高架車站鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

楊宏星

（寧杭鐵路有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310007）

該工程共8個高架車站,站臺部分全部采用鋼結(jié)構(gòu)。設(shè)計造型各有不同,但結(jié)構(gòu)形式基本為門式剛架結(jié)構(gòu),主要采用焊接變截面H型鋼,但剛架全部為弧形結(jié)構(gòu)。而剛架與基礎(chǔ)采用鉸接的形式,鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)難度較大,針對各站的設(shè)計不同,現(xiàn)場采用了不同的吊裝工藝。

1 工程特點和難點

本工程主要特點是施工場地狹窄,高架橋已施工完成,吊裝條件差,采用機械吊裝難度大,而且多采用分段吊裝,臨時支撐在受力、吊裝精度方面要求較高。由于設(shè)計柱腳處為鉸軸連接,測量定位困難,必須采用先進的儀器進行跟蹤測量校正。

2 吊裝方案選擇

由于各高架車站的結(jié)構(gòu)形式基本一樣,因此根據(jù)工程特點、結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件重量及現(xiàn)場場地情況確定鋼結(jié)構(gòu)吊裝方案,采用“整體分段拼裝、整體分段吊裝、單側(cè)整體吊裝和散件吊裝相結(jié)合”的工藝進行,主吊機械沿著結(jié)構(gòu)外側(cè)進行吊裝,在地面上布置1臺80t 汽車吊作為主剛架吊裝,1臺50t 汽車吊作為次剛架、連梁及檁條的吊裝。同時在橋面軌行區(qū)內(nèi)布置1臺25t 輪胎吊,負責(zé)軌行區(qū)中間部分次剛架及支撐等構(gòu)件的吊裝。

3 主剛架拼裝

依據(jù)吊裝方案,大部分構(gòu)件在工廠內(nèi)分段制作,現(xiàn)場拼裝。為了保證吊裝精度,現(xiàn)場依據(jù)工廠制作工藝圖進行放樣,并將其放樣在剛性平臺上,下面采用路基板作為拼裝基礎(chǔ),在路基板上吊裝胎架,保證剛架拼裝時的精度,同時對焊接變形起到控制作用。拼裝如圖1所示。

在拼裝焊接后,經(jīng)過實測檢查,全部保證了剛架的拼裝精度。

4 吊裝工藝

4.1 剛架分段

剛架分段基本以高低跨剛架分別作為一個吊裝段,中間腹桿為散件吊裝。每段達18t,分段如圖2所示。分段吊裝難度大,但此分段既減少臨時支撐數(shù)量,又可減少空中對接焊縫數(shù)量,有利于保證焊接質(zhì)量,同時可節(jié)省機械臺班費用。

4.2 吊裝工藝

4.2.1 索具的確定

主剛架拼裝后總長度達40m,其形狀為“7”字形。吊裝時重心計算相當(dāng)復(fù)雜,一次便找準(zhǔn)吊點是難點所在。為了準(zhǔn)確確定吊點位置及索具的長度,充分利用CAD 實體求出構(gòu)件的重心,比以往的計算要簡單,而且比較準(zhǔn)確。由于主剛架截面大,其吊裝點位置間距不宜過大,而間距越小,索具受力越有利。通過計算,一點吊裝時構(gòu)件不會產(chǎn)生變形。實際施工中,為確保構(gòu)件在吊裝中不產(chǎn)生變形,在起吊時配合1臺25t 汽車吊進行翻身。

4.2.2 吊裝步驟

基座→臨時支撐→低跨主剛架吊裝→腹桿吊裝→高跨主剛架吊裝→次剛架、連梁、中間檁條吊裝。

4.2.3 支座吊裝

由于支座是主剛架的主要基礎(chǔ)部分,其吊裝精度必須達到要求,如支座出現(xiàn)標(biāo)高差時,會造成剛架旁彎整體。支座標(biāo)高調(diào)整可通過螺母進行調(diào)節(jié),待整個支座調(diào)整好后,再進行復(fù)測,復(fù)測無誤后焊接限位擋板,然后進行高強無收縮料灌漿。達到強度后再進行剛架吊裝。

4.2.4 臨時支撐吊裝

主剛架吊裝前先吊裝臨時支撐,臨時支撐高度較低,一般8m 左右,在吊裝過程中相當(dāng)于主要受力柱,其不僅要求吊裝位置準(zhǔn)確,而且必須達到受力要求。經(jīng)過計算及充分利用現(xiàn)有臨時支撐,臨時支撐采用└100×6 制作成2000mm×2000mm 的格構(gòu)式柱,部分采用Φ273mm×8mm無縫鋼管作為立柱。

臨時支撐采用50t 汽車吊站在站臺下面兩側(cè)進行吊裝,吊裝后采用4 根纜風(fēng)繩從四個方向加以固定,吊裝時必須采用全站儀跟蹤測量,且精度須滿足要求,保證主剛架落在臨時支撐上,而且須達到軸心受壓。臨時支撐下面底座可直接落在軌行區(qū)中間道床板上,但下面利用木板或橡膠板進行保護,防止道床板破壞。

4.2.5 主剛架吊裝

當(dāng)臨時支撐就位固定后,進行主剛架吊裝,主剛架吊裝首先要進行翻身。翻身在整個剛架吊裝過程中是難度最大的工序。吊裝時采用2臺吊車,其中1臺主吊機械,1臺配合機械。主吊機械在翻身后直接起吊,配合機械在翻身后配合主吊機械進行起吊,當(dāng)主吊機械起吊至一定位置,且主剛架離開地面時,配合機械緩慢松鉤。當(dāng)主吊機械轉(zhuǎn)動主臂,配合機械吊索不再受力時,將配合機械移走,由主吊機械完成主剛架的就位。

主剛架吊裝,首先吊裝低跨主剛架,低跨主剛架吊裝就位并進行測量校正后,進行低跨主剛架之間連梁的吊裝。同時進行頂部兩端腹桿的吊裝。腹桿吊裝后即可吊裝高跨主剛架,高跨主剛架吊裝同低跨基本相同。但高跨主剛架吊裝直接就位于高低跨之間的腹桿上,校正準(zhǔn)確后再進行其它腹腔桿的安裝。

4.2.6 主剛架校正

當(dāng)主剛架吊裝就位后,利用全站儀定位測量。測量準(zhǔn)確后,在臨時支架上焊接支托板,將剛架直接落在臨時支架托板上,如圖3所示。

為避免卸載后桁架標(biāo)高低于設(shè)計標(biāo)高,在吊裝時采用預(yù)起拱的方案,將主剛架的頂標(biāo)高調(diào)高30mm 左右,以保證剛架卸載后標(biāo)高基本與設(shè)計相近。校正主要從兩個方面加以控制,即軸線和標(biāo)高。

校正軸線主要是利用剛架上的2根纜風(fēng)繩加以控制,標(biāo)高控制以千斤頂作為主要調(diào)節(jié)工具。當(dāng)標(biāo)高與軸線全部準(zhǔn)確后,將剛架與臨時支撐擋板加以點焊固定,同時將下面鉸支座處與預(yù)埋件固定。

4.2.7 次剛架、連梁、檁條吊裝

當(dāng)主剛架吊裝校正后,進行次剛架及檁條的吊裝,其吊裝比較簡單,基本吊裝原則是從中間向兩端吊裝。中間部分次剛架及檁條主要采用軌行區(qū)上面的25t 輪胎吊,其移動方便,基本不受軌行區(qū)道軌的影響。

4.2.8 焊接施工

因廣州地區(qū)陰雨季節(jié)多,焊接質(zhì)量是控制的關(guān)鍵。所有車站結(jié)構(gòu)的對接焊縫均為一級焊縫,其它焊縫多為二級焊縫,檁條為三級焊縫,焊接工程量大。鋼材材質(zhì)全部為Q345B 低合金鋼,焊材選用E5015 系列焊材。針對焊接現(xiàn)場制定相應(yīng)的焊接方案,并制定雨季施工方案,拼裝時地面均搭設(shè)了防雨棚,并多采用二氧化碳氣體保護焊,提高了施工進度。高空焊接多采用手工電弧焊,施工中均實行了三檢制度,焊接質(zhì)量全部合格。最終經(jīng)過三方面的無損檢測,合格率100%。

5 卸載方案

作為大跨度鋼結(jié)構(gòu),其采用分段吊裝時基本存在卸載工藝。由于卸載過程是一個力的傳遞和受力體的轉(zhuǎn)換過程,因此是一個動態(tài)過程。在此過程中,力的傳遞與受力體的轉(zhuǎn)換必須要遵循“合理、有序、平穩(wěn)、緩慢、均勻”的原則。卸載主要采用液壓千斤頂作為卸載工具。首先將千斤頂全部置于臨時支撐托梁上,即剛架梁下面,并與托梁加以固定。由9組人員同時開始頂升千斤頂。當(dāng)千斤頂頂緊剛架后,利用割槍將托板割掉,由9人同時放松千斤頂。

卸載時要統(tǒng)一指揮,保證同步,且嚴格執(zhí)行卸載原則,不可一次性卸載完成,應(yīng)分兩步進行卸載。卸載時要進行跟蹤測量和監(jiān)控。通過整體卸載,最后下?lián)现禐?0～30mm,實現(xiàn)了預(yù)期目的。

[1]曹小衛(wèi).廣州地鐵四號線高架車站鋼結(jié)構(gòu)安裝[J].廣東建材，2007-07-20.