李君祥

摘要：隨著國內建筑市場的蓬勃發(fā)展，建筑領域中鋼結構形式以其特殊的優(yōu)越性能備受青睞，傳統(tǒng)混凝土結構形式無法實現(xiàn)的外觀造型因鋼結構形式的出現(xiàn)得以擴充，越來越多的建筑結構采用鋼混結合的形式呈現(xiàn)；受客觀施工條件的影響，往往在下部結構施工完成后，鋼結構專業(yè)施工受約束非常大，作業(yè)空間極其有限，如何克服相關問題成為鋼混結構施工有效銜接的關鍵卡控點，也是各相關企業(yè)攻關研究的方向；筆者作為越南河內城市軌道建設項目參建者，通過對該項目鋼結構安裝施工技術的研究，同時自行研制便攜式快速對接胎具，對“皇冠”式鋼結構雨棚進行高位分段安裝作業(yè)，有效解決了臨近繁忙公路運營干線、安全風險等級高、作業(yè)時間有限等施工難題，降低了安全風險、縮短了安裝周期、經濟效益顯著，在鋼混結合的建筑鋼結構領域中具有較強的實用性和指導意義。

Abstract： With the rapid development of the construction market in China， steel structure is favored with its special superior performance. The appearance that traditional concrete structure forms can not achieve is expanded because of the emergence of steel structure. More and more building structures adopt steel-concrete combined form. Affected by objective construction conditions， after the lower structure construction is completed， steel structure construction is very limited and the working space is extremely limited. How to overcome the relevant problems become the key point of the effective connection of steel and concrete structure construction， and also the direction of the research of relevant company. As one of the participants of Vietnam Hanoi City Railway construction project， through the research on the construction technology of the steel structure， the author developed a portable fast docking tire for high-level installation operation of "Crown" steel structure canopy， effectively solving the construction difficulties including adjacent busy road， high security risk level， limited operating time and so on， thus reducing security risks， shortening the installation cycle， and achieving significant economic benefits， which has a strong practical and guiding significance in the steel-concrete structure construction.

關鍵詞：繁忙干道；高架車站；鋼結構；安裝工藝；措施

Key words： busy trunk road；elevated station；steel structure；installation process

中圖分類號：TU758.11 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）20-0084-03

0 引言

隨著國內建筑市場的蓬勃發(fā)展，建筑領域中鋼結構形式以其特殊的優(yōu)越性能備受青睞，傳統(tǒng)混凝土結構形式無法實現(xiàn)的外觀造型因鋼結構形式的出現(xiàn)得以擴充，越來越多的建筑結構采用鋼混結合的形式呈現(xiàn)，本人作為越南河內城市軌道建設項目參建者，通過對該項目鋼結構安裝施工技術的研究，同時自行研制便攜式快速對接胎具，對“皇冠”式鋼結構雨棚進行高位分段安裝作業(yè)，有效解決了臨近繁忙公路運營干線、安全風險等級高、作業(yè)時間有限等施工難題，希望在鋼混結合的建筑鋼結構領域中提供借鑒和參考。

1 工藝原理

施工作業(yè)時，采用作用力直線有效傳遞的原理，以下部混凝土穩(wěn)定結構作為上部結構施工載荷的承重基礎，通過增加受力面積、限定多個受力點等措施，確保上部施工載荷有效作用于下部結構的主受力構件上，利于載荷的合理傳遞，滿足整體結構受力要求；上部結構安裝完成后，將鋼結構與混凝土結構進行鉸接固定，將結構受力傳遞至混凝土墩上，完成結構受力轉換，形成整體空間體系，大型機械上站臺安裝施工，縮減了相對吊裝高度，減小了吊裝作業(yè)半徑，降低了施工機械的規(guī)格。同時消除了施工場地對機械站位的影響，創(chuàng)造了連續(xù)作業(yè)條件，提高了工效。作業(yè)前要對既有環(huán)境條件全面考慮，合理優(yōu)化吊機選擇和施工站位，確保施工機械滿足既有混凝土結構承載力要求。

2 工藝特點

2.1 可操作性：主要體現(xiàn)有三點，一是下部結構在混凝土澆注和預應力施加完成后，滿足承載鋼結構專業(yè)施工所需的載荷要求；二是上部結構安裝采用常規(guī)起重設備進行作業(yè)，該作業(yè)方式在以往的鋼結構施工中得以成功的應用；三是對既有建筑的影響小，滿足繁忙干線的通行要求。

2.2 安全性：構件安裝前對上部載荷進行合理計算，對作業(yè)半徑、支腿的承載力進行分析，并對下部結構的受力狀況進行模擬計算，其受力體系科學合理，結構穩(wěn)定；實踐過程中對結構體系進行實時監(jiān)測，有效保證了施工過程的安全可控。

2.3 經濟性：該技術實現(xiàn)了鋼混結構形式施工的有效銜接，對縮短施工工期、全線貫通起到關鍵性作用；避免了對繁忙公路的行車造成干擾。因此該技術不僅大大縮短了施工工期并且降低了安全施工成本。

3 流程及要點

3.1 工藝流程

方案確定→工況模擬→實施準備→吊機上站房→鋼結構安裝→吊機下站房。

3.2 操作要點

3.2.1 總體施工方案

根據(jù)前期現(xiàn)場調查及施工圖紙深化，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)空間極其有限，吊車在橋下施工，需要對交通繁忙的主干道進行交通導改，安全壓力大，施工效率低下，更需要大噸位吊機施工，但在站房兩側順線路方向各有一孔軌道梁未架設，滿足少量構件儲存及吊裝作業(yè)條件要求，通過反復研究，筆者確定單位采用構件工廠制作，汽車運輸至現(xiàn)場吊車上橋進行安裝的施工方法，即采用120t將25t吊機吊裝上站房，75t吊機將構件吊送上站房，25t吊機站房上進行接力吊裝作業(yè)的總體施工實施方案；25t吊機站房上的運行及支腿位置均在主受力混凝土梁上。

3.2.2 構件分段

根據(jù)鋼結構構件的結構形式，綜合考慮吊裝性能參數(shù)、下部混凝土梁的承重要求及設計的結構受力意圖，將此項目主體結構進行合理分段，分三段進行現(xiàn)場安裝，分段后構件長度小于17m，重量小于7.8t。

3.3 工況模擬

利用BIM技術結構建模軟件（Tekla）進行鋼結構整體建模及現(xiàn)場安裝工況模型的建立，通過施工模擬軟件（Navisworks）進行安裝全過程模擬，用以指導施工方案的制定和碰撞檢查；采用結構受力軟件（SAP2000）計算模擬施工中各工況結構受力情況，并對結構受力穩(wěn)定性進行驗算。

3.4 施工準備

3.4.1 夾具參數(shù)設計

3.4.2 夾具設計

選用不等邊角鋼為夾具定位基準，配以U型卡具，利用螺栓與下翼緣板和對接口的加勁肋固定，施工時通過水平方向和垂直方向雙向定位，從而實現(xiàn)H型鋼鋼梁高空精確對接，同時多部件組合的結構形式，降低了單個夾具重量，確保了人員在高空的施工安全。

3.4.3 夾具的制備

通過三維模型的建立，明確夾具各部件加工尺寸，然后進行1：1放樣仿形切割，通過焊接制作成夾具部件。每個對接口需下翼緣板定位夾具兩組，腹板定位夾具一對。單個夾具重量約15kg，符合使用要求。

鋼結構現(xiàn)場安裝時，鋼柱和鋼梁的連接節(jié)點為焊接節(jié)點，現(xiàn)場定位難度大，吊車不能及時摘鉤，安裝速度慢，為了滿足工期要求，通過認真研究，結合以往實施項目的經驗，優(yōu)化施工工藝，自行研制了便攜式快速對接胎具，可實現(xiàn)高空快速對接施工，減少空中反復測量、調整過程，提高了施工速度。

3.4.4 夾具的作用

鋼結構現(xiàn)場安裝時，鋼柱和鋼梁的連接節(jié)點為焊接節(jié)點，現(xiàn)場定位難度大，吊車不能及時摘鉤，安裝速度慢，為了滿足工期要求，通過認真研究，結合以往實施項目的經驗，自行研制了便攜式快速對接胎具，可實現(xiàn)高空快速對接施工，減少空中反復測量、調整過程，提高了施工速度。

3.4.5 防護架搭設

為防止構件安裝作業(yè)過程中高空墜物，利用型鋼、腳手架管、足腳板及密目網等在站臺表面鋪設防護棚架，棚架外挑3.8m，高度為5.3m，棚架挑梁與既有預埋的構件進行剛性連接，形成一個全封閉的作業(yè)空間。

3.4.6 軌道鋪設

根據(jù)下部混凝土結構橫縱梁的布設位置，將25t吊車行走的路徑設置在主縱量正上方；同時為增加25t吊機在站臺層行走的受力面積，減少對混凝土梁的損傷，在行走的線路上鋪設150mm*150mm*6m的方木，方木間用鐵絲捆綁牢固，使其形成整體；同時在方木間隙處及方木上方鋪設細沙，以使其密貼；同時在軌道兩側設置車擋，防止25t自行吊車滑落。

3.4.7 支點位置處理

依據(jù)最優(yōu)受力狀況，結合下部結構縱橫梁的布設位置，本工程結構安裝時25t吊車的支腿均設置在主縱梁、橫梁或縱橫梁結合處，同時在各支點下方墊設1m*1m見方的鋼墊板，保證下部混凝土結構安全。

3.5 最不利工況分析

鋼立柱安裝時，最大作業(yè)半徑：R=11m，吊裝頂面高度6m，吊臂垂直高度≥12m，額定起重量G=6.5t，考慮25t吊車重量及吊鉤、吊具、迎風載荷等，6.5t>4.92t滿足吊裝條件。

鋼梁安裝時，最大作業(yè)半徑：R=5m，吊裝頂面高度7.8m，吊臂垂直高度≥13m，額定起重量G=16.7t，考慮25t吊車重量及吊鉤、吊具、迎風載荷等，16.7t>9.5t滿足吊裝條件。

3.6 吊機上車站高架橋面

根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)條件，選用一臺QY120V633/27Y型汽車將25t汽車吊至站臺軌道，最大作業(yè)半徑：R=10m，吊裝頂面高度18.46m，吊臂垂直高度≥29m，額定起重量G=36t，考慮25t吊車重量及吊鉤、吊具、迎風載荷等，36t>31.77t滿足吊裝條件。

3.7 鋼結構安裝

鋼結構安裝順序：根據(jù)本工程結構形式，鋼結構工序安裝順序為：立柱安裝-立柱調整-柱間支撐安裝-鋼梁安裝焊接-系桿安裝焊接-天窗及附屬結構安裝；總體安裝順序為：待1-2軸形成整體穩(wěn)定結構后，再依次向后面的軸線進行推進，而后將鋼立柱與混凝土墩柱間灌注自密實混凝土，使其完成體系轉換，形成整體穩(wěn)定結構。

3.7.1 鋼柱安裝

現(xiàn)場安裝前，依據(jù)廠內預拼時所做標記，將定位夾具在地面安裝到立柱接口處，并擰緊固定螺栓，減少高空作業(yè)。本項目鋼立柱用車站軌道上25噸汽車吊進行安裝作業(yè)，立柱安裝需在夜間施工，并在封路條件下進行。立柱安裝后在柱頂設纜風繩與站臺面預埋鋼筋連接形成臨時穩(wěn)定結構。

3.7.2 鋼梁安裝

鋼立柱經復測調直，達到設計要求后，方可進行鋼梁的安裝。鋼梁安裝前對接口需進行打磨處理，保證后續(xù)焊接質量。鋼梁安裝，采用車站軌道上25噸汽車吊進行作業(yè)。吊車將鋼梁吊至安裝位置上方，緩慢下落，鋼梁方向通過纜風繩在地面進行調整。落至接口位置時，安裝人員微調鋼梁方向，放入限位內，并緊固夾具螺栓，使鋼梁與夾具密貼，完成鋼梁的空中對接。經測量確認無誤后，焊接加固。

3.7.3 安裝控制

軸線控制：根據(jù)主鋼架的支撐點的設置，即鋼柱頂?shù)闹行妮S線來控制主鋼架的縱向定位，同時根據(jù)分段口在平面上的投影來控制鋼架的橫向定位。

標高控制：首先在整個安裝區(qū)內建立標高控制網，將標高引測至搭設好的臨時支架上，用鋼尺往上量測。也可以將標高引測至胎架上用鋼尺往上量，做出空間標高控制網，做好標記，做到每個需要測量的標高均有可引用的標高點。水準儀的架設，可以搭設測量平臺，也可以利用周圍建筑物進行架設測量，具體根據(jù)現(xiàn)場實際情況和周圍環(huán)境進行確定。

3.7.4 現(xiàn)場焊接

所有焊工必須持有權威機構認可的焊工合格證書，并在有效期內。對施焊焊工進行上崗前考試，考試合格方可上崗，并不得超越上崗證規(guī)定的范圍進行焊接作業(yè)。進行超聲波和射線探傷的無損檢測工作人員，需持有有效的二級以上合格證件。焊接材料按規(guī)定烘焙，當焊條、焊劑當班未用完時，應交回重新烘干，烘干后的焊條應放在保溫桶內備用。焊接設備應處于完好狀態(tài)，設備管理人員對焊接設備進行定期檢查，抽驗焊接時的實際電流、電壓與設備上的指示是否一致。

3.7.5 夾具的拆除

鋼梁在按設計要求加固后，即可拆除。拆除時僅需人工松開夾具，分解成部件，即完成夾具的拆除作業(yè)。

3.7.6 安裝監(jiān)測

為確保鋼梁高空安裝精度的關鍵是監(jiān)測施工全過程結構的幾何尺寸變化情況，及時測量各主要工序施工階段的動態(tài)變化數(shù)值，并與分析計算值比較，及時反饋指導施工。（表2）

3.8 涂裝

現(xiàn)場涂裝工序主要是最后一道面漆，膜厚60μm；其次為螺栓現(xiàn)場栓接后的涂裝處理，技術要求是高強螺栓栓接后的外露涂層、螺栓，涂刷特質環(huán)氧富鋅封閉底漆1道，然后進行相應部位后續(xù)中間漆與面漆的涂裝處理。

3.9 吊機下車站高架橋面

25t吊車下站房與上站房吊裝工況相似，選用一臺QY120V633/27Y型汽車吊將25t汽車吊吊離站臺層，最大作業(yè)半徑：R=10m，吊裝頂面高度18.46m，吊臂垂直高度≥29m，額定起重量G=36t，考慮25t吊車重量及吊鉤、吊具、迎風載荷等，36t>31.77t滿足吊裝條件。

4 材料與設備

鋼管、鋼板、型鋼、鋼筋、腳手架、扣件、鋼絲繩等，120t汽車吊、75t汽車吊、25t汽車吊、升降車等，焊槍、電焊機、鐵錘、倒鏈、千斤頂，水準儀、全站儀、鋼卷尺、盒尺。

5 質量控制

①該施工技術的施工驗收質量依據(jù)有《鋼結構施工質量驗收規(guī)范》（GB50205-2001）。

②為確保鋼結構的焊接質量，在風力達到6級時停止焊接施工。風力達到3級時，在鋼接頭處搭建防風罩后，方可進行施焊。

③鋼結構吊裝到位后，必須用千斤頂調整標高，標高調整到位后，必須用弧形托板墊實。鋼立柱安裝軸線允許偏差±5mm，垂直度允許偏差偏差±3mm，鋼梁軸線允許偏差±5mm，高程允許偏差±3mm。

④鋼構件安裝時，全程通過全站儀測量標高和軸線來精確定位構件，測量儀器必須定期檢驗校正以滿足要求。

⑤上崗的焊工應按焊接種類（埋弧焊、CO2氣體保護焊）和手工電弧焊）和不同的焊接位置（平焊、立焊和仰焊）分別進行考試?？荚嚭细癜l(fā)給合格證書。焊工須持證上崗，不得超越合格證規(guī)定的范圍進行焊接作業(yè)。嚴禁無證上崗。

⑥焊前要熟悉有關圖紙和工藝文件，核對焊接部件，并徹底清理待焊區(qū)的鐵銹、氧化鐵皮、油污、水分等雜質。

⑦焊接人員必須嚴格遵守焊接工藝，不得隨意變更焊接規(guī)范參數(shù)。主要焊縫焊接后，應按規(guī)定打上焊工鋼印。

6 總結

此施工技術適用于作業(yè)條件復雜的高空鋼結構安裝施工領域，應用市場廣泛，本人作為越南河內城市軌道建設項目參建者，以該項目鋼結構安裝施工技術為例，主要研究了搭設全封閉防護棚架，形成連續(xù)作業(yè)空間，吊車上站臺安裝施工，縮減了相對吊裝高度，減小了吊裝作業(yè)半徑，降低了施工機械的規(guī)格。同時消除了施工場地對機械站位的影響，創(chuàng)造了連續(xù)作業(yè)條件，提高了工效。同時自行研制便攜式快速對接胎具，對“皇冠”式鋼結構雨棚進行高位分段安裝作業(yè)，有效解決了臨近繁忙公路運營干線、安全風險等級高、作業(yè)時間有限等施工難題，降低了安全風險、縮短了安裝周期、經濟效益顯著，在鋼混結合的建筑鋼結構領域中具有較強的實用性和指導意義。

參考文獻：

[1]GB50205，鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范[S].

[2]JGJ81，建筑鋼結構焊接技術規(guī)程[S].

[3]GB11345，鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級[S].