李仲峰,魏兆雷,朱茂龍

(中鐵四局集團宜萬鐵路工程指揮部,湖北宜昌 443001)

1 概述

近年以來,鐵道部投入大量的資金對國內(nèi)大、中型火車站進行了新建或改擴建,而火車站雨棚多為大跨度鋼管桁架梁結(jié)構(gòu)的無站臺柱雨棚,由于桁架梁跨度較大,整榀桁架梁長達百米,無法進行整體吊裝,故必須進行分段后才能吊裝。經(jīng)過對宜昌東站無站臺柱雨棚工程桁架梁分段吊裝技術(shù)的探討和研究,摸索出大跨度桁架梁吊裝技術(shù)。

宜昌東火車站為客運火車站,位于宜昌東伍家崗區(qū)桔城路東側(cè)共強村位置,該站為宜萬鐵路東大門。無站臺柱雨棚采用中軸對稱布置,覆蓋 1至 5站臺,為3跨結(jié)構(gòu),總建筑面積約52601m2。雨棚主體結(jié)構(gòu)形式采用倒三角鋼管桁架結(jié)構(gòu),長約 462.2m,桁架梁長度約 113.8m,凈高 11m;雨棚鋼立柱為 Y形立柱,縱向 16個軸線,橫向 4個軸線,橫向分為 JM、MN和 NP 3跨,最大跨度為 47.35m。桁架梁分段示意見圖1。

圖1 桁架梁分段示意(單位:mm)

2 吊裝技術(shù)研究過程

經(jīng)過對宜昌東站無站臺柱雨棚最長最重的桁架梁進行分段吊裝技術(shù)的研究,將整榀桁架梁分成 3段進行吊裝,最長最重的 NM段桁架梁長度為 52.3m,質(zhì)量為 29.8t。施工中要確保桁架梁安全吊裝和高空精確對位以及焊接質(zhì)量,就必須解決起重設(shè)備的選型、吊點設(shè)置的設(shè)計和輔助調(diào)整支架的搭設(shè)以及選擇科學合理的吊裝方案。

2.1 吊裝方案選擇

桁架梁的吊裝主要包括:桁架梁和斜撐桿。

將分段后的桁架梁用炮車倒運至吊裝現(xiàn)場吊裝位置后,用 50t汽車吊進行吊裝,其中 PN段桁架梁采用1臺 50t汽車吊上五站臺進行吊裝;NM段桁架梁采用2臺 50t汽車吊分別上三、四站臺進行吊裝,1臺 50t汽車吊進行輔助吊裝;MJ段桁架梁采用 2臺 50t汽車吊分別上基本站臺和二站臺進行吊裝。

桁架梁吊裝順序和吊點位置選擇如圖2所示。

圖2 桁架梁吊裝順序和吊點位置選擇

2.2 吊裝方法及工藝

吊裝工藝流程:搭設(shè)承重腳手架→吊裝位置桁架梁、汽車吊就位→PN段桁架梁吊裝(含 1根斜撐桿)(圖3)→NM段桁架梁吊裝(含 3根斜撐桿)(圖4)→MJ段桁架梁吊裝(圖5)。

圖3 PN段桁架梁吊裝實物

圖4 NM段桁架梁吊裝實物

圖5 MJ段桁架梁吊裝實物

2.2.1 承重腳手架搭設(shè)

(1)編制承重腳手架專項施工方案并經(jīng)批復(fù)后實施。按軸線位置和桁架梁分段處在各立柱位置上搭設(shè)承重腳手架。

(2)承重腳手架采用 φ48mm×3.5mm普通扣件式鋼管腳手架,搭設(shè)高度為主桁架梁上弦高度位置,承重腳手架底部滿鋪腳手板,并設(shè)掃地桿和剪刀撐。承重腳手架上部搭設(shè)操作平臺,操作平臺滿鋪腳手板,周邊設(shè)防護欄桿,水平投影尺寸為 6m×4m。

2.2.2 桁架梁、汽車吊就位

將分段后的桁架梁用炮車倒運至相應(yīng)的吊裝位置。將PN段桁架梁倒運至五站臺吊裝位置;將 NM段桁架梁倒運至三站臺吊裝位置,并用50t汽車吊將桁架梁吊轉(zhuǎn)橫跨在二、三和四站臺相應(yīng)吊裝位置;將 MJ段桁架梁倒運至二站臺吊裝位置,并用 50t汽車吊將桁架梁吊轉(zhuǎn)橫跨在基本站臺和二站臺相應(yīng)吊裝位置。

PN段桁架梁采用 1臺 50t汽車吊上五站臺進行吊裝;NM段桁架梁采用 2臺 50t汽車吊分別上三、四站臺進行吊裝,并用 1臺 50t汽車吊進行輔助吊裝;MJ段桁架梁采用 2臺 50t汽車吊分別上基本站臺和二站臺進行吊裝。

2.2.3 PN段桁架梁吊裝

(1)吊裝準備。采用 50t汽車吊 1臺,上五站臺相應(yīng)吊裝位置并做好開始吊裝準備。

(2)PN段桁架梁吊裝采用 4點吊裝,將鋼絲繩綁扎在預(yù)先標識出的吊點位置。綁扎位置設(shè)在縱向桁架梁兩端的 4個節(jié)點上進行吊裝,確保吊裝穩(wěn)定、平衡并防止吊裝過程中鋼絲繩滑移。

(3)PN段桁架梁運輸至五站臺北側(cè)適當位置,做好相應(yīng)準備。

(4)綁扎:桁架梁起吊時,起重機吊鉤對準上弦中心,吊索左右對稱,并與水平面夾角≥60°。綁扎點選在上弦節(jié)點處,防止吊索滑移并減少吊裝變形。如因吊裝重心原因,綁扎點不在節(jié)點處,加焊擋塊以防止吊索滑移。

(5)桁架梁吊升、旋轉(zhuǎn)和臨時放置:在吊裝指揮人員指揮下,先將 50t汽車吊支腿固定;吊裝前檢查起重機、吊具、吊索狀態(tài)是否完好,然后升長主臂達到吊裝的位置;將吊點位置綁扎好鋼絲繩,汽車吊起吊,將桁架梁從炮車上吊起后,按照一定方向慢慢旋轉(zhuǎn),下面工人拉好纜風繩控制桁架梁的轉(zhuǎn)向,使桁架由平行于軌道方向轉(zhuǎn)至垂直軌道方向。然后起重機向前爬桿、起吊,將縱向桁架梁緩緩放在承重腳手架的枕木和鋼支架上,安裝人員在起重工的指揮下,用夾板包箍迅速將縱向桁架梁在承重腳手架上作臨時固定,并在兩側(cè)各設(shè)置 4道纜風繩拉牢。

(6)控制吊裝過程中桁架梁分段點處的高程和軸線的偏差。

(7)桁架梁吊裝就位后利用承重腳手架 U托調(diào)整其下弦桿的高程。將弦桿的端部對準柱中心,然后檢查相貫線的接口是否滿足要求,若有問題采用手工氣割進行修整,直至滿足要求。

(8)將縱向桁架梁分段點處的高程和軸線的偏差再次進行校核,并經(jīng)監(jiān)理單位(或甲方)檢查,確認施工誤差在允許偏差(高程偏差在 0～+15mm,水平偏差在 -10～+10mm)范圍內(nèi),開始將縱向桁架梁 PN段與鋼立柱連接處焊接作業(yè),焊牢固后松鉤。松鉤后用全站儀監(jiān)測 PN段分段處高程的變化情況。

2.2.4 NM段桁架梁吊裝順序

(1)吊裝準備。準備 3臺 50t汽車吊,其中 2臺 50t汽車吊車分別上三、四站臺,第 3臺 50t輔助汽車吊進三、四站臺線間,并到達指定吊裝位置,做好吊裝準備。

(2)鋼絲繩在預(yù)定吊點處先綁扎好,梁的兩端綁上纜風繩,并檢查兩頭的相對方向是否正確。

(3)由吊裝指揮人員統(tǒng)一指揮 2臺汽車吊作業(yè),通過桁架兩端的纜風繩控制起吊桁架在空中位置,將桁架吊至承重腳手架指定位置。

(4)檢查縱向桁架梁 PN與 NM兩段梁 N端的接口對準,檢查接口的對接間隙、錯邊量,并校正達到規(guī)范要求。

2.2.5 MJ段桁架梁吊裝

MJ桁架梁長度為 37.85m,質(zhì)量約為 19t,用炮車將制作成二段的 MJ段桁架梁運至基本站臺相應(yīng)軸線位置,進行二次拼接,拼接好后用 2臺 50t汽車吊分別上一、二站臺,先用 1臺 50t吊將 MJ段桁架梁起吊旋轉(zhuǎn) 90°,將 MJ段 M端放置在二站臺、J端放置在一站臺上。汽車吊移位重新支腿后做好吊裝準備,2臺汽車吊同時起吊進行吊裝,吊裝時有專人指揮,當 MJ段桁架梁就位后及時用電焊進行加固,然后再松鉤。MJ段桁架梁吊裝順序類似 NM段桁架梁。

2.2.6 縱向主桁架梁與鋼立柱間斜撐桿吊裝

當 PN、NM和 MJ各段吊裝就位完成,應(yīng)用汽車吊吊裝各對應(yīng)部位斜撐桿,吊裝斜撐桿與立柱和桁架梁對應(yīng)就位后焊接牢固。

3 桁架梁吊裝的具體技術(shù)措施

3.1 桁架梁的吊裝

3.1.1 桁架梁的扶直和就位

桁架梁吊裝單元在施工現(xiàn)場處于平臥狀態(tài),吊裝前先要將桁架梁扶直,然后將桁架梁吊到承重腳手架,因桁架梁的側(cè)向剛度相對差一些,扶直時起吊速度不宜大于 0.2m/s,以防止速度過快造成桁架桿件變形。

3.1.2 綁扎

汽車吊扶直桁架時,起重機吊鉤對準上弦中心,吊索左右對稱,并與水平面夾角≥45°。綁扎點選在上弦節(jié)點處,采用 4點綁扎法。

3.1.3 吊升、對位和臨時固定

在指揮人員的指揮下,先將桁架梁吊離地面 300 mm后,檢查起重機、吊具吊索狀態(tài)完好后可繼續(xù)向上提升,超過承重腳手架約 300mm后,將桁架梁與承重腳手架相平行,然后起重機向前爬桿,將桁架梁緩緩放在承重腳手架的小鋼架上,安裝人員在指揮人員的指揮下,用夾板包箍迅速將桁架梁在承重腳手架上作臨時固定,并在兩側(cè)各設(shè)置 4道纜風繩拉牢。

3.2 桁架梁的高空作業(yè)

3.2.1 承重腳手架

桁架梁在每個軸線相應(yīng)的立柱位置搭設(shè)承重腳手架,以保證施工安全。

承重腳手架采用可拆卸式結(jié)構(gòu),安裝拆卸方便,施工速度快。承重腳手架上設(shè)夾板抱箍及桁架校正器。夾板抱箍的作用是臨時固定和調(diào)整桁架在承重腳手架上的位置。

3.2.2 桁架梁高空拼裝

桁架梁在承重腳手架上拼裝時,要嚴格對準上下弦桿件的鋼管接口,反復(fù)調(diào)整夾板抱箍和桁架校正器,用全站儀測量、監(jiān)控。

桁架梁上、下弦桿件的直線度、桿件的扭曲,用全站儀監(jiān)測分段處端頭及高程。

焊接接頭完成后,須重新對桿件的直線度、桿件的扭曲,上、下弦的拱高及高程參數(shù)等進行檢測合格后,方可焊接。

4 結(jié)論

根據(jù)宜昌東站無站臺柱雨棚(圖6、圖7)工程多專業(yè)同時施工和吊裝的實際情況,對桁架梁進行合理分段,選用了適宜的起吊設(shè)備、合理可行的吊裝方案,設(shè)置了正確的吊點,制訂了桁架梁的吊裝工藝,設(shè)計了多種吊裝專用吊具、卡具、輔助安裝支架,并在吊裝過程中嚴格執(zhí)行施工方案和工藝文件要求,加強施工現(xiàn)場信息處理速度,較好地解決了吊裝安全技術(shù)問題,保證了安裝就位精度和焊接質(zhì)量,確保了大跨度桁架梁吊裝安全和吊裝焊接質(zhì)量目標的實現(xiàn),2009年 11月,由業(yè)主組織設(shè)計、監(jiān)理、施工和第三方檢測單位對鋼構(gòu)雨棚工程進行初驗,經(jīng)驗收各項指標均達到設(shè)計要求。

圖6 雨棚整體實物

圖7 雨棚局部實物

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