钢筋混凝土塔体结构钢内衬制作及安装施工方案.docx
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钢筋混凝土塔体结构钢内衬制作及安装施工方案
钢筋混凝土塔体结构钢内衬制作及安装施工：
a.内衬的施工特点：
塔体中心位于本工程1与A线的交点，周围为钢筋混凝土框架结构的，
塔体自身结构为混凝土塔体加钢板内衬，钢内衬为塔体整体构造的一部分，下部呈圆柱体，顶面为标准椭球体，柱壳部分内径为14米高度为8米。
a）.塔体部分应首先施工，塔周围框架部分基础施工完后暂不施工主体，塔体周围预留施工通道。
b）.钢板内衬作为传力构件，必须与塔体的混凝土塔体完全贴合，不留间隙，因此钢板内衬在安装施工时，必须控制焊接变形，保证大面积钢板焊接后的表面平整度；
c）.塔体内衬展开面积较大（近789m2）,现场安装制作会有大量的水平
焊缝和立焊缝，且这些焊缝均为一级焊缝，因此焊接工作量既大又要求高；
d）.钢板内衬的底板上密布塞焊点，因此底板焊接时必须严格控制焊接温度的输入，以减小钢板材料组织的变化，确保钢板应有的强度；同时还需控制焊接变形。
e）.对于二维椭圆曲面的内衬顶面，在制作时，必须依靠计算机进行1:
1实体放样，求得每一块顶板的展开实样，并按此样进行下料；
f）.由于内衬顶板为二维椭圆曲面，因此在制作中需要采取计算机控制多点冲压成型技术。
g）.根据设计为了“控制焊接二次应力，钢板分块不宜过小”的原则，
本项目底板与顶板的材料消耗极大，远远超过定额所规定的5%损耗率，经
初步计算其真实损耗将达到30%。
b.技术重点与难点
根据上述分析，本项目的技术重点和难点为：
a）.现场一级平焊缝和立焊缝的焊接质量控制
b）．底板塞焊时，焊接热量输入的控制
c）．二维椭圆顶板计算机模拟放样技术
d）．双曲面多点冲压技术
c.制造工艺方案
钢内衬施工的主要工作内容为预制和安装。
预制包括底板、壁板、拱顶的制作，安装包括壁板组装、拱顶组装、底板铺设安装等。
主要施工工序如下：
a）施工准备；
b）原材料进场、检验；
c）壁板预制；
d）拱顶预制；
e）底板预制
f）预制件防腐；
g）壁板安装；
h）球形拱顶安装；
j）底板安装；
k）焊缝及尺寸检验、；
l）交工验收及工程维护。
工艺流程图如下：
施工图
预制作业指导书
编議工方案
豊各举聚翼
妄裝作业指导书
车间制作
体焊缝检验
交付土建
钢内衬制作安装工艺流程图
塔体钢内衬拼板图
C7
塔体钢内衬拼板图
塔体底板拼板图
ft
a）.技术准备
工艺设计（钢板拼接分区方案）:
由于塔体内衬展开面积达880余川，而实际购买材料每一块钢板一般最大不超过15〃，需要众多钢板拼接制作，同时根据结构焊接工艺规程要求：
钢板拼接时，相邻拼接焊缝必须错开的原则和设计要求的：
分片不宜过小的原则，本项目内衬钢板的拼接与现场焊接的原则是：
圆柱体立面钢板：
采用2000mmx6000mm规格的钢板，横向沿圆周方向布置，竖向公共设置5层，上下相邻两层横向布置的钢板的对接立焊缝居中错开；
二维椭圆曲面顶板与底板：
在中心处，确定直径为1000mm圆形板作为中心板，然后沿塔体底板径向布置4圈，每一圈用2000mmX6000mm的钢板放样后拼接，相邻两圈的径向对接焊缝居中错开；根据空间位置，设计制作塔体圆柱体立面板安装、焊接立式胎膜。
b）.材料准备:
工程所用材料分主材和辅材，主材为钢板等，辅材包括焊接材料（如焊条、焊丝和焊剂）等。
（a）材料进场、存放及检验
材料进场：
材料员根据材料计划编制采购计划，并进行采购，按照计划安排及时进场。
（b）材料存放
进场材料应按类别分区堆放，
（c）材料检验
进场材料应符合下列要求：
（1）工程所使用的钢材，应附有钢材材质证明书，各项指标应符
合设计要求；
2）质量证明书上的炉批号应与实物相符；
（3）钢材表面不得有严重锈蚀，轻微的锈蚀、麻点或划痕深度不
应大于钢材厚度负偏差的1/2。
（4）当对钢材质量有异议时，应对原材料进行抽样检验。
（5）所有焊条、焊丝、焊剂应具有出厂质量证明书，并符合设计
要求；
（6）焊接材料包装应完好，其标识与质量证明书相同。
钢板内衬所需要的Q345B钢板和焊条，进场时需认真比照设计要求和采购计划核对品牌、规格、数量；对照材质证明书核对品牌、规格、炉批号，确保进场材料的无误。
为保证焊缝质量，所有Q345B钢板在投料放样之前，均需将四周20mm边沿切除，排版下料按照钢板切除边沿后的规格处理。
所有主体结构需要的E50系列焊条在使用之前，均需进行烘干处理，并保证在整个作业过程中焊条的保温。
放样工艺:
钢板内衬的底板与圆柱体立面所需的钢板按照上述分区原则，根据数学计算进行放样。
钢板内衬的二维双曲椭圆顶板，更具上述分区原则，利用计算机，进行1：
1实体模拟放样，确定曲面顶板展开后的实际形状的各个顶点坐标，然后在切除边沿的钢板上划线放样。
二维椭圆曲面顶板与底板每一块扇形板均采用一块整版进行放样排版。
d.钢内衬预制方案
根据工艺流程，在钢内衬安装时先安装壁板，再安装椭球形拱顶，
最后安装底板件。
因此，预制时也应按此顺序进行制作。
a）壁板预制
钢内衬筒壁共有五层壁板，每层壁板高度为2000mm（顶层除
外）
1）施工工艺
钢内衬壁板制作时，要先绘制排版图，然后根据排版图依次进行各圈壁板的下料、成形等工作。
预制时，按从顶层到底层的顺序进行。
工艺流程如下图所示：
2）生产准备
（1）绘制排板图、排料图
根据施工图和施工规范绘制壁板排板图和排料图，在排板图中给每块板编号，编号按上述方法进行。
排板图包括以下内容：
筒体直径；16000mm
每块壁板的尺寸每块壁板的编号；
排版图应符合以下技术要求：
壁板最小尺寸不得小于400mm；
上下两层壁板间立焊缝应相互错开板长的1/2；
（2）技术交底
制作前施工技术人员应向施工班组进行施工技术质量、安全交底，使施工班组明确每道工序的准备工作及工作要求，施工中应注意的质量和安全问题。
a）.圆柱体立面壁板和底板周边排水沟
工艺路线：
分区计算——钢板边沿切割——实体放样划线——切割边沿处理——坡口加工——机械弯曲加工——预留孔开孔——栓钉焊接——抛丸除锈——表面封闭处理——（防腐涂装）——检验包装
关键工艺步骤：
实体放样、坡口加工、机械弯曲加工、预留孔开孔。
（a）放样、划线
施工班组根据壁板排板图在钢平台上进行壁板的放样，并划出切割线。
放样时，应考虑切割余量。
放样完毕检查板宽、长、对角线尺寸，均应符合下表要求。
（b）切割
用半自动切割机CG1-30对划好线的板料进行切割。
切割后，清
除切割边的毛刺，检查板料尺寸是否符合上表要求。
（c）坡口加工
壁板坡口加工用机械刨边机进行刨边，必须按图纸要求严格控制坡口角度和钝边高度。
（d）成形
壁板圆弧成形前，在钢平台上放部分壁板圆弧大样，按大样分别
加工壁板内、外圆弧检查样板，样板长度为2000mm，中部宽度为
200mm。
检查样板滚板机
壁板成形示意图板
在三芯滚板机上进行壁板圆弧的成形。
边压制边用圆弧样板检查
圆弧的成形情况。
由于卷制的板长，故在卷制过程中需要吊车配合卷制。
由于本项目钢板为20mm厚的Q345B，钢板强度厚度均较大，并且幅面较宽（近2000mm），因此需采用大功率钢板弯园设备加工，弯园后再进行抛丸处理，在满足除锈要求的同时，达到消除机械加工应力的目的。
预留孔开孔必须在机械弯园后进行，在开孔前，要首先确认现场施工情况，同时按照相贯线方式（因为此时钢板已经做弯园处理）进行放样开孔。
（e）半成品堆放
为避免成形后的壁板在搬运过程中发生变形，应将壁板半成品堆放在专用胎具上，如下图所示：
壁板堆放示意图
b）.二维椭圆双曲面球顶板
（a）生产准备
1）绘制排板图、排料图
根据施工图和施工规范绘制顶板排板图和排料图，在排板图中给每块板编号。
2）技术交底
制作前施工技术人员应向施工班组进行施工技术质量、安全交底，使施工班组明确每道工序的准备工作及工作要求，施工中应注意的质量和安全问题。
3）下料、开坡口
根据排版图进行各个板块的下料和开坡口。
4）成形
采用双曲面数控冲压加工成形。
工艺路线：
计算机模拟1：
1放样——钢板边沿切割——实体放样划线
——切割边沿处理——坡口加工——双曲面数控冲压加工——应力消除热处理——栓钉焊接——抛丸除锈——表面封闭处理——检验包装
关键工艺步骤：
计算机模拟1：
1放样、实体放样划线、坡口加工、双曲面数控冲压加工、应力消除热处理。
在这里着重谈计算机模拟1：
1放样、双曲面数控冲压加工、应力消除热处理等三个问题。
计算机模拟1：
1放样：
由于本项目顶板为二维椭圆形双曲面顶板，因此无法采用数学计算方式进行放样，必须采用计算机模拟手段，进行1：
1展开放样，根据计算机模拟结果，确定二维椭圆形双曲面展开后平面图形的各顶点坐标，依据此坐标数据在处理后的钢板上进行实体放样，以保证制造精度。
双曲面数控冲压加工：
由于普通的冲压设备只能进行一维平面冲压加工，不能够满足本项目所要求的二维双曲面冲压加工，因此本项目必须采用数控多点模拟技术进行冲压加工（此技术已经在“鸟巢”项目上得到了成功的应用）。
应力消除热处理：
经过机械冲压后，钢板内将存在一部分机械加工应力（压应力），该残余应力在焊接作业时，将会释放出来，造成钢板变形，因此在冲压加工后，必须进行加热保温处理，以消除机械加工残余应力，加热温度控制在300度，保温时间不少于3小时，加热工艺采用两盏火焰喷灯扫射均匀加热，用温度热敏仪测控温度，
保温米用石棉被包裹保温处理。
C）.底板：
塔体底板为平底，稍带坡度坡向底板边缘，坡度为5%。
（a）施工工艺
油罐底板制作时，要先绘制排版图，然后根据排版图进行底板的
制作。
工艺流程如下图所示：
材料计划
根据施工图和施工规范绘制排版图，排版图需符合在满足图纸和
施工技术要求的情况下，尽量减小材料损耗的原则。
如果部分尺寸需做改动时，应
排版图应符合以下技术要求:
（1）底板的尺寸应满足图纸要求，必要时可做适当调整，但边缘板外径必须符合图纸要求；
（2）每块板的搭接尺寸均应满足图纸和施工规范要求；
（3）焊缝相互错开1/2板长。
（c）技术交底
制作前施工技术人员应向施工班组进行施工技术质量、安全交底，使
施工班组明确每道工序的准备工作及工作要求，施工中应注意的质量和安全问题。
（d）底板板制作
1）放样、号料
根据排料图在钢板上放样，划出切割线，将每块板的编号用油漆写在板上。
放样前应将板料上的浮锈、油污等杂物清理干净。
放样按下述方法进行：
根据排版图中的数量及其外径尺寸，确定下料尺寸。
2）切割、开坡口
根据切割线用半自动切割机进行板料的切割和开坡口，将切割毛刺清理干净。
3）切割圆弧
用计算机计算的尺寸在钢平台上分别放出边板的1:
1大样，用气割进行切割，将毛刺清理干净
工艺路线：
分区计算——钢板边沿切割——实体放样划线——切割边沿处理——坡口加工——塞焊孔造孔——抛丸除锈——表面封闭处理——（防腐涂装）——检验包装
在地板制造中，关键工艺步骤是：
实体放样、坡口加工和塞焊孔造孔。
在实体放样中时，应根据计算结果和塞焊孔设计位置，在放样时进行必要调整，以避免分区切割线（或者坡口）与塞焊孔位置冲突干涉。
同时放样时，考虑底板自圆心向周边要有5%坡度要求所需的余量，以便分块安装时找坡处理。
为保证焊接坡口的质量，进而保证焊接质量，坡口加工时，严禁使用手持火矩进行火焰加工，必须使用自动火焰切割设备进行自动切割加工，有条件的情况下，最好使用机械加工。
由于本项目钢板内衬底板上塞焊孔众多，且塞焊孔需要与预埋件配合焊接，因此为了保证焊接可靠性和焊接质量，本项目的所有塞焊孔，均需采用数控平面钻床加工，不得采用磁力钻加工。
e、现场安装与焊接工艺方案
钢内衬安装时，先进行壁板的安装，再进行拱顶安装，在塔体钢纤维砼浇筑完成后，最后进行底板钢衬板的安装。
a）.圆柱体立面板安装
工艺路线：
定位测量——立式焊接胎模制安——立面板吊装就位——立面板复测校正——拼接焊缝焊接——焊缝打磨处理——防腐补漆——检查验收。
关键工艺步骤：
立式焊接胎模制安和拼接焊缝焊接。
（a）技术交底
施工前施工技术人员应向施工班组进行施工技术、质量、安全交底，使施工班组明确每道工序的准备工作及工作要求，施工中应注意的质量和安全问题。
（b）立式胎模安装
壁板安装前，在壁板内缘安装立式焊接胎模组件，本项目所有钢板在工厂分块加工后，全部在现场进行拼接焊接作业，在圆柱体立面板吊装就位和焊接时，由于没有约束，因此在作业时将会产生较大的位移，最终造成无法保证施工质量，所以在吊装之前需要将专用立式胎模安装就位，以保证立面板吊装就位时可以定位，同时保证焊接作业时控制其变形（详见具体施工组织设计）。
胎模组件安装步骤如下：
（1）在现场钢平台上放胎模1：
1大样，检查其圆弧度，整节胎模与大样偏差不得超过3mm；
（2）在底层壁板内侧下缘划出立式胎模及其定位卡具的安装定位线，每节胎模设四个卡具。
（c）活口收紧装置安装
活口收紧装置用于筒体活口的收紧。
活口收紧装置由手拉葫芦和拉耳组成，设置在活口两侧沿水平方向，其安装尺寸见<活口收紧装置安装示意图>所示。
壁板
挂耳
口口口UD口口II
口口口口曰口口|_Jf_丫|
手拉葫芦
挂耳
底板
图11活口收紧装置安装示意图
活口收紧装置的安装步骤如下：
1）壁板围设之后，按示意图在每个活口划出收紧装置挂耳的安装定位线；
2）按定位线组立上、下两对拉耳并焊接。
焊缝高度8mm，焊
缝表面不得有气孔、夹渣、裂纹等缺陷；
3）将两台型号为2tX3m的手拉葫芦分别挂在两对拉耳上。
（d）限位挡板安装
限位挡板用于筒体安装时调整环缝对接间隙和错边量。
限位挡板包括内挡板和外挡板。
限位挡板的安装在上一圈壁板围设之后进行，沿筒壁一周每隔1m设置一个。
挡板组立焊接时，焊缝高度为8mm，焊缝表面不得有气孔、夹渣等缺陷。
（e）上层壁板的安装
第一层壁板安装完成之后，进行第二层壁板的安装。
安装前应进行下列准备工作：
1）检查首层壁板上是否有焊疤和较大的弧坑，若有应打磨和修补；
2）在首层壁板上划出的安装定位线。
准备工作完成之后，进行壁板的围设。
组装时，用吊车将壁板吊装到位，调整好位置度后，其上部和下部均用角销楔紧，使其与首层壁板贴紧。
相临两块板之间的对接缝间隙调整好后进行组立焊，调整
好后用弧形板固定，以防止焊接时产生变形。
间隙严格按图纸要求进行调整
弧形板与壁板之间的组立焊焊点长度为
10mm，焊点间距
200mm，组立焊时只焊上部角焊缝，下部不焊。
每条缝的上、中、下部各设置弧形板一块，上部距壁板顶面40mm，下部距壁板底面200mm。
壁板组立完毕后即可进行立焊缝的焊接，焊接采用半自动焊。
焊接完毕后，用气割割去弧形板，将焊疤清理干净。
当有较大的弧坑时，应进行补焊，然后磨平。
壁板焊接之后，应保证相临两块板的上口水平偏差为2mm，整个圆周上任意两点水平的允许偏差为3mm。
（f）立焊缝及环焊缝的焊接
立焊缝及环焊缝的焊接采用CO2气体保护焊，焊接方法详见《焊接作业指导书》。
拆除完毕后，将焊接处的焊疤打磨干净。
焊缝处弧坑深度超过
1mm时需补焊，补焊时不得有气孔夹渣等缺陷，补焊后将焊缝表面打磨平整。
b）.二维椭圆双曲面顶板安装
工艺路线：
施工脚手架搭设——顶板安装支撑点安装——顶板吊装就位——顶板复测校正——顶板外夹具安装——拼接焊缝焊接——焊缝打磨处理——防腐补漆——检查验收。
关键工艺步骤：
施工脚手架搭设、顶板安装支撑点安装、顶板复测校正、顶板外面夹具安装、拼接焊缝焊接。
施工脚手架搭设：
由于顶板安装是无任何支撑结构，因此需要搭设施工脚手架，以承担顶板自重和施工载荷，同时为作业人员提供作业平台，该施工脚手架按照承重脚手架进行设计，不仅保证椭球顶钢内衬的安装，还需承受下步浇筑混凝土施工的全部荷载，该脚手架顶部采用顶托调节高度，以保证顶板钢内衬的安装位置。
顶板外夹具采用与立面板胎膜相连接的活动架，配套对应于顶板下部支撑顶托的螺旋丝杠，进行固定与夹紧，以控制焊接变形。
c）.钢内衬上非标件的安装：
非标埋件明细表
代号
埋件名称
数量
代号
埋件名称
数量
灯
灯具预埋管
4
电
电测输入孔
1
风
进风阀预埋管
4
光
光学测试窗口
2
艺
工艺管道
6
窗
光学窗口
2
爆
起爆电缆转接
孔
2
污
排污管
1
测
测试电缆转接
孔
1
相
X射线照相窗
3
能」
能源电缆转接
孔
1
排风阀预埋管
4
表中各个非标埋件的标高详见施工图，埋件详图均见非标施工图。
门洞处液压油管及各行程开关电源套管均按非标施工图埋设。
（a）.塔体筒体部分的非标埋件在筒体部分钢内衬安装完毕，满堂承重架子尚未搭设前进行定位、安装，各种非标埋件采用全站仪进行定位，在钢内衬上做出位置标记，按非标件的外缘尺寸开孔安装。
（b）.椭球壳钢内衬安装完毕后，在钢内衬椭球壳顶部用全站仪对顶部的非标件进行定位、安装。
（c）.非标件孔开孔必须在机械弯园后进行，在开孔前，要首先确认现场施工情况，同时按照相贯线方式（因为此时钢板已经做弯园处理）进行放样开孔。
（d）.钢衬里在非标件部位开孔后，对开孔周围的钢衬里附加焊接固定与钢衬里同厚度的加固钢板。
d）．底板安装
底板的安装在塔内满堂架子拆除后进行。
工艺路线：
基础预埋复测——拼接焊缝垫板安装——钢板分块吊装就位——钢板平面度、坡度检查——点焊固定——拼接焊缝焊接——塞焊焊接——焊缝打磨处理——防腐补漆——检查验收。
关键工艺步骤：
基础预埋复测、拼接焊缝垫板安装、钢板平面度和坡度检查、拼接焊缝焊接、塞焊焊接。
由于本项目要求塔体内衬钢板需要与塔体主体混凝土结构完全贴合，并且基础预埋点众多，因此各基础预埋点的平面度和位置精度以及坡度对今后底板安装质量至关重要，所以在底板安装前必须对基础预埋件的预埋质量进行复测。
复测采用水平仪逐点测量，然后对照逐点计算结果进行复核。
拼接焊缝垫板安装：
为保证拼接焊缝的质量，在底板分块吊装之前，需要首先在相应的位置安装焊接垫板。
垫板的安装采用按照底板分区图所确定的焊缝位置，在混凝土地面上打入膨胀螺栓，然后在膨胀螺栓顶面焊接宽度为30mm、厚度为不小于6mm的焊接垫板，垫板顶面高度与预埋件顶面相同。
焊接（对接焊缝焊接、塞焊焊接）：
底板安装就位后，在进行焊接作业时，根据分区图分两组作业人员，对称进行焊接作业；由于钢板较厚，且为Q345B材质，因此焊接之前需要用喷灯对焊道附近母材进行加热处理，以保证焊接质量，加热温度控制在150度，焊接时，为控制层间温度，采用小电流，小焊条，多层焊接的工艺方式进行施焊作业，后层焊接之前，需待前层焊道温度降至常温后方可进行。
在正式进场施工前，需要做详细的焊接方案，报监理审核后实施。
在详细的焊接方案中需要详细明确设计分区图、焊接顺序、各种焊缝工艺参数确定等。
g、质量保证措施
根据设计要求，本项目所有拼接焊缝均为一级焊缝，同时基本上全部主要焊缝均是现场焊接，因此焊缝质量、焊接变形、焊接应力消除和整体结构的形状误差为本项目质量控制的重点。
a）.质量停止点设置
每一块钢板下料前的检查:
检查项目：
材质、炉批号是否与设计要求相符；边沿是否进行切割处理。
放样检查:
每一块钢板实体放样后，需要对照计算机模拟结果，进行复测检查，以确保放样的准确性，特别是顶板的实体放样结果。
坡口处理检查:
每一条焊缝坡口处理后，需根据焊接专项方案确定的各类焊缝的工艺参数逐一检查坡口的处理质量。
首件焊接质量检查:
在底板、立面板和顶板部分分别根据焊缝位置各选择一条焊缝作为首条焊缝，焊接前，检查所确定的焊接参数是否符合焊接工艺评定；焊接完成后，检查焊接质量是否满足设计与规范要求，以此验证固化焊接工艺评定所确定各项工艺参数。
顶板冲压首件检查:
二维椭圆双曲面顶板首件冲压完成后，应进行曲率、平滑度检查，以确认冲压加工工艺是否满足设计要求。
b）.质量控制组织体系
本项目的质量控制组织体系为：
总包单位管理下的专业分包负责制，总包质量管理负责专业分包单位质量管理体系资格的评价和现场质量管理制度与机构设置是否合理、是否满足要求的管理；专业分包单位在本项目上采用单位质量负责人直接领导下的项目部负责制，项目部设置专业质量控制工程师，质量控制工程师直接领导班组质量检查员，各班组质量检查员由大专以上的本专业技术人员担任，并跟班作业。
在质量检查作业上，坚持“三级检验”和“首件检验”制度.
作业人员资质控制:
本项目所有一级焊缝均有锅炉专业的高级焊工进行施焊作业；所有塞焊作业均有钢结构专业的中级以上焊工进行施焊作业。
所有焊工进场后均需接受不少于24小时的专项技术培训。
质量检验:
本项目所有一级焊缝的现场焊接均采用作业单位100%自检和
专业第三方抽检相结合的方式进行控制检验，所有第三方检验均需出具具有资格证明的书面检测报告。
h、施工资源配置
制造安装设备配置:
数控多头火焰切割设备1套
半自动火焰切割设备2套
钢板卷板机1台
数控冲压设备1套
二氧化碳保护焊3套
手工电弧焊机3台
12吨汽车起重机
1辆
载重汽车
1辆
专用立式胎膜
1套
专用夹具
1套
一立方空压机
1台
水平仪
1套
超声波探伤仪
1台
经纬仪
1套
焊条烘箱
1台
焊条保温桶
10个
升级会员 