巨型鋼柱裝配式焊接操作平臺施工技術(shù)

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(zhì)量監(jiān)督管理局北京監(jiān)督站 北京 100036

焊接操作平臺近些年在建筑行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，但大多數(shù)焊接操作平臺僅僅停留在供工人站立操作的層面，傳統(tǒng)操作平臺未預(yù)留各類承插口以及配套螺栓，無法適應(yīng)各類截面尺寸的鋼柱，需要為每種規(guī)格鋼柱定制操作平臺，因此操作平臺周轉(zhuǎn)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(yù)留的多個螺栓孔以及各類承插口，可以實現(xiàn)操作平臺快速安拆，且能適應(yīng)不同截面尺寸的鋼柱，社會和經(jīng)濟效益顯著。

1 站房結(jié)構(gòu)形式特點

豐臺站總建筑規(guī)模40萬 m2。屋頂?shù)淖畲笸队伴L度及寬度分別為516、346 m。鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)采用多腔體鋼管混凝土柱與勁性鋼骨梁組合的形式，鋼結(jié)構(gòu)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(jù)統(tǒng)計，鋼柱對接焊接需搭設(shè)2 400多次裝配式焊接操作平臺，因此本工程應(yīng)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(wěn)定性，從而為操作人員施工提供安全技術(shù)保障。

3）根據(jù)鋼柱截面規(guī)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(zhuǎn)速度與質(zhì)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(shè)置可伸縮的插件，以調(diào)節(jié)操作平臺尺寸使之適應(yīng)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(cè)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(fēng)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(cè)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(cè)邊焊接在鋼柱上，矩形鋼柱每個側(cè)面均設(shè)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(nèi)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(xiàn)一側(cè)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(yù)留插口間隙為7 mm，如果預(yù)留插口過大，則會造成平臺支架不穩(wěn)定，端頭下垂；如果預(yù)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(yù)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(jié)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(yè)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(nèi)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(fā)現(xiàn)存在問題，一定要進行更換或修補，以免工人在操作平臺內(nèi)施工時發(fā)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(diào)平，平面位置及標高調(diào)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(shè)厚5 mm的花紋鋼板，以充分保證施工人員在操作平臺內(nèi)部的安全性。

考慮到操作平臺的使用周轉(zhuǎn)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(jù)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(yù)留的多個螺栓孔進行調(diào)整（圖3）。非標準平臺板預(yù)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(diào)節(jié)幅度可達400 mm。平臺板寬800 mm，平臺板之間通過相應(yīng)的安裝螺栓連接成整體。每個連接節(jié)點骨架梁位置設(shè)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(zhuǎn)率，既節(jié)省了操作平臺加工費用，又提高了安裝的效率，無論是經(jīng)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(shè)置上人孔，使得施工人員通過鋼梯上至操作平臺內(nèi)部。上人孔位置的平臺板設(shè)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(zhuǎn)蓋板一側(cè)焊接φ8 mm鋼筋，鋼筋一端插入操作平臺的圓管內(nèi)，從而可以實現(xiàn)上人蓋板自由轉(zhuǎn)動（圖4）。

圖4 操作平臺示意

平臺板外側(cè)骨架的側(cè)面，焊接用于固定欄桿的方管基座，方管規(guī)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(yù)留的方管基座固定，基座高度210 mm，基座一側(cè)開孔并設(shè)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(cè)向穩(wěn)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(jié)點，防止出現(xiàn)連接不牢固的現(xiàn)象。

3.2.6 安裝防風(fēng)圍擋

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

圖5 焊接防風(fēng)措施

在焊接操作平臺內(nèi)部放置焊煙凈化器成品設(shè)備完成焊煙凈化工作，使得焊接操作環(huán)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(yè)位置，并使其隨著焊接位置的變動而不斷調(diào)整，從而使整個焊接過程的焊接環(huán)境保持達標狀態(tài)。

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(nèi)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(qū)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(zhì)量。

4 巨型鋼柱裝配式焊接操作平臺施工技術(shù)特點

1）巨型鋼柱獨立焊接操作平臺不需要搭設(shè)腳手架平臺，節(jié)約了腳手架的搭拆及租賃費用，經(jīng)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(xiàn)空間內(nèi)多工種交叉作業(yè)，有利于節(jié)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(fù)應(yīng)用于不同截面鋼柱的焊接工作，便于現(xiàn)場周轉(zhuǎn)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(wěn)固的空間內(nèi)進行焊接、探傷等作業(yè)，有效降低了高空焊接作業(yè)的安全風(fēng)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(fēng)、防雨作用，可以在中雨、微風(fēng)天氣情況下連續(xù)焊接，有效地節(jié)約了施工工期。

6）鋼柱焊接操作平臺內(nèi)封閉空間較大，可放置焊煙凈化器，以達到凈化焊接產(chǎn)生的廢氣的目的，起到了良好的環(huán)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(chǎn)生的火星的作用，有效地降低了因焊接導(dǎo)致的火災(zāi)風(fēng)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(dǎo)致工人在操作平臺內(nèi)行走、施工時出現(xiàn)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(nèi)，并且平臺與支架連接牢固。

檢查各個裝配式的連接節(jié)點，查看螺栓數(shù)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(jié)點檢查無誤后方可使用。

6 結(jié)語

豐臺站現(xiàn)場共計450根鋼柱，每根鋼柱設(shè)置5個鋼柱對接口，總計需要搭設(shè)2 400多個平臺，通過現(xiàn)場合理組織，操作平臺在各區(qū)段周轉(zhuǎn)搭設(shè)，可節(jié)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(fēng)措施的改進，有效地確保了在微風(fēng)、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(shù)支持，為豐臺站的施工帶來了巨大的效益。