摘 要:本文介绍大型吊装机械进入复杂设备基础地坑内成功实现69m×120m跨度特大型空间钢结构跨内吊装施工技术，供类似工程参考。

关键词:特大型；厂房钢结构；安装；技术

1 工程概况

本文介绍的69m×120m跨度特大型厂房钢结构工程，位于广州市工业开发区新建的宽中厚板（卷）工程精整区标段冷床跨(见图1) 。该冷床设备生产工艺平面尺寸属国内最大，室内布置二台10吨多支点悬挂起重机（每台起重机跨度为55m、五个悬挂支点、轨面标高18m），屋盖系统为上承式梯形钢屋架、横向天窗架、蜂窝梁檩条体系。主要构件有：17根钢柱，9榀钢屋架（其中7榀钢屋架跨度为69m，单件最大重量为46吨），四排横向天窗架，1榀60m钢托架（单件重量76吨），以及蜂窝梁和水平支撑系杆等，钢结构总重量1400吨。

2 工程特点

2.1 该工程厂房跨度大、构件重、外形尺寸大；厂房柱基础与室内大型设备基础为联体形式，施工现场不具备钢结构工程在室内大型设备基础开挖前先吊装的施工条件；厂房内冷床设备基础底板上混凝土辊道支墩分布多（约800个）、标高变化大（从±0至-4.18m不等）、吊装过程中还需要保护设备基础地脚螺栓近三千套，对吊车行走作业和大型钢构件现场预拼装存在着较大困难；冷床设备基础底板上预留的辊道支墩竖向插筋，影响履带吊车行走；主体结构安装精度比常规厂房钢结构安装精度要求更高。69m大跨度钢屋架下部设计沿纵向120m长度范围分别布置二台10吨多支点悬挂起重机（单台起重机跨度为55m），每台起重机有五个悬挂支点，分别固定在五榀钢屋架下弦底部，该五榀钢屋架下弦相当于五根行车轨道，必须保证水平面标高，否则悬挂起重机的五个支点就无法同步运行。这对大跨度钢屋架制作起拱高度和构件安装后下挠高度预控提出了更高的要求。

3 关键性技术问题的解决

3.1 设备基础底板上预留竖向插筋处理在跨内吊装作业履带吊车行走路线范围内，冷床设备基础底板上（标高-4.18m）预留着辊道支墩竖向插筋约5000根（钢筋直径d=22mm、实际外露长度2459mm），属Ⅲ级热轧带肋钢筋HRB400，为了保证履带吊车行走需要，设备基础底板上预留的竖向插筋外露长度不得大于600mm，即对现有设备基础底板上预留的竖向插筋必须进行处理。根据现行设计和施工规范对钢筋接头方式的技术要求，该钢筋混凝土短柱存在动荷载作用，不宜采用焊接接头方式，当采用机械连接接头时纵向受力钢筋接头面积不应超过50%，机械连接接头区段的长度为35d（取较大钢筋直径）且不小于500mm。按此技术要求，竖向插筋钢筋接头采取焊接接头或机械连接接头或绑扎搭接接头方式，但实际上均不满足施工规范要求或吊车行走需要。为了突破这个施工技术难题，利用简易弯管工具将预留插筋弯曲施工方案，考虑到Ⅲ级热轧带肋钢筋含碳量比Ⅱ级热轧带肋钢筋要高一些，将大批量的预留插筋弯曲后再反弯校直成型，是否会影响钢筋母材的质量？为此，我们进行了钢筋室内弯曲性能模拟试验进一步论证,从施工现场截取的钢筋原材料，委托试验单位，进行钢筋室内的弯曲性能模拟试验，弯心直径为4d，通过试验得出结论：采取钢筋弯曲处理方案可以满足设计和施工规范要求。具体方法是：钢筋采用简易弯管工具弯折，弯折点距底板面300mm～500mm，弯折半径按混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002)第5.3.1条要求不小于4倍钢筋直径，施工操作时弯折半径按不小于6倍钢筋直径控制，钢结构吊装后再用弯管工具恢复。

3.2 冷床设备基础底板上吊装荷载复核验算钢筋混凝土底板设计提供的允许荷载不大于40kN/m2。有关数据如下：150吨履带吊车自重147吨，跨内最大吊装构件重量46吨，行走路线上铺设400～500mm砂石料，150吨履带吊车的单根履带与地面接触面积为7725mm×1070mm，按上述数据复核验算，不能满足设计规定的允许荷载要求。因此决定在吊车行走路线上满铺重型路基箱（1500mm×6000mm），分散混凝土底板上的吊装荷载。

3.3 大型吊装机械如何进出冷床-4.18m地坑内150吨履带吊车进入地坑时，采取钢结构坡道支架作为斜坡路桥，并在斜坡路桥下满铺砂石料，以防止钢结构坡道支架意外失稳。150吨履带吊车退出地坑时，取消了钢结构坡道支架，直接满铺砂石料作为吊车行走路线。吊车在地坑内行走路线上铺设400～500mm砂石料，再在砂石料上铺重型路基箱，吊车在路基箱上行走，既保护了弯曲后的钢筋不会压坏，也分散了混凝土底板上的吊装荷载。

4 吊装施工顺序

4.1 吊装施工顺序：首先安装钢柱系统，其次安装钢托架，再安装钢屋架、檩条、水平支撑，最后安装天窗架。屋面系统的安装顺序是从1-20线开始往1-27线方向吊装。

4.2 为保证冷床区屋盖系统的吊装，UST跨D列的27线/28线钢柱暂不安装，待冷床区的1/26线钢屋架安装完毕，150吨吊车退出冷床区后再进行安装。吊装施工平面示意图见图2 。

5 主要施工方法

5.1 根据构件参数和现场条件，选用150吨履带吊车，技术参数为：60m跨度钢托架（单件重量76吨）采取跨外就近吊装，采用27m吊杆、吊装半径在8m以内。69m跨度钢屋架（最大单件重量46吨）采取跨内吊装，采用主杆42m和副杆13m、吊装半径在12m以内。

5.2 60m钢托架和69m钢屋架在钢结构加工厂制作时，分别分为三段和四段制成散装构件，在加工厂内进行预组装（节点处均不焊接），对各构件进行编号，提供组装图，以散件的形式运输至施工现场，在施工现场搭设组装平台进行现场组装。

5.3 钢柱系统的安装：首先将基础杯口内表面打毛并清洗干净。吊装时选择合适的钢丝绳，并控制标高和垂直度。钢柱找正后，用楔铁在钢柱与杯口之间楔入固定后，吊车方可松钩。第二根钢柱安装找正后，即安装柱间支撑和柱顶压杆，以保证钢柱的平面稳定。

5.4 60m钢托架的拼装与焊接：在第一根钢柱安装时即可进行预拼装。拼装地点选在1-B列的1-20线至1-24线搭设的组装平台上进行。组装时用测量仪器和钢尺控制其水平度与几何尺寸，合格后方可进行焊接。焊接时严格按照设计要求选用焊条。焊接前对焊条进行烘焙处理。上下弦翼缘板的对接焊缝的两端配置起弧和收弧板，其材质、板厚、坡口形式均与焊件相同。焊接完毕用气割切除并修磨平整。施焊时至少用四名焊工采用对称形式同时焊接。其顺序是：第一步,对上下弦的四道对接焊缝进行焊接，当第一层焊接完毕后，即从托架的中间节点处依次向两端进行焊接。当所有节点处的第一层焊接完毕后，对焊缝进行清理，如发现有影响焊缝质量的缺陷，及时处理。与此同时用水平仪对钢托架进行复测，观察托架的变形情况，以便适时地修正焊接工艺。然后进行第二层焊接，其顺序与方法同上一层焊缝。每一层焊接完毕都要进行测量和清理后方可进行下一层的焊接。

5.5 60m钢托架的安装：在1-20线和1-24线钢柱柱顶和钢托架连接支座的底板下加润滑剂，以便能自由地伸缩，减少对柱的推力，待屋盖在恒载下水平变形完成后再将支座与柱顶焊牢。利用150吨履带吊采用27m吊杆，在半径8m内进行吊装。

5.6 69m钢屋架的拼装及焊接：钢屋架的预拼装分两步进行。第一步：在现场成品库车间搭设组装平台。组装平台的平整度由测量仪器找平。在组装平台上根据施工详图按1∶1进行放样，并沿屋架的外轮廓线，点焊短角钢，形成组装胎模，以控制屋架的几何形状和尺寸。在此平台上将屋架分成两个半榀焊接成型后，利用现场UST跨车间内的行车吊运到与冷床跨交接处，由150吨履带吊车接应到冷床跨内。第二步：由150吨履带吊将屋架吊运至E列—B列电缆隧道上进行现场组对。69m钢屋架的焊接顺序、方法及控制手段与60m钢托架相同。

5.7 屋面系统的安装：至少两榀钢屋架拼装焊接完毕后方可进行屋面系统的吊装。在屋架的底座与柱顶之间加润滑剂，屋架就位后支座与柱顶用螺栓连接，待屋面的构件安装完毕后方可焊接。两榀屋架安装就位后，安装檩条、支撑等构件。每两跨为一个单元，当本单元内的屋架、檩条、支撑等构件安装就位后安装天窗架。天窗架在地面根据现场情况以数榀为一组组成框架式整体吊装。一个单元安装结束方可进行下一个单元的安装，以此类推直至最后一个单元安装结束。

6 结束语

6.1 设备基础底板上预留竖向插筋，属Ⅲ级热轧带肋钢筋（HRB400直径22mm），采用简易弯管工具弯折，钢结构吊装后采用弯管工具恢复。从理论上和实践上已证明，在特定施工环境条件下，Ⅲ级热轧带肋钢筋（HRB400直径22mm）采用弯曲方法是可行的。

6.2 大型吊装机械进出冷床-4.18m地坑内，上下斜坡道采取直接满铺砂石料为最佳方案。

6.3 屋盖系统大跨度钢屋架下部设计多支点悬挂起重机方案是可行的，施工过程中通过对大跨度钢屋架制作和安装精度预控，完全可以保证每台起重机的多个悬挂支点全部在同一水平面标高上。进入生产使用阶段，该二台多支点悬挂起重机运转正常。

6.4 通过本项目69m×120m大跨度厂房钢结构工程安装的实践，成功的实现了大型吊装机械进入复杂设备基础地坑区域跨内吊装作业，具有安全可靠、经济效益显著、施工周期短等特点，对类似工程主体结构吊装具有借鉴价值。