提高大規(guī)模勁性鋼柱一次驗(yàn)收合格率質(zhì)量控制措施

王 磊 尹修偉

中國建筑第八工程局有限公司鋼結(jié)構(gòu)工程公司 上海 200125

地鐵車輛段上蓋開發(fā)是指在軌道交通途經(jīng)地區(qū)的上方或鄰近周邊地區(qū)進(jìn)行民用建筑開發(fā)建設(shè)的土地開發(fā)方式，是地鐵車輛基地在滿足自身功能的前提下，通過在車輛基地結(jié)構(gòu)內(nèi)增設(shè)柱網(wǎng)，架設(shè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，在轉(zhuǎn)換層上再進(jìn)行開發(fā)，并配以建設(shè)完善的設(shè)施配套，最終達(dá)到綜合利用土地、提高土地利用效率的目的[1]。

地鐵上蓋作為地鐵用地的新載體，通過上蓋開發(fā)重新利用地鐵占用的土地，成為地鐵沿線土地開發(fā)的新型模式，突顯了地鐵上蓋項(xiàng)目開發(fā)對城市土地的高效利用。目前大中城市土地供應(yīng)日益緊張，充分發(fā)掘地鐵車輛段用地發(fā)展的潛力，建設(shè)、開發(fā)及利用車輛段上蓋空間，實(shí)現(xiàn)上蓋物業(yè)與周邊用地功能一體化開發(fā)，在改善城市交通的基礎(chǔ)上有效推動城市的合理化布局，對促進(jìn)城市的長遠(yuǎn)發(fā)展具有重要的意義。本工程為上海某新建地鐵線路車輛段，工程效果如圖1所示。

圖1 工程效果圖

1 工程概況

某地鐵車輛段工程位于上海市浦東新區(qū)，該工程結(jié)構(gòu)形式為型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)，總用鋼量約9 000 t，鋼構(gòu)件主要為十字形勁性鋼柱，勁性鋼柱總數(shù)為696根。B區(qū)鋼柱單根長度達(dá)14.3 m，部分鋼柱長度15.3 m；C區(qū)鋼柱單根長度14.3 m，部分長度19.3 m。工程占地面積約299 800 m2，總建筑面積391 918 m2；地上結(jié)構(gòu)為1層，結(jié)構(gòu)總高度9.5 m（圖2）。

2 工程質(zhì)量形成過程

圖2 鋼結(jié)構(gòu)工程概況

本工程鋼結(jié)構(gòu)施工過程主要包括鋼構(gòu)件工廠制作和現(xiàn)場安裝2個階段[2]。構(gòu)件制作階段主要包括下料、組裝、焊接等工序，安裝階段工序主要有地腳螺栓預(yù)埋、鋼柱吊裝、測量校正等。切實(shí)保證鋼柱的加工制作質(zhì)量和現(xiàn)場安裝及測量校正質(zhì)量，能有效提高鋼柱安裝驗(yàn)收的合格率，對于確保鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量及安裝進(jìn)度具有重要意義。本文主要從鋼構(gòu)件加工制作、地腳螺栓預(yù)埋、鋼柱安裝及測量校正等方面論述提高鋼柱安裝驗(yàn)收合格率的質(zhì)量控制 措施。

3 構(gòu)件加工質(zhì)量控制

由于本工程鋼柱長度長，板厚較大，構(gòu)件加工環(huán)節(jié)質(zhì)量控制的難點(diǎn)在于下料組裝質(zhì)量、焊接過程可能出現(xiàn)的扭曲變形等。針對可能出現(xiàn)的構(gòu)件扭曲、彎斜等進(jìn)行針對性的技術(shù)交底，明確構(gòu)件加工質(zhì)量控制措施，在下料—組裝—焊接等加工工序上做好預(yù)防措施。

1）采用數(shù)控多頭火焰切割機(jī)切割下料，保證切縫順直，組裝成十字構(gòu)件時設(shè)置臨時筋板，確保組裝尺寸符合要求。

2）焊接時采用自動埋弧焊及多層多道焊，降低因焊接一次熱量輸入過多引起焊縫金屬與母材溫差過大而產(chǎn)生的焊接變形。

3）地腳螺栓孔制孔時采用數(shù)控鉆床或者搖臂鉆制孔，構(gòu)件端部采用數(shù)控銑床端銑，確保構(gòu)件地腳螺栓孔位置準(zhǔn)確及頂部對接面平整。

4）派駐駐場監(jiān)造，對構(gòu)件加工進(jìn)行過程監(jiān)督，保證變形預(yù)防措施切實(shí)有效地實(shí)施。

5）本工程單根鋼柱最長達(dá)15.3 m，加工好的成品鋼柱須堆放平整，有序排布，禁止因多層堆放時間過長引起的鋼柱潛在彎曲變形。

4 預(yù)埋地腳質(zhì)量控制

本工程的一大特點(diǎn)是勁性鋼柱多達(dá)到696根，每根勁性柱均采用地腳螺栓固定，B區(qū)每根鋼柱采用4個地腳螺栓固定，C區(qū)和F區(qū)每根勁性柱采用12根地腳螺栓固定，地腳螺栓總數(shù)多達(dá)4 112根。地腳螺栓預(yù)埋是鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場施工的第一道工序，大批量的地腳螺栓位置和標(biāo)高的準(zhǔn)確定位是一大重、難點(diǎn)，對后續(xù)鋼柱安裝的合格率有重大影響，為此采取如下方法進(jìn)行地腳螺栓質(zhì)量控制。

1）在埋設(shè)鋼結(jié)構(gòu)地腳螺栓前，根據(jù)深化鋼柱柱腳板孔位制作地腳定位模板，定位模板孔徑大于地腳螺栓孔徑2 mm，預(yù)埋時以2個地腳螺栓的坐標(biāo)位置對每根柱子所有的地腳螺栓進(jìn)行準(zhǔn)確定位，既提高了施工效率，又確保地腳螺栓預(yù)埋精度。同時根據(jù)計算確定定位板標(biāo)高，在測量過程中以定位板標(biāo)高控制每根柱地腳螺栓的頂部標(biāo)高。

2）地腳螺栓安裝時，全站儀定位地腳螺栓坐標(biāo)，調(diào)整定位板板頂標(biāo)高。安裝完成后將定位板與結(jié)構(gòu)鋼筋焊接固定，將地腳螺栓用螺帽與定位板固定（圖3）。

圖3 地腳預(yù)埋定位板

3）安裝地腳螺栓就澆筑混凝土前，地腳螺桿上部的套絲部分螺桿及螺母須抹上黃油后用塑料布包裹，并用鐵絲綁扎牢固。

4）澆筑混凝土?xí)r避免混凝土直接沖擊地腳螺栓，防止混凝土在地腳螺栓附近大幅度堆積，避免振搗器在地腳附近過振。在澆筑混凝土?xí)r，加強(qiáng)對地腳螺栓的監(jiān)測，用全站儀、經(jīng)緯儀隨時對各組地腳螺栓復(fù)核，發(fā)現(xiàn)偏差及時進(jìn)行校正。

5 鋼柱安裝質(zhì)量控制

鋼柱安裝是整個工程質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對鋼柱安裝的合格率起到?jīng)Q定性的影響。前期預(yù)埋地腳螺栓質(zhì)量經(jīng)嚴(yán)格控制后，鋼柱安裝時的質(zhì)量控制重點(diǎn)在于柱本體的安裝及測量校正，即對柱身垂直度、柱頂坐標(biāo)及標(biāo)高的綜合控制。

鋼柱安裝前認(rèn)真做好技術(shù)交底，明確垂直度、柱頂坐標(biāo)及標(biāo)高的設(shè)計及規(guī)范要求，并從以下幾點(diǎn)進(jìn)行安裝質(zhì)量 控制。

1）鋼柱安裝前，應(yīng)對鋼柱的外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查，鋼柱在現(xiàn)場存放應(yīng)做好防變形及防雨水措施。

2）鋼柱安裝前將柱腳板下部的螺母調(diào)平，柱腳所有螺母頂部標(biāo)高調(diào)節(jié)至柱底標(biāo)高，防止鋼柱柱底螺母因高度不一致導(dǎo)致在鋼柱自重力作用下的地腳螺栓失穩(wěn)。

3）鋼柱緩慢起吊，防止因快速起鉤造成的柱身彎曲；安裝時鋼柱下落至柱底板稍高于地腳螺栓時，將柱底板螺栓孔對準(zhǔn)地腳螺桿，緩慢下落，防止柱底板對地腳螺母造成沖擊。

4）鋼柱安裝就位并墊上墊塊后，臨時緊固螺母，采用千斤頂對鋼柱垂直度、柱頂坐標(biāo)及標(biāo)高綜合校正，使三者測量數(shù)值均符合規(guī)范要求后緊固螺母，圍焊墊塊。

5）鋼柱安裝校正并驗(yàn)收合格后，及時將柱底板和基礎(chǔ)頂面之間的空隙用微膨脹混凝土澆筑密實(shí)，同時復(fù)測鋼柱的垂直度、柱頂坐標(biāo)及標(biāo)高。

6 儀器設(shè)備因素控制

本工程鋼柱安裝測量工作量大，經(jīng)緯儀、全站儀等測量儀器設(shè)備對構(gòu)件的安裝質(zhì)量起到一定的制約作用，采用高精度、高靈敏度的測量儀器對鋼柱安裝合格率起到保障作用。

1）本項(xiàng)目采用高精度TC402和TS06plus萊卡全站儀，其中，TS06plus測角精度2″，測距精度1.5 mm＋2×10-6D（D為實(shí)際測量距離）。

2）測量儀器投入使用前，儀器檢測證書必須有效且標(biāo)定日期距使用期不大于標(biāo)定證書或規(guī)范規(guī)定的時間間隔。

3）棱鏡使用前檢查是否有松動、歪斜，并對棱鏡進(jìn)行調(diào)校，全站儀測量時注意棱鏡模式、棱鏡常數(shù)及棱鏡高是否正確。

4）全站儀測控點(diǎn)設(shè)置在質(zhì)地堅(jiān)硬的基礎(chǔ)上，按照調(diào)平—對中—再調(diào)平—再對中的順序使用，對中誤差符合要求，前視和后視清晰，讀數(shù)可靠。

7 環(huán)境及方法等因素控制

影響工程質(zhì)量的因素主要有人、材料、機(jī)械、方法和環(huán)境（4M1E）[3]，為提高本工程鋼柱安裝合格率，在人、方法、環(huán)境等方面加強(qiáng)質(zhì)量控制的方法如下：

1）測量人員持證上崗；對校正測量人員進(jìn)行技術(shù)交底，熟悉本工程測量方法、技術(shù)要求及規(guī)范對鋼柱的垂直度、柱頂坐標(biāo)及標(biāo)高偏差的要求。

2）引測控制點(diǎn)后視閉合，每一控制點(diǎn)后視對中偏差1 mm。同時加強(qiáng)場內(nèi)控制點(diǎn)引測質(zhì)量管控，對引測至場內(nèi)的每個控制點(diǎn)在引測后的情況進(jìn)行復(fù)測，保證對中偏差符合規(guī)范要求。

3）鋼柱吊裝前在柱頂翼板貼設(shè)2塊反光貼片，貼設(shè)位置為2塊垂直翼緣板。校正時架設(shè)2臺全站儀在2個垂直方位，對鋼柱位置坐標(biāo)及垂直度同時校正，記錄校正原始 數(shù)據(jù)。

4）原始測控點(diǎn)距離場區(qū)較遠(yuǎn)，空氣溫度與濕度較大時引測場內(nèi)控制點(diǎn)易引起較大偏差，宜在溫濕度均較低且光照充足的傍晚引測控制點(diǎn)。

5）本工程場地面積大，基坑開挖和破樁頻繁，因此產(chǎn)生的振動對場區(qū)內(nèi)控制點(diǎn)會造成較大影響，需要妥善保護(hù)場內(nèi)控制點(diǎn)，并在使用前復(fù)測。

8 結(jié)語

隨著軌道交通的發(fā)展和進(jìn)步，大型地鐵上蓋建設(shè)與二次開發(fā)綜合提高了城市土地的利用效率，高質(zhì)量地鐵上蓋的建設(shè)對二次開發(fā)起到很好的促進(jìn)作用。本文從鋼構(gòu)件加工組裝、安裝校正、儀器設(shè)備、環(huán)境方法等方面分別論述了質(zhì)量控制措施。本工程實(shí)踐證明，在鋼結(jié)構(gòu)工程的施工中，鋼柱安裝驗(yàn)收的合格率從最初的81%逐漸提高到96%，基本實(shí)現(xiàn)鋼柱安裝驗(yàn)收一次合格。遵循這些質(zhì)量控制措施，對提高鋼柱一次安裝合格率具有很大的作用，對同類項(xiàng)目的鋼柱安裝具有較大的借鑒意義。

工程質(zhì)量的好壞直接影響建筑物的安全性、耐久性。鑒于鋼結(jié)構(gòu)工程施工復(fù)雜、專業(yè)程度高，必須加強(qiáng)施工過程的質(zhì)量控制，做到事前計劃、事中控制、事后考評，嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)范實(shí)施，確保工程鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量[4-9]。