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1、广州地铁四号线高架车站钢结构施工技术摘要广州市地铁四号线是广州市第 1 条高架车站线路。介绍钢结构吊装主要采用的 “刚架整体分段拼装,整体分段吊装、单侧整体吊装、散件吊装相结合”工艺,以及大跨度钢结构的卸载技术。关键词钢结构;地铁;主刚架;拼装; 吊装 广州市地铁四号线从新造至金洲段共 8 个高架车站, 站台部分全部采用钢结构。设计造型各有不同,但结构形式基本为门式刚架结构,主要采用焊接变截面 H 型钢,但刚架全部为弧形结构。而刚架与基础采用铰接的形式,钢结构施工技术难度较大, 针对各站的设计不同,现场采用了不同的吊装工艺。车站的效果图如图1 所示。1 工程特点和难点本工程主要特点是施工场地狭
2、窄,高架桥已施工完成, 吊装条件差, 采用机械吊装难度大,而且多采用分段吊装,临时支撑在受力、吊装精度方面要求较高。由于设计柱脚处为铰轴连接,测量定位困难, 必须采用先进的仪器进行跟踪测量校正。2 吊装方案选择由于各高架车站的结构形式基本一样,因此根据工程特点、结构形式、构件重量及现场场地情况确定钢结构吊装方案,采用“整体分段拼装、整体分段吊装、单侧整体吊装和散件吊装相结合”的工艺进行,主吊机械沿着结构外侧进行吊装,在地面上布置 1 台 80t 汽车吊作为主刚架吊装,1 台 50t 汽车吊作为次刚架、连梁及檩条的吊装。同时在桥面轨行区内布置 1 台 25t 轮胎吊,负责轨行区中间部分次刚架及支
3、撑等构件的吊装。3 主刚架拼装依据吊装方案, 大部分构件在工厂内分段制作, 现场拼装。为了保证吊装精度, 现场依据工厂制作工艺图进行放样,并将其放样在刚性平台上, 下面采用路基板作为拼装基础, 在路基板上吊装胎架,保证刚架拼装时的精度,同时对焊接变形起到控制作用。拼装如图 2 所示。 在拼装焊接后, 经过实测检查, 全部保证了刚架的拼装精度。4 吊装工艺4.1 刚架分段刚架分段基本以高低跨刚架分别作为一个吊装段,中间腹杆为散件吊装。每段达 18t,分段如图 3 所示。分段吊装难度大,但此分段既减少临时支撑数量, 又可减少空中对接焊缝数量, 有利于保证焊接质量,同时可节省机械台班费用。4.2 吊
4、装工艺4.2.1 索具的确定主刚架拼装后总长度达 40m,其形状为“7”字形。吊装时重心计算相当复杂,一次便找准吊点是难点所在。为了准确确定吊点位置及索具的长度,充分利用 CAD 实体求出构件的重心 ,比以往的计算要简单,而且比较准确。由于主刚架截面大,其吊装点位置间距不宜过大, 而间距越小, 索具受力越有利。通过计算,一点吊装时构件不会产生变形。实际施工中,为确保构件在吊装中不产生变形,在起吊时配合 1 台 25t 汽车吊进行翻身。4.2.2 吊装步骤基座 临时支撑低跨主刚架吊装腹杆吊装高跨主刚架吊装次刚架、连梁、中间檩条吊装。4.2.3 支座吊装由于支座是主刚架的主要基础部分,其吊装精度必
5、须达到要求,如支座出现标高差时,会造成刚架旁弯整体。支座标高调整可通过螺母进行调节,待整个支座调整好后, 再进行复测, 复测无误后焊接限位挡板,然后进行高强无收缩料灌浆。达到强度后再进行刚架吊装。支座布置如图 4 所示。4.2.4 临时支撑吊装主刚架吊装前先吊装临时支撑,临时支撑高度较低, 一般 8m 左右,在吊装过程中相当于主要受力柱,其不仅要求吊装位置准确,而且必须达到受力要求。经过计算及充分利用现有临时支撑,临时支撑采用1006 制作成 2000mm2000mm 的格构式柱, 部分采用 273mm8mm 无缝钢管作为立柱。临时支撑采用 50t 汽车吊站在站台下面两侧进行吊装,吊装后采用
6、4 根缆风绳从四个方向加以固定,吊装时必须采用全站仪跟踪测量,且精度须满足要求, 保证主刚架落在临时支撑上, 而且须达到轴心受压。临时支撑下面底座可直接落在轨行区中间道床板上,但下面利用木板或橡胶板进行保护,防止道床板破坏。4.2.5 主刚架吊装 当临时支撑就位固定后, 进行主刚架吊装, 主刚架吊装首先要进行翻身。翻身在整个刚架吊装过程中是难度最大的工序。吊装时采用 2 台吊车,其中 1 台主吊机械,1 台配合机械。主吊机械在翻身后直接起吊,配合机械在翻身后配合主吊机械进行起吊,当主吊机械起吊至一定位置,且主刚架离开地面时, 配合机械缓慢松钩。当主吊机械转动主臂,配合机械吊索不再受力时, 将配
7、合机械移走, 由主吊机械完成主刚架的就位。主刚架吊装 ,首先吊装低跨主刚架, 低跨主刚架吊装就位并进行测量校正后, 进行低跨主刚架之间连梁的吊装。同时进行顶部两端腹杆的吊装。腹杆吊装后即可吊装高跨主刚架,高跨主刚架吊装同低跨基本相同。但高跨主刚架吊装直接就位于高低跨之间的腹杆上,校正准确后再进行其它腹腔杆的安装。基本吊装如图5 所示。4.2.6 主刚架校正当主刚架吊装就位后, 利用全站仪定位测量。测量准确后, 在临时支架上焊接支托板, 将刚架直接落在临时支架托板上,如图 6 所示。为避免卸载后桁架标高低于设计标高,在吊装时采用预起拱的方案,将主刚架的顶标高调高 30mm 左右,以保证刚架卸载后
8、标高基本与设计相近。校正主要从两个方面加以控制,即轴线和标高。校正轴线主要是利用刚架上的 2 根缆风绳加以控制, 标高控制以千斤顶作为主要调节工具。当标高与轴线全部准确后,将刚架与临时支撑挡板加以点焊固定, 同时将下面铰支座处与预埋件固定。4.2.7 次刚架、连梁、檩条吊装当主刚架吊装校正后, 进行次刚架及檩条的吊装, 其吊装比较简单, 基本吊装原则是从中间向两端吊装。中间部分次刚架及檩条主要采用轨行区上面的 25t 轮胎吊,其移动方便,基本不受轨行区道轨的影响。4.2.8 焊接施工因广州地区阴雨季节多, 焊接质量是控制的关键。所有车站结构的对接焊缝均为一级焊缝,其它焊缝多为二级焊缝,檩条为三
9、级焊缝,焊接工程量大。钢材材质全部为 Q345B 低合金钢,焊材选用 E5015 系列焊材。针对焊接现场制定相应的焊接方案,并制定雨季施工方案, 拼装时地面均搭设了防雨棚, 并多采用二氧化碳气体保护焊,提高了施工进度。高空焊接多采用手工电弧焊, 施工中均实行了三检制度, 焊接质量全部合格。最终经过三方面的无损检测,合格率 100%。5 卸载方案作为大跨度钢结构, 其采用分段吊装时基本存在卸载工艺。由于卸载过程是一个力的传递和受力体的转换过程,因此是一个动态过程。在此过程中, 力的传递与受力体的转换必须要遵循“合理、有序、平稳、缓慢、均匀”的原则。卸载主要采用液压千斤顶作为卸载工具。首先将千斤顶全部置于临时支撑托梁上,即刚架梁下面,并与托梁加以固定。由 9 组人员同时开始顶升千斤顶。当千斤顶顶紧刚架后,利用割枪将托板割掉,由 9 人同时放松千斤顶。卸载时要统一指挥, 保证同步, 且严格执行卸载原则,不可一次性卸载完成,应分两步进行卸载。卸载时要进行跟踪测量和监控。通过整体卸载, 最后下挠值为 2030mm,实现了预期目的。6 结语广州市地铁高架车站的施工,在工期相当短的情况下, 充分利用大型构件整体吊装与分段吊装相结合的方法,基本完成每个车站吊装 25d 的工期任务。在业主矩阵式的管理下,不但工程质量达到要求,而且安全、进度同样实现了项目部的总体目标,确保了 6 个站的顺利通车。
