高架站弧形變截面箱梁鋼結(jié)構(gòu)雨篷施工技術(shù)

王 志 峰

(中鐵三局集團第五工程有限公司，山西 晉中 030600)

高架站弧形變截面箱梁鋼結(jié)構(gòu)雨篷施工技術(shù)

王 志 峰

(中鐵三局集團第五工程有限公司，山西 晉中 030600)

結(jié)合某市城市軌道交通變截面箱梁鋼結(jié)構(gòu)雨篷施工實例，對高架站變截面箱梁鋼結(jié)構(gòu)雨篷制作質(zhì)量控制及場地受限吊裝施工展開了技術(shù)研究，解決了變截面箱形梁制作安裝過程中質(zhì)量控制及場地受限時吊裝過程中的難題，為其他類似工程積累了經(jīng)驗。

高架站臺，弧形變截面箱梁，鋼結(jié)構(gòu)，雨篷

隨著我國城市交通的發(fā)展，城市軌道交通、城市高架站旅客站臺等鋼結(jié)構(gòu)雨篷的施工越來越廣泛，由于是在城市中施工且大多臨近道路，城市交通車流量大，施工干擾大；場地狹小，吊裝空間受限，且變截面箱梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊接變形大，質(zhì)量不易控制。本文就如何安全、優(yōu)質(zhì)、高效完成高架站鋼結(jié)構(gòu)雨篷的施工進行了探討。

1 工程概況

桃花潭站為三號線一期工程由西南往東北的第19個站，位于浐河東路和新灞路的交叉路口的東側(cè)。桃花潭站為路中側(cè)式高架車站，主體設(shè)計為地上3層高架站，其中1層，2層為混凝土結(jié)構(gòu)，3層為鋼結(jié)構(gòu)雨篷，雨篷主體鋼結(jié)構(gòu)部分采用變截面箱形梁和柱組成的空間框架結(jié)構(gòu)體系，長度約131 m，寬度30 m。

本工程的站臺鋼雨篷為雙層鋼結(jié)構(gòu)，位于高架站臺上部。下層為鋼框架結(jié)構(gòu)，上層為單片桁架結(jié)構(gòu)依附于下層鋼結(jié)構(gòu)。主鋼架呈圓弧形，為變截面箱形梁，兩端與站臺面或站臺側(cè)面混凝土結(jié)構(gòu)鉸接。

桃花潭站站臺雨篷結(jié)構(gòu)的安全等級為二級，設(shè)計使用年限為50年。

2 變截面箱形梁加工工藝

下料→組拼→焊接→檢查→除銹→防腐處理。施工工藝流程見圖1。

鋼結(jié)構(gòu)雨篷構(gòu)件主要包含主鋼架，鋼柱、縱向鋼梁、屋面支撐管、檁條、懸挑梁。其中主鋼架采用變截面箱形梁，構(gòu)件具有尺寸最長，結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，工藝流程多，焊接變形不易控制等特點，本文以主鋼架為例說明箱形梁的加工工藝。

2.1 工藝特點

1)變截面弧形箱形梁結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，截面尺寸較小，需詳細編制焊接工藝方案，控制焊接變形，控制尺寸誤差。

2)異型構(gòu)件下料損耗較大，需要合理安排下料順序，降低材料損耗。

3)弧形梁分節(jié)要充分考慮到安裝順序、加工方便、裝車運輸?shù)纫蛩亍?/p>

2.2 分節(jié)

2.3 主鋼架加工工藝流程

1)下料。原材料進場后根據(jù)規(guī)范GB/T 1591低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼進行復(fù)檢，鋼材復(fù)驗分化學分析和力學性能試驗兩部分。

a.鋼材的化學成分分析。主要采用試樣取樣法。按國家標準GB 222—84鋼的化學分析用試樣取樣法及成品化學成分允許偏差規(guī)定，復(fù)驗屬于成品分析(相對于鋼材的產(chǎn)品質(zhì)保書上規(guī)定的是熔煉分析)，成品分析的試樣必須在鋼材具有代表性的部位采取。試樣應(yīng)均勻一致，能代表每批鋼材的化學成分，并應(yīng)具有足夠的數(shù)量，以滿足全部分析要求。

b.鋼材的力學性能試驗及試樣取樣。包括拉伸試驗、夏比V型缺口沖擊試驗和彎曲試驗幾部分。各種試驗的試樣取樣，應(yīng)遵循國家標準GB 2975—82鋼材力學及工藝性能試驗取樣規(guī)定(在產(chǎn)品標準或雙方協(xié)議對取樣另有規(guī)定時，則按規(guī)則執(zhí)行)。標準規(guī)定樣坯應(yīng)在外觀及尺寸合格的鋼材上切取，切取時應(yīng)防止因受熱、加工硬化及變形而影響其力學及工藝性能。用燒割法切取樣坯時，必須留有足夠的加工余量，一般應(yīng)不小于鋼材的厚度，且不得少于20 mm。

下料采用CNC數(shù)控切割下料，多頭切割減小切割后由于高溫導(dǎo)致板材的變形。翼緣板必須采用軋制方向號料，下料時翼緣板、腹板考慮加工及收縮余量，翼緣板、腹板焊縫錯開200 mm以上。對切割完成的零件進行二次矯正，提高加工精度，減小變形量。

坡口采用半自動切割機切割，嚴禁手工切割。

2)箱形梁組拼。組拼采用工樁定位，首先組裝成U形構(gòu)件，在隔板較遠位置加設(shè)斜撐，便于定位及防止變形，在焊接位置加設(shè)襯板，將箱梁隔板位置處的三面焊縫焊接完成后，將蓋板蓋好(見圖2)。

3)箱梁焊接。在對箱形梁實施焊接工作時，應(yīng)科學合理的選擇焊接方法采用熱量相對較小的線能量。從焊接工藝方面來說，焊接方法應(yīng)具有較低的熱輸入，且熱能量可以做到有效的集中，金屬熔化程度相對減少，以便改善箱形梁的焊接變形情況。對于多道焊和多層焊來說，焊接縫隙的數(shù)量增加其斷面尺寸會隨之變大，使得箱形梁發(fā)生嚴重變形。除此之外，焊接施工方法的不同，在一定程度上影響焊接完成后的構(gòu)件的變形。在長焊縫的焊接過程中，持續(xù)式的焊接方法比斷續(xù)式的焊接方法明顯具有較大的焊接變形，所以應(yīng)采用斷續(xù)式的焊接方法使變形達到最低程度。而箱形梁具有較大的長度，箱形梁的焊接變形情況隨著分段的增多而變小，可合理使用斷續(xù)式的焊接方法。在本次施工中，箱形梁的焊接形式采用CO2氣體保護焊斷續(xù)焊打底，用埋弧焊分段焊接成型的方法，最后用電渣焊對隔板位置的焊縫進行焊接，工程實踐表明，此種焊接方法大大降低了焊接產(chǎn)生的變形，保證了焊接質(zhì)量。

4)除銹及防腐處理。除銹采用拋丸處理，達到Sa2.5級，涂裝采用冷噴鋅、封閉劑、防火涂料、氟碳面漆。油漆兌制時應(yīng)充分的攪拌，使油漆色澤、粘度均勻一致。刷第一層底漆時涂刷方向應(yīng)該一致，接槎整齊。刷漆時應(yīng)采用勤沾、短刷的原則，防止刷子帶漆太多而流墜。待第一遍刷完后，應(yīng)保持一定的時間間隙，防止第一遍未干就上第二遍，防止漆液流墜發(fā)皺，質(zhì)量下降。待第一遍干燥后，再刷第二遍，第二遍涂刷方向應(yīng)與第一遍涂刷方向垂直，這樣會使漆膜厚度均勻一致。在現(xiàn)場焊接位置處不刷漆，預(yù)留200 cm左右，防止在焊接過程中，對焊接熔池造成化學反應(yīng)(見圖3)。

3 鋼結(jié)構(gòu)雨篷安裝工藝

1)吊裝方案的選擇。站臺雨篷結(jié)構(gòu)起吊最大單件為主鋼架及鋼柱組焊成的門架，重量為15.2 t，長為20 m，高為6.5 m，其次為邊拱，重量為4.3 t，長為13.4 m。

方案一，吊車站在站臺外側(cè)的城市道路上，從地面一次起吊到位，需采用160 t以上的吊車，對地面交通干擾大，需鋼構(gòu)拼裝場地較大，不便組織流水作業(yè)，成本較高；方案二，用大吊車先將小吊車吊至軌道梁上，再用軌道梁上小吊車預(yù)拼鋼柱及主鋼架，組成門形組件并負責安裝，吊裝兩榀鋼架成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)后再拼裝邊拱、縱向鋼梁及其他鋼構(gòu)件，需用25 t(K5)吊車兩臺，吊車在軌道梁上需鋪設(shè)鋼板保護軌道梁及鋼軌，對附近地面交通干擾較小，總體費用較小。經(jīng)比選確定采用方案二。

2)安裝工藝流程。主鋼架門架預(yù)組拼→主鋼架門架安裝→縱向鋼梁安裝→主鋼架邊拱安裝→6屋面支撐管安裝→檁條安裝。

3)操作要點。雨篷最大的鋼構(gòu)件為門形組焊件，重量15.2 t，長20 m，距離軌面高度6.5 m，選用25 t(K5)汽車吊，吊車在軌道中間吊裝作業(yè)，組拼及吊裝容易實現(xiàn)；吊距最大的鋼構(gòu)件為邊拱，重量4.3 t，距離吊車11 m，距離軌面高度3 m，經(jīng)復(fù)核25 t吊車(K5)能滿足要求。

a.施工準備。將25 t(K5)汽車吊用160 t汽車吊吊至橋上軌道區(qū)，將所需構(gòu)件按施工順序大致擺放到位，并將一側(cè)預(yù)埋件上的銷板焊接牢固且調(diào)整好位置標高。

b.主鋼架門架預(yù)組拼。利用軌道區(qū)25 t(K5)汽車吊將分成三節(jié)的鋼梁及鋼柱拼裝成門式鋼架，拼裝完成后將接縫位置除下面一道焊縫外全部焊接。且對吊點位置做好標記(見圖4)。

c.主鋼架門架安裝。用25 t(K5)汽車吊將拼裝完成的門式鋼架安裝到位，用經(jīng)緯儀對沿梁方向的鋼柱及鋼梁進行垂直定位，判定在偏差允許范圍內(nèi)后將另外一側(cè)預(yù)埋件上的銷板焊接完成。拉設(shè)纜風繩，確保安全施工(見圖5)。

d.縱向鋼梁安裝。當門式鋼架安裝完兩榀后安裝門式鋼架間的縱向鋼梁，縱向鋼梁的位置在門式鋼架拼裝時提前定位，并設(shè)置好臨時限位塊，保證安裝精度?？v向鋼梁安裝完成后焊接前對門式鋼架用經(jīng)緯儀對梁橫斷面方向垂直定位，定位無誤后全部焊接。余下門式鋼架及縱向鋼梁均以此方式安裝。

e.主鋼架邊拱安裝。②軸～⑨軸的邊拱安裝同樣利用軌道區(qū)25 t(K5)汽車吊安裝，在吊裝時由于是弧形箱梁位置處拼接焊接，位置不好控制，找到合適吊點和在拼接位置處設(shè)置臨時鉸接點，就能很好的解決拼接位置及下部位置的定位(如圖6所示)。

f.屋面支撐管安裝。安裝屋面支撐管首先用經(jīng)緯儀在弧形管端頭對應(yīng)的鋼架上做一條通直線，作為弧形管安裝的定位點。安裝兩根弧形管是用檁條定位弧形管沿軌道縱向方向位置，每2根弧形管間安裝檁條5根左右。

g.檁條安裝。2根弧形鋼梁安裝完畢后，依次將檁條安裝(見圖7)。

4 結(jié)語

經(jīng)實踐證明，該高架站雨篷施工方案有以下優(yōu)點：

1)弧形變截面箱形梁結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，采用合理焊接工藝，能保證加工精度。2)采用吊車上橋方案，安全可靠，便于組織流水作業(yè)，對既有道路行車干擾較小，文明施工程度較高。3)利用既有的軌道梁作為汽車吊的作業(yè)平臺，避免使用大型吊車，降低了吊裝成本。4)利用軌道區(qū)吊裝作業(yè)，實現(xiàn)了起吊工與吊物同時在橋上，方便起吊工看清構(gòu)件吊裝方位及司索工信號，保證安全施工。

[1] 婁衛(wèi)校.某地鐵高架站鋼結(jié)構(gòu)雨篷設(shè)計分析[J].鋼結(jié)構(gòu),2013(8)：91-92.

[2] 楊惠東,李 娜.某火車站無站臺柱雨棚鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].鐵道工程學報,2007(10)：34-35.

Construction technology of steel structure shelterwith elevated platform arc variable-section box girder

Wang Zhifeng

(ChinaRailway3rdBureauGroup5thEngineeringCo.,Ltd,Jinzhong030600,China)

Combining with urban rail transit steel structure shelter with variable section box girder as an example, the paper studies construction quality control and limited hoisting construction of steel structure shelter with elevated platform arc variable-section box girder, and solves difficulties occurring in quality control and field limitation hoisting process of variable section box girder installation, which has accumulated experience for similar engineering.

elevated platform, arc variable-section box girder, steel structure, shelter

2015-02-08

王志峰(1970- )，男，高級工程師

1009-6825(2015)11-0094-03

TU745

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