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    北京地鐵亦莊線“飄板站”鋼結構施工技術

    發布時間:2011-07-21
    瀏覽次數:362次

    [摘要]

    介紹了飄板站鋼結構高低起伏的分叉柱與鑄鋼件的拼裝、焊接、吊裝,屋面Z字型大梁的吊裝,檁條現場安裝的施工工藝和方法。

    [關鍵字]

    鑄鋼件; 焊接 ; 拼裝 ; 吊裝 

    Construction  Technology  Of  Steel  Structure   in  float plate Station Of Beijing  Subway  line  Yi  Zhuang            

    Key  words 

    Steel Castings;  Welding ; assembly ; lifting

    1工程概況

    亦莊線地鐵工程,位于北京市東南復合交通走廊上,是一條中等運量線路。全長為23.19KM,共有8座高架車站,站廳層為(首層)為砼框架結構,站臺層(二層)為鋼結構,從車站外立面造型分為飄板式和盒子式。飄板式的車站有:舊宮站、亦莊橋站、亦莊文化園站共3座車站。盒子式的車站有:萬源街站、榮京東街站、榮昌東街站、同濟南路站、經海路站共5座車站。本文主要介紹飄板站的現場鋼結構施工工藝。車站的效果圖如圖1所示。

     

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    2工程重點難點

    地腳螺栓的預埋

    地腳螺栓預埋是鋼結構施工的基礎工程,為保證預埋螺栓的埋設精度,將每組螺桿用角鋼連接制作為一個整體框架,在基礎底面鋼筋綁扎完后將整個框架進行整體就位并臨時定位,然后綁扎基礎梁鋼筋及面筋,待鋼筋綁扎完成后對預埋螺栓進行二次校正及定位,交付驗收,合格后澆筑混凝土。

    勁性鋼柱吊裝

    由于勁性鋼柱是預埋在混凝土柱內部的,各方向的鋼筋要穿過鋼柱,在吊裝過程中就位難度大,土建與鋼結構的配合及其重要。

       施工工期緊,協調工作復雜

    在規定的時間內保質、保量的完成施工任務是本工程的首要難題。同時針對與土建、鋪軌交叉施工作業,將派專人負責與各部門協調聯系,做好安裝穿插工作;以及對已完工部位的保護工作。

    屋面上下檁條安裝難度大

    因屋面造型為波浪笑臉式,內了達到效果,檁條安裝精度要求較高,必須采用先進的儀器進行跟蹤測量校正。

    3材料選擇

    3.1 鋼框架構件截面尺寸(鋼柱):D402X20、D299X20;

    3.2 鋼框架構件截面尺寸(鋼梁):

    HM600X300X10X16、HN400X200X8X13、HM300X200X8X12、HW300X300X10X15;

    3.3檁條截面尺寸:

    上檁條□100X100X2.5,下檁條為口80*40*2.0

    3.4其他:

    埋件的板材材質Q345B,規格-16x600x600;鋼筋規格為Ф20的二級螺紋鋼。鋼筋與埋件板的連接為穿孔塞焊。鋼管柱栓釘規格Ф16,L=60;間隔200mm布置。普通螺栓等級為4.6級,普通螺栓僅用于地腳螺栓、安裝臨時用螺栓等。高強螺栓等級為10.9級,扭剪型高強螺栓。

    4.施工技術

    4.1施工機械的選擇

       綜合分析各構件的分段長度、平面位置,重量、吊裝距離及汽車吊的參數等因素,從經濟型考慮,選擇了一臺QY80080t的全液壓汽車起重機,構件重量均在汽車吊吊裝范圍之內。

    4.2施工步驟

    鋼結構進場→勁性鋼柱的安裝→連系梁的安裝→鑄鋼件的組拼→鑄鋼件的安裝→Z字型主梁安裝→次梁安裝→檁條安裝

    4.3勁性柱的安裝

    4.3.1準備工作

    對站臺層鋼結構生根埋件進行測量檢測,復驗其板面標高、平整度及定位軸線。埋件上的預埋錨栓的安裝精度直接影響到鋼柱的吊裝,發現錨栓偏差及時進行糾偏處理,通過現場實測錨栓的具體軸線位置,將測量偏差值報告加工廠,加工廠根據現場錨栓的實測位置,加工制作柱底板。錨栓核實無誤后應在螺桿立面打出基準標高點,作為安裝調整用;在埋件板面上放出中心軸線,而后反彈出鋼柱的定位線。并做出明顯標識,以便安裝調整用。

    4.3.2 鋼柱的吊裝

    檢查鋼柱四邊中心線與基礎十字軸線對準情況(四邊要兼顧)和柱腳下的調平螺母或鋼墊板位置、數量是否正確,如有不符應立即調整。調整時需三人操作,一人移動鋼柱、一人協助穩固,另一人進行檢測,經調整鋼柱的就位偏差在3mm以內后,收緊四個方向的纜風繩,擰緊地腳螺栓的鎖緊螺母??紤]到焊縫收縮及壓縮變形,標高差調整在5mm以內。利用臨時固定用纜風繩、倒鏈、管式支撐、千斤頂等輔助設施對柱垂直度進行校正,對柱的標高進行調整,對柱的水平位置、間距進行處理。確認堅固無誤后,進入下一步工作。垂直度變化采用經緯儀對鋼柱的安裝跟蹤觀測,保證垂偏置受控。預留預控:框架外柱為防止鋼柱向內變形,無法借助外力進行焊后校正,校正時最外側鋼柱可向外側預留3mm,以抵消焊縫收縮的影響。鋼柱位移調整:鋼柱水平位移每次調整3mm內,若偏差過大,分2-3次調整。

    4.4鑄鋼件的組拼安裝 

    飄板站鋼柱為分叉柱,下部為筋性結構圓管,上部結構通過鑄鋼件與分叉圓管相連(如圖2所示)

            

    2

    4.4.1 鑄鋼件拼裝

    依據吊裝方案,鑄鋼件在工廠內制作完成,現場與分叉的圓管拼裝。為了保證吊裝精度,焊接的質量,現場依據圖紙條件進行放樣,組裝胎架(如圖3所示),通過水準儀保證現場蓋板(此蓋板為安裝Z字梁所用)標高。千斤頂調節焊接對接口間隙保證焊口熔透。

     

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    為減少局部和整體焊接變形,將焊接殘余應力降低到最小限度,鑄鋼件與圓管的焊接,必須制定并實施合理的焊接方法。通過對兩種材質材料性能(Q345BG20Mn5)比較,可知兩者在化學成分及力學性能上有些差別,且二者在交貨狀態上有較大差異。經實驗及查閱相關資料表明,選用常用易購的大西洋CHE507焊條手工焊條在強度上更接近于G20Mn5鑄鋼和Q345B。焊接時,根據鑄鋼的焊接性能,提高其預熱溫度至200250℃,并對其進行焊后250℃兩小時的后熱處理,后熱完成做保溫緩冷,以利于其消氫?,F場焊接完成后經超聲波探傷,一次合格率96%,復檢合格率100%,沒有發生焊接裂紋。焊縫外觀成型平整美觀,無明顯咬邊。

    4.4.2鑄鋼件的安裝

    由于鑄鋼件與鋼柱的現場對接在空中進行,考慮高空作業的危險,同時為了方便工人在空中操作,在圓管柱上方建立了安裝平臺。如下圖 4
     

    4

    為了達到屋面造型效果,鑄鋼件在空中的定位要求非常精確, 通過在樓板上彈出鑄鋼件斜支撐投影邊線,經緯儀來控制鑄鋼件空間定位。在加工廠制作鑄鋼件時在外側制作標記作為軸線位置控制點,安裝時方便,同時也保證與鋼管柱軸線位置重合。四個方向各掛一個導鏈,控制調節鑄鋼件蓋板的水平度,焊接完成后采用保溫巖棉保溫冷卻。如圖5所示


     

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    4.5 Z字型鋼梁的安裝

    屋面主梁為Z字型折梁(如圖3所示)。根據整個現場的施工情況,屋蓋的結構形式,構件重量,采用散件吊裝的工藝比較合理。用180噸汽車吊沿著高架站的外側進行 “z”字型折梁吊裝。

     
     

    Z字型主梁吊點選取兩個,起吊鋼絲繩的延線在鋼梁跨度的1/3處部位,以吊起后鋼梁不變形、平衡穩定為宜,便于安裝。為確保安全,防止鋼梁銳邊割斷鋼絲繩,要對鋼絲繩進行防護,吊索角度控制在45°~60°。H型梁的安裝用沖釘將梁兩端孔打緊、逼正,然后再用普通螺栓擰緊。普通安裝螺栓數量不得少于該節點螺栓總數的30%,且最少不得少于2個。吊裝固定鋼梁時,要進行測量監控,保證梁水平度調整,保證已校正單元框架整體安裝精度。

    4.6鋼梁安裝的注意事項

    梁與連接板的貼合方向一致;高強螺栓的穿入方向一致;按吊裝分區順序進行吊裝,先吊主梁,再吊次梁;鋼梁安裝時孔位偏差的處理,只能采用機具絞孔擴大,而不得采用氣割擴孔的方式;臨時固定:梁兩端各安上不得少于該節點螺栓總數30%臨時螺栓后才可脫鉤。高強螺栓終擰時,高空作業施工人員要在安裝掛籃上進行操作,確保安全。

    4.7屋面支撐(鋼檁條)安裝

    屋面支撐主要采用方鋼管,鋼支撐吊裝重量不重,但是因其要按照屋面結構形式找出波浪式的弧度,給現場安裝增加了難度。檁條的支腿在現場焊接后,兩邊采用繩索吊裝到高空中,配合經緯儀調整檁條的高度。在安裝下層檁條時,需先在鋼梁下翼緣畫出檁條的位置,在進行檁條的安裝。

    4.8.現場焊接

    本工程鋼結構的焊接工作量大部分在工廠內完成,鋼結構現場焊接主要指鋼柱、鋼梁焊接,主梁、次梁的角焊接等連接部件之間的焊接。

    焊接方法及焊接材料:現場焊接采用手工電弧焊和CO2氣體保護焊。工程主要結構用鋼為Q345B鋼材,手工電弧焊焊條采用E5015J507)型,CO2氣體保護焊焊絲ER50-6。

    現場胎架等輔助設施焊接,可采用適用Q235B鋼材的手工電弧焊焊條,E4303J422)型,CO2氣體保護焊焊絲為ER50-6;用于不同強度的鋼材焊接時,應選配低強度鋼材相適應的焊接材料。所使用的E5015型焊條350℃烘焙2小時,150℃保溫2小時,使用時用保溫筒盛放,并通電保溫。

    焊接作業區域設置防雨、防風及防火花墜落措施。鋼柱、鋼梁連接部位專門設置供2名焊工同時同臺作業的焊接操作方形平臺。

    5.結語

       “飄板站采用鋼結構為骨架,屋面造型新穎奇特,在工期相當緊的情況下,充分利用了大型構件整體吊裝與分段吊裝相結合的方法,基本完成了工期任務。本文通過介紹鋼結構的現場施工,為今后同類工程的安全施工提供了有益的幫助。

    6.參考文獻

    1]中國鋼結構協會.建筑鋼結構施工手冊[M.中國計劃出版社,2002;

    2]吳欣之.現代建筑鋼結構安裝技術[M.中國電力出版社,2009;

    3]韋疆宇.G20Mn5鑄鋼焊接用焊條探討與應用[M.

     


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