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廣州地鐵四號線高架車站鋼結構施工技術

作者：建筑鋼結構網    
時間：2009-12-22 20:26:15 [收藏]


    [摘要]廣州市地鐵四號線是廣州市第1條高架車站線路。介紹鋼結構吊裝主要采用的“剛架整體分段拼裝,整體分段吊裝、單側整體吊裝、散件吊裝相結合”工藝,以及大跨度鋼結構的卸載技術。
    [關鍵詞]鋼結構 地鐵 主剛架 拼裝 吊裝

    廣州市地鐵四號線從新造至金洲段共8個高架車站,站臺部分全部采用鋼結構。設計造型各有不同,但結構形式基本為門式剛架結構,主要采用焊接變截面H型鋼,但剛架全部為弧形結構。而剛架與基礎采用鉸接的形式,鋼結構施工技術難度較大,針對各站的設計不同,現場采用了不同的吊裝工藝。車站的效果圖如圖1所示。

    1 工程特點和難點
    本工程主要特點是施工場地狹窄,高架橋已施工完成,吊裝條件差,采用機械吊裝難度大,而且多采用分段吊裝,臨時支撐在受力、吊裝精度方面要求較高。由于設計柱腳處為鉸軸連接,測量定位困難,必須采用先進的儀器進行跟蹤測量校正。
    2 吊裝方案選擇
    由于各高架車站的結構形式基本一樣,因此根據工程特點、結構形式、構件重量及現場場地情況確定鋼結構吊裝方案,采用“整體分段拼裝、整體分段吊裝、單側整體吊裝和散件吊裝相結合”的工藝進行,主吊機械沿著結構外側進行吊裝,在地面上布置1臺80t汽車吊作為主剛架吊裝,1臺50t汽車吊作為次剛架、連梁及檁條的吊裝。同時在橋面軌行區內布置1臺25t輪胎吊,負責軌行區中間部分次剛架及支撐等構件的吊裝。
    3 主剛架拼裝
    依據吊裝方案,大部分構件在工廠內分段制作,現場拼裝。為了保證吊裝精度,現場依據工廠制作工藝圖進行放樣,并將其放樣在剛性平臺上,下面采用路基板作為拼裝基礎,在路基板上吊裝胎架,保證剛架拼裝時的精度,同時對焊接變形起到控制作用。拼裝如圖2所示。

    在拼裝焊接后,經過實測檢查,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吊裝段,中間腹桿為散件吊裝。每段達18t,分段如圖3所示。分段吊裝難度大,但此分段既減少臨時支撐數量,又可減少空中對接焊縫數量,有利于保證焊接質量,同時可節省機械臺班費用。

    4.2 吊裝工藝
    4.2.1 索具的確定
    主剛架拼裝后總長度達40m,其形狀為“7”字形。吊裝時重心計算相當復雜,一次便找準吊點是難點所在。為了準確確定吊點位置及索具的長度,充分利用CAD實體求出構件的重心,比以往的計算要簡單,而且比較準確。由于主剛架截面大,其吊裝點位置間距不宜過大,而間距越小,索具受力越有利。通過計算,一點吊裝時構件不會產生變形。實際施工中,為確保構件在吊裝中不產生變形,在起吊時配合1臺25t汽車吊進行翻身。
    4.2.2 吊裝步驟
    基座→臨時支撐→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部分,其吊裝精度必須達到要求,如支座出現標高差時,會造成剛架旁彎整體。支座標高調整可通過螺母進行調節,待整個支座調整好后,再進行復測,復測無誤后焊接限位擋板,然后進行高強無收縮料灌漿。達到強度后再進行剛架吊裝。支座布置如圖4所示。

    4.2.4 臨時支撐吊裝
    主剛架吊裝前先吊裝臨時支撐,臨時支撐高度較低,一般8m左右,在吊裝過程中相當于主要受力柱,其不僅要求吊裝位置準確,而且必須達到受力要求。經過計算及充分利用現有臨時支撐,臨時支撐采用└100×6制作成2000mm×2000mm的格構式柱,部分采用Φ273mm×8mm無縫鋼管作為立柱。
    臨時支撐采用50t汽車吊站在站臺下面兩側進行吊裝,吊裝后采用4根纜風繩從四個方向加以固定,吊裝時必須采用全站儀跟蹤測量,且精度須滿足要求,保證主剛架落在臨時支撐上,而且須達到軸心受壓。臨時支撐下面底座可直接落在軌行區中間道床板上,但下面利用木板或橡膠板進行保護,防止道床板破壞。
    4.2.5 主剛架吊裝
    當臨時支撐就位固定后,進行主剛架吊裝,主剛架吊裝首先要進行翻身。翻身在整個剛架吊裝過程中是難度最大的工序。吊裝時采用2臺吊車,其中1臺主吊機械,1臺配合機械。主吊機械在翻身后直接起吊,配合機械在翻身后配合主吊機械進行起吊,當主吊機械起吊至一定位置,且主剛架離開地面時,配合機械緩慢松鉤。當主吊機械轉動主臂,配合機械吊索不再受力時,將配合機械移走,由主吊機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行測量校正后,進行低跨主剛架之間連梁的吊裝。同時進行頂部兩端腹桿的吊裝。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,校正準確后再進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
    當主剛架吊裝就位后,利用全站儀定位測量。測量準確后,在臨時支架上焊接支托板,將剛架直接落在臨時支架托板上,如圖6所示。

    為避免卸載后桁架標高低于設計標高,在吊裝時采用預起拱的方案,將主剛架的頂標高調高30mm左右,以保證剛架卸載后標高基本與設計相近。校正主要從兩個方面加以控制,即軸線和標高。
    校正軸線主要是利用剛架上的2根纜風繩加以控制,標高控制以千斤頂作為主要調節工具。當標高與軸線全部準確后,將剛架與臨時支撐擋板加以點焊固定,同時將下面鉸支座處與預埋件固定。
    4.2.7 次剛架、連梁、檁條吊裝
    當主剛架吊裝校正后,進行次剛架及檁條的吊裝,其吊裝比較簡單,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上面的25t輪胎吊,其移動方便,基本不受軌行區道軌的影響。
    4.2.8 焊接施工
    因廣州地區陰雨季節多,焊接質量是控制的關鍵。所有車站結構的對接焊縫均為一級焊縫,其它焊縫多為二級焊縫,檁條為三級焊縫,焊接工程量大。鋼材材質全部為Q345B低合金鋼,焊材選用E5015系列焊材。針對焊接現場制定相應的焊接方案,并制定雨季施工方案,拼裝時地面均搭設了防雨棚,并多采用二氧化碳氣體保護焊,提高了施工進度。高空焊接多采用手工電弧焊,施工中均實行了三檢制度,焊接質量全部合格。最終經過三方面的無損檢測,合格率100%。
    5 卸載方案
    作為大跨度鋼結構,其采用分段吊裝時基本存在卸載工藝。由于卸載過程是一個力的傳遞和受力體的轉換過程,因此是一個動態過程。在此過程中,力的傳遞與受力體的轉換必須要遵循“合理、有序、平穩、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組人員同時開始頂升千斤頂。當千斤頂頂緊剛架后,利用割槍將托板割掉,由9人同時放松千斤頂。
    卸載時要統一指揮,保證同步,且嚴格執行卸載原則,不可一次性卸載完成,應分兩步進行卸載。卸載時要進行跟蹤測量和監控。
    通過整體卸載,最后下撓值為20~30mm,實現了預期目的。
    6 結語
    廣州市地鐵高架車站的施工,在工期相當短的情況下,充分利用大型構件整體吊裝與分段吊裝相結合的方法,基本完成每個車站吊裝25d的工期任務。在業主矩陣式的管理下,不但工程質量達到要求,而且安全、進度同樣實現了項目部的總體目標,確保了6個站的順利通車。
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