摘要：根据三峡天津海上测风塔项目钢结构的加工过程，编写了测风塔基础钢管桩、钢桁架工厂加工及码头拼装施工工艺，分析了制作工艺中拼装及焊接等工序的操作控制重点，所取得的经验可供同类结构工厂施工参考借鉴。
关键词：海上测风塔、钢管桩、钢桁架、工艺
1 前言
风电是可再生的无污染能源，开发海上风能前需收集海上风资源数据，海上建立测风塔可完成此项工作,本文主要对天津东部渤海海域海上测风塔基础钢管桩、钢桁架的施工工艺进行总结。
2 工程概况
三峡天津海上风电项目位于天津东部渤海海域，本座海上测风塔采用自立式，主要由基础和塔架两部分组成，基础由钢桩及钢桁架构成。钢桩及桁架的主要材质为Q355ND，钢桩及桁架采用工厂预制、码头整体拼装的工艺。
3 施工工艺流程
钢桩：原材料进厂→材料复检→钢板下料→卷焊→单节组焊→焊缝检测→防腐→整桩拼焊→焊缝检测→涂层修补→验收、吊装出运
钢桁架：原材料进厂→材料复检→构件制作→构件喷砂除锈→构件底漆喷涂→构件运输至拼装现场→拼装胎具布置→单片拼装→单片焊接→单片组立→钢桁架整体合拢拼装→ 钢桁架合拢焊接→附属构件安装→拼接焊缝喷砂涂底漆→钢桁架整体喷涂中间漆→钢桁架整体喷涂面漆→钢桁架验收、吊装出运。
4 主要施工方法
4.1工厂预制
4.1.1钢材的验收检查
钢材进厂后，按规范对其进行进场验收，不符合规范及订货要求的，不予使用，按程序处理。钢材按照不同的规格分类码放，相同规格的码放一起，并在钢垛前摆放规格标识牌。按炉批号或甲方规定进行材质复验，并与标准值对比，合格后方可使用。
4.1.2钢板下料
根据工艺图纸进行钢板的下料，切割预放量一般为2±0.5mm。切割前对气割放样线仔细校对，保证切割尺寸符合要求，同时做好下料后的标识和各项跟踪记录。
单管预制时，埋弧焊接坡口为V型，单管端头预留整桩拼接坡口。不同板厚对接时较厚的一侧需留过度坡，斜率不小于4:1。
4.1.3预弯（压边）、卷板
使用液压机进行钢板预弯（压边）,卷板机卷板，完成后找正，控制开口间隙符合要求，然后点焊固定。
4.1.5单管拼对
单管在托辊设备上进行拼对，施工前对托辊设备找平，检查稳定性。管节对接需保证两管同轴，且两管节的纵焊缝错开一定角度（根据设计要求），控制管对接间隙应符合工艺要求，检查各项参数无误后点焊固定。
4.1.6焊接
钢管桩的工厂内焊接采用埋弧焊，即管拼接后埋弧焊接纵缝，短节拼对后埋弧焊接环缝单。码头拼对采用埋弧焊与二保焊相结合焊接纵缝工艺。
钢管桩及钢桁架主材材质为Q355ND，根据焊接工艺评定，焊接材料选用如下，埋弧焊：THM-43B/SJ101,实芯二保焊：ER50-6，药芯二保焊：THY-51B。
4.1.7除锈、涂装
钢管桩单节及钢桁架构件采用抛丸除锈，除锈等级Sa2.5。按规范要求喷砂除锈后4小时内需完成喷漆工作。多遍涂层施工时要连续，不能隔夜。涂装严格按涂料说明书要求控制各组分比例，并进行充分搅拌和熟化；每道油漆时间间隔符合涂料使用要求。漆膜干透前，要避免摩擦、撞击或其他液体沾染，严禁踩踏。
4.2现场拼装
4.2.1钢桩整桩拼对
钢桩：整桩拼接工艺与单管拼对相同，拼接整桩的托辊要牢固稳定，胎具上各组滚轮的中心轴线偏差需小于2mm，定期对托辊设备的水平度、间距检查并及时调整。
整桩拼接完成后，用轨道式运桩小车按打桩顺序摆放在固定承台上，每根桩均用木楔固定牢靠。
钢桩拼接完成后对焊缝位置及磕碰处进行补涂。
4.2.2钢桁架拼装
（1）胎具布置
钢桁架整体拼装使用单片卧式、整体组立的工艺。拼装现场布置卧式拼装胎具、组立拼装胎具两种。
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卧式拼装法能大量减少高空作业量，降低构件组对、焊接难度，有效保证焊接质量。拼装现场布置两副卧式拼装胎具，同时拼装两个单片。根据钢桁架结构特点制作圆弧形胎具。
胎具布置前在地面进行尺寸放样，并在地面做好标记，将预制好的工装胎具落位于设置好的点位，使用水准仪将胎具标高调整至统一高度，最后将承重H型钢与地面固定牢固，防止构件组对时出现滑移、倾倒。
组立拼装胎具由标高定位钢板及角度定位型钢焊接制成，标高定位钢板保证两单片位于同一标高，角度定位型钢保证单片的倾斜度符合要求。
（2）单片组对、焊接
a.将Φ1000mm钢立柱吊装就位于胎具上，钢立柱一端通过线坠与地面放样线对齐，切割余量统一留在钢管柱另一端，微调两钢管立柱之间间距至设定值然后点焊加固。
b.画出钢管立柱腰线及横撑、斜撑轴线，并将关键交点做好标记。如下图所示。
c.依次安装Φ457mm横撑、斜撑等构件，就位后复测各部件相对尺寸，无误后点焊加固。
d.钢管斜撑与钢立柱之间相贯连接，设计对此处焊接质量要求高，均为全熔透I级焊缝，单片组对完成后根据钢结构焊接规范（GB50661）要求对相贯节点处进行处理，直至符合规范的要求。
e.焊接采用二保焊的方法，根据钢结构焊接规范（GB50661）要求以及各节点具体特征进行焊接，焊接过程中严格执行焊接工艺，保证焊接质量。
（3）整体组对、焊接
a.单片吊装就位：单片卧式组对、焊接完成后，使用汽车吊吊装单片，单片立起后吊装至整体拼装胎具上，调整单片角度直至与胎具角度相吻合，复核两片之间相对尺寸，符合要求后加固。
b.脚手架搭设：在钢桁架四周搭设脚手架，脚手架搭设既需要符合相应规范要求，还需满足桁架组对、焊接施工方便，本工程搭设满堂脚手架。
c.脚手架搭设完成后，依次安装桁架两侧横撑、斜撑及附属构件。安装位置提前放线将关键点作好标记，各构件定位完成后进行整体焊接。
（4）消除应力
钢桁架整体拼装焊接后,根据设计要求通过振动时效工艺消除残余应力,残余应力消除由第三方专业单位进行设计及施工。
（5）除锈、防腐
按照设计文件要求，表面除锈应达到Sa2.5级。所有钢材下料完成后喷涂底漆运至拼装现场，整体焊接后进行构件油漆损伤及现场焊缝进行补涂底漆，最后整体喷涂中间漆、面漆至设计要求。
5质量控制重点
基础钢桩、钢桁架施工质量控制点较多，结合本次施工将几个重要控制点进行分析如下。
（1）放样下料：钢桁架主构件采用相贯线数控切割机下料，下料尺寸的精准度直接影响后期拼装工作，在本工序中需仔细检查放样是否准确，下料是否符合图纸要求。
（2）放地样：地样是胎具摆放及单片组对的基准，按照设计图纸1:1在组装场地画出地样，尺寸的准确性决定后期制作的精度，需进行重点控制。
（3）组对间隙、坡口角度、焊接质量：钢桁架主结构相贯连接的组对的间隙、剖口角度决定后期焊接施工的难度及焊接质量，需严格按照施工工艺进行控制，保证焊接质量符合设计及规范要求。
（4）焊接：钢桩及钢桁架的主要受力焊缝均为Ⅰ级焊缝，焊接要求较高。钢桩及钢桁架的码头焊接属于露天作业，受环境影响较大，施工过程中需做好防风措施，雨雪天气禁止施焊，湿度较大的天气施工前预热钢板去除湿气。做好焊接材料的存放工作，施工前检查焊接材料的完好性，按规定需烘烤的材料烘烤后使用。所有焊接人员需持与焊接项目匹配的证书上岗，焊接考试不合格的焊工禁止从事焊接。
（5）涂装质量：测风塔钢桩、钢桁架使用位置位于海上，油漆涂层是保证钢结构使用寿命的重要措施，涂装施工中严格按照油漆说明及规范操作。
6结语
测风塔基础钢桁架工厂预制的工艺有很多种，不同的施工工艺均可实现最终目的，根据工厂的具体特点可灵活制定，此次总结的施工工艺可供国内渤海湾地区相类似的工程施工借鉴。
参考文献
[1] 《钢结构焊接规范》(GB50661-2011).
[2] 《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2011).
论文作者:慕绍龙
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/28
标签：桁架论文; 胎具论文; 构件论文; 钢管论文; 海上论文; 钢板论文; 工艺论文; 《科学与技术》2019年第22期论文;