漆月明 (中鐵四局集團(tuán)上海工程有限公司,上海 200070)
隨著城市經(jīng)濟(jì)及城市化快速發(fā)展,原市區(qū)、市郊的城市軌道交通已難以滿足人們?nèi)粘3鲂械男枰谡揪噍^大、人流擁擠的兩個(gè)車站之間增設(shè)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(shè)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(yùn)營線高架橋上增設(shè)車站,在新增車站跨越運(yùn)營線鋼結(jié)構(gòu)雨棚安裝施工中,保證運(yùn)營安全、吊裝施工安全和安裝施工質(zhì)量。
新增車站為高架橋上兩層側(cè)式車站,車站結(jié)構(gòu)與既有高架橋分開設(shè)置,并騎跨公路,車站雨棚結(jié)構(gòu)采用排架鋼結(jié)構(gòu)屋蓋系統(tǒng)。鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)覆蓋面積為4904.4m2。
鋼結(jié)構(gòu)雨棚主結(jié)構(gòu)(柱、鋼梁)分三段安裝,鋼梁(跨長21.8m,重約7t)及兩個(gè)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(jìn)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(gòu)件材質(zhì)均為Q345B,螺栓采用10.9級大六角高強(qiáng)度螺栓連接副;鋼梁拼接對接及主要節(jié)點(diǎn)全熔透焊縫等級二級,其他角焊縫等級三級。
鋼結(jié)構(gòu)雨棚斷面圖
鋼結(jié)構(gòu)雨棚吊裝施工前,進(jìn)行專項(xiàng)方案比選及優(yōu)化,不設(shè)置靠近軌行區(qū)的臨時(shí)立柱支撐,減少申請要點(diǎn)及運(yùn)營線上作業(yè)時(shí)間。進(jìn)行吊裝工況條件的各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算、驗(yàn)算,鋼結(jié)構(gòu)雨棚吊裝施工專項(xiàng)方案經(jīng)專家評審論證通過。
鋼結(jié)構(gòu)的安裝按構(gòu)件分段分步進(jìn)行,鋼柱、鋼梁、系桿安裝。由于鋼梁及相應(yīng)的系桿安裝在軌行區(qū)上方,申請要點(diǎn)(夜間 0:30-3:30)安裝。鋼柱及對應(yīng)的系桿安裝不需申請要點(diǎn),施工時(shí)要做好與軌行區(qū)安全的隔離防護(hù)。鋼構(gòu)件在工廠加工,驗(yàn)收合格后組織運(yùn)輸進(jìn)場安裝。根據(jù)吊裝不同工況條件選擇合理的吊裝機(jī)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。
工藝流程:施工準(zhǔn)備→地腳螺栓及鋼板預(yù)埋→鋼構(gòu)件進(jìn)場驗(yàn)收及存放→鋼立柱及相應(yīng)系桿安裝→鋼梁及相應(yīng)系桿安裝→懸挑鋼梁安裝→焊縫探傷檢測→鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量驗(yàn)收。
①地腳螺栓及預(yù)埋件進(jìn)場驗(yàn)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(hù),螺栓外露部分進(jìn)行包裹,防止損傷及污染。
①加工的鋼構(gòu)件完成焊縫探傷檢測及質(zhì)量驗(yàn)收合格后,按安裝順序分批運(yùn)輸進(jìn)場,裝卸、運(yùn)輸時(shí)做好對鋼構(gòu)件的保護(hù);②進(jìn)場后按安裝順序驗(yàn)收,各種構(gòu)件應(yīng)按種類、型號和安裝順序分區(qū)存放,專人負(fù)責(zé)保管、維護(hù)。③鋼構(gòu)件的底部用枕墊支撐好,相同構(gòu)件疊放時(shí),各層支點(diǎn)應(yīng)在同一垂線上,防止鋼構(gòu)件被壓壞或構(gòu)件變形。④對于構(gòu)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(shè)專人收發(fā)、保管。
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(fù)核軸線和標(biāo)高水準(zhǔn)點(diǎn),在每側(cè)站臺上用全站儀定出一條基準(zhǔn)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(nèi)側(cè)連線)、基準(zhǔn)標(biāo)高;c.采用螺母及墊板調(diào)整、控制立柱安裝標(biāo)高。
③地腳螺栓清理
a.對地腳螺栓及混凝土面、側(cè)面預(yù)埋鋼板進(jìn)行清理,拆除螺栓包裹物,檢查有無損傷;b.檢查混凝土的強(qiáng)度,待強(qiáng)度達(dá)到要求后方可進(jìn)行安裝;c.測量地腳螺栓位置及標(biāo)高偏差,控制在誤差范圍內(nèi)。
④鋼柱的吊裝
a.吊裝準(zhǔn)備:鋼柱在吊裝前對有損傷的表面油漆等進(jìn)行修復(fù);在柱腳底板四個(gè)方向上劃好中心線,便于吊裝時(shí)進(jìn)行定位;鋼柱吊裝分兩側(cè)站臺從一端向另一端,平行順序同時(shí)進(jìn)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(jī)構(gòu),跨越公路處兩側(cè)用50t汽車吊,其余用35t汽車吊。
b.確定吊點(diǎn)位置及數(shù)量:為防止起吊損傷構(gòu)件,方便吊裝過程調(diào)整位置,要選擇合適的吊點(diǎn)位置及吊點(diǎn)數(shù)量。根據(jù)重心位置確定吊點(diǎn)的分布,根據(jù)構(gòu)件形狀,起吊時(shí)采用3點(diǎn)吊裝,主吊點(diǎn)選取在外弧梁的彎折處至鋼柱邊處,輔助吊點(diǎn)選擇在腹板高強(qiáng)螺栓開孔處,第三吊點(diǎn)選取在柱腳及外弧梁銷軸處。按《建筑施工計(jì)算手冊》表13-8《常用卡環(huán)規(guī)格及荷重》,選用型號為3.5的U型卡環(huán),安全荷重34.3kN>25kN,滿足要求。
c.起吊:起吊時(shí)構(gòu)件下端墊上一塊枕木,在構(gòu)件起吊到距離地面一定高度時(shí),第三吊點(diǎn)繩索緩緩伸長,防止構(gòu)件吊起過程中弧梁碰撞地面變形。在起吊至構(gòu)件豎直時(shí),采用2點(diǎn)吊裝,松開第三吊點(diǎn)。起吊時(shí)主吊點(diǎn)固定吊繩長度,輔助吊點(diǎn)及第三吊點(diǎn)使用倒鏈可調(diào)整吊繩長度,保證處于吊裝正常位置。
d.吊裝控制:吊裝時(shí)專人進(jìn)行指揮。起吊后鋼柱必須垂直,通過調(diào)節(jié)倒鏈的長度來進(jìn)行構(gòu)件豎直度的調(diào)整。起吊回轉(zhuǎn)過程中應(yīng)注意避免碰撞,柱腳設(shè)牽引繩控制。鋼柱起吊到位并對準(zhǔn)地腳螺栓后,使鋼柱緩緩落下,地腳螺栓穿入柱腳螺栓孔內(nèi),鋼柱落到位后,對其垂直度及中心線與軸線的重合進(jìn)行校正。
⑤系桿吊裝:在鋼柱處搭設(shè)臨時(shí)作業(yè)平臺進(jìn)行安裝。系桿吊裝采用兩點(diǎn)吊,兩端設(shè)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(fēng)繩。調(diào)整側(cè)面銷軸及耳板位置后對耳板進(jìn)行焊接加固,設(shè)置掛籃進(jìn)行施焊操作。
⑥鋼柱校正
a.柱板底標(biāo)高校正:采用螺帽及墊板調(diào)整、控制立柱安裝標(biāo)高。標(biāo)高有誤差進(jìn)行微調(diào),結(jié)合垂直度校正進(jìn)行,調(diào)整下部支承墊板及螺帽標(biāo)高。
b.鋼柱垂直度校正:用經(jīng)緯儀控制縱橫安裝軸線,在校正過程中,用纜風(fēng)繩固定并進(jìn)行調(diào)整,不斷微調(diào)柱底板下螺母,直至校正完畢,將底板上面的兩個(gè)螺母擰上,并將上面雙螺母擰緊。
①吊裝準(zhǔn)備
現(xiàn)場搭設(shè)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(jìn)行修復(fù)。在胎架上進(jìn)行鋼梁防火涂料涂刷及鋁板包裝。搭設(shè)活動腳手架操作平臺,在扶梯洞口處搭設(shè)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(cè)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(yǎng)方面。在教師培養(yǎng)階段缺乏科學(xué)以及工程素質(zhì)的培訓(xùn),因此,很多教師在執(zhí)教期間缺少有關(guān)技術(shù)工程課程設(shè)計(jì)的思維。相關(guān)調(diào)查顯示,部分教師自身已經(jīng)意識到此類問題的存在,27%的教師認(rèn)為教師專業(yè)能力不足是制約STEM課程教學(xué)的最大瓶頸,還有27%的教師對課程結(jié)構(gòu)的設(shè)置不甚了解。因此,加強(qiáng)對教師的培訓(xùn)就成為開展新型中國科技教育面臨的首要任務(wù)。這就需要建構(gòu)系統(tǒng)性的、分級的、具有針對性的培訓(xùn)體制,而不是盲目從國外引進(jìn)相關(guān)的培訓(xùn)課程及系統(tǒng)。
自吊車站位地面起,最大吊裝高度近40m,跨越運(yùn)營線接觸網(wǎng)桿最高點(diǎn)19m。主梁吊裝采用兩吊點(diǎn)(設(shè)置有吊環(huán)),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(shè)牽引繩,梁上設(shè)生命線,進(jìn)行試吊量測鋼梁變形量與計(jì)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(nèi),保持平衡穩(wěn)定。吊裝由專人指揮,起吊后提升到跨越運(yùn)營線高度時(shí),一端緩緩平穩(wěn)跨越運(yùn)營線。
③鋼梁對位、固定
鋼梁跨越運(yùn)營線后緩緩下落,利用牽引線控制鋼梁擺動,下落到位后進(jìn)行對位,讓鋼梁的腹板緩緩落入連接板之間。用6個(gè)普通螺栓(不少于總數(shù)的30%)上好擰緊,再安裝高強(qiáng)螺栓。吊裝固定鋼梁時(shí),進(jìn)行測量監(jiān)控,控制好鋼梁安裝精度(與鋼柱橫向軸線一致)。鋼梁安裝設(shè)置穩(wěn)定浪索以防止橫向失穩(wěn),端部鋼梁加設(shè)纜風(fēng)繩。高強(qiáng)螺栓安裝完畢并完成初擰后吊裝脫鉤。
④高強(qiáng)螺栓安裝
鋼梁及系桿等栓接均采用大六角頭高強(qiáng)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(qiáng)螺栓,系桿連接采用M20(螺栓孔直徑22)。安裝前進(jìn)行抗滑移系數(shù)試驗(yàn),并確認(rèn)結(jié)果合格。進(jìn)行高強(qiáng)螺栓扭矩系數(shù)試驗(yàn),螺栓預(yù)拉力值應(yīng)符合驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)定。
a.安裝前應(yīng)對摩擦面進(jìn)行檢查,清除表面的水漬、油污等臟物。安裝高強(qiáng)度螺栓時(shí),構(gòu)件的摩擦面應(yīng)保持干燥。
b.高強(qiáng)度螺栓的穿入方向方便施工,并保持一致。高強(qiáng)度螺栓連接副組裝時(shí),螺栓頭下墊圈有倒角的一側(cè)應(yīng)朝向螺栓頭。
c.安裝高強(qiáng)度螺栓時(shí),如不能自由穿入,該孔應(yīng)進(jìn)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(gè)節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)孔數(shù)量不宜多于該節(jié)點(diǎn)孔數(shù)的1/3。
d.初擰后的高強(qiáng)度螺栓應(yīng)在螺母上做顏色標(biāo)記,然后用專用扳手進(jìn)行終擰,終擰完采用另一種顏色標(biāo)記。
e.高強(qiáng)度螺栓在初擰、終擰時(shí),連接處的螺栓應(yīng)按一定順序施擰,由螺栓群中央順序向外擰緊。高強(qiáng)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(qiáng)度螺栓的初擰、終擰應(yīng)在同一天內(nèi)(或24小時(shí)內(nèi))完成。
⑤相應(yīng)系桿安裝:系桿吊裝采用吊帶兩點(diǎn)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(shí)支撐及浪索。
⑥鋼梁焊接
a.鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)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(hù)焊。
b.嚴(yán)格遵守焊接工藝的各項(xiàng)參數(shù),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(jié)束后,另一面焊接前應(yīng)進(jìn)行徹底清根后,才能進(jìn)行焊接。
d.焊接時(shí)嚴(yán)格清渣,發(fā)現(xiàn)缺陷后及時(shí)進(jìn)行返修。
e.焊接完畢,應(yīng)清理焊縫表面熔渣及兩側(cè)飛濺。
f.檢查焊縫外觀質(zhì)量。
懸挑鋼梁采用整體吊裝,現(xiàn)場拼裝,梁跨度最大處27.4m,拱高8.8m,重約6.4t。采用多吊點(diǎn)吊裝,通過設(shè)置合適的吊繩夾角及調(diào)整吊繩長度,控制懸挑鋼梁變形,保證吊裝過程平衡穩(wěn)定,便于進(jìn)行吊裝位置的調(diào)整。
①拼裝:鋼梁采用整體吊裝,鋼梁在設(shè)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(shè)牽引繩,并沿梁設(shè)安全生命線。
②起吊:鋼梁吊裝采用七吊點(diǎn),在鋼梁跨度的1/3處部位(設(shè)置有吊環(huán),)設(shè)置兩主吊點(diǎn),吊索夾角控制在600左右,在鋼梁兩端及三系桿端頭設(shè)輔助吊點(diǎn);當(dāng)起吊到一定高度時(shí)通過調(diào)整輔助吊點(diǎn)吊繩長度,將鋼梁調(diào)整到正常安裝位置狀態(tài),保持平衡穩(wěn)定;吊裝由專人指揮,提升到跨越運(yùn)營線高度時(shí),一端緩緩平穩(wěn)跨越運(yùn)營線。
③安裝:鋼梁緩緩下落進(jìn)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(jìn)行切割修整,并將梁端頭與外弧梁下端連接板臨時(shí)固定,再施焊。系桿連接及梁端焊接完成后,吊裝摘鉤,進(jìn)行其他系桿連接及系桿與梁間的焊接。
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(dāng)焊縫長度小于200mm時(shí),對整條焊縫進(jìn)行探傷。
②現(xiàn)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(shù)的20%,探傷長度不小于200mm,并不少于1條。
本案例中的軌道交通運(yùn)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(qū)域交通中起著重要作用??缭酱诉\(yùn)營線的鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工,重中之重就是要確保運(yùn)營安全。
①施工嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)營線安全管理制度及安全管理規(guī)定。做好參與施工人員安全培訓(xùn)及安全技術(shù)交底,制定有關(guān)應(yīng)急預(yù)案并進(jìn)行演練,運(yùn)營線上作業(yè)及吊裝作業(yè)等較大風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)項(xiàng)目實(shí)行領(lǐng)導(dǎo)帶班作業(yè),專職安全人員現(xiàn)場管理,保證運(yùn)營線安全及作業(yè)人員安全。
②做好鋼結(jié)構(gòu)雨棚吊裝施工專項(xiàng)方案的比選及優(yōu)化,優(yōu)先考慮并保證方案的安全可操作性,減少申請要點(diǎn)及運(yùn)營線上作業(yè)時(shí)間。對于吊裝作業(yè)尤其是跨越運(yùn)營線的鋼梁吊裝,進(jìn)行各種工況條件的各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算、驗(yàn)算,并留足安全冗余,鋼結(jié)構(gòu)雨棚吊裝施工專項(xiàng)方案必須經(jīng)專家評審論證通過。
嚴(yán)格執(zhí)行要點(diǎn)、銷點(diǎn)施工管理制度,不是要點(diǎn)批準(zhǔn)施工時(shí)間不得進(jìn)入軌行區(qū)施工。班前進(jìn)行安全點(diǎn)名,交清當(dāng)班作業(yè)內(nèi)容、安全防護(hù)措施及注意事項(xiàng);班后進(jìn)行小結(jié),指出當(dāng)班存在問題及改進(jìn)措施。班前班后統(tǒng)計(jì)清點(diǎn)人員、材料、工具數(shù)量;收班進(jìn)行現(xiàn)場清理檢查,不能遺留任何材料、工具、建筑垃圾。設(shè)置軌行區(qū)隔離防護(hù)欄并經(jīng)常檢查維護(hù),不在要點(diǎn)施工時(shí)間段不能進(jìn)入隔離防護(hù)內(nèi),站臺上堆放工具、材料要在隔離防護(hù)1m以外,輕質(zhì)材料進(jìn)行固定。施工作業(yè)時(shí)對受影響的既有設(shè)施、線纜等設(shè)置隔離保護(hù),并在施工后拆除清理出軌行區(qū)。站臺上的雜物、垃圾等及時(shí)清理,防止進(jìn)入軌行區(qū)。
吊車司機(jī)、司索、指揮等作業(yè)人員持證上崗,遵守起重吊裝規(guī)則,堅(jiān)持“十不吊”原則。作業(yè)前了解周邊環(huán)境、場地情況,保證滿足吊裝要求;檢查吊車各項(xiàng)性能以及繩具、卡具等,保證其處于完好狀態(tài)。作業(yè)前進(jìn)行試吊,特別是跨越運(yùn)營線吊裝,必須進(jìn)行相同工況的超載(1.2倍)試吊。吊裝鋼梁時(shí),梁兩端設(shè)置牽引繩,防止擺動過大觸碰接觸網(wǎng)桿、線。吊裝作業(yè)專人指揮,采用對講機(jī)進(jìn)行指揮,鋼構(gòu)件不固定牢固不摘鉤。大風(fēng)(5級以上)、大霧及雨雪等惡劣天氣,禁止進(jìn)行吊裝作業(yè)。
攀登和懸空等高處作業(yè)人員上崗前經(jīng)培訓(xùn)合格,持證上崗,進(jìn)行體檢,符合登高作業(yè)要求。高處作業(yè)中的各項(xiàng)工具、設(shè)施和設(shè)備,必須在施工前由專人檢查,確認(rèn)其完好,才能使用。移動式操作平臺、掛籃、吊籃等設(shè)置牢固,移動式腳手架四個(gè)方向采用纜風(fēng)繩進(jìn)行固定,確保穩(wěn)定,防止傾覆。臨邊及四口設(shè)置防護(hù)欄桿及防墜網(wǎng);作業(yè)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(yè)。登高作業(yè)人員穿好防滑鞋,戴好安全帽,系好安全帶;作業(yè)時(shí)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。
①動火作業(yè):焊接、切割動火作業(yè)辦理動火作業(yè)證,作業(yè)時(shí)設(shè)專人監(jiān)護(hù),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(shè)專人管理。焊接、切割作業(yè)時(shí),易燃易爆物料與焊接作業(yè)點(diǎn)火源距離不應(yīng)小于10m。高空焊接作業(yè)保證焊渣火花對下方無影響,否則采取隔離防護(hù)或適用容器收集。
②施工用電:嚴(yán)格執(zhí)行《施工現(xiàn)場臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》的要求,采用三級配電、TN-S接零保護(hù)和二級漏電保護(hù)系統(tǒng),并安排專業(yè)電工24小時(shí)維護(hù)檢修。
③雨雪天氣不進(jìn)行登高作業(yè),夜間施工作業(yè)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(yè)的材料、工序試驗(yàn)檢測,確保安裝施工質(zhì)量,確保結(jié)構(gòu)安全。
目前國內(nèi)在城市軌道交通運(yùn)營線高架橋上新增設(shè)車站并不多見。隨著城市化進(jìn)程的發(fā)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(yùn)營線上增設(shè)車站不失為一種解決方式。本案例跨越運(yùn)營線的鋼結(jié)構(gòu)雨棚安裝施工工藝以及保證運(yùn)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。