提高大規模勁性鋼柱一次驗收合格率質量控制措施

王 磊 尹修偉

中國建筑第八工程局有限公司鋼結構工程公司 上海 200125

地鐵車輛段上蓋開發是指在軌道交通途經地區的上方或鄰近周邊地區進行民用建筑開發建設的土地開發方式，是地鐵車輛基地在滿足自身功能的前提下，通過在車輛基地結構內增設柱網，架設結構轉換層，在轉換層上再進行開發，并配以建設完善的設施配套，最終達到綜合利用土地、提高土地利用效率的目的[1]。

地鐵上蓋作為地鐵用地的新載體，通過上蓋開發重新利用地鐵占用的土地，成為地鐵沿線土地開發的新型模式，突顯了地鐵上蓋項目開發對城市土地的高效利用。目前大中城市土地供應日益緊張，充分發掘地鐵車輛段用地發展的潛力，建設、開發及利用車輛段上蓋空間，實現上蓋物業與周邊用地功能一體化開發，在改善城市交通的基礎上有效推動城市的合理化布局，對促進城市的長遠發展具有重要的意義。本工程為上海某新建地鐵線路車輛段，工程效果如圖1所示。

圖1 工程效果圖

1 工程概況

某地鐵車輛段工程位于上海市浦東新區，該工程結構形式為型鋼混凝土框架結構，總用鋼量約9 000 t，鋼構件主要為十字形勁性鋼柱，勁性鋼柱總數為696根。B區鋼柱單根長度達14.3 m，部分鋼柱長度15.3 m；C區鋼柱單根長度14.3 m，部分長度19.3 m。工程占地面積約299 800 m2，總建筑面積391 918 m2；地上結構為1層，結構總高度9.5 m（圖2）。

2 工程質量形成過程

圖2 鋼結構工程概況

本工程鋼結構施工過程主要包括鋼構件工廠制作和現場安裝2個階段[2]。構件制作階段主要包括下料、組裝、焊接等工序，安裝階段工序主要有地腳螺栓預埋、鋼柱吊裝、測量校正等。切實保證鋼柱的加工制作質量和現場安裝及測量校正質量，能有效提高鋼柱安裝驗收的合格率，對于確保鋼結構工程質量及安裝進度具有重要意義。本文主要從鋼構件加工制作、地腳螺栓預埋、鋼柱安裝及測量校正等方面論述提高鋼柱安裝驗收合格率的質量控制 措施。

3 構件加工質量控制

由于本工程鋼柱長度長，板厚較大，構件加工環節質量控制的難點在于下料組裝質量、焊接過程可能出現的扭曲變形等。針對可能出現的構件扭曲、彎斜等進行針對性的技術交底，明確構件加工質量控制措施，在下料—組裝—焊接等加工工序上做好預防措施。

1）采用數控多頭火焰切割機切割下料，保證切縫順直，組裝成十字構件時設置臨時筋板，確保組裝尺寸符合要求。

2）焊接時采用自動埋弧焊及多層多道焊，降低因焊接一次熱量輸入過多引起焊縫金屬與母材溫差過大而產生的焊接變形。

3）地腳螺栓孔制孔時采用數控鉆床或者搖臂鉆制孔，構件端部采用數控銑床端銑，確保構件地腳螺栓孔位置準確及頂部對接面平整。

4）派駐駐場監造，對構件加工進行過程監督，保證變形預防措施切實有效地實施。

5）本工程單根鋼柱最長達15.3 m，加工好的成品鋼柱須堆放平整，有序排布，禁止因多層堆放時間過長引起的鋼柱潛在彎曲變形。

4 預埋地腳質量控制

本工程的一大特點是勁性鋼柱多達到696根，每根勁性柱均采用地腳螺栓固定，B區每根鋼柱采用4個地腳螺栓固定，C區和F區每根勁性柱采用12根地腳螺栓固定，地腳螺栓總數多達4 112根。地腳螺栓預埋是鋼結構現場施工的第一道工序，大批量的地腳螺栓位置和標高的準確定位是一大重、難點，對后續鋼柱安裝的合格率有重大影響，為此采取如下方法進行地腳螺栓質量控制。

1）在埋設鋼結構地腳螺栓前，根據深化鋼柱柱腳板孔位制作地腳定位模板，定位模板孔徑大于地腳螺栓孔徑2 mm，預埋時以2個地腳螺栓的坐標位置對每根柱子所有的地腳螺栓進行準確定位，既提高了施工效率，又確保地腳螺栓預埋精度。同時根據計算確定定位板標高，在測量過程中以定位板標高控制每根柱地腳螺栓的頂部標高。

2）地腳螺栓安裝時，全站儀定位地腳螺栓坐標，調整定位板板頂標高。安裝完成后將定位板與結構鋼筋焊接固定，將地腳螺栓用螺帽與定位板固定（圖3）。

圖3 地腳預埋定位板

3）安裝地腳螺栓就澆筑混凝土前，地腳螺桿上部的套絲部分螺桿及螺母須抹上黃油后用塑料布包裹，并用鐵絲綁扎牢固。

4）澆筑混凝土時避免混凝土直接沖擊地腳螺栓，防止混凝土在地腳螺栓附近大幅度堆積，避免振搗器在地腳附近過振。在澆筑混凝土時，加強對地腳螺栓的監測，用全站儀、經緯儀隨時對各組地腳螺栓復核，發現偏差及時進行校正。

5 鋼柱安裝質量控制

鋼柱安裝是整個工程質量控制的關鍵環節，對鋼柱安裝的合格率起到決定性的影響。前期預埋地腳螺栓質量經嚴格控制后，鋼柱安裝時的質量控制重點在于柱本體的安裝及測量校正，即對柱身垂直度、柱頂坐標及標高的綜合控制。

鋼柱安裝前認真做好技術交底，明確垂直度、柱頂坐標及標高的設計及規范要求，并從以下幾點進行安裝質量 控制。

1）鋼柱安裝前，應對鋼柱的外觀質量進行檢查，鋼柱在現場存放應做好防變形及防雨水措施。

2）鋼柱安裝前將柱腳板下部的螺母調平，柱腳所有螺母頂部標高調節至柱底標高，防止鋼柱柱底螺母因高度不一致導致在鋼柱自重力作用下的地腳螺栓失穩。

3）鋼柱緩慢起吊，防止因快速起鉤造成的柱身彎曲；安裝時鋼柱下落至柱底板稍高于地腳螺栓時，將柱底板螺栓孔對準地腳螺桿，緩慢下落，防止柱底板對地腳螺母造成沖擊。

4）鋼柱安裝就位并墊上墊塊后，臨時緊固螺母，采用千斤頂對鋼柱垂直度、柱頂坐標及標高綜合校正，使三者測量數值均符合規范要求后緊固螺母，圍焊墊塊。

5）鋼柱安裝校正并驗收合格后，及時將柱底板和基礎頂面之間的空隙用微膨脹混凝土澆筑密實，同時復測鋼柱的垂直度、柱頂坐標及標高。

6 儀器設備因素控制

本工程鋼柱安裝測量工作量大，經緯儀、全站儀等測量儀器設備對構件的安裝質量起到一定的制約作用，采用高精度、高靈敏度的測量儀器對鋼柱安裝合格率起到保障作用。

1）本項目采用高精度TC402和TS06plus萊卡全站儀，其中，TS06plus測角精度2″，測距精度1.5 mm＋2×10-6D（D為實際測量距離）。

2）測量儀器投入使用前，儀器檢測證書必須有效且標定日期距使用期不大于標定證書或規范規定的時間間隔。

3）棱鏡使用前檢查是否有松動、歪斜，并對棱鏡進行調校，全站儀測量時注意棱鏡模式、棱鏡常數及棱鏡高是否正確。

4）全站儀測控點設置在質地堅硬的基礎上，按照調平—對中—再調平—再對中的順序使用，對中誤差符合要求，前視和后視清晰，讀數可靠。

7 環境及方法等因素控制

影響工程質量的因素主要有人、材料、機械、方法和環境（4M1E）[3]，為提高本工程鋼柱安裝合格率，在人、方法、環境等方面加強質量控制的方法如下：

1）測量人員持證上崗；對校正測量人員進行技術交底，熟悉本工程測量方法、技術要求及規范對鋼柱的垂直度、柱頂坐標及標高偏差的要求。

2）引測控制點后視閉合，每一控制點后視對中偏差1 mm。同時加強場內控制點引測質量管控，對引測至場內的每個控制點在引測后的情況進行復測，保證對中偏差符合規范要求。

3）鋼柱吊裝前在柱頂翼板貼設2塊反光貼片，貼設位置為2塊垂直翼緣板。校正時架設2臺全站儀在2個垂直方位，對鋼柱位置坐標及垂直度同時校正，記錄校正原始 數據。

4）原始測控點距離場區較遠，空氣溫度與濕度較大時引測場內控制點易引起較大偏差，宜在溫濕度均較低且光照充足的傍晚引測控制點。

5）本工程場地面積大，基坑開挖和破樁頻繁，因此產生的振動對場區內控制點會造成較大影響，需要妥善保護場內控制點，并在使用前復測。

8 結語

隨著軌道交通的發展和進步，大型地鐵上蓋建設與二次開發綜合提高了城市土地的利用效率，高質量地鐵上蓋的建設對二次開發起到很好的促進作用。本文從鋼構件加工組裝、安裝校正、儀器設備、環境方法等方面分別論述了質量控制措施。本工程實踐證明，在鋼結構工程的施工中，鋼柱安裝驗收的合格率從最初的81%逐漸提高到96%，基本實現鋼柱安裝驗收一次合格。遵循這些質量控制措施，對提高鋼柱一次安裝合格率具有很大的作用，對同類項目的鋼柱安裝具有較大的借鑒意義。

工程質量的好壞直接影響建筑物的安全性、耐久性。鑒于鋼結構工程施工復雜、專業程度高，必須加強施工過程的質量控制，做到事前計劃、事中控制、事后考評，嚴格按相關規范實施，確保工程鋼結構的施工質量[4-9]。