弧形鋼結構雨蓬安裝及質量控制研討

文/丁春福 北京市政路橋股份有限公司工程總承包二部 北京 100076

弧形鋼結構雨蓬安裝及質量控制研討

文/丁春福 北京市政路橋股份有限公司工程總承包二部 北京 100076

介紹鋼結構雨蓬施工中，為滿足鋼結構高精度要求，合理分析吊裝及安裝先后順序，采取各種技術措施減少鋼結構安裝中各種不利變形因素，保質高效完成施工任務。

鋼結構；雨篷；高精度；安裝

1、工程概況

1.1設計概況

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

車站以“書卷”為概念進行車站鋼結構雨棚設計，雨棚為空間框架結構，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）屋面板及玻璃進行裝修，鋼結構工程量275噸。上部結構采用橢圓型框架支撐，截面尺寸為H500×300×10×16 mm，下部采用預埋件焊接耳板，框架與耳板間采用高強度螺栓栓接。

車站鋼構件采用場內整體制作，現場塔胎組裝完成后整體吊裝。全部車站共40個構件。

1.2工程特點

1）車站主體結構采用橢圓型框架支撐結構，截面尺寸為H500×300×10×16 mm，腹板為橢圓曲線構件，控制弧線下料尺寸精度有一定難度；解決辦法是優先采用數控切割下料，手工下料采用加工平臺1：1放樣，縮小坐標點間隔（100mm）, 首件進行四方驗收。

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

3）框架梁呈橢圓型，焊接過程中可能產生焊接變形，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，有效避免焊接產生的變形。

4）受橢圓框架構件超高超寬影響，不能整體制作運輸到安裝現場，廠內分段制作現場安裝時如何保證安裝精度；解決辦法是框架構件廠內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行斷口，并做好標記。

5）本工程鋼結構安裝均采用高強度螺栓連接，因此首先保證鋼結構位于混凝土結構預埋件的安裝精度，此項工作需要測量人員初測、復測及監理驗收等工序嚴格控制，以防在后續鋼結構安裝工程中出現安裝偏差過大從而導致安裝不上的可能，其次是為后續玻璃幕墻的高精度安裝提供基礎。

2、工程規模

吊裝起重機械選擇一臺國產徐工（XCMG）QY25A型全液壓汽車起重機，其最大起重能力25t。一臺國產三一重工（SANY）QY50C型全液壓汽車起重機，其最大起重能力50t。

被吊物鋼箱梁共2件，其參數如下所示：

表2-1　鋼梁參數

3、施工工藝流程及安裝

3.1施工工藝流程

吊裝順序：構件1使用1臺50噸吊車進行吊裝，構件2使用1臺25噸吊車進行吊裝，2臺吊車同時施工，現場組裝連接部分。

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

具體施工順序：KJ1－KJ40

3.2吊裝步驟

（1）鋼構件吊裝

鋼構件1寬12m，高10m，離地高度為18m，重2.3t；鋼構件2寬9m，高8m，離地高度為15m，重1.7t。鋼構件兩側連接到車站預制牛腿上，使用2臺25t吊車單機吊裝，吊裝時吊車東西停放于施工通道上，鋼構件在吊車外側。鋼構件中心位于吊車作業半徑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、卡環受力和吊耳情況正常后，吊車將鋼構件吊起待高度超過車站結構高度后旋轉就位。

表3-1　吊車作業參數表

（2）吊裝步驟

1）運輸到位

鋼構件驗收完成后，就進入吊裝的準備階段。運輸到位就是將鋼構件運到吊車的起吊距離以內。注意此時對交通進行管制，對吊裝區域進行隔離。

2）吊繩綁扎

吊繩的著力點應設置在鋼箱梁重心的兩邊對稱處。吊繩采用國產鋼絲繩，其粗細應通過計算確定。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程。

3）試吊

試吊的目的是為了檢驗吊點的選擇是否合理、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計比較有沒有異常。

4）起吊

試吊無誤，則可以正式起吊。兩臺吊機的配合應做到步調一致，起吊的過程應由一人總指揮，另設1名副指揮，副指揮負責觀察吊車的工況。指揮的信號應統一，事前要有交底，并進行過預演。

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

當上升至預定高度后，擺正方向，使鋼箱梁的軸線方向與設計方向一致。

7）落位

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

8）調整、校正

落放到位后，采用千斤頂等工具調節標高。

9）固定

準確校正定位后，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，先點動，確信無誤后才正式松開。

（3）吊裝過程監控

在吊裝過程中使用一臺經緯儀對鋼梁軸線進行測量，使用一臺水平儀對鋼梁高程及安裝后的數據進行測量。

3.3鋼結構精度測量控制

由于鋼結構安裝精度要求較高，故在其就位和安裝的同時必須進行測量監控，根據本工程的施工特點，關鍵控制預埋件的安裝、主梁的標高和平面位置，這對控制整個鋼結構的安裝十分重要。

進行站臺板混凝土澆筑前首先對每個鋼結構根部的預埋件進行初測、復測及監理驗收三道工序保證鋼結構預埋件的安裝位置精度，此工序消除了在后續施工中由于預埋件誤差的影響無法安裝到位情況的發生。其次測量雨蓬的水平標高并標記在附近的混凝土結構上，作為觀測基準點。

3.4鋼梁焊接

當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行焊接固定，焊接前必須檢查鋼構件的坡口，確保其尺寸滿足設計要求，同時保證接頭焊接質量。如果坡口過小，則需重新開坡口并打磨和焊接，同時應檢查焊條保管情況，本工程均采用二保焊，此種焊接不僅保證了焊接質量也保證了外觀。

4、質量控制

4.1吊裝

吊裝時應控制施工等活荷載嚴禁超過構件的承載能力。

自然變形：已安裝的結構單元，在調整時，應考慮外界環境，如風力、誤差和日照的影響，造成自然變形。吊車梁和軌道的調整應在主要構件固定后進行。

節點的頂緊：設計要求頂緊的節點，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，應在結構形成空間單元并連接固定后進行。

4.2栓接

高強度螺栓連接，必須對構件摩擦面進行加工處理。處理后的摩擦系數應符合設計要求，如設計無要求，可不經生銹既進行組裝或加涂無機富鋅漆；也可生銹后，安裝時用鋼絲刷清除浮銹。

處理好摩擦面的構件，應有保護摩擦面措施，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件同一材質、同批制作、同一處理方法和相同的表面狀態、同一環境下存放的試件，并應用同一性能等級的高強度螺栓連接。

施擰及檢驗用的扭力扳手在班前應進行校正標定，班后校驗，施工扳手扭矩精度誤差應不大于5%；檢驗用的扭矩板扳手其扭矩精度誤差應不大于3%。 2.7 安裝高強度螺栓必須初擰（復擰）和終擰進行高強度螺栓的緊固順序應使螺栓群中所有螺栓都均勻受力，從節點中間向邊緣施擰，初擰和終擰都應按一定順序進行。當天安裝的螺栓應在當天終擰完畢，其處露絲扣應為2扣至3扣。

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

4.3焊接

組裝質量和焊縫區復查：施焊前焊工應復查鋼結構的組裝質量和焊縫區的處理情況如不符合要求，應修整合格后方能施焊。

焊前預熱和焊后熱處理：對于需要進行焊前預熱或者焊后熱處理的焊縫，其預熱溫度或后熱溫度應符合國家現行有關標準的規定或通過工藝試驗確定，預熱區在焊道兩側，每側寬度均應大于焊件厚度的1.5倍以上，應不小于100mm；后熱處理應在焊后立即進行，保溫時間根據板厚，按每25mm板厚1h確定。

多層焊接：多層焊接應連續施焊，其中每一道焊道焊完后應及時清理，如發現有影響質量的缺陷，必須清除后再焊。

焊縫裂紋：焊縫出現裂紋時，焊工不得擅自處理，應申報焊接技術負責人查清原因，訂出修補措施后，方可施焊。

焊接引弧：嚴禁在焊縫區以外的母材上打火引弧，在坡口內引起弧的局部面積應熔焊一次，不得留下弧坑。

無損檢測間隔時間：碳素結構鋼應在焊縫冷卻到環境溫度、低合金鋼應在完成焊接24h后進行焊接無損檢測檢驗。

焊工鋼印：焊縫施焊后應在工藝規定的焊縫及部位打上焊工鋼印。

結語：

本工程鋼結構雨蓬工程量雖然規模不大，但是鋼結構根部預埋件安裝改變了以往牛腿安裝方式，變成螺栓連接方式進行連接，從而對鋼結構安裝精度要求進行了大幅度提高，如果安裝不能控制在±5mm以內，則鋼結構就會出現安裝不上的風險，因此施工過程中采取有效的質量控制措施是十分必要的。經有關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構雨蓬安裝的任務，經最終測量，各榀鋼梁的水平和垂直誤差最大值僅為2mm，小于規范允許值，滿足質量要求。

[1]萬葉青，袁鑫.鋼結構連接與節點.人民交通出版社，2012.

[2]戴國欣.鋼結構.武漢理工大學出版社.2016.

[3]李星榮.鋼結構工程施工圖實例圖集.機械工業出版社.2015.