弧形鋼結(jié)構(gòu)雨蓬安裝及質(zhì)量控制研討

【摘要】介紹鋼結(jié)構(gòu)雨蓬施工中，為滿足鋼結(jié)構(gòu)高精度要求，合理分析吊裝及安裝先后順序，采取各種技術(shù)措施減少鋼結(jié)構(gòu)安裝中各種不利變形因素，保質(zhì)高效完成施工任務(wù)。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；雨篷；高精度；安裝

1、工程概況

1.1設(shè)計(jì)概況

北京軌道交通燕房線（主線）工程03合同段包含三站兩區(qū)間，即星城站、閻村站、大紫草塢站、星城站一閻村站區(qū)間及閻村站一大紫草塢站區(qū)間，車站為四柱三跨二層島式結(jié)構(gòu)，區(qū)間為高架形式。

車站以“書卷”為概念進(jìn)行車站鋼結(jié)構(gòu)雨棚設(shè)計(jì)，雨棚為空間框架結(jié)構(gòu)，全長約129m（兩端各懸挑5.5m），寬約21m，高約10.35m，投影面積為2583平方米。雨棚屋面擬采用鋼檁條、鋁鎂錳合金（直立鎖邊）屋面板及玻璃進(jìn)行裝修，鋼結(jié)構(gòu)工程量275噸。上部結(jié)構(gòu)采用橢圓型框架支撐，截面尺寸為H500×300×10×16mm，下部采用預(yù)埋件焊接耳板，框架與耳板間采用高強(qiáng)度螺栓栓接。

車站鋼構(gòu)件采用場內(nèi)整體制作，現(xiàn)場塔胎組裝完成后整體吊裝。全部車站共40個構(gòu)件。

1.2工程特點(diǎn)

1）車站主體結(jié)構(gòu)采用橢圓型框架支撐結(jié)構(gòu)，截面尺寸為H500×300×10×16mm，腹板為橢圓曲線構(gòu)件，控制弧線下料尺寸精度有一定難度；解決辦法是優(yōu)先采用數(shù)控切割下料，手工下料采用加工平臺1：1放樣，縮小坐標(biāo)點(diǎn)間隔（100mm）.首件進(jìn)行四方驗(yàn)收。

2）橢圓框架的組裝質(zhì)量是否能達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙的要求；解決辦法是在胎具上根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙將橢圓弧1：1放線，組裝時將H型鋼翼板緊貼弧線，以此達(dá)到與設(shè)計(jì)弧線一致的效果。

3）框架梁呈橢圓型，焊接過程中可能產(chǎn)生焊接變形，影響加工精度；解決辦法是在加工胎具上將工件卡牢、夾緊，焊接時采取對稱焊接，退步焊等方法，焊接完畢后再將工件打開，有效避免焊接產(chǎn)生的變形。

4）受橢圓框架構(gòu)件超高超寬影響，不能整體制作運(yùn)輸?shù)桨惭b現(xiàn)場，廠內(nèi)分段制作現(xiàn)場安裝時如何保證安裝精度；解決辦法是框架構(gòu)件廠內(nèi)加工時采取整體組裝、焊接，斷口處拼裝成型但不焊接，待整體焊接完畢后再進(jìn)行斷口，并做好標(biāo)記。

5）本工程鋼結(jié)構(gòu)安裝均采用高強(qiáng)度螺栓連接，因此首先保證鋼結(jié)構(gòu)位于混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)埋件的安裝精度，此項(xiàng)工作需要測量人員初測、復(fù)測及監(jiān)理驗(yàn)收等工序嚴(yán)格控制，以防在后續(xù)鋼結(jié)構(gòu)安裝工程中出現(xiàn)安裝偏差過大從而導(dǎo)致安裝不上的可能，其次是為后續(xù)玻璃幕墻的高精度安裝提供基礎(chǔ)。

2、工程規(guī)模

吊裝起重機(jī)械選擇一臺國產(chǎn)徐工（XCMG）0Y25A型全液壓汽車起重機(jī)，其最大起重能力25t。一臺國產(chǎn)三一重工（SANY）0Y50C型全液壓汽車起重機(jī)，其最大起重能力50t。

被吊物鋼箱梁共2件，其參數(shù)如下所示：

3、施工工藝流程及安裝

3.1施工工藝流程

吊裝順序：構(gòu)件1使用1臺50噸吊車進(jìn)行吊裝，構(gòu)件2使用1臺25噸吊車進(jìn)行吊裝，2臺吊車同時施工，現(xiàn)場組裝連接部分。

總體上從一側(cè)向另一側(cè)順序吊裝，工期緊張時可以安排四輛吊車從兩側(cè)向中心順序吊裝。

具體施工順序：KJ1-KJ40

3.2吊裝步驟

（1）鋼構(gòu)件吊裝

鋼構(gòu)件1寬12m，高10m，離地高度為18m，重2.3t；鋼構(gòu)件2寬9m，高8m，離地高度為15m，重1.7t。鋼構(gòu)件兩側(cè)連接到車站預(yù)制牛腿上，使用2臺25t吊車單機(jī)吊裝，吊裝時吊車東西停放于施工通道上，鋼構(gòu)件在吊車外側(cè)。鋼構(gòu)件中心位于吊車作業(yè)半徑15.7米處，吊車慢慢起鉤使吊車承受到鋼箱梁的重量，檢查鋼絲繩、卡環(huán)受力和吊耳情況正常后，吊車將鋼構(gòu)件吊起待高度超過車站結(jié)構(gòu)高度后旋轉(zhuǎn)就位。

（2）吊裝步驟

1）運(yùn)輸?shù)轿?/p>

鋼構(gòu)件驗(yàn)收完成后，就進(jìn)入吊裝的準(zhǔn)備階段。運(yùn)輸?shù)轿痪褪菍摌?gòu)件運(yùn)到吊車的起吊距離以內(nèi)。注意此時對交通進(jìn)行管制，對吊裝區(qū)域進(jìn)行隔離。

2）吊繩綁扎

吊繩的著力點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在鋼箱梁重心的兩邊對稱處。吊繩采用國產(chǎn)鋼絲繩，其粗細(xì)應(yīng)通過計(jì)算確定。在鋼絲繩與吊件的接觸處要綁墊橡膠皮，以防勤壞吊件。繩扣的使用要符合起重吊裝的操作規(guī)程。

3）試吊

試吊的目的是為了檢驗(yàn)吊點(diǎn)的選擇是否合理、可靠，吊繩綁扎是否正確、牢固，以及對吊裝的指揮配合進(jìn)行演練。在正式吊裝前，先起吊0.2-0.5 m的高度，暫定5分鐘左右，此時觀測吊車、吊件、繩扣的情況，看是否有不妥之處或與預(yù)計(jì)比較有沒有異常。

4）起吊

試吊無誤，則可以正式起吊。兩臺吊機(jī)的配合應(yīng)做到步調(diào)一致，起吊的過程應(yīng)由一人總指揮，另設(shè)1名副指揮，副指揮負(fù)責(zé)觀察吊車的工況。指揮的信號應(yīng)統(tǒng)一，事前要有交底，并進(jìn)行過預(yù)演。

5）上升

吊裝上升的速度要緩慢，只能是徐徐上升的過程。

6）擺向

當(dāng)上升至預(yù)定高度后，擺正方向，使鋼箱梁的軸線方向與設(shè)計(jì)方向一致。

7）落位

鋼箱梁的方向擺正后，緩慢向下落放。落放時每個支撐點(diǎn)派3～4名工人配合。落放時對準(zhǔn)軸線標(biāo)記，落放到位后，吊車不能松鉤。

8）調(diào)整、校正

落放到位后，采用千斤頂?shù)裙ぞ哒{(diào)節(jié)標(biāo)高。

9）固定

準(zhǔn)確校正定位后，把鋼箱梁與盆式支座連接固定在一起。相鄰兩段鋼箱梁固定好后，把彼此間的橫向連接件安裝上。

10）松吊鉤

只有確信吊件固定牢靠后，才能松開吊車的吊鉤。松吊鉤時，先點(diǎn)動，確信無誤后才正式松開。

（3）吊裝過程監(jiān)控

在吊裝過程中使用一臺經(jīng)緯儀對鋼梁軸線進(jìn)行測量，使用一臺水平儀對鋼梁高程及安裝后的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量。

3.3鋼結(jié)構(gòu)精度測量控制

由于鋼結(jié)構(gòu)安裝精度要求較高，故在其就位和安裝的同時必須進(jìn)行測量監(jiān)控，根據(jù)本工程的施工特點(diǎn)，關(guān)鍵控制預(yù)埋件的安裝、主梁的標(biāo)高和平面位置，這對控制整個鋼結(jié)構(gòu)的安裝十分重要。

進(jìn)行站臺板混凝土澆筑前首先對每個鋼結(jié)構(gòu)根部的預(yù)埋件進(jìn)行初測、復(fù)測及監(jiān)理驗(yàn)收三道工序保證鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件的安裝位置精度，此工序消除了在后續(xù)施工中由于預(yù)埋件誤差的影響無法安裝到位情況的發(fā)生。其次測量雨蓬的水平標(biāo)高并標(biāo)記在附近的混凝土結(jié)構(gòu)上，作為觀測基準(zhǔn)點(diǎn)。

3.4鋼梁焊接

當(dāng)所有鋼梁安裝好并測量無誤后，對其相鄰榀之間的斜支撐進(jìn)行焊接固定，焊接前必須檢查鋼構(gòu)件的坡口，確保其尺寸滿足設(shè)計(jì)要求，同時保證接頭焊接質(zhì)量。如果坡口過小，則需重新開坡口并打磨和焊接，同時應(yīng)檢查焊條保管情況，本工程均采用二保焊，此種焊接不僅保證了焊接質(zhì)量也保證了外觀。

4、質(zhì)量控制

4.1吊裝

吊裝時應(yīng)控制施工等活荷載嚴(yán)禁超過構(gòu)件的承載能力。

自然變形：已安裝的結(jié)構(gòu)單元，在調(diào)整時，應(yīng)考慮外界環(huán)境，如風(fēng)力、誤差和日照的影響，造成自然變形。吊車梁和軌道的調(diào)整應(yīng)在主要構(gòu)件固定后進(jìn)行。

節(jié)點(diǎn)的頂緊：設(shè)計(jì)要求頂緊的節(jié)點(diǎn)，相接觸的兩個平面必須保證有70%緊貼，用0.3mm的塞尺檢查，插入深度的面積之和不得大于總面積的30%。邊緣最大間隙不得大于0.8mm。

承受主要荷載的墊塊組，在每個螺栓附近最少布置一組墊塊。

安裝測量：安裝偏差的測量，應(yīng)在結(jié)構(gòu)形成空間單元并連接固定后進(jìn)行。

4.2栓接

高強(qiáng)度螺栓連接，必須對構(gòu)件摩擦面進(jìn)行加工處理。處理后的摩擦系數(shù)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，如設(shè)計(jì)無要求，可不經(jīng)生銹既進(jìn)行組裝或加涂無機(jī)富鋅漆；也可生銹后，安裝時用鋼絲刷清除浮銹。

處理好摩擦面的構(gòu)件，應(yīng)有保護(hù)摩擦面措施，并不得涂油漆或污損。出廠時必須附有三組與所有代表與鋼構(gòu)件同一材質(zhì)、同批制作、同一處理方法和相同的表面狀態(tài)、同一環(huán)境下存放的試件，并應(yīng)用同一性能等級的高強(qiáng)度螺栓連接。

施擰及檢驗(yàn)用的扭力扳手在班前應(yīng)進(jìn)行校正標(biāo)定，班后校驗(yàn)，施工扳手扭矩精度誤差應(yīng)不大于5%；檢驗(yàn)用的扭矩板扳手其扭矩精度誤差應(yīng)不大于3%。2.7安裝高強(qiáng)度螺栓必須初擰（復(fù)擰）和終擰進(jìn)行高強(qiáng)度螺栓的緊固順序應(yīng)使螺栓群中所有螺栓都均勻受力，從節(jié)點(diǎn)中間向邊緣施擰，初擰和終擰都應(yīng)按一定順序進(jìn)行。當(dāng)天安裝的螺栓應(yīng)在當(dāng)天終擰完畢，其處露絲扣應(yīng)為2扣至3扣。

初擰和終擰的高強(qiáng)度螺栓必須用不同顏色的涂料做出標(biāo)記，以防漏擰，誤擰（扭剪型高強(qiáng)度螺栓不需做出標(biāo)記）。

4.3焊接

組裝質(zhì)量和焊縫區(qū)復(fù)查：施焊前焊工應(yīng)復(fù)查鋼結(jié)構(gòu)的組裝質(zhì)量和焊縫區(qū)的處理情況如不符合要求，應(yīng)修整合格后方能施焊。

焊前預(yù)熱和焊后熱處理：對于需要進(jìn)行焊前預(yù)熱或者焊后熱處理的焊縫，其預(yù)熱溫度或后熱溫度應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定或通過工藝試驗(yàn)確定，預(yù)熱區(qū)在焊道兩側(cè)，每側(cè)寬度均應(yīng)大于焊件厚度的1.5倍以上，應(yīng)不小于100mm；后熱處理應(yīng)在焊后立即進(jìn)行，保溫時間根據(jù)板厚，按每25mm板厚1h確定。

多層焊接：多層焊接應(yīng)連續(xù)施焊，其中每一道焊道焊完后應(yīng)及時清理，如發(fā)現(xiàn)有影響質(zhì)量的缺陷，必須清除后再焊。

焊縫裂紋：焊縫出現(xiàn)裂紋時，焊工不得擅自處理，應(yīng)申報(bào)焊接技術(shù)負(fù)責(zé)人查清原因，訂出修補(bǔ)措施后，方可施焊。

焊接引?。簢?yán)禁在焊縫區(qū)以外的母材上打火引弧，在坡口內(nèi)引起弧的局部面積應(yīng)熔焊一次，不得留下弧坑。

無損檢測間隔時間：碳素結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)在焊縫冷卻到環(huán)境溫度、低合金鋼應(yīng)在完成焊接24h后進(jìn)行焊接無損檢測檢驗(yàn)。

焊工鋼印：焊縫施焊后應(yīng)在工藝規(guī)定的焊縫及部位打上焊工鋼印。

結(jié)語：

本工程鋼結(jié)構(gòu)雨蓬工程量雖然規(guī)模不大，但是鋼結(jié)構(gòu)根部預(yù)埋件安裝改變了以往牛腿安裝方式，變成螺栓連接方式進(jìn)行連接，從而對鋼結(jié)構(gòu)安裝精度要求進(jìn)行了大幅度提高，如果安裝不能控制在±5mm以內(nèi)，則鋼結(jié)構(gòu)就會出現(xiàn)安裝不上的風(fēng)險(xiǎn)，因此施工過程中采取有效的質(zhì)量控制措施是十分必要的。經(jīng)有關(guān)各方積極配合和精心組織施工，本工程每個車站僅用了不到15天的時間就完成了整個鋼結(jié)構(gòu)雨蓬安裝的任務(wù)，經(jīng)最終測量，各榀鋼梁的水平和垂直誤差最大值僅為2mm，小于規(guī)范允許值，滿足質(zhì)量要求。