城際鐵路高架車站雨棚鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)與質(zhì)量控制研究

王偉

（中鐵二十二局集團(tuán)第五工程有限公司，重慶400700）

1 引言

隨著城際鐵路的發(fā)展，鐵路車站站房相配套的站臺雨棚也大量涌現(xiàn)出來，根據(jù)車站的規(guī)模、乘客流量的不同，車站站臺的規(guī)模及站臺雨棚的結(jié)構(gòu)形式、建筑造型也不盡相同[1]。而鋼結(jié)構(gòu)施工逐漸應(yīng)用到建筑工程中，有效利用鋼結(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)建筑工程領(lǐng)域的發(fā)展，為社會的發(fā)展提供堅實的基礎(chǔ)和保障。

2 工程概況

珠三角城際新白廣XBZH-3標(biāo)項目部涉及高架車站共4座，站臺雨棚形式均采用鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)體系鋼框架結(jié)構(gòu)，由鋼柱、鋼架、鋼梁組成。結(jié)構(gòu)整體長為210 m，寬為32～41 m，沿縱向有16榀鋼架，鋼架間距有主要為13.15 m和14 m兩種。鋼架及鋼梁均采用等截面H型鋼與鋼架柱剛接；鋼柱采用焊接圓形截面，柱底與站臺層采用外露式柱腳螺栓連接，并進(jìn)行柱腳混凝土保護(hù)。雨棚檐口高度距站臺頂面為6～7 m不等。

3 鋼結(jié)構(gòu)的特點

3.1 質(zhì)量輕、性價比高、承重能力強(qiáng)

由于鋼結(jié)構(gòu)自身質(zhì)量較輕，體積較其他建筑材料更小，能夠大幅度擴(kuò)大建筑的使用面積，節(jié)省所構(gòu)建筑的空間。同時，也因其強(qiáng)度比較高，在承受作用力的同時能將其分散出去，最大限度地提高自身的承受能力和抗震能力。性價比高于市場上其他類型結(jié)構(gòu)。

3.2 結(jié)構(gòu)的可塑性和韌性強(qiáng)

鋼結(jié)構(gòu)作為整個建筑物的骨架，分布在建筑中的各個部分，所受結(jié)構(gòu)壓力巨大，若想達(dá)到整個建筑標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)受力要求、提高建筑的牢固性，要求鋼結(jié)構(gòu)必須擁有較強(qiáng)的韌性和可塑性。鋼結(jié)構(gòu)的可塑性特點可增強(qiáng)整個建筑物的承載能力，并依靠強(qiáng)大的拉應(yīng)力保證建筑中的混凝土不會出現(xiàn)開裂的情況[2]。

3.3 綠色可持續(xù)性

受到環(huán)境問題的影響，綠色建材逐漸受到各方重視，在施工過程中也倡導(dǎo)將污染的程度降到最低。而鋼結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的混凝土材料相比體現(xiàn)出很大優(yōu)勢，符合綠色建筑的要求，鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑能大大縮短整個建筑的施工周期和提高構(gòu)件的二次利用率，如在施工過程中所多出來的“邊角料”進(jìn)行二次加工、二次利用。建筑鋼結(jié)構(gòu)符合現(xiàn)階段國家提倡的可持續(xù)發(fā)展的理念，做到真正的綠色建筑。

3.4 耐火性及耐腐蝕性較差

1）鋼結(jié)構(gòu)耐火性較差，相比普通混凝土，鋼材本身導(dǎo)熱系數(shù)高，如遇發(fā)生火災(zāi)等情況，鋼材表面溫度達(dá)到600℃，本身的強(qiáng)度與剛度將會引起脆性破壞，從而導(dǎo)致倒塌等安全風(fēng)險。

2）鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性較差，由于鋼材長時間裸露在外界環(huán)境中，與大氣中的氧產(chǎn)生氧化反應(yīng)，在表面形成氧化鐵皮，會對鋼結(jié)構(gòu)的耐久性造成一定危害。故須對鋼結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行防腐防火涂裝處理。

4 鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

4.1 鋼柱安裝施工技術(shù)要點

1）在鋼柱吊裝前，根據(jù)施工圖紙進(jìn)行測量定位，檢查柱腳基礎(chǔ)預(yù)埋件的螺栓軸線、中心偏移、絲桿外露長度、柱腳支承面標(biāo)高、螺栓間距等，發(fā)現(xiàn)不符合設(shè)計情況時及時制訂解決方案，報設(shè)計單位及監(jiān)理單位確認(rèn)。

2）測放基礎(chǔ)平面的基準(zhǔn)線（縱向和橫向），測量時應(yīng)按同一基準(zhǔn)線進(jìn)行測量而不能隨意轉(zhuǎn)變基準(zhǔn)，以便給鋼柱底板的安裝提供參照基準(zhǔn)。并根據(jù)單構(gòu)件質(zhì)量及結(jié)構(gòu)形式綜合考慮配備適宜汽車吊，利用該設(shè)備吊裝立柱，柱頂設(shè)置吊點，遵循緩慢、勻速的起吊原則。

3）正式吊裝前應(yīng)進(jìn)行試吊作業(yè)，將吊物緩慢吊起10～20 cm暫停，全面檢查吊裝設(shè)備的運行情況，發(fā)現(xiàn)異常及時解決。正式起吊立柱時先穩(wěn)定在基礎(chǔ)上方，吊車緩慢勻速下降，并及時調(diào)整柱底，使其置于設(shè)計位置，隨即擰緊地腳螺栓螺母，保證其緊固力符合要求。

4）鋼柱吊裝期間加強(qiáng)對垂直度和標(biāo)高的檢測與控制。采用全站儀對準(zhǔn)底座基線，保證柱子呈垂直的狀態(tài)，此后對柱子采取固定措施。

4.2 螺栓連接技術(shù)要點

螺栓連接技術(shù)是鋼結(jié)構(gòu)安裝中最主要環(huán)節(jié)，材質(zhì)分為普通螺栓及高強(qiáng)螺栓。本工程采用高強(qiáng)度大六角頭螺栓和普通C級螺栓，螺栓連接通過螺栓和螺母之間的咬合實現(xiàn)，工作前應(yīng)開展螺栓抗滑移試驗工作，確保規(guī)格、性能均要滿足要求。安裝階段螺栓入孔后不可強(qiáng)制性敲打，否則易導(dǎo)致高強(qiáng)螺栓受損。高強(qiáng)度螺栓的安裝應(yīng)按特定順序施擰，宜由螺栓群的中央向外擰緊，并在當(dāng)天終擰完畢。

為減小先擰和后擰的高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力的差，其擰緊分為初擰和終擰2步。初擰的扭矩值不小于終擰的30%，終擰的扭矩值應(yīng)符合設(shè)計要求。在分階段依次施擰后，可以有效減小各高強(qiáng)螺栓的預(yù)應(yīng)力差值，避免局部質(zhì)量差異化過大的問題。最后依據(jù)相關(guān)規(guī)范利用扭矩扳手開展復(fù)測工作，確保緊固到位。

4.3 鋼結(jié)構(gòu)焊接施工技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)其發(fā)生過程主要集中在加工廠制作階段，通過原材鋼板、型鋼、圓鋼等進(jìn)行焊接而成，現(xiàn)場焊縫主要集中在構(gòu)件之間的連接處，焊縫較短。焊接技術(shù)通用性廣泛，技術(shù)成熟。多樣化的焊接方法使得各部位的焊接延性與強(qiáng)度均得到了保證，在焊接操作中，手工電弧焊、自動焊、半自動焊、埋弧焊等焊接技術(shù)保證鋼結(jié)構(gòu)總體質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計耐火極限應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，焊接過程中易產(chǎn)生高溫，高溫對鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生質(zhì)變，引起脆性斷裂等情況。在焊接作業(yè)前應(yīng)根據(jù)規(guī)范及設(shè)計要求，對焊接材料的品種、規(guī)格、性能等應(yīng)符合國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求，對焊接質(zhì)量要做工藝評定，焊后要進(jìn)行焊接觀感檢查及探傷檢測，保證焊接質(zhì)量。

5 鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制研究

鋼結(jié)構(gòu)本身是一門專業(yè)技術(shù)很強(qiáng)的學(xué)科，作為施工單位來講，主要是解決施工工藝（技術(shù)）、施工組織（管理）問題。施工工藝從原材料制作、安裝等各工序去了解關(guān)鍵點。施工組織管理是相通的，了解其本身特點就能注意管理關(guān)鍵點。本文就質(zhì)量控制從以下幾點展開論述。

5.1 原材料制作質(zhì)量控制

原材料是整個工程的重要組成部分，質(zhì)量控制最主要就是控制原材料質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)施工材料從型號及性能必須滿足設(shè)計及規(guī)范要求，并在進(jìn)場前附有質(zhì)量證明相關(guān)合格文件，進(jìn)場后及時進(jìn)行復(fù)試。由于鋼結(jié)構(gòu)加工主要在加工廠集中加工，對鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量需派專業(yè)技術(shù)人員駐地與工廠人員對接方案，既能把控原材料質(zhì)量，也能控制加工周期，同時也防止了不合格品鋼材混入施工現(xiàn)場。

在確保原材料質(zhì)量合格后，鋼構(gòu)件主要通過焊接手段進(jìn)行拼裝制作，焊接之前需做焊接工藝試驗，測出實際焊接收縮系數(shù)，指導(dǎo)實際焊接工藝。而對零部件嚴(yán)格意義上應(yīng)按照設(shè)計圖紙進(jìn)行準(zhǔn)確放樣切割，但由于現(xiàn)場預(yù)留基礎(chǔ)存在不同誤差或者設(shè)計后環(huán)境發(fā)生變化，需根據(jù)現(xiàn)場實際情況在不影響質(zhì)量的前提下優(yōu)化制作，確保尺寸與現(xiàn)場實際相符。

5.2 鋼結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量控制

鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量的好壞除材料合格外、制作精度外，還要依靠合理的安裝工藝。安裝技術(shù)是綜合性技術(shù)，需掌握鋼材材質(zhì)、節(jié)點構(gòu)造、加工工藝流程、焊接、高強(qiáng)螺栓工藝、彩色鋼板、防腐與防火等[3]。安裝前應(yīng)根據(jù)構(gòu)件荷載、場地條件、設(shè)備工況等進(jìn)行經(jīng)濟(jì)必選，合理選擇吊裝方案和起重設(shè)備。本工程縱向每4個軸作為1個單元板塊推進(jìn)，豎直單元遵從從下到上的原則進(jìn)行。吊裝順序為鋼柱→鋼架→鋼梁→檁條→拉桿→屋面板。

鋼構(gòu)件吊裝前已通過現(xiàn)場實際測量情況準(zhǔn)確制作，但在吊裝過程中應(yīng)采用同一測量基準(zhǔn)，控制好軸線及垂直度，防止測量誤差導(dǎo)致鋼梁螺栓定位不準(zhǔn)，造成安裝困難。安裝過程中合理確定吊點位置，并對鋼構(gòu)件進(jìn)行保護(hù)，防止鋼構(gòu)件損壞，并在安裝完成后及時進(jìn)行防腐、防火涂裝，涂裝材料密封貯存于干燥陰涼處，避免受潮、冰凍、高溫及烈日暴曬，嚴(yán)禁開封后的涂料長期貯存，要在涂料的保質(zhì)期內(nèi)使用。涂裝工作不得在雨雪天氣進(jìn)行，須合理組織，保證涂裝質(zhì)量，避免二次返工。

6 結(jié)語

綜上所述，在社會經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展的背景下，城際鐵路成為重要的聯(lián)通渠道。對于高架車站雨棚鋼結(jié)構(gòu)，其具有經(jīng)濟(jì)高效、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、美觀等特點。鋼結(jié)構(gòu)的施工過程具有多樣性，任何一道工序都將影響鋼結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。因此，將精細(xì)化管理落到實處，從前期策劃、技術(shù)方案、人員職責(zé)、現(xiàn)場管理等方面把控焊接、吊裝、螺栓連接等施工技術(shù)要點，最終通過檢測方式進(jìn)一步確保建筑鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量優(yōu)良。