跨越城市轨道交通运营线钢结构雨棚安装施工及其安全控制

2019-05-09漆月明中铁四局集团上海工程有限公司上海200070

安徽建筑 2019年4期

漆月明（中铁四局集团上海工程有限公司，上海 200070）

1 引言

随着城市经济及城市化快速发展，原市区、市郊的城市轨道交通已难以满足人们日常出行的需要，在站距较大、人流拥挤的两个车站之间增设车站（高架、地面）是一种解决方案，能缓解相邻车站人流拥挤压力、保证新设车站附近人们的正常出行需要。本案例就是在城市轨道交通运营线高架桥上增设车站，在新增车站跨越运营线钢结构雨棚安装施工中，保证运营安全、吊装施工安全和安装施工质量。

2 案例概况

新增车站为高架桥上两层侧式车站，车站结构与既有高架桥分开设置，并骑跨公路，车站雨棚结构采用排架钢结构屋盖系统。钢结构跨度23.4m、长度183m（柱间距 6m、6.25m）,钢柱梁 28榀，两端各一榀悬挑钢梁，车站顶棚钢结构覆盖面积为4904.4m2。

钢结构雨棚主结构（柱、钢梁）分三段安装，钢梁（跨长21.8m，重约7t）及两个立柱（含部分钢梁及外弧梁，立柱高5.45m,重约2.5t）。立柱与钢梁、外弧梁连接采用熔透焊。钢梁之间连接腹板采用栓接，翼缘板采用焊接。梁柱与梁柱之间由系杆进行连接，除系杆与两端梁柱、悬挑梁连接采用栓接及焊接外，其余连接采用栓接。钢立柱为BH500X280X20X25，钢梁为BH600X280X12X16（两端 BH600X280X16X25），钢构件材质均为Q345B，螺栓采用10.9级大六角高强度螺栓连接副；钢梁拼接对接及主要节点全熔透焊缝等级二级，其他角焊缝等级三级。

钢结构雨棚断面图

3 钢结构安装施工

钢结构雨棚吊装施工前，进行专项方案比选及优化，不设置靠近轨行区的临时立柱支撑，减少申请要点及运营线上作业时间。进行吊装工况条件的各项参数的计算、验算，钢结构雨棚吊装施工专项方案经专家评审论证通过。

钢结构的安装按构件分段分步进行，钢柱、钢梁、系杆安装。由于钢梁及相应的系杆安装在轨行区上方，申请要点（夜间 0：30-3：30)安装。钢柱及对应的系杆安装不需申请要点，施工时要做好与轨行区安全的隔离防护。钢构件在工厂加工，验收合格后组织运输进场安装。根据吊装不同工况条件选择合理的吊装机械，钢立柱吊装选用35t和50t汽车吊，钢梁吊装选用160t和200t汽车吊。

3.1 工艺流程

工艺流程：施工准备→地脚螺栓及钢板预埋→钢构件进场验收及存放→钢立柱及相应系杆安装→钢梁及相应系杆安装→悬挑钢梁安装→焊缝探伤检测→钢结构质量验收。

3.2 地脚螺栓及钢板预埋

①地脚螺栓及预埋件进场验收合格后使用；②用测量仪器精确定位水平、位置、垂直度，水平及中心位置误差不超过2mm，固定焊接在钢筋上；③地脚螺栓做好保护，螺栓外露部分进行包裹，防止损伤及污染。

3.3 钢构件进场验收及存放

①加工的钢构件完成焊缝探伤检测及质量验收合格后，按安装顺序分批运输进场，装卸、运输时做好对钢构件的保护；②进场后按安装顺序验收，各种构件应按种类、型号和安装顺序分区存放，专人负责保管、维护。③钢构件的底部用枕垫支撑好，相同构件叠放时，各层支点应在同一垂线上，防止钢构件被压坏或构件变形。④对于构件连接的小连接件，螺栓、螺母等放入专用库房专用材料存放架，设专人收发、保管。

3.4 钢立柱及相应系杆安装

①工艺流程：测量定位→地脚螺栓清理→钢柱吊装→系杆吊装→钢柱校正

②测量定位

a.复核轴线和标高水准点，在每侧站台上用全站仪定出一条基准线；b.在混凝土表面弹放纵横轴线、柱板安装十字线，放出外移纵向轴线（沿立柱内侧连线）、基准标高；c.采用螺母及垫板调整、控制立柱安装标高。

③地脚螺栓清理

a.对地脚螺栓及混凝土面、侧面预埋钢板进行清理，拆除螺栓包裹物，检查有无损伤；b.检查混凝土的强度，待强度达到要求后方可进行安装；c.测量地脚螺栓位置及标高偏差，控制在误差范围内。

④钢柱的吊装

a.吊装准备：钢柱在吊装前对有损伤的表面油漆等进行修复；在柱脚底板四个方向上划好中心线，便于吊装时进行定位；钢柱吊装分两侧站台从一端向另一端，平行顺序同时进行吊装；钢柱吊装按照吊距、吊高及吊重等工况情况选用吊装机构,跨越公路处两侧用50t汽车吊，其余用35t汽车吊。

b.确定吊点位置及数量：为防止起吊损伤构件，方便吊装过程调整位置，要选择合适的吊点位置及吊点数量。根据重心位置确定吊点的分布，根据构件形状，起吊时采用3点吊装，主吊点选取在外弧梁的弯折处至钢柱边处，辅助吊点选择在腹板高强螺栓开孔处，第三吊点选取在柱脚及外弧梁销轴处。按《建筑施工计算手册》表13-8《常用卡环规格及荷重》，选用型号为3.5的U型卡环，安全荷重34.3kN＞25kN，满足要求。

c.起吊：起吊时构件下端垫上一块枕木，在构件起吊到距离地面一定高度时，第三吊点绳索缓缓伸长，防止构件吊起过程中弧梁碰撞地面变形。在起吊至构件竖直时，采用2点吊装，松开第三吊点。起吊时主吊点固定吊绳长度，辅助吊点及第三吊点使用倒链可调整吊绳长度，保证处于吊装正常位置。

d.吊装控制：吊装时专人进行指挥。起吊后钢柱必须垂直，通过调节倒链的长度来进行构件竖直度的调整。起吊回转过程中应注意避免碰撞，柱脚设牵引绳控制。钢柱起吊到位并对准地脚螺栓后，使钢柱缓缓落下，地脚螺栓穿入柱脚螺栓孔内，钢柱落到位后，对其垂直度及中心线与轴线的重合进行校正。

⑤系杆吊装：在钢柱处搭设临时作业平台进行安装。系杆吊装采用两点吊，两端设牵引绳，系杆与柱之间采用栓接。相邻钢柱之间的系杆安装完毕后，拆除缆风绳。调整侧面销轴及耳板位置后对耳板进行焊接加固，设置挂篮进行施焊操作。

⑥钢柱校正

a.柱板底标高校正：采用螺帽及垫板调整、控制立柱安装标高。标高有误差进行微调，结合垂直度校正进行，调整下部支承垫板及螺帽标高。

b.钢柱垂直度校正：用经纬仪控制纵横安装轴线，在校正过程中，用缆风绳固定并进行调整，不断微调柱底板下螺母，直至校正完毕，将底板上面的两个螺母拧上，并将上面双螺母拧紧。

3.5 钢梁及相应系杆安装

①吊装准备

现场搭设胎架将钢梁架立起来，两端用枕木支垫，检查钢梁有无损伤，有损伤进行修复。在胎架上进行钢梁防火涂料涂刷及铝板包装。搭设活动脚手架操作平台，在扶梯洞口处搭设H型钢作为门式钢架的支撑平台。钢柱顶端钢梁腹板上好螺栓连接板，梁与连接板的贴合方向一致。钢梁吊装按照吊距、吊高及吊重等工况情况选用吊车，跨越公路处两侧采用200t汽车吊，其余采用160t汽车吊。

②钢梁起吊

4）在教师素养方面。在教师培养阶段缺乏科学以及工程素质的培训，因此，很多教师在执教期间缺少有关技术工程课程设计的思维。相关调查显示，部分教师自身已经意识到此类问题的存在，27%的教师认为教师专业能力不足是制约STEM课程教学的最大瓶颈，还有27%的教师对课程结构的设置不甚了解。因此，加强对教师的培训就成为开展新型中国科技教育面临的首要任务。这就需要建构系统性的、分级的、具有针对性的培训体制，而不是盲目从国外引进相关的培训课程及系统。

自吊车站位地面起，最大吊装高度近40m,跨越运营线接触网杆最高点19m。主梁吊装采用两吊点（设置有吊环），在钢梁跨度的1/3处部位（梁跨长度21.8m，梁拱高3.36m）。钢梁两端设牵引绳，梁上设生命线，进行试吊量测钢梁变形量与计算变形量比较，选择合适的吊索夹角，控制在600左右，保证钢梁不变形或变形在允许范围内，保持平衡稳定。吊装由专人指挥，起吊后提升到跨越运营线高度时，一端缓缓平稳跨越运营线。

③钢梁对位、固定

钢梁跨越运营线后缓缓下落，利用牵引线控制钢梁摆动，下落到位后进行对位，让钢梁的腹板缓缓落入连接板之间。用6个普通螺栓（不少于总数的30%）上好拧紧，再安装高强螺栓。吊装固定钢梁时，进行测量监控，控制好钢梁安装精度（与钢柱横向轴线一致）。钢梁安装设置稳定浪索以防止横向失稳，端部钢梁加设缆风绳。高强螺栓安装完毕并完成初拧后吊装脱钩。

④高强螺栓安装

钢梁及系杆等栓接均采用大六角头高强螺栓连接副10.9级，钢梁腹板连接采用36-M24（螺栓孔直径26）高强螺栓，系杆连接采用M20（螺栓孔直径22）。安装前进行抗滑移系数试验，并确认结果合格。进行高强螺栓扭矩系数试验，螺栓预拉力值应符合验收规范的规定。

a.安装前应对摩擦面进行检查，清除表面的水渍、油污等脏物。安装高强度螺栓时，构件的摩擦面应保持干燥。

b.高强度螺栓的穿入方向方便施工，并保持一致。高强度螺栓连接副组装时，螺栓头下垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头。

c.安装高强度螺栓时，如不能自由穿入，该孔应进行修整，修整后孔的最大直径不得大于1.2倍的螺栓直径。一个节点的扩孔数量不宜多于该节点孔数的1/3。

d.初拧后的高强度螺栓应在螺母上做颜色标记，然后用专用扳手进行终拧，终拧完采用另一种颜色标记。

e.高强度螺栓在初拧、终拧时，连接处的螺栓应按一定顺序施拧，由螺栓群中央顺序向外拧紧。高强螺栓外露丝扣不少于2-3扣，允许10%的外露1扣或4扣。

f.高强度螺栓的初拧、终拧应在同一天内（或24小时内）完成。

⑤相应系杆安装：系杆吊装采用吊带两点吊，系杆与柱之间采用栓接，相邻钢梁之间的系杆安装完毕后，拆除临时支撑及浪索。

⑥钢梁焊接

a.钢结构现场焊接为钢梁连接焊接及两端头系杆与钢梁焊接，采用CO2气体保护焊。

b.严格遵守焊接工艺的各项参数，不得在焊道外母材上引弧，焊缝终端弧坑必须填满。

c.对于双面坡口焊缝，在一面焊接结束后，另一面焊接前应进行彻底清根后，才能进行焊接。

d.焊接时严格清渣，发现缺陷后及时进行返修。

e.焊接完毕，应清理焊缝表面熔渣及两侧飞溅。

f.检查焊缝外观质量。

3.6 悬挑钢梁安装

悬挑钢梁采用整体吊装，现场拼装，梁跨度最大处27.4m，拱高8.8m,重约6.4t。采用多吊点吊装，通过设置合适的吊绳夹角及调整吊绳长度，控制悬挑钢梁变形，保证吊装过程平衡稳定，便于进行吊装位置的调整。

①拼装：钢梁采用整体吊装，钢梁在设置的胎架及支架上拼接钢梁、安装系杆。钢梁由三段拼接而成，连接采用焊接，安装三根系杆及连接杆件。悬挑梁下端设牵引绳，并沿梁设安全生命线。

②起吊：钢梁吊装采用七吊点，在钢梁跨度的1/3处部位（设置有吊环，）设置两主吊点，吊索夹角控制在600左右，在钢梁两端及三系杆端头设辅助吊点；当起吊到一定高度时通过调整辅助吊点吊绳长度，将钢梁调整到正常安装位置状态，保持平衡稳定；吊装由专人指挥，提升到跨越运营线高度时，一端缓缓平稳跨越运营线。

③安装：钢梁缓缓下落进行对位连接，防止摆动过大，梁端及系杆端头采用绳带与钢梁绑扎。中间三根系杆先与钢梁连接板对位连接，采用螺栓连接。梁两端与外弧梁下端连接板对位连接，对接不密贴就进行切割修整，并将梁端头与外弧梁下端连接板临时固定，再施焊。系杆连接及梁端焊接完成后，吊装摘钩，进行其他系杆连接及系杆与梁间的焊接。

3.7 焊缝探伤检测

①工厂制作焊缝（二级焊缝），按每条焊缝长度的20%，且探伤长度不小于200mm，当焊缝长度小于200mm时，对整条焊缝进行探伤。

②现场安装焊缝（二级焊缝），按同一类型、同一施焊条件的焊缝条数的20%，探伤长度不小于200mm，并不少于1条。

4 安全保证措施

本案例中的轨道交通运营线客流量大，早晚高峰单向行车密度平均一分多钟一趟，在市区域交通中起着重要作用。跨越此运营线的钢结构吊装施工，重中之重就是要确保运营安全。

4.1 安全管理及技术措施

①施工严格执行运营线安全管理制度及安全管理规定。做好参与施工人员安全培训及安全技术交底，制定有关应急预案并进行演练，运营线上作业及吊装作业等较大风险作业项目实行领导带班作业，专职安全人员现场管理，保证运营线安全及作业人员安全。

②做好钢结构雨棚吊装施工专项方案的比选及优化，优先考虑并保证方案的安全可操作性，减少申请要点及运营线上作业时间。对于吊装作业尤其是跨越运营线的钢梁吊装，进行各种工况条件的各项参数的计算、验算，并留足安全冗余，钢结构雨棚吊装施工专项方案必须经专家评审论证通过。

4.2 运营线施工安全措施

严格执行要点、销点施工管理制度，不是要点批准施工时间不得进入轨行区施工。班前进行安全点名，交清当班作业内容、安全防护措施及注意事项；班后进行小结，指出当班存在问题及改进措施。班前班后统计清点人员、材料、工具数量；收班进行现场清理检查，不能遗留任何材料、工具、建筑垃圾。设置轨行区隔离防护栏并经常检查维护，不在要点施工时间段不能进入隔离防护内，站台上堆放工具、材料要在隔离防护1m以外，轻质材料进行固定。施工作业时对受影响的既有设施、线缆等设置隔离保护，并在施工后拆除清理出轨行区。站台上的杂物、垃圾等及时清理，防止进入轨行区。

4.3 吊装作业安全措施

吊车司机、司索、指挥等作业人员持证上岗，遵守起重吊装规则，坚持“十不吊”原则。作业前了解周边环境、场地情况，保证满足吊装要求；检查吊车各项性能以及绳具、卡具等，保证其处于完好状态。作业前进行试吊，特别是跨越运营线吊装，必须进行相同工况的超载(1.2倍）试吊。吊装钢梁时，梁两端设置牵引绳，防止摆动过大触碰接触网杆、线。吊装作业专人指挥，采用对讲机进行指挥，钢构件不固定牢固不摘钩。大风（5级以上）、大雾及雨雪等恶劣天气，禁止进行吊装作业。

4.4 高处作业安全措施

攀登和悬空等高处作业人员上岗前经培训合格，持证上岗，进行体检，符合登高作业要求。高处作业中的各项工具、设施和设备，必须在施工前由专人检查，确认其完好，才能使用。移动式操作平台、挂篮、吊篮等设置牢固，移动式脚手架四个方向采用缆风绳进行固定，确保稳定，防止倾覆。临边及四口设置防护栏杆及防坠网；作业人员在钢梁上移动，安全带要系在安全生命线上，保证在钢梁上安全作业。登高作业人员穿好防滑鞋，戴好安全帽，系好安全带；作业时小配件、小型工具随手放入工具袋，工具用绳带系住防止掉落。

4.5 其他安全措施

①动火作业：焊接、切割动火作业办理动火作业证，作业时设专人监护，焊接、切割操作工属特殊工种，须持双证上岗（操作证、动火证）。易燃、易爆品必须储存在专用仓库、专用场地,并设专人管理。焊接、切割作业时，易燃易爆物料与焊接作业点火源距离不应小于10m。高空焊接作业保证焊渣火花对下方无影响，否则采取隔离防护或适用容器收集。

②施工用电：严格执行《施工现场临时用电安全技术规范》的要求，采用三级配电、TN-S接零保护和二级漏电保护系统，并安排专业电工24小时维护检修。

③雨雪天气不进行登高作业，夜间施工作业要保证有足够的照明。

④做好焊接、螺栓连接以及其他安装作业的材料、工序试验检测，确保安装施工质量，确保结构安全。