塘沽站無站臺柱雨棚鋼桁架預(yù)應(yīng)力拉索施工

李君祥

（中鐵六局集團(tuán)太原鐵路建設(shè)有限公司，山西 太原 030045）

1 工程概況

塘沽站改擴(kuò)建無站臺柱雨棚工程為空間管桁架結(jié)構(gòu)形式，共3臺6線。雨棚覆蓋總面積約為20 563.47 m2；鋼結(jié)構(gòu)工程主要由29根鋼立柱、15根搖擺柱、51榀主鋼桁架、78榀次桁架及檁條系統(tǒng)組成空間的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在鋼結(jié)構(gòu)下部安裝檁條及虹吸屋面排水系統(tǒng)；6、8道鋼立柱采用雙Ф402×20 mm的鋼管組成的格構(gòu)柱形式，3站臺鋼立柱采用Ф500×28 mm、Ф450×28 mm鋼管組成的格構(gòu)柱形式；鋼桁架為鋼管組焊而成的正三角形式。桁架與鋼立柱之間安設(shè)拉索；柱距分別為24 m和23 m；格構(gòu)柱雙管中心距離為2 m。圖1為①~④軸南雨篷結(jié)構(gòu)布置圖。懸挑桁架端部總高度為2.5 m，桁架最低點標(biāo)高8.0 m，見圖2。

圖1 ①~④軸南雨篷結(jié)構(gòu)布置圖

圖2 單榀桁架實體圖

2 總體施工方案

本工程鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式為空間管桁架結(jié)構(gòu)，上弦為單根Ф299×12 mm拱型鋼管，下弦為Ф219×12 mm雙根拱型鋼管,在上弦與下弦之間利用Ф133×8 mm腹管進(jìn)行相貫連接。在主桁架間采用次桁架進(jìn)行連接，以利于桁架的整體受力及空間穩(wěn)定。該工程采用加工場制作，現(xiàn)場進(jìn)行安裝。施工分3個階段進(jìn)行。

施工準(zhǔn)備階段：施工方案設(shè)計→圖紙深化設(shè)計→焊接工藝評定→材料采購→材料進(jìn)廠驗收。

制造階段：鋼構(gòu)件下料→噴砂除銹→表面底漆→構(gòu)件拼裝→環(huán)焊及相貫線焊縫焊接→焊縫無損檢測→運輸至安裝現(xiàn)場。

安裝階段：安裝現(xiàn)場準(zhǔn)備→鋼構(gòu)件運輸?shù)轿弧摿⒅F(xiàn)場安裝→主桁架現(xiàn)場安裝→現(xiàn)場相貫線焊接完成→拉索安裝→次桁架現(xiàn)場安裝→檁條現(xiàn)場安裝→防火涂料涂刷。

3 鋼結(jié)構(gòu)雨棚制作

3.1 材料進(jìn)場檢驗

材料進(jìn)場時，檢查隨鋼材附帶的材料質(zhì)檢證明書、合格證等質(zhì)量證明文件，并按規(guī)定進(jìn)行見證取樣及復(fù)試，試驗合格后方可進(jìn)行施工。

3.2 下料

構(gòu)件下料按放樣尺寸號料，并根據(jù)工藝要求預(yù)留制作時焊接收縮余量及切割邊緣加工等加工余量。同時制作加工標(biāo)準(zhǔn)樣板，提高施工效率。

氣割前將鋼材切割區(qū)域表面的鐵銹、污物等清除干凈，氣割后清除熔渣和飛濺物。

依據(jù)工藝要求，鋼構(gòu)件按圖紙尺寸進(jìn)行倒角和斜邊加工。加工后進(jìn)行表面處理并用樣板等工具檢查坡口的尺寸、形狀，合格后將坡口表面清理干凈。下料后各種構(gòu)件分類堆放整齊，并做好標(biāo)識。

3.3 構(gòu)件成型

鋼構(gòu)件采用手工電弧焊、二氧化碳?xì)獗：负附又谱鞫?，制作過程中對鋼構(gòu)件進(jìn)行校正，保證鋼構(gòu)件的幾何尺寸。鋼構(gòu)件進(jìn)場后檢測人員必須對其進(jìn)行檢測，不合格品嚴(yán)禁進(jìn)行安裝。

3.4 矯正

鋼構(gòu)件加工制作前充分考慮機(jī)械變形、焊接變形及焊接收縮余量等因素，做好反變形控制措施；對存在變形的鋼構(gòu)件進(jìn)行火焰及機(jī)械矯正，以滿足鋼構(gòu)件的幾何尺寸符合設(shè)計及規(guī)范要求，保證施工質(zhì)量。

3.5 鋼構(gòu)件制作技術(shù)要求

（1）鋼構(gòu)件焊接采用E4301和E5016焊條，E4301焊條焊前烘干溫度為300～350℃，烘焙2 h，烘干后放入60～100℃的保溫桶內(nèi)保溫，允許重復(fù)烘干次數(shù)為3次；E5016焊條焊前烘干溫度為350～400℃，烘焙2 h，烘干后放入100～150℃的保溫桶內(nèi)保溫。根據(jù)板材的厚度，選用適當(dāng)?shù)暮附与娏?、電壓、速度等焊接參?shù)。

（2）焊接前將焊接位置的雜物清除干凈，焊接完畢后將焊渣清理干凈；焊縫質(zhì)量必須符合鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量規(guī)范及設(shè)計要求，焊縫外觀須過渡均勻、成型良好，外觀較差者必須進(jìn)行打磨、補(bǔ)焊。

（3）一級焊縫100%超聲波探傷，Ⅱ級合格；二級焊縫20%超聲波探傷，Ⅲ級合格；焊縫表面不得有裂紋、焊瘤等缺陷，一級、二級焊縫不得有表面氣孔、夾渣、弧坑裂紋、電弧擦傷等缺陷，且一級焊縫不得有咬邊、未焊滿、根部收縮等缺陷。

（4）鋼立柱與弦管相貫線為一級焊縫，所有鋼管對接焊縫為一級，弦管與腹管相貫線對接焊縫為二級，角焊縫均為Ⅲ級。

3.6 涂裝工藝

防腐涂料涂刷：原材料、成品及半成品的除銹采用機(jī)械噴砂的方法，局部采用手工除銹，噴砂除銹等級為：Sa21/2；手工除銹等級為：St2；除銹后一天內(nèi)涂刷防銹漆，未除銹及除銹等級不夠的鋼構(gòu)件嚴(yán)禁涂刷防腐涂料。

防火涂料涂刷：施工采用涂刷、噴涂或兩種方法結(jié)合施工，防火涂料必須滿足消防部門認(rèn)可要求，涂層遍數(shù)及涂層干膜厚度必須滿足設(shè)計及相關(guān)部門要求。

涂層厚度要符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，每遍涂層干膜厚度、間隔時間和遍數(shù)嚴(yán)格按照要求進(jìn)行，涂層薄厚要均勻，不得凹凸不平，涂層表面相對平滑，不得有脫落、流痕、裂隙和結(jié)塊，涂刷不得有漏刷或低于厚度要求。

3.7 成品保護(hù)

成品編號按業(yè)主要求進(jìn)行編號；成品堆放應(yīng)整齊，防止變形；構(gòu)件必須在油漆干實后才能堆放，堆放場地應(yīng)堅固平穩(wěn)，堆放應(yīng)注意變形，有間隙時應(yīng)用楔子塞平；構(gòu)件堆放應(yīng)按照出廠順序、分號堆放，以免重復(fù)吊運，堆放場地應(yīng)有排水溝并有防潮措施；出廠構(gòu)件必須具備材質(zhì)證明、質(zhì)量自檢表、質(zhì)量評定表、探傷合格證、產(chǎn)品合格證等文件；構(gòu)件出廠應(yīng)采取防變形措施，做好出廠構(gòu)件的安全工作，對出廠構(gòu)件有出廠構(gòu)件清單；出廠裝車應(yīng)注意墊平，并用鋼帶打捆，防止構(gòu)件失散；運輸及吊裝過程中不慎刮傷的油漆表面、組裝或安裝完后應(yīng)補(bǔ)漆。

4 鋼結(jié)構(gòu)雨棚安裝

鋼立柱安裝、鋼立柱軸線及高程位置調(diào)整、主鋼桁架安裝、桁架高程及軸線位置調(diào)整、次桁架安裝、鋼檁條安裝、檁條連接系安裝焊接、鋼索預(yù)應(yīng)力張拉、屋面排水系統(tǒng)安裝。

4.1 鋼構(gòu)件的吊裝

鋼立柱采用50 t吊機(jī)進(jìn)行安裝作業(yè)、鋼檁條采用單臺40 t吊機(jī)進(jìn)行吊裝作業(yè)；鋼桁架采用單臺50 t吊機(jī)對其整體同時吊裝定位作業(yè)，吊裝前先在構(gòu)件上標(biāo)記軸線及高程測量點（鋼立柱需要標(biāo)記軸線測量點及1 m標(biāo)高線），測量點不得少與8個，以利于確保鋼構(gòu)件的安裝精度。

現(xiàn)場吊裝采用專用卡具進(jìn)行，卡具通過螺旋卸扣、U形卸扣與鋼絲繩相連。在鋼構(gòu)件上綁上多根牽引繩，防止構(gòu)件在空中擺動，保證吊裝時構(gòu)件的穩(wěn)定，利于安裝就位。

起吊時構(gòu)件先吊離地面，檢查各吊點并調(diào)整到各吊點受力平衡，然后正式起吊，起吊時利用牽引繩控制方向，鋼構(gòu)件吊裝前，技術(shù)人員必須對鋼絲繩進(jìn)行強(qiáng)度計算，安檢人員要對吊裝設(shè)備及操作人員進(jìn)行檢查。

鋼構(gòu)件吊裝前先定位好各安裝節(jié)點，按吊裝順序逐步對構(gòu)件進(jìn)行吊裝。

鋼桁架吊裝時，在立柱處及鋼桁架對接處搭設(shè)腳手架管，鋪設(shè)施工作業(yè)平臺，以保證張弦梁的調(diào)整定位及作業(yè)人員的人身安全。

4.2 鋼結(jié)構(gòu)調(diào)整

鋼立柱的中心線與承臺的中心線相符，利用水準(zhǔn)儀和全站儀進(jìn)行調(diào)整，確保各鋼立柱的定位軸線及標(biāo)高尺寸偏差在驗收規(guī)范以內(nèi)。

待鋼立柱及鋼桁架安裝就位后，利用全站儀對桁架各分段的軸線位置及高程進(jìn)行確定，保證安裝精度；鋼桁架的對接錯邊、軸線偏差、高程偏差必須符合鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范要求。

待鋼立柱、桁架安裝定位焊接完成后，利用全站儀或經(jīng)緯儀對檁條進(jìn)行安裝調(diào)整，以保證檁條安裝的直線度符合鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量規(guī)范及設(shè)計要求。

4.3 鋼檁條安裝

鋼檁條安裝時，采用全站儀及經(jīng)緯儀對檁條安裝的軸線及高程進(jìn)行調(diào)整，以保證檁條安裝的直線度，利于屋面板鋪設(shè)及屋面系統(tǒng)的外觀效果，保證施工質(zhì)量。

4.4 鋼索預(yù)應(yīng)力張拉

立體桁架的整體安裝施工順序是：在地面整體拼裝后吊裝到位并掛索，安裝完次桁架支撐體系進(jìn)行張拉，張拉時先拉內(nèi)側(cè)（拉搖擺柱一側(cè)）的索，后拉外側(cè)（懸挑端一側(cè)）的索，軸線順序為13→14→15→16→17，依次完成，最后進(jìn)行檁條的安裝和屋面板的鋪設(shè)。張拉模擬時以實際跨度、荷載、柱距整體計算，柱底剛接。

本工程中拉索一端張拉，張拉端在索與柱頭連接處，索與桁架的連接處為固定端。張拉分兩部分進(jìn)行，第一部分為13~17軸，見圖3。

圖3 第一部分張拉布置圖

張拉前要進(jìn)行初步預(yù)緊（30 kN左右）。

安裝完的索為松弛狀態(tài)，為避免張拉時發(fā)生過大變形，應(yīng)進(jìn)行初步預(yù)緊，預(yù)緊順序為第一部分：15軸→14軸→16軸→13軸→17軸。依次對拉索進(jìn)行張拉，一步張拉到位。

4.4.1 張拉過程中注意事項

（1）每次張拉要逐步分級進(jìn)行，本工程分五級；張拉時每根索要超張拉5 kN。

（2）張拉過程中如發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象立即停止張拉，待問題解決之后再進(jìn)行張拉。

（3）分級張拉過程中應(yīng)注意變形，如有節(jié)點與上一級變形變化異常，應(yīng)立即停止張拉待解決之后再進(jìn)行張拉。

（4）張拉前應(yīng)對各控制點的標(biāo)高作記錄，以便張拉監(jiān)測時進(jìn)行對比。

4.5 屋面系統(tǒng)施工

4.5.1 天溝的安裝

天溝安裝時要檢查邊緣的鋼檁條是否順直，如有輕微偏差（5～10 mm），安裝天溝時可作適當(dāng)調(diào)整，保持屋面天溝的自然順直。

4.5.2 屋面板的鋪設(shè)

在鋪設(shè)屋面板前，先在檁條上安裝固定座，固定座用兩顆22mm的平頭釘固定，然后將屋面板與固定座扣合。

4.5.3 收邊板的安裝

安裝之前在結(jié)構(gòu)件上焊接相應(yīng)的結(jié)構(gòu)件，并調(diào)直、調(diào)平，以保證收邊和結(jié)構(gòu)連接的嚴(yán)密。屋面上收邊板搭接寬度為100 mm，均需封膠一道，封膠位置距離屋面板邊緣10 mm，并以防水鉚釘進(jìn)行固定（間距80 mm）。收邊板安裝時，必須拉好基準(zhǔn)線，保證一線定位；板件上的鉚釘固定要呈垂直角度，釘距保持一致。

5 結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)無站臺柱雨棚鋼桁架在鐵路建設(shè)中被廣泛采用，發(fā)展迅速，雨棚鋼桁架結(jié)構(gòu)形式也由單一結(jié)構(gòu)變?yōu)榻M合體系結(jié)構(gòu)，研究新施工工藝、新技術(shù)顯得尤為重要，文章結(jié)合塘沽站雨棚鋼桁架施工實踐，給出了鋼桁架施工，尤其是拉索拉力、拉索張拉、張拉順序、施工過程中監(jiān)測控制等施工技術(shù)措施和施工工藝。