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廣州地鐵四號(hào)線高架車站鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:15 [收藏]


    [摘要]廣州市地鐵四號(hào)線是廣州市第1條高架車站線路。介紹鋼結(jié)構(gòu)吊裝主要采用的“剛架整體分段拼裝,整體分段吊裝、單側(cè)整體吊裝、散件吊裝相結(jié)合”工藝,以及大跨度鋼結(jié)構(gòu)的卸載技術(shù)。
    [關(guān)鍵詞]鋼結(jié)構(gòu) 地鐵 主剛架 拼裝 吊裝

    廣州市地鐵四號(hào)線從新造至金洲段共8個(gè)高架車站,站臺(tái)部分全部采用鋼結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)造型各有不同,但結(jié)構(gòu)形式基本為門式剛架結(jié)構(gòu),主要采用焊接變截面H型鋼,但剛架全部為弧形結(jié)構(gòu)。而剛架與基礎(chǔ)采用鉸接的形式,鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)難度較大,針對(duì)各站的設(shè)計(jì)不同,現(xiàn)場(chǎng)采用了不同的吊裝工藝。車站的效果圖如圖1所示。

    1 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)
    本工程主要特點(diǎn)是施工場(chǎng)地狹窄,高架橋已施工完成,吊裝條件差,采用機(jī)械吊裝難度大,而且多采用分段吊裝,臨時(shí)支撐在受力、吊裝精度方面要求較高。由于設(shè)計(jì)柱腳處為鉸軸連接,測(cè)量定位困難,必須采用先進(jìn)的儀器進(jìn)行跟蹤測(cè)量校正。
    2 吊裝方案選擇
    由于各高架車站的結(jié)構(gòu)形式基本一樣,因此根據(jù)工程特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件重量及現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地情況確定鋼結(jié)構(gòu)吊裝方案,采用“整體分段拼裝、整體分段吊裝、單側(cè)整體吊裝和散件吊裝相結(jié)合”的工藝進(jìn)行,主吊機(jī)械沿著結(jié)構(gòu)外側(cè)進(jìn)行吊裝,在地面上布置1臺(tái)80t汽車吊作為主剛架吊裝,1臺(tái)50t汽車吊作為次剛架、連梁及檁條的吊裝。同時(shí)在橋面軌行區(qū)內(nèi)布置1臺(tái)25t輪胎吊,負(fù)責(zé)軌行區(qū)中間部分次剛架及支撐等構(gòu)件的吊裝。
    3 主剛架拼裝
    依據(jù)吊裝方案,大部分構(gòu)件在工廠內(nèi)分段制作,現(xiàn)場(chǎng)拼裝。為了保證吊裝精度,現(xiàn)場(chǎng)依據(jù)工廠制作工藝圖進(jìn)行放樣,并將其放樣在剛性平臺(tái)上,下面采用路基板作為拼裝基礎(chǔ),在路基板上吊裝胎架,保證剛架拼裝時(shí)的精度,同時(shí)對(duì)焊接變形起到控制作用。拼裝如圖2所示。

    在拼裝焊接后,經(jīng)過實(shí)測(cè)檢查,全部保證了剛架的拼裝精度。
    4 吊裝工藝
    4.1 剛架分段
    剛架分段基本以高低跨剛架分別作為一個(gè)吊裝段,中間腹桿為散件吊裝。每段達(dá)18t,分段如圖3所示。分段吊裝難度大,但此分段既減少臨時(shí)支撐數(shù)量,又可減少空中對(duì)接焊縫數(shù)量,有利于保證焊接質(zhì)量,同時(shí)可節(jié)省機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用。

    4.2 吊裝工藝
    4.2.1 索具的確定
    主剛架拼裝后總長(zhǎng)度達(dá)40m,其形狀為“7”字形。吊裝時(shí)重心計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜,一次便找準(zhǔn)吊點(diǎn)是難點(diǎn)所在。為了準(zhǔn)確確定吊點(diǎn)位置及索具的長(zhǎng)度,充分利用CAD實(shí)體求出構(gòu)件的重心,比以往的計(jì)算要簡(jiǎn)單,而且比較準(zhǔn)確。由于主剛架截面大,其吊裝點(diǎn)位置間距不宜過大,而間距越小,索具受力越有利。通過計(jì)算,一點(diǎn)吊裝時(shí)構(gòu)件不會(huì)產(chǎn)生變形。實(shí)際施工中,為確保構(gòu)件在吊裝中不產(chǎn)生變形,在起吊時(shí)配合1臺(tái)25t汽車吊進(jìn)行翻身。
    4.2.2 吊裝步驟
    基座→臨時(shí)支撐→低跨主剛架吊裝→腹桿吊裝→高跨主剛架吊裝→次剛架、連梁、中間檁條吊裝。
    4.2.3 支座吊裝
    由于支座是主剛架的主要基礎(chǔ)部分,其吊裝精度必須達(dá)到要求,如支座出現(xiàn)標(biāo)高差時(shí),會(huì)造成剛架旁彎整體。支座標(biāo)高調(diào)整可通過螺母進(jìn)行調(diào)節(jié),待整個(gè)支座調(diào)整好后,再進(jìn)行復(fù)測(cè),復(fù)測(cè)無誤后焊接限位擋板,然后進(jìn)行高強(qiáng)無收縮料灌漿。達(dá)到強(qiáng)度后再進(jìn)行剛架吊裝。支座布置如圖4所示。

    4.2.4 臨時(shí)支撐吊裝
    主剛架吊裝前先吊裝臨時(shí)支撐,臨時(shí)支撐高度較低,一般8m左右,在吊裝過程中相當(dāng)于主要受力柱,其不僅要求吊裝位置準(zhǔn)確,而且必須達(dá)到受力要求。經(jīng)過計(jì)算及充分利用現(xiàn)有臨時(shí)支撐,臨時(shí)支撐采用└100×6制作成2000mm×2000mm的格構(gòu)式柱,部分采用Φ273mm×8mm無縫鋼管作為立柱。
    臨時(shí)支撐采用50t汽車吊站在站臺(tái)下面兩側(cè)進(jìn)行吊裝,吊裝后采用4根纜風(fēng)繩從四個(gè)方向加以固定,吊裝時(shí)必須采用全站儀跟蹤測(cè)量,且精度須滿足要求,保證主剛架落在臨時(shí)支撐上,而且須達(dá)到軸心受壓。臨時(shí)支撐下面底座可直接落在軌行區(qū)中間道床板上,但下面利用木板或橡膠板進(jìn)行保護(hù),防止道床板破壞。
    4.2.5 主剛架吊裝
    當(dāng)臨時(shí)支撐就位固定后,進(jìn)行主剛架吊裝,主剛架吊裝首先要進(jìn)行翻身。翻身在整個(gè)剛架吊裝過程中是難度最大的工序。吊裝時(shí)采用2臺(tái)吊車,其中1臺(tái)主吊機(jī)械,1臺(tái)配合機(jī)械。主吊機(jī)械在翻身后直接起吊,配合機(jī)械在翻身后配合主吊機(jī)械進(jìn)行起吊,當(dāng)主吊機(jī)械起吊至一定位置,且主剛架離開地面時(shí),配合機(jī)械緩慢松鉤。當(dāng)主吊機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)主臂,配合機(jī)械吊索不再受力時(shí),將配合機(jī)械移走,由主吊機(jī)械完成主剛架的就位。
    主剛架吊裝,首先吊裝低跨主剛架,低跨主剛架吊裝就位并進(jìn)行測(cè)量校正后,進(jìn)行低跨主剛架之間連梁的吊裝。同時(shí)進(jìn)行頂部?jī)啥烁箺U的吊裝。腹桿吊裝后即可吊裝高跨主剛架,高跨主剛架吊裝同低跨基本相同。但高跨主剛架吊裝直接就位于高低跨之間的腹桿上,校正準(zhǔn)確后再進(jìn)行其它腹腔桿的安裝。基本吊裝如圖5所示。

    4.2.6 主剛架校正
    當(dāng)主剛架吊裝就位后,利用全站儀定位測(cè)量。測(cè)量準(zhǔn)確后,在臨時(shí)支架上焊接支托板,將剛架直接落在臨時(shí)支架托板上,如圖6所示。

    為避免卸載后桁架標(biāo)高低于設(shè)計(jì)標(biāo)高,在吊裝時(shí)采用預(yù)起拱的方案,將主剛架的頂標(biāo)高調(diào)高30mm左右,以保證剛架卸載后標(biāo)高基本與設(shè)計(jì)相近。校正主要從兩個(gè)方面加以控制,即軸線和標(biāo)高。
    校正軸線主要是利用剛架上的2根纜風(fēng)繩加以控制,標(biāo)高控制以千斤頂作為主要調(diào)節(jié)工具。當(dāng)標(biāo)高與軸線全部準(zhǔn)確后,將剛架與臨時(shí)支撐擋板加以點(diǎn)焊固定,同時(shí)將下面鉸支座處與預(yù)埋件固定。
    4.2.7 次剛架、連梁、檁條吊裝
    當(dāng)主剛架吊裝校正后,進(jìn)行次剛架及檁條的吊裝,其吊裝比較簡(jiǎn)單,基本吊裝原則是從中間向兩端吊裝。中間部分次剛架及檁條主要采用軌行區(qū)上面的25t輪胎吊,其移動(dòng)方便,基本不受軌行區(qū)道軌的影響。
    4.2.8 焊接施工
    因廣州地區(qū)陰雨季節(jié)多,焊接質(zhì)量是控制的關(guān)鍵。所有車站結(jié)構(gòu)的對(duì)接焊縫均為一級(jí)焊縫,其它焊縫多為二級(jí)焊縫,檁條為三級(jí)焊縫,焊接工程量大。鋼材材質(zhì)全部為Q345B低合金鋼,焊材選用E5015系列焊材。針對(duì)焊接現(xiàn)場(chǎng)制定相應(yīng)的焊接方案,并制定雨季施工方案,拼裝時(shí)地面均搭設(shè)了防雨棚,并多采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊,提高了施工進(jìn)度。高空焊接多采用手工電弧焊,施工中均實(shí)行了三檢制度,焊接質(zhì)量全部合格。最終經(jīng)過三方面的無損檢測(cè),合格率100%。
    5 卸載方案
    作為大跨度鋼結(jié)構(gòu),其采用分段吊裝時(shí)基本存在卸載工藝。由于卸載過程是一個(gè)力的傳遞和受力體的轉(zhuǎn)換過程,因此是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程。在此過程中,力的傳遞與受力體的轉(zhuǎn)換必須要遵循“合理、有序、平穩(wěn)、緩慢、均勻”的原則。卸載主要采用液壓千斤頂作為卸載工具。首先將千斤頂全部置于臨時(shí)支撐托梁上,即剛架梁下面,并與托梁加以固定。由9組人員同時(shí)開始頂升千斤頂。當(dāng)千斤頂頂緊剛架后,利用割槍將托板割掉,由9人同時(shí)放松千斤頂。
    卸載時(shí)要統(tǒng)一指揮,保證同步,且嚴(yán)格執(zhí)行卸載原則,不可一次性卸載完成,應(yīng)分兩步進(jìn)行卸載。卸載時(shí)要進(jìn)行跟蹤測(cè)量和監(jiān)控。
    通過整體卸載,最后下?lián)现禐?0~30mm,實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目的。
    6 結(jié)語
    廣州市地鐵高架車站的施工,在工期相當(dāng)短的情況下,充分利用大型構(gòu)件整體吊裝與分段吊裝相結(jié)合的方法,基本完成每個(gè)車站吊裝25d的工期任務(wù)。在業(yè)主矩陣式的管理下,不但工程質(zhì)量達(dá)到要求,而且安全、進(jìn)度同樣實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目部的總體目標(biāo),確保了6個(gè)站的順利通車。
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