金屬屋面鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架吊裝施工技術(shù)

張 凱

(中鐵十六局集團第二工程有限公司,天津 300162)

龍南東站位于江西省贛州市龍南縣里仁鎮(zhèn)，對于當?shù)氐慕?jīng)濟區(qū)有非常大的拉動作用。龍南東站定位為龍南縣給外地人的第一張名片，鋼網(wǎng)架金屬屋面在整體形象中起到?jīng)Q定性的作用。因此，能夠按照“精細、精致、精心、精品”的要求，做好龍南東站金屬鋼屋面網(wǎng)架，對鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架施工技術(shù)研究具有一定的指導(dǎo)價值。

1 工程概況

龍南東站地處江西省龍南縣，站房中心里程DK104+738.4，站房為正線下式，站臺為橋式站臺。站房總建筑面積9 999 m2，站場規(guī)模2臺4線，車站設(shè)側(cè)式站臺2座。網(wǎng)架規(guī)模尺寸156.9 m×17.5 m×2，投影面積約5 300 m2，重量約260 t。該工程鋼網(wǎng)架為焊接球節(jié)點正放四角錐網(wǎng)架，下旋多柱點支撐，網(wǎng)架支撐最大跨度為32.7 m，最大懸挑長度為7.4 m，支撐采用成品絞支座，支座支撐在下部結(jié)構(gòu)的柱頂。下部支撐形式為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，屋面采用雙層金屬板屋面系統(tǒng)。

2 施工總體設(shè)計

鋼網(wǎng)架覆蓋兩個側(cè)式站房，由于兩側(cè)為設(shè)備辦公區(qū)，不具備原位拼裝條件，更不能采取整體吊裝條件，故采取分塊吊裝施工方案。

2.1 施工總體思路

該工程網(wǎng)架與支座、馬道在地面焊接完成后，與網(wǎng)架同時吊裝，吊裝每側(cè)分為5個單元，每個單元長度及重量分別為一區(qū)長度38.1 m，重30.9 t；二、四區(qū)長度32.7 m，重約26.1 t；三、五區(qū)長度21.23 m,重約17 t。吊裝順序由一區(qū)→二區(qū)→三區(qū)→四區(qū)→五區(qū)，如圖1所示。

2.2 工程施工準備工作

1)吊車的選擇

根據(jù)分塊重量、吊車參數(shù)、吊裝作業(yè)設(shè)計圖及實際施工條件，采用兩臺130 t汽車吊進行鋼結(jié)構(gòu)的安裝，吊車最大旋轉(zhuǎn)角度小于245°，最小起吊角度60°，滿足作業(yè)要求。

2)鋼絲繩選擇

選取8根直徑17.5 mm鋼絲繩，其中4根長度12 m，4根長度11.45 m。通過鋼絲繩長度調(diào)整網(wǎng)架橫坡，吊裝就位時支座可同時吊裝到柱頂設(shè)計位置，保證支座不受損傷。

根據(jù)吊裝作業(yè)鋼絲繩示意圖所得(圖2)：4Fsin52°=15.4 t、F=4.8 t，得單根鋼絲繩承受的最大拉力為4.8 t。通過查看鋼絲繩規(guī)格表，選用17.5 mm鋼絲繩，由鋼絲繩參數(shù)表知鋼絲繩破斷拉力為14.5 t。鋼絲繩的安全系數(shù)A=2.5，滿足要求。

3)吊點選擇

根據(jù)網(wǎng)架受力特點，吊點設(shè)置在支座橫向一排下旋球，距離網(wǎng)架縱向邊緣1跨的位置，此位置受力最佳。經(jīng)過BIM模型驗算，此位置不需要對網(wǎng)架進行額外的加固及加強。

防滑措施為吊點的下弦球底部順鋼絲繩方向設(shè)置卡碼，鋼絲繩穿過卡碼，防止吊裝過程中鋼絲繩滑動。

4)現(xiàn)場吊裝人員配備及分工見表1。

表1 現(xiàn)場吊裝人員配備及分工

5)吊車基礎(chǔ)及驗算

吊車支腿基礎(chǔ)采用原地面20 cm厚C20加筋硬化場地，上面鋪設(shè)1.5 m×1.5 m×0.01 m鋼板，鋼板上方墊枕木，作為吊車支腿基礎(chǔ)。

鋼板面積約2.25 m2，總受力面積18 m2，計算荷載48.5×1.2+50.5×1.2+31×1.4=162.2 t=1 622 kN，P=1 622/18=90.1 kPa，動力荷載1.2×90.1=108.12 kPa,C20地基承載力20 MPa>108.12 kPa。滿足要求。

6)網(wǎng)架吊裝工況驗算

計算采取BIM建模，導(dǎo)入結(jié)構(gòu)計算軟件，根據(jù)整體設(shè)計思路、荷載和邊界等條件，選取其中三個單元體為一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)吊裝階段關(guān)鍵的施工過程作為計算工況。經(jīng)計算，位移小于10 mm，應(yīng)力比小于1，滿足要求。

3 方案實施

該工程采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，采用兩機抬吊方式。單元體吊裝高度(臂長)最大45.5 m，最大重量30.9 t，經(jīng)檢測合格采用8點綁扎兩機抬吊方式進行起吊。該工程網(wǎng)架與馬道在地面同時焊接完成，與網(wǎng)架同時吊裝。吊裝每側(cè)分為5個單元，每個單元長度及重量分別為一區(qū)長度38.1 m，重約30.9 t；二、四區(qū)長度32.7 m，重約26 t；三、五區(qū)長度21.23 m,重約17 t。吊裝順序由中間向兩邊吊裝。吊車選取2臺130 t吊車，回轉(zhuǎn)半徑22 m，臂長45.5 m。選取8根直徑17.5 mm鋼絲繩，其中4根長度12 m，4根長度11.45 m。通過鋼絲繩長度調(diào)整網(wǎng)架橫坡，吊裝就位時支座可同時吊裝到柱頂設(shè)計位置，減小安全隱患。

3.1 吊車站位

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，距離網(wǎng)架安裝中心22 m，兩臺吊車設(shè)置在安裝位置一側(cè)對稱停放，兩臺吊車距離20 m。

3.2 吊裝準備

試吊：全面檢查起重設(shè)備、纜風(fēng)、地錨、吊索、滑輪組、網(wǎng)架尺寸、指揮信號。

正式起吊：網(wǎng)架在四個角設(shè)置牽引繩，在起吊和空中移動過程中防止網(wǎng)架出現(xiàn)晃動，碰撞其他構(gòu)件。

3.3 網(wǎng)架空中抬吊

網(wǎng)架在提升過程中必須做到同節(jié)奏提升，通過吊車的智能識別系統(tǒng)，實現(xiàn)兩臺吊車受力誤差小于1 t，以均勻一致的速度上升，避免發(fā)生安全事故，相鄰點提升高差控制在100 mm以內(nèi)。

3.4 多機抬吊升降速度

多臺抬吊的關(guān)鍵是每臺起重機吊鉤升降速度一致，否則會造成起重機超載、網(wǎng)架受扭等事故。采取措施控制起吊速度，每臺起重機分別吊以相同重量，測出每臺起重機的起吊速度。如果速度相差不大，起重機可從調(diào)整油門大小來調(diào)整速度；如果速度相差較大，則用多穿鋼絲繩的辦法減速，但進油量與油溫有關(guān)，所以抬吊時應(yīng)將起重機發(fā)動片刻后再進行吊裝。此外，吊裝時必須統(tǒng)一信號，做到起步停車一致。

3.5 網(wǎng)架就位吊裝

被吊裝網(wǎng)架緩慢移動并下落接近支座時，作業(yè)人員采取安全措施后對網(wǎng)架進行臨時固定焊接。

校正軸線：吊裝前標出中線，就位時確保中心線對齊軸線。

3.6 網(wǎng)架對接，就位步驟

每一個單元體網(wǎng)架可以實現(xiàn)單獨就位對接的方式，在網(wǎng)架吊裝前把相對應(yīng)的支座按照圖紙要求安裝在相對應(yīng)的位置。網(wǎng)架吊裝就位時要經(jīng)過精準測量，把軸線尺寸控制在設(shè)計要求的范圍內(nèi)，就位后實施支座與預(yù)埋件的固定并焊接。在每個單元體對接時從每個對接線的中心向兩邊擴散安裝，消除安裝的積累誤差和提高安裝的精確度。

3.7 注意事項

吊裝作業(yè)人員必須有熟練的鋼結(jié)構(gòu)安裝經(jīng)驗；起重人員持有特種人員上崗證；起重司機應(yīng)熟悉起重機的性能、使用范圍、操作步驟，同時應(yīng)了解鋼結(jié)構(gòu)安裝程序、安裝方法，起重范圍內(nèi)的信號指揮；司索工應(yīng)經(jīng)過嚴格的培訓(xùn)，必須熟知該工程的安全操作規(guī)程；司機與指揮人員吊裝前應(yīng)相互熟悉指揮信號，包括手勢、旗語、哨聲等。

在高空作業(yè)的人員必須遵守高空作業(yè)安全技術(shù)規(guī)程，戴好安全帽，系好安全帶，保證安全帽下頜帶系緊，安全帶應(yīng)高掛低用。

起重機機械的各項指標應(yīng)進行嚴格檢查，機械路面及軌道應(yīng)堅實平整、無積水。吊裝前應(yīng)進行試吊，試吊驗收完成后再進行正式吊裝作業(yè)，不得超負荷吊裝，不準在吊裝中維修機械，嚴格遵守安全操作規(guī)程“十不吊”，在吊裝區(qū)域內(nèi)設(shè)置安全警戒線，非作業(yè)人員不得入內(nèi)。檢查鋼絲繩的使用情況，檢查各項指標符合要求后方可使用；鋼絲繩不得扭勁及結(jié)扣，繩股不應(yīng)凸出，各種使用情況安全系數(shù)不得小于標準；鋼絲繩在滑輪與卷筒的位置應(yīng)正確，在卷筒上應(yīng)固定可靠。吊鉤在使用前檢查表面有無裂紋及刻痕；吊鉤是否有變形；嚴禁在吊鉤上補焊、打孔。吊鉤表面必須保持光滑，吊起鋼網(wǎng)架距離原支座20～30 cm時，應(yīng)停鉤檢查設(shè)備和吊物有無異常情況，如有問題停止吊裝，并及時處理。

鋼網(wǎng)架懸空后注意要嚴格執(zhí)行安全應(yīng)急措施，做好應(yīng)對各種安全問題的預(yù)案。使用手拉葫蘆提升重物時，拉動鏈條時只許一人操作，嚴禁兩人及兩人以上一起拉動，操作時嚴禁站在葫蘆的正下方。

兩機抬吊注意應(yīng)選用同類型起重機，根據(jù)起重能力對吊點進行荷載分配。兩機抬吊在操作過程中要相互配合，工作協(xié)調(diào)，盡量保持平衡。信號指揮明確，分指揮必須聽從總指揮；禁止高空拋物，所用工具必須放置在隨身攜帶的工具包內(nèi)。起吊過程中，吊物下嚴禁站人，牽拉攬風(fēng)繩人員必須保持一定距離；當系桿或檁條安全連接后，安全人員確定穩(wěn)定后，才允許松吊勾；吊裝范圍內(nèi)設(shè)立警示線。

4 結(jié) 語

該工程采用BIM技術(shù)，保證了對接部位尺寸的準確，提高了高空拼接進度，保證了網(wǎng)架整體質(zhì)量。吊點選取合理，避免造成額外的加固措施，進而保證了方案的經(jīng)濟性。