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科技进步
北京地铁亦庄线“飘板站”钢结构施工技术
作者:付平平 刘雄庚    浏览次数:3811     发布日期:2011-07-21

[摘要]

介绍了飘板站钢结构高低起伏的分叉柱与铸钢件的拼装、焊接、吊装,屋面Z字型大梁的吊装,檩条现场安装的施工工艺和方法。

[关键字]

铸钢件; 焊接 ; 拼装 ; 吊装 

Construction  Technology  Of  Steel  Structure   in  float plate Station Of Beijing  Subway  line  Yi  Zhuang            

Key  words

Steel Castings  Welding assembly lifting

1工程概况

亦庄线地铁工程,位于北京市东南复合交通走廊上,是一条中等运量线路。全长为23.19KM,共有8座高架车站,站厅层为(首层)为砼框架结构,站台层(二层)为钢结构,从车站外立面造型分为飘板式和盒子式。飘板式的车站有:旧宫站、亦庄桥站、亦庄文化园站共3座车站。盒子式的车站有:万源街站、荣京东街站、荣昌东街站、同济南路站、经海路站共5座车站。本文主要介绍飘板站的现场钢结构施工工艺。车站的效果图如图1所示。

 

 

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2工程重点难点

地脚螺栓的预埋

地脚螺栓预埋是钢结构施工的基础工程,为保证预埋螺栓的埋设精度,将每组螺杆用角钢连接制作为一个整体框架,在基础底面钢筋绑扎完后将整个框架进行整体就位并临时定位,然后绑扎基础梁钢筋及面筋,待钢筋绑扎完成后对预埋螺栓进行二次校正及定位,交付验收,合格后浇筑混凝土。

劲性钢柱吊装

由于劲性钢柱是预埋在混凝土柱内部的,各方向的钢筋要穿过钢柱,在吊装过程中就位难度大,土建与钢结构的配合及其重要。

   施工工期紧,协调工作复杂

在规定的时间内保质、保量的完成施工任务是本工程的首要难题。同时针对与土建、铺轨交叉施工作业,将派专人负责与各部门协调联系,做好安装穿插工作;以及对已完工部位的保护工作。

屋面上下檩条安装难度大

因屋面造型为波浪笑脸式,内了达到效果,檩条安装精度要求较高,必须采用先进的仪器进行跟踪测量校正。

3材料选择

3.1 钢框架构件截面尺寸(钢柱):D402X20D299X20

3.2 钢框架构件截面尺寸(钢梁):

HM600X300X10X16HN400X200X8X13HM300X200X8X12HW300X300X10X15

3.3檩条截面尺寸:

上檩条□100X100X2.5,下檩条为口80*40*2.0

3.4其他:

埋件的板材材质Q345B,规格-16x600x600;钢筋规格为Ф20的二级螺纹钢。钢筋与埋件板的连接为穿孔塞焊。钢管柱栓钉规格Ф16L=60;间隔200mm布置。普通螺栓等级为4.6级,普通螺栓仅用于地脚螺栓、安装临时用螺栓等。高强螺栓等级为10.9级,扭剪型高强螺栓。

4.施工技术

4.1施工机械的选择

   综合分析各构件的分段长度、平面位置,重量、吊装距离及汽车吊的参数等因素,从经济型考虑,选择了一台QY80080t的全液压汽车起重机,构件重量均在汽车吊吊装范围之内。

4.2施工步骤

钢结构进场→劲性钢柱的安装→连系梁的安装→铸钢件的组拼→铸钢件的安装→Z字型主梁安装→次梁安装→檩条安装

4.3劲性柱的安装

4.3.1准备工作

对站台层钢结构生根埋件进行测量检测,复验其板面标高、平整度及定位轴线。埋件上的预埋锚栓的安装精度直接影响到钢柱的吊装,发现锚栓偏差及时进行纠偏处理,通过现场实测锚栓的具体轴线位置,将测量偏差值报告加工厂,加工厂根据现场锚栓的实测位置,加工制作柱底板。锚栓核实无误后应在螺杆立面打出基准标高点,作为安装调整用;在埋件板面上放出中心轴线,而后反弹出钢柱的定位线。并做出明显标识,以便安装调整用。

4.3.2 钢柱的吊装

检查钢柱四边中心线与基础十字轴线对准情况(四边要兼顾)和柱脚下的调平螺母或钢垫板位置、数量是否正确,如有不符应立即调整。调整时需三人操作,一人移动钢柱、一人协助稳固,另一人进行检测,经调整钢柱的就位偏差在3mm以内后,收紧四个方向的缆风绳,拧紧地脚螺栓的锁紧螺母。考虑到焊缝收缩及压缩变形,标高差调整在5mm以内。利用临时固定用缆风绳、倒链、管式支撑、千斤顶等辅助设施对柱垂直度进行校正,对柱的标高进行调整,对柱的水平位置、间距进行处理。确认坚固无误后,进入下一步工作。垂直度变化采用经纬仪对钢柱的安装跟踪观测,保证垂偏置受控。预留预控:框架外柱为防止钢柱向内变形,无法借助外力进行焊后校正,校正时最外侧钢柱可向外侧预留3mm,以抵消焊缝收缩的影响。钢柱位移调整:钢柱水平位移每次调整3mm内,若偏差过大,分2-3次调整。

4.4铸钢件的组拼安装 

飘板站钢柱为分叉柱,下部为筋性结构圆管,上部结构通过铸钢件与分叉圆管相连(如图2所示)

        

2

4.4.1 铸钢件拼装

依据吊装方案,铸钢件在工厂内制作完成,现场与分叉的圆管拼装。为了保证吊装精度,焊接的质量,现场依据图纸条件进行放样,组装胎架(如图3所示),通过水准仪保证现场盖板(此盖板为安装Z字梁所用)标高。千斤顶调节焊接对接口间隙保证焊口熔透。

 

          3

为减少局部和整体焊接变形,将焊接残余应力降低到最小限度,铸钢件与圆管的焊接,必须制定并实施合理的焊接方法。通过对两种材质材料性能(Q345BG20Mn5)比较,可知两者在化学成分及力学性能上有些差别,且二者在交货状态上有较大差异。经实验及查阅相关资料表明,选用常用易购的大西洋CHE507焊条手工焊条在强度上更接近于G20Mn5铸钢和Q345B。焊接时,根据铸钢的焊接性能,提高其预热温度至200250℃,并对其进行焊后250两小时的后热处理,后热完成做保温缓冷,以利于其消氢。现场焊接完成后经超声波探伤,一次合格率96%,复检合格率100%,没有发生焊接裂纹。焊缝外观成型平整美观,无明显咬边。

4.4.2铸钢件的安装

由于铸钢件与钢柱的现场对接在空中进行,考虑高空作业的危险,同时为了方便工人在空中操作,在圆管柱上方建立了安装平台。如下图 4
 

4

为了达到屋面造型效果,铸钢件在空中的定位要求非常精确, 通过在楼板上弹出铸钢件斜支撑投影边线,经纬仪来控制铸钢件空间定位。在加工厂制作铸钢件时在外侧制作标记作为轴线位置控制点,安装时方便,同时也保证与钢管柱轴线位置重合。四个方向各挂一个导链,控制调节铸钢件盖板的水平度,焊接完成后采用保温岩棉保温冷却。如图5所示


 

6

4.5 Z字型钢梁的安装

屋面主梁为Z字型折梁(如图3所示)。根据整个现场的施工情况,屋盖的结构形式,构件重量,采用散件吊装的工艺比较合理。用180吨汽车吊沿着高架站的外侧进行 “z”字型折梁吊装。

 
 

Z字型主梁吊点选取两个,起吊钢丝绳的延线在钢梁跨度的1/3处部位,以吊起后钢梁不变形、平衡稳定为宜,便于安装。为确保安全,防止钢梁锐边割断钢丝绳,要对钢丝绳进行防护,吊索角度控制在45°~60°。H型梁的安装用冲钉将梁两端孔打紧、逼正,然后再用普通螺栓拧紧。普通安装螺栓数量不得少于该节点螺栓总数的30%,且最少不得少于2个。吊装固定钢梁时,要进行测量监控,保证梁水平度调整,保证已校正单元框架整体安装精度。

4.6钢梁安装的注意事项

梁与连接板的贴合方向一致;高强螺栓的穿入方向一致;按吊装分区顺序进行吊装,先吊主梁,再吊次梁;钢梁安装时孔位偏差的处理,只能采用机具绞孔扩大,而不得采用气割扩孔的方式;临时固定:梁两端各安上不得少于该节点螺栓总数30%临时螺栓后才可脱钩。高强螺栓终拧时,高空作业施工人员要在安装挂篮上进行操作,确保安全。

4.7屋面支撑(钢檩条)安装

屋面支撑主要采用方钢管,钢支撑吊装重量不重,但是因其要按照屋面结构形式找出波浪式的弧度,给现场安装增加了难度。檩条的支腿在现场焊接后,两边采用绳索吊装到高空中,配合经纬仪调整檩条的高度。在安装下层檩条时,需先在钢梁下翼缘画出檩条的位置,在进行檩条的安装。

4.8.现场焊接

本工程钢结构的焊接工作量大部分在工厂内完成,钢结构现场焊接主要指钢柱、钢梁焊接,主梁、次梁的角焊接等连接部件之间的焊接。

焊接方法及焊接材料:现场焊接采用手工电弧焊和CO2气体保护焊。工程主要结构用钢为Q345B钢材,手工电弧焊焊条采用E5015J507)型,CO2气体保护焊焊丝ER50-6

现场胎架等辅助设施焊接,可采用适用Q235B钢材的手工电弧焊焊条,E4303J422)型,CO2气体保护焊焊丝为ER50-6;用于不同强度的钢材焊接时,应选配低强度钢材相适应的焊接材料。所使用的E5015型焊条350烘焙2小时,150保温2小时,使用时用保温筒盛放,并通电保温。

焊接作业区域设置防雨、防风及防火花坠落措施。钢柱、钢梁连接部位专门设置供2名焊工同时同台作业的焊接操作方形平台。

5.结语

   “飘板站采用钢结构为骨架,屋面造型新颖奇特,在工期相当紧的情况下,充分利用了大型构件整体吊装与分段吊装相结合的方法,基本完成了工期任务。本文通过介绍钢结构的现场施工,为今后同类工程的安全施工提供了有益的帮助。

6.参考文献

1]中国钢结构协会.建筑钢结构施工手册[M.中国计划出版社,2002;

2]吴欣之.现代建筑钢结构安装技术[M.中国电力出版社,2009

3]韦疆宇.G20Mn5铸钢焊接用焊条探讨与应用[M.

 

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