高鐵南京南站大跨度鋼結(jié)構(gòu)桁架吊裝施工技術(shù)

高鐵南京南站大跨度鋼結(jié)構(gòu)桁架吊裝施工技術(shù)

1雨棚結(jié)構(gòu)及由單垂直向水平垂直安裝南京南站無雨棚工程位于南京市雨花臺區(qū)，位于環(huán)路以南，機(jī)場高速公路以東，諾金山以西。無站臺柱雨棚以主站房為軸心分為東西兩個對稱的部分(圖1),雨棚覆蓋面積為10.6萬m2。每個雨棚橫向(垂直線路方向)6跨,總跨度324m,縱向(平行于線路方向)為7跨,總跨度144m。雨棚采用全焊接管桁架結(jié)構(gòu),立柱為單肢鋼管混凝土柱,上部結(jié)構(gòu)為縱橫正三角形鋼管桁架結(jié)構(gòu)體系,桁架上弦桿中心標(biāo)高為+32.40m,雨棚最高處標(biāo)高為+33.80m。桁架與立柱通過柱頂斜撐連接,縱橫正三角形桁架圍成的矩形區(qū)域內(nèi)設(shè)置主次平面桁架作為屋蓋體系的支撐。立柱除B、S軸位于基本站臺上以外,其余全部位于+10.31m的高架橋上。1.1無鋼柱雨棚南京南站為新建鐵路工程,雨棚覆蓋面積大,施工的專業(yè)多,工程的工作量特別大。南京南站無站臺柱雨棚所有鋼柱除B、S軸位于基本站臺上以外,其余全部在+10.31m的高架橋上,鋼結(jié)構(gòu)施工的難度大。高架橋和主站房施工開挖的深度深,特別是地下結(jié)構(gòu)層的施工工期長,對雨棚施工的影響大。1.2無渣軌道板施工無站臺柱雨棚位于主站房的兩側(cè),鋼結(jié)構(gòu)柱全部與軌道一起位于高架橋上,并且高架橋下全部進(jìn)行地下空間開發(fā),特別是地下結(jié)構(gòu)層在-10m左右,現(xiàn)場施工干擾多,相互制約大。D軸線2月份鋪軌并通行工程列車,F軸線6月份開始鋪軌、京滬正線P軸線4月份開始進(jìn)行無渣軌道板施工,京滬場另外兩座橋6月份開始進(jìn)行軌道施工。由于現(xiàn)場條件所限,給構(gòu)件運(yùn)輸及構(gòu)件擺放、構(gòu)件吊裝作業(yè)、承重腳手架(地面與桁架梁之間的最大高差達(dá)到40m)的搭設(shè)都帶來很大的困難。(1)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件運(yùn)輸受場地影響較大,施工場地內(nèi)大型構(gòu)件轉(zhuǎn)向和構(gòu)件的平移施工難度大。(2)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件吊裝受場地的制約比較大,地上和地下建筑的阻礙難以保證構(gòu)件吊裝時吊車的吊裝空間,特別是構(gòu)件必須全部在高架橋上吊裝,并且高架橋上即將進(jìn)行軌道鋪設(shè),吊車的就位擺放受到較大限制,對已完成軌道工程的成品保護(hù)帶來很大的困難。(3)由于是全焊接結(jié)構(gòu),現(xiàn)場和高空焊接工作量很大,鋼結(jié)構(gòu)焊接的質(zhì)量要求高,焊縫的質(zhì)量控制難度大。(4)施工工期緊,現(xiàn)場施工單位多,上下交叉作業(yè)多,各工種之間的施工協(xié)調(diào)難度大,特別是雨棚鋼柱位于高架橋上,土建施工進(jìn)度直接制約雨棚的施工。2施工技術(shù)2.1構(gòu)件加工制造根據(jù)本工程的特點及工期要求,同時考慮到構(gòu)件體積大運(yùn)輸困難等因素,在站房西北側(cè)建設(shè)臨時加工基地,進(jìn)行構(gòu)件的加工制造。構(gòu)件加工采用分段加工工藝。成品采用汽車運(yùn)輸?shù)姆绞竭\(yùn)至Y1(Y14)軸至Y3(Y12)軸相應(yīng)安裝軸線,用吊車將構(gòu)件吊至橋面,然后水平運(yùn)輸?shù)桨惭b位置,按照橫向從S軸至B軸、縱向從Y1/7(Y1/8)至Y1(Y14)的順序進(jìn)行吊裝。2.2測量控制網(wǎng)的設(shè)置無柱雨棚被主站房分割成兩個對稱的部分,每個雨棚橫向(垂直線路方向)6跨,縱向(平行于線路方向)為7跨,雨棚最高點標(biāo)高33.8m。由于雨棚的跨度大,鋼柱、桁架梁等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的控制,在施工階段需要進(jìn)行定期的進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)提供的基準(zhǔn)點和設(shè)計圖紙(軸線坐標(biāo)控制圖)設(shè)置平面總控制網(wǎng)、二級軸線控制網(wǎng)和高程總控制網(wǎng),控制點設(shè)置在工地四周附近,基準(zhǔn)點用混凝土做成,做到牢固、精確、便于觀測。根據(jù)移交的基準(zhǔn)點的坐標(biāo),平面總控制點設(shè)置在工程周邊的穩(wěn)定處,且需考慮使用方便。本工程一級網(wǎng)控制點位置由測量人員經(jīng)過現(xiàn)場踏勘后確定,外業(yè)測量結(jié)束后對數(shù)據(jù)進(jìn)行閉合、平差,每月對其進(jìn)行復(fù)核。在整個工程的時間跨度內(nèi),必須保證這個控制網(wǎng)的絕對不變,避免整個測量系統(tǒng)的前后不一致。二級軸線控制網(wǎng)的測設(shè)以平面總控制網(wǎng)為基準(zhǔn),根據(jù)建筑物的平面形狀、軸線布置,采用全站儀以極坐標(biāo)和直角坐標(biāo)定位的方法測設(shè)出建筑物主軸線的控制樁,經(jīng)角度、距離校測符合點位限差要求后,作為該建筑的軸線控制網(wǎng),控制網(wǎng)設(shè)置見圖2所示。針對本工程的具體情況,本工程高程總控制網(wǎng)采用國家二等水準(zhǔn)測量要求進(jìn)行測設(shè)。根據(jù)交接的水準(zhǔn)點為準(zhǔn),引測現(xiàn)場施工用水準(zhǔn)點,水準(zhǔn)點采用平面總控制網(wǎng)所埋設(shè)控制點。均勻布置在施工現(xiàn)場四周,建立水準(zhǔn)基準(zhǔn)。2.3安裝柱安裝(1)安裝鋼柱支架為保證柱腳定位的精確,采用輔助鋼支架進(jìn)行就位。首先測量定位鋼柱支架立桿的位置,按照測量定位的位置埋設(shè)鋼柱支架的立桿并固定,立桿之間采用?48腳手管將立桿連接成一個整體,并和基礎(chǔ)主筋連接,確保支架的整體穩(wěn)定性;再定位鋼柱支架,確保鋼柱支架中心線與鋼柱的軸線位置一致,鋼柱支架頂面標(biāo)高與鋼柱底板底標(biāo)高一致,并在支架上用墨線彈出鋼柱軸線位置;最后將鋼柱支架與主體連接使其形成穩(wěn)定體系(圖3)。(2)測定鋼柱的垂直度采用25t吊車(汽車吊)將鋼柱從地面吊裝至鋼柱支架上;調(diào)整鋼柱的位置使鋼柱軸線與支架上定位的理論中心線一致;采用一臺經(jīng)緯儀和一臺全站儀在鋼柱兩個軸線位置觀測鋼柱的垂直度,確保鋼柱的直線度符合要求;鋼柱標(biāo)高調(diào)整主要是控制鋼柱支架頂面的標(biāo)高,微調(diào)采用在鋼柱與鋼柱支架之間加斜鐵的方式進(jìn)行。(3)柱腳螺栓預(yù)埋鋼柱的吊裝根據(jù)鋼柱柱腳形式的不同,上節(jié)鋼柱安裝方式也不同。對于鋼柱柱腳預(yù)埋的鋼柱的安裝,就是將鋼柱上節(jié)柱鋼管與預(yù)埋部分的鋼管進(jìn)行對接連接。對于柱腳螺栓預(yù)埋的鋼柱,就是將鋼柱柱腳與柱腳螺栓進(jìn)行栓接。鋼柱吊裝完成后進(jìn)行軸線、垂直度和標(biāo)高的校正。鋼柱垂直度的校正采用兩臺經(jīng)緯儀在縱橫兩個軸線上同時觀測。經(jīng)緯儀的架設(shè)位置,應(yīng)使其視線基本與柱面垂直。在進(jìn)行鋼柱垂直度檢查時,其偏差值應(yīng)滿足規(guī)范要求。鋼柱安裝完成后,柱內(nèi)混凝土采用C40微膨脹混凝土,采用導(dǎo)管進(jìn)行澆筑?；炷翝仓瓿珊?將柱頭散落的混凝土清理干凈。2.4腹桿相貫切口形狀本工程的桁架梁截面均為正三角形結(jié)構(gòu),縱向桁架兩根下弦桿最大中心距為5.25m,橫向桁架為5.375m,最大拱高為4.5m,腹桿相貫口隨弦桿與腹桿間相對位置的變化而造成相貫切口形狀的變化。(1)臨時施工腳手架搭設(shè)根據(jù)本工程的特點和軌道施工計劃,桁架梁吊裝全部采用吊車上橋吊裝的方式。主桁架梁安裝方式為從兩側(cè)向中間K軸線合攏的方式進(jìn)行安裝,安裝時按照K軸線的伸縮縫形成自然分段,分南北兩個區(qū)域分別進(jìn)行安裝。安裝時在鋼柱柱頂和桁架梁斷點處搭設(shè)腳手架作為臨時承重支架,保證主桁架梁在形成整體前的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全,同時也便于安裝和定位。承重腳手架搭設(shè)前須編制專項施工方案?？紤]到在主體結(jié)構(gòu)吊裝時D軸的鋪軌已經(jīng)完成,F軸線、京滬正線P線和京滬場另外兩座橋已經(jīng)開始鋪軌,桁架梁安裝時,以吊車和構(gòu)件避開以上幾座橋進(jìn)行安裝為主。(2)桁架梁體壓監(jiān)測桁架梁的測量關(guān)鍵點是保證桁架梁軸線的直線度和桁架梁標(biāo)高位置。桁架梁軸線的定位測量用一臺全站儀安裝在橫軸線上,離桁架斷點的距離約為桁架梁斷點位置的高度,再用水平儀將桁架梁承重支架調(diào)整到理論標(biāo)高。測量時,先將儀器架在安裝桁架梁軸線上,對準(zhǔn)桁架梁中線,仰視到承重支架的頂部,白天測量采用目視、晚上測量采用激光,如中心線偏離視線,表示桁架梁偏移,可利用承重支架上的葫蘆或吊車來調(diào)整桁架梁的位置。桁架梁安裝完成后,對桁架梁的標(biāo)高、平面位置進(jìn)行校核,確認(rèn)桁架梁的安裝偏差在允許偏差(標(biāo)高偏差在0～+15mm,水平偏差在-10～+10mm)范圍內(nèi)時開始定位焊接,焊接牢固后吊車方可松鉤。(3)大臂長度為32.2m的起吊作業(yè)桁架梁吊裝時考慮重量最大,吊車作業(yè)半徑最大的桁架梁進(jìn)行吊車的選型。參考吊車的性能參數(shù),徐工QAY200t吊車加42t平衡重,全支腿的情況下,在12m作業(yè)半徑,大臂長度為31.2m的起吊重量為46.6t,吊車能滿足桁架梁吊裝的起重要求。臨時承重支架必須在該榀桁架整體合龍并檢驗合格,且與相鄰的桁架連成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(一個穩(wěn)定體系至少包含三榀桁架梁)后才可考慮拆除。每榀橫向桁架梁安裝完成后及時安裝橫向次構(gòu)件將該榀桁架與其他桁架連接形成整體,確保結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。桁架梁正式吊裝前先進(jìn)行試吊裝,以檢驗桁架梁的設(shè)計吊點是否合適,吊裝機(jī)械和吊具是否安全可靠。2.5桁架梁梁段吊裝使用叉車縱向桁架由于截面小、長度短、重量輕,不進(jìn)行單獨的計算,吊裝時,吊車選用同主桁架。除吊車安裝上空的縱向桁架梁以外的次桁架梁梁段,在橫向桁架梁吊裝完成后,直接采用橫向桁架梁安裝使用的吊車,吊裝相鄰橋面頂部的縱向桁架梁梁段。此時,桁架梁安裝時需要的吊車作業(yè)半徑達(dá)到22m,桁架梁梁段的重量約為8t,選用橫向桁架梁安裝使用的QAY200t吊車完全能夠滿足要求。當(dāng)?shù)踯囀艿阶鳂I(yè)半徑太小的限制無法就近安裝時,采用電動葫蘆進(jìn)行提升。電動葫蘆提升時的支點設(shè)置在橫向桁架梁上。2.6吊裝及安裝工藝網(wǎng)架構(gòu)件安裝包括螺栓球、桿件等。網(wǎng)架安裝采用網(wǎng)架單元格空中散裝的方式進(jìn)行安裝,構(gòu)件垂直運(yùn)輸采用吊車配合和電動葫蘆提升相結(jié)合的方式進(jìn)行。依據(jù)圖紙設(shè)計的螺栓球、桿件編號,進(jìn)行起始跨網(wǎng)架構(gòu)件安裝,起始網(wǎng)架在地面拼裝完成后采用吊車吊裝,其他部分依據(jù)起始網(wǎng)架的單元格在空中散裝。網(wǎng)架安裝過程中,測量人員全程監(jiān)控,確保網(wǎng)架網(wǎng)格中心線偏差在規(guī)范允許范圍內(nèi)。網(wǎng)架桿件與螺栓球一次擰緊到位。在螺栓擰緊過程中,盡量減少強(qiáng)制性變形。起始跨網(wǎng)架安裝尺寸精度要求高,是整個網(wǎng)架安裝的基準(zhǔn),對整個工程質(zhì)量有著重要的影響。必須認(rèn)真復(fù)測直線度、跨度、拱度、軸線。遇到超差及時進(jìn)行調(diào)整。為減少累計誤差,在每跨安裝完畢后均對軸線、標(biāo)高、垂直偏差、拱度值等參數(shù)進(jìn)行復(fù)測,如有不當(dāng),立即調(diào)整,直至滿足設(shè)計或規(guī)范要求為止。對照出廠合格證與設(shè)計圖紙,用游標(biāo)卡尺、鋼尺、卡鉗等對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的各部位節(jié)點、桿件、連接件進(jìn)行復(fù)查,保證部件的規(guī)格、品種及必須符合設(shè)計要求。2.7安裝完成后開始安裝本工程的檁條有平面桁架檁條、H型鋼檁條和C型檁條。平面桁架檁條在桁架梁吊裝完成一個區(qū)域后開始安裝,H型鋼檁條和C型檁條在平面桁架檁條安裝完成后開始安裝。檁條安裝根據(jù)桁架梁安裝的順序,在桁架梁安裝形成穩(wěn)定區(qū)域,并校正完成后開始安裝。平面桁架檁條安裝采用電動葫蘆提升的方式在空中與桁架梁弦桿進(jìn)行對接。H型鋼檁條和C型鋼檁條安裝采用電動葫蘆提升的方式與平面桁架檁條和桁架梁弦桿連接。安裝時,采