跨越城市軌道交通運營線鋼結構雨棚安裝施工及其安全控制

漆月明 （中鐵四局集團上海工程有限公司，上海 200070）

1 引言

隨著城市經濟及城市化快速發展，原市區、市郊的城市軌道交通已難以滿足人們日常出行的需要，在站距較大、人流擁擠的兩個車站之間增設車站（高架、地面）是一種解決方案，能緩解相鄰車站人流擁擠壓力、保證新設車站附近人們的正常出行需要。本案例就是在城市軌道交通運營線高架橋上增設車站，在新增車站跨越運營線鋼結構雨棚安裝施工中，保證運營安全、吊裝施工安全和安裝施工質量。

2 案例概況

新增車站為高架橋上兩層側式車站，車站結構與既有高架橋分開設置，并騎跨公路，車站雨棚結構采用排架鋼結構屋蓋系統。鋼結構跨度23.4m、長度183m（柱間距 6m、6.25m）,鋼柱梁 28榀，兩端各一榀懸挑鋼梁，車站頂棚鋼結構覆蓋面積為4904.4m2。

鋼結構雨棚主結構（柱、鋼梁）分三段安裝，鋼梁（跨長21.8m，重約7t）及兩個立柱（含部分鋼梁及外弧梁，立柱高5.45m,重約2.5t）。立柱與鋼梁、外弧梁連接采用熔透焊。鋼梁之間連接腹板采用栓接，翼緣板采用焊接。梁柱與梁柱之間由系桿進行連接，除系桿與兩端梁柱、懸挑梁連接采用栓接及焊接外，其余連接采用栓接。鋼立柱為BH500X280X20X25，鋼梁為BH600X280X12X16（兩端 BH600X280X16X25），鋼構件材質均為Q345B，螺栓采用10.9級大六角高強度螺栓連接副；鋼梁拼接對接及主要節點全熔透焊縫等級二級，其他角焊縫等級三級。

鋼結構雨棚斷面圖

3 鋼結構安裝施工

鋼結構雨棚吊裝施工前，進行專項方案比選及優化，不設置靠近軌行區的臨時立柱支撐，減少申請要點及運營線上作業時間。進行吊裝工況條件的各項參數的計算、驗算，鋼結構雨棚吊裝施工專項方案經專家評審論證通過。

鋼結構的安裝按構件分段分步進行，鋼柱、鋼梁、系桿安裝。由于鋼梁及相應的系桿安裝在軌行區上方，申請要點（夜間 0：30-3：30)安裝。鋼柱及對應的系桿安裝不需申請要點，施工時要做好與軌行區安全的隔離防護。鋼構件在工廠加工，驗收合格后組織運輸進場安裝。根據吊裝不同工況條件選擇合理的吊裝機械，鋼立柱吊裝選用35t和50t汽車吊，鋼梁吊裝選用160t和200t汽車吊。

3.1 工藝流程

工藝流程：施工準備→地腳螺栓及鋼板預埋→鋼構件進場驗收及存放→鋼立柱及相應系桿安裝→鋼梁及相應系桿安裝→懸挑鋼梁安裝→焊縫探傷檢測→鋼結構質量驗收。

3.2 地腳螺栓及鋼板預埋

①地腳螺栓及預埋件進場驗收合格后使用；②用測量儀器精確定位水平、位置、垂直度，水平及中心位置誤差不超過2mm，固定焊接在鋼筋上；③地腳螺栓做好保護，螺栓外露部分進行包裹，防止損傷及污染。

3.3 鋼構件進場驗收及存放

①加工的鋼構件完成焊縫探傷檢測及質量驗收合格后，按安裝順序分批運輸進場，裝卸、運輸時做好對鋼構件的保護；②進場后按安裝順序驗收，各種構件應按種類、型號和安裝順序分區存放，專人負責保管、維護。③鋼構件的底部用枕墊支撐好，相同構件疊放時，各層支點應在同一垂線上，防止鋼構件被壓壞或構件變形。④對于構件連接的小連接件，螺栓、螺母等放入專用庫房專用材料存放架，設專人收發、保管。

3.4 鋼立柱及相應系桿安裝

①工藝流程：測量定位→地腳螺栓清理→鋼柱吊裝→系桿吊裝→鋼柱校正

②測量定位

a.復核軸線和標高水準點，在每側站臺上用全站儀定出一條基準線；b.在混凝土表面彈放縱橫軸線、柱板安裝十字線，放出外移縱向軸線（沿立柱內側連線）、基準標高；c.采用螺母及墊板調整、控制立柱安裝標高。

③地腳螺栓清理

a.對地腳螺栓及混凝土面、側面預埋鋼板進行清理，拆除螺栓包裹物，檢查有無損傷；b.檢查混凝土的強度，待強度達到要求后方可進行安裝；c.測量地腳螺栓位置及標高偏差，控制在誤差范圍內。

④鋼柱的吊裝

a.吊裝準備：鋼柱在吊裝前對有損傷的表面油漆等進行修復；在柱腳底板四個方向上劃好中心線，便于吊裝時進行定位；鋼柱吊裝分兩側站臺從一端向另一端，平行順序同時進行吊裝；鋼柱吊裝按照吊距、吊高及吊重等工況情況選用吊裝機構,跨越公路處兩側用50t汽車吊，其余用35t汽車吊。

b.確定吊點位置及數量：為防止起吊損傷構件，方便吊裝過程調整位置，要選擇合適的吊點位置及吊點數量。根據重心位置確定吊點的分布，根據構件形狀，起吊時采用3點吊裝，主吊點選取在外弧梁的彎折處至鋼柱邊處，輔助吊點選擇在腹板高強螺栓開孔處，第三吊點選取在柱腳及外弧梁銷軸處。按《建筑施工計算手冊》表13-8《常用卡環規格及荷重》，選用型號為3.5的U型卡環，安全荷重34.3kN＞25kN，滿足要求。

c.起吊：起吊時構件下端墊上一塊枕木，在構件起吊到距離地面一定高度時，第三吊點繩索緩緩伸長，防止構件吊起過程中弧梁碰撞地面變形。在起吊至構件豎直時，采用2點吊裝，松開第三吊點。起吊時主吊點固定吊繩長度，輔助吊點及第三吊點使用倒鏈可調整吊繩長度，保證處于吊裝正常位置。

d.吊裝控制：吊裝時專人進行指揮。起吊后鋼柱必須垂直，通過調節倒鏈的長度來進行構件豎直度的調整。起吊回轉過程中應注意避免碰撞，柱腳設牽引繩控制。鋼柱起吊到位并對準地腳螺栓后，使鋼柱緩緩落下，地腳螺栓穿入柱腳螺栓孔內，鋼柱落到位后，對其垂直度及中心線與軸線的重合進行校正。

⑤系桿吊裝：在鋼柱處搭設臨時作業平臺進行安裝。系桿吊裝采用兩點吊，兩端設牽引繩，系桿與柱之間采用栓接。相鄰鋼柱之間的系桿安裝完畢后，拆除纜風繩。調整側面銷軸及耳板位置后對耳板進行焊接加固，設置掛籃進行施焊操作。

⑥鋼柱校正

a.柱板底標高校正：采用螺帽及墊板調整、控制立柱安裝標高。標高有誤差進行微調，結合垂直度校正進行，調整下部支承墊板及螺帽標高。

b.鋼柱垂直度校正：用經緯儀控制縱橫安裝軸線，在校正過程中，用纜風繩固定并進行調整，不斷微調柱底板下螺母，直至校正完畢，將底板上面的兩個螺母擰上，并將上面雙螺母擰緊。

3.5 鋼梁及相應系桿安裝

①吊裝準備

現場搭設胎架將鋼梁架立起來，兩端用枕木支墊，檢查鋼梁有無損傷，有損傷進行修復。在胎架上進行鋼梁防火涂料涂刷及鋁板包裝。搭設活動腳手架操作平臺，在扶梯洞口處搭設H型鋼作為門式鋼架的支撐平臺。鋼柱頂端鋼梁腹板上好螺栓連接板，梁與連接板的貼合方向一致。鋼梁吊裝按照吊距、吊高及吊重等工況情況選用吊車，跨越公路處兩側采用200t汽車吊，其余采用160t汽車吊。

②鋼梁起吊

4）在教師素養方面。在教師培養階段缺乏科學以及工程素質的培訓，因此，很多教師在執教期間缺少有關技術工程課程設計的思維。相關調查顯示，部分教師自身已經意識到此類問題的存在，27%的教師認為教師專業能力不足是制約STEM課程教學的最大瓶頸，還有27%的教師對課程結構的設置不甚了解。因此，加強對教師的培訓就成為開展新型中國科技教育面臨的首要任務。這就需要建構系統性的、分級的、具有針對性的培訓體制，而不是盲目從國外引進相關的培訓課程及系統。

自吊車站位地面起，最大吊裝高度近40m,跨越運營線接觸網桿最高點19m。主梁吊裝采用兩吊點（設置有吊環），在鋼梁跨度的1/3處部位（梁跨長度21.8m，梁拱高3.36m）。鋼梁兩端設牽引繩，梁上設生命線，進行試吊量測鋼梁變形量與計算變形量比較，選擇合適的吊索夾角，控制在600左右，保證鋼梁不變形或變形在允許范圍內，保持平衡穩定。吊裝由專人指揮，起吊后提升到跨越運營線高度時，一端緩緩平穩跨越運營線。

③鋼梁對位、固定

鋼梁跨越運營線后緩緩下落，利用牽引線控制鋼梁擺動，下落到位后進行對位，讓鋼梁的腹板緩緩落入連接板之間。用6個普通螺栓（不少于總數的30%）上好擰緊，再安裝高強螺栓。吊裝固定鋼梁時，進行測量監控，控制好鋼梁安裝精度（與鋼柱橫向軸線一致）。鋼梁安裝設置穩定浪索以防止橫向失穩，端部鋼梁加設纜風繩。高強螺栓安裝完畢并完成初擰后吊裝脫鉤。

④高強螺栓安裝

鋼梁及系桿等栓接均采用大六角頭高強螺栓連接副10.9級，鋼梁腹板連接采用36-M24（螺栓孔直徑26）高強螺栓，系桿連接采用M20（螺栓孔直徑22）。安裝前進行抗滑移系數試驗，并確認結果合格。進行高強螺栓扭矩系數試驗，螺栓預拉力值應符合驗收規范的規定。

a.安裝前應對摩擦面進行檢查，清除表面的水漬、油污等臟物。安裝高強度螺栓時，構件的摩擦面應保持干燥。

b.高強度螺栓的穿入方向方便施工，并保持一致。高強度螺栓連接副組裝時，螺栓頭下墊圈有倒角的一側應朝向螺栓頭。

c.安裝高強度螺栓時，如不能自由穿入，該孔應進行修整，修整后孔的最大直徑不得大于1.2倍的螺栓直徑。一個節點的擴孔數量不宜多于該節點孔數的1/3。

d.初擰后的高強度螺栓應在螺母上做顏色標記，然后用專用扳手進行終擰，終擰完采用另一種顏色標記。

e.高強度螺栓在初擰、終擰時，連接處的螺栓應按一定順序施擰，由螺栓群中央順序向外擰緊。高強螺栓外露絲扣不少于2-3扣，允許10%的外露1扣或4扣。

f.高強度螺栓的初擰、終擰應在同一天內（或24小時內）完成。

⑤相應系桿安裝：系桿吊裝采用吊帶兩點吊，系桿與柱之間采用栓接，相鄰鋼梁之間的系桿安裝完畢后，拆除臨時支撐及浪索。

⑥鋼梁焊接

a.鋼結構現場焊接為鋼梁連接焊接及兩端頭系桿與鋼梁焊接，采用CO2氣體保護焊。

b.嚴格遵守焊接工藝的各項參數，不得在焊道外母材上引弧，焊縫終端弧坑必須填滿。

c.對于雙面坡口焊縫，在一面焊接結束后，另一面焊接前應進行徹底清根后，才能進行焊接。

d.焊接時嚴格清渣，發現缺陷后及時進行返修。

e.焊接完畢，應清理焊縫表面熔渣及兩側飛濺。

f.檢查焊縫外觀質量。

3.6 懸挑鋼梁安裝

懸挑鋼梁采用整體吊裝，現場拼裝，梁跨度最大處27.4m，拱高8.8m,重約6.4t。采用多吊點吊裝，通過設置合適的吊繩夾角及調整吊繩長度，控制懸挑鋼梁變形，保證吊裝過程平衡穩定，便于進行吊裝位置的調整。

①拼裝：鋼梁采用整體吊裝，鋼梁在設置的胎架及支架上拼接鋼梁、安裝系桿。鋼梁由三段拼接而成，連接采用焊接，安裝三根系桿及連接桿件。懸挑梁下端設牽引繩，并沿梁設安全生命線。

②起吊：鋼梁吊裝采用七吊點，在鋼梁跨度的1/3處部位（設置有吊環，）設置兩主吊點，吊索夾角控制在600左右，在鋼梁兩端及三系桿端頭設輔助吊點；當起吊到一定高度時通過調整輔助吊點吊繩長度，將鋼梁調整到正常安裝位置狀態，保持平衡穩定；吊裝由專人指揮，提升到跨越運營線高度時，一端緩緩平穩跨越運營線。

③安裝：鋼梁緩緩下落進行對位連接，防止擺動過大，梁端及系桿端頭采用繩帶與鋼梁綁扎。中間三根系桿先與鋼梁連接板對位連接，采用螺栓連接。梁兩端與外弧梁下端連接板對位連接，對接不密貼就進行切割修整，并將梁端頭與外弧梁下端連接板臨時固定，再施焊。系桿連接及梁端焊接完成后，吊裝摘鉤，進行其他系桿連接及系桿與梁間的焊接。

3.7 焊縫探傷檢測

①工廠制作焊縫（二級焊縫），按每條焊縫長度的20%，且探傷長度不小于200mm，當焊縫長度小于200mm時，對整條焊縫進行探傷。

②現場安裝焊縫（二級焊縫），按同一類型、同一施焊條件的焊縫條數的20%，探傷長度不小于200mm，并不少于1條。

4 安全保證措施

本案例中的軌道交通運營線客流量大，早晚高峰單向行車密度平均一分多鐘一趟，在市區域交通中起著重要作用。跨越此運營線的鋼結構吊裝施工，重中之重就是要確保運營安全。

4.1 安全管理及技術措施

①施工嚴格執行運營線安全管理制度及安全管理規定。做好參與施工人員安全培訓及安全技術交底，制定有關應急預案并進行演練，運營線上作業及吊裝作業等較大風險作業項目實行領導帶班作業，專職安全人員現場管理，保證運營線安全及作業人員安全。

②做好鋼結構雨棚吊裝施工專項方案的比選及優化，優先考慮并保證方案的安全可操作性，減少申請要點及運營線上作業時間。對于吊裝作業尤其是跨越運營線的鋼梁吊裝，進行各種工況條件的各項參數的計算、驗算，并留足安全冗余，鋼結構雨棚吊裝施工專項方案必須經專家評審論證通過。

4.2 運營線施工安全措施

嚴格執行要點、銷點施工管理制度，不是要點批準施工時間不得進入軌行區施工。班前進行安全點名，交清當班作業內容、安全防護措施及注意事項；班后進行小結，指出當班存在問題及改進措施。班前班后統計清點人員、材料、工具數量；收班進行現場清理檢查，不能遺留任何材料、工具、建筑垃圾。設置軌行區隔離防護欄并經常檢查維護，不在要點施工時間段不能進入隔離防護內，站臺上堆放工具、材料要在隔離防護1m以外，輕質材料進行固定。施工作業時對受影響的既有設施、線纜等設置隔離保護，并在施工后拆除清理出軌行區。站臺上的雜物、垃圾等及時清理，防止進入軌行區。

4.3 吊裝作業安全措施

吊車司機、司索、指揮等作業人員持證上崗，遵守起重吊裝規則，堅持“十不吊”原則。作業前了解周邊環境、場地情況，保證滿足吊裝要求；檢查吊車各項性能以及繩具、卡具等，保證其處于完好狀態。作業前進行試吊，特別是跨越運營線吊裝，必須進行相同工況的超載(1.2倍）試吊。吊裝鋼梁時，梁兩端設置牽引繩，防止擺動過大觸碰接觸網桿、線。吊裝作業專人指揮，采用對講機進行指揮，鋼構件不固定牢固不摘鉤。大風（5級以上）、大霧及雨雪等惡劣天氣，禁止進行吊裝作業。

4.4 高處作業安全措施

攀登和懸空等高處作業人員上崗前經培訓合格，持證上崗，進行體檢，符合登高作業要求。高處作業中的各項工具、設施和設備，必須在施工前由專人檢查，確認其完好，才能使用。移動式操作平臺、掛籃、吊籃等設置牢固，移動式腳手架四個方向采用纜風繩進行固定，確保穩定，防止傾覆。臨邊及四口設置防護欄桿及防墜網；作業人員在鋼梁上移動，安全帶要系在安全生命線上，保證在鋼梁上安全作業。登高作業人員穿好防滑鞋，戴好安全帽，系好安全帶；作業時小配件、小型工具隨手放入工具袋，工具用繩帶系住防止掉落。

4.5 其他安全措施

①動火作業：焊接、切割動火作業辦理動火作業證，作業時設專人監護，焊接、切割操作工屬特殊工種，須持雙證上崗（操作證、動火證）。易燃、易爆品必須儲存在專用倉庫、專用場地,并設專人管理。焊接、切割作業時，易燃易爆物料與焊接作業點火源距離不應小于10m。高空焊接作業保證焊渣火花對下方無影響，否則采取隔離防護或適用容器收集。

②施工用電：嚴格執行《施工現場臨時用電安全技術規范》的要求，采用三級配電、TN-S接零保護和二級漏電保護系統，并安排專業電工24小時維護檢修。

③雨雪天氣不進行登高作業，夜間施工作業要保證有足夠的照明。

④做好焊接、螺栓連接以及其他安裝作業的材料、工序試驗檢測，確保安裝施工質量，確保結構安全。

5 結束語

目前國內在城市軌道交通運營線高架橋上新增設車站并不多見。隨著城市化進程的發展，一些超大、特大城市為緩解城市局部交通壓力，在城市軌道交通運營線上增設車站不失為一種解決方式。本案例跨越運營線的鋼結構雨棚安裝施工工藝以及保證運營安全、吊裝安全等措施，對類似工程有一定的借鑒和參考作用。