吊装、整榀提升的施工方法。

最大限度地扩大地面预拼装量，减少高空作业。

采用大小吨位吊车双机四点起吊方式将桁架整体吊装后，结合辊轴支座分解安装固定的方法，既解决了桁架整体吊装的平衡难题，同时在保证吊装安全和质量的前提下，明显缩短施工工期，大小吨位吊车配合又最大限度的节约桁架吊装成本，其经济效益十分显著，一次桁架吊装可节约吊装费用的20%。

3#栈桥工程通过采用《斜平行弦杆桁架整榀双机抬吊结合辊轴支座安装施工工法》节约工程造价26400元。

11 工程应用
位于山西省昔阳县黄岩村的阳煤集团昔阳化工一期项目锅炉岛装置3#栈桥工程为斜平行弦杆桁架，由破碎楼至锅炉主厂房。

水平长度92.1m，宽5.5m，高3.8m，3#栈桥总重134.46吨。

桁架上下主梁为∠140×12，栈桥底部主梁为HW200×200×8×12，次梁为HW200×200。

3#栈桥从中间三个支架处分为四段进行安装。

GHJ-1两个，单个水平长度18.6m，单重27吨；GHJ-2两个，单个水平长度26.7m，单重37.38。

四段吊装高度分别为2.5m-7.7m；8.06m—13.25m；13.65m-21.27m；21.66m-29.9m。

该工程从2015年3月10日开工至2015年5月22日竣工。

该工程采用了《斜平行弦杆桁架整榀双机抬吊结合辊轴支座安装施工工法》针对大型输煤斜栈桥两端支点高差大、桁架长度长、单体吊装重量大、安装高度高的难点，采用分段吊装、整榀吊装、整榀提升的施工方法。

最大限度地扩大地面预拼装量，减少高空作业。

采用大小吨位吊车双机四点起吊方式将桁架整体吊装后，结合辊轴支座分解安装固定的方法，既解决了桁架整体吊装的平衡难题，同时在保证吊装安全和质量的前提下，明显缩短施工工期，大小吨位吊车配合又最大限度的节
约桁架吊装成本，施工效果良好，取得了显著的社会经济效益，受到了甲方的认可和好评。