汪鴻江 WANG Hong-jiang

（中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司，北京 102600）

0 引言

隨著我國的城市化建設(shè)和發(fā)展，城市化軌道交通是促進中大型城市發(fā)展和優(yōu)化城市交通環(huán)境的必然趨勢，截止2022年6月，國內(nèi)累計有51個城市投運城軌交通線路9573.65公里，其中地鐵7529.02公里，占比78.64%。軌道交通建設(shè)發(fā)展，對于城市軌道交通配套維修設(shè)施的需求急劇增長，地鐵鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺是建立在車輛檢修基地檢修庫中，為車輛提供檢修作業(yè)平臺。快速高效的安裝施工工藝，有利于施工方對鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺進行快速、高效、準(zhǔn)確的安裝，對于縮短工程進度有著重要的輔助作用。

1 鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺的設(shè)計

1.1 設(shè)備的主要功能

地鐵鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺是在周月檢庫中使用，主要用于地鐵車輛車體底面和側(cè)面及車輛頂部設(shè)備的檢查、維修、更換的作業(yè)平臺。鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺能夠?qū)崿F(xiàn)對地鐵車輛的受電弓、空調(diào)設(shè)備、車門、車身等關(guān)鍵主要部件的檢修和保養(yǎng)工作，及時地對故障進行全面修理。

平臺采用預(yù)埋底板的形式的懸臂結(jié)構(gòu)形成三層作業(yè)面，以庫內(nèi)軌頂為檢修平臺的標(biāo)高基準(zhǔn)+0.00，一層作業(yè)面的標(biāo)高為-1.1m，用于地鐵下部設(shè)施檢查、材料運輸及走行；二層作業(yè)面的標(biāo)高為+1.05m，基本與地鐵車輛的地板平面一致，為檢修人員進出車廂提供便捷；頂層作業(yè)面接近或與車頂標(biāo)高等高，為三層作業(yè)平臺，主要用于受電弓及空調(diào)等車頂設(shè)備的檢查作業(yè)，無車頂作業(yè)平臺一側(cè)設(shè)置有防止車頂作業(yè)人員跌落的防護設(shè)施。

1.2 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

地鐵鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺主要由一層作業(yè)平臺、二層作業(yè)平臺、三層作業(yè)平臺、照明供電系統(tǒng)等構(gòu)成。其主體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺主體結(jié)構(gòu)示意圖

1.2.1 一層作業(yè)平臺

一層作業(yè)平臺位于混凝土地平面上，用于對地鐵車體底部設(shè)備檢修和輸送各種檢修材料、設(shè)備，二層平臺底部安裝有降溫和照明裝置，模塊化臺面之間間隔2～4m安裝照明燈，每根立柱上安裝一扇搖頭風(fēng)扇。在鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺的兩端各預(yù)埋一個20kW的電源接入點，各配置一個配電柜內(nèi)含空開、三相四孔插座和兩相三孔插座等，靠近支撐立柱安裝，方便檢修作業(yè)過程中各種檢修設(shè)備取電。

1.2.2 二層作業(yè)平臺

二層作業(yè)平臺由二層橫梁與支撐立柱承載作業(yè)平臺的重量，螺栓底板與預(yù)埋地基采用連續(xù)角焊的方式焊接，螺栓底板和支撐立柱之間采用螺栓連接，安裝完成后進行二次澆筑（采用高強度無收縮混凝土）。支撐立柱間距8m，二層平臺面距軌頂1.05m，平臺的寬度1.5m。臺面鋪設(shè)壁厚為4mm的花紋鋼板，平臺兩側(cè)均設(shè)置防護欄和踢腳板，靠近車體一側(cè)采用對開推拉門式護欄設(shè)計，防護欄采用外徑不小于30mm，不大于50mm的不銹鋼管，欄桿設(shè)計高度1.2m。（表1）

表1 二層作業(yè)平臺主要技術(shù)參數(shù)

1.2.3 三層作業(yè)平臺

三層作業(yè)平臺主要用于車頂受電弓、空調(diào)設(shè)備檢修，由三層橫梁與支撐立柱承載作業(yè)平臺的重量，臺面框架采用模塊化設(shè)計，采用螺栓聯(lián)接形式，方便安裝與后期更換維修，三層平臺面距軌頂3.60m，平臺的寬度1.5m，臺面鋪設(shè)壁厚為4mm的花紋鋼板，平臺兩側(cè)均設(shè)置防護欄和踢腳板，靠近車體一側(cè)采用對開推拉門式護欄設(shè)計，防護欄采用外徑不小于30mm，不大于50mm的不銹鋼管，欄桿設(shè)計高度1.2m。車體非作業(yè)面一側(cè)，設(shè)置安全防護網(wǎng)，采用地面支撐的方式，防護網(wǎng)高1.1m，安裝面距軌面高3.6m，防護網(wǎng)距車體中心線1.5m。三層作業(yè)平臺兩端爬梯入口處設(shè)置門禁裝置。（表2）

表2 三層作業(yè)平臺主要技術(shù)參數(shù)

1.3 設(shè)備有限元分析

利用ANSYS軟件建立有限元模型，針對單側(cè)中高作業(yè)平臺選取一個8m單元模塊進行有限元分析，在兩個支撐立柱上施加固定約束，分別在二層平臺和三層平臺踏板上施加2000N/m2荷載，有限元分析如圖2-圖4所示。

圖2 平臺單元模塊施加的力和固定約束

由圖3可知，平臺在端部存在應(yīng)力集中，最大應(yīng)力為212.01MPa，作業(yè)平臺選用材料為Q355B，安全系數(shù)=結(jié)構(gòu)設(shè)計強度滿足實際使用要求。

圖3 平臺單元模塊應(yīng)力圖

由圖4可知，平臺最大的位移變形量為0.001mm，查規(guī)范可知滿足設(shè)計要求。

圖4 平臺單元模塊應(yīng)變圖

2 鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺的施工工藝

在進行鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺安裝的施工過程中，首先需要對施工場地進行考察，設(shè)計過程中要考慮設(shè)備材料的倒運、安裝，確保安裝過程高效、平穩(wěn)、有序的進行。各個安裝場地有所不同，結(jié)合現(xiàn)場情況，制定合理的安裝方案，在現(xiàn)場安裝過程中，很多道工序需要同時進行，人力和物力的投入也會比較多，因此現(xiàn)場管理者將會具有重要的作用，團結(jié)有序的施工隊伍也會加快施工的進度，保證施工質(zhì)量。

2.1 施工前的準(zhǔn)備工作

2.1.1 充分的熟悉施工材料

在進入項目施工前，項目的主要負(fù)責(zé)人員應(yīng)將施工資料全部進行統(tǒng)一整理，仔細(xì)熟悉施工圖紙、技術(shù)文件及所簽署的合同文件。將設(shè)計圖紙結(jié)合施工實際環(huán)境及施工條件進行深入有效的分析，才能準(zhǔn)確的將施工過程中的整體預(yù)算和施工計劃初步的制定出來。

2.1.2 施工方案的制定

施工方案需結(jié)合現(xiàn)場的實際施工條件進行制定，綜合考慮各種施工過程的不利因素，結(jié)合實際情況以及以往施工成功的案例充分結(jié)合，提出滿足現(xiàn)場條件的倒運、吊運設(shè)備以及合理的人員配備，保證鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺安裝過程安全、有序、高效的完成。

2.2 施工工藝及操作要點

2.2.1 施工工藝流程

測量和放樣→預(yù)埋地基→螺栓底板點焊→安裝支撐立柱→安裝二層平臺橫梁→安裝二層平臺臺面框架→安裝三層平臺橫梁→安裝三層平臺臺面框架→安裝防護欄及爬梯→調(diào)整平臺限界→底板焊接及混凝土二次澆筑。

2.2.2 施工操作要點

①測量和放樣。在施工之前，按照設(shè)計圖紙對施工施工路面基層進行平面和高層測量，確保預(yù)埋件上表面的高度準(zhǔn)確。平面測量放樣工作主要是確定預(yù)埋底板的中心，測量和放樣的準(zhǔn)確性為后續(xù)平臺限界調(diào)整奠定基礎(chǔ)。

②預(yù)埋地基。在測量放樣的基礎(chǔ)上，將螺栓底板安裝在相應(yīng)的位置，并進行混凝土澆筑，養(yǎng)護時間滿足規(guī)范要求。預(yù)埋完成后，需采用模板將預(yù)埋件框柱，避免對路面澆筑過程中將預(yù)埋件誤澆筑。

③螺栓底板點焊。預(yù)埋地基養(yǎng)護后，需進行二次測量和放樣，確定螺栓底板的焊接位置，螺栓底板的安裝精度，對支撐立柱的安裝精度起到重要的作用，安裝螺栓底板采用點焊的焊接方式，方便調(diào)整限界做出調(diào)整。

④安裝支撐立柱。采用吊運設(shè)備起吊支撐立柱安裝，柱腳板與螺栓底板之間采用螺母緊固，安裝過程保證立柱的直線度和垂直度。

⑤安裝二層平臺橫梁。立柱的直線度和垂直度調(diào)整完成后，安裝二層平臺橫梁，橫梁的聯(lián)接法蘭板與支撐立柱的對應(yīng)的孔位采用螺栓聯(lián)接，螺栓聯(lián)接時注意彈墊和平墊按設(shè)計要求安裝，避免安裝完成驗收時出現(xiàn)返工的問題，橫梁的上表面調(diào)整標(biāo)高后，進行螺栓緊固，防止后續(xù)平臺臺面框架安裝出現(xiàn)安全事故。

⑥安裝二層平臺臺面框架。臺面框架上安裝護欄的孔位不一致，在倒運過程中，需提前對臺面框架進行排序，按照1～10序號排列堆放，二層平臺橫梁螺栓緊固完成，采用吊運設(shè)備起吊臺面框架按序號依次安裝，臺面兩端部的法蘭板與橫梁的法蘭板采用螺栓聯(lián)接，調(diào)整二層平臺臺面距軌頂?shù)臉?biāo)高1.05m。

⑦安裝三層平臺橫梁。安裝三層平臺橫梁，橫梁的聯(lián)接法蘭板與支撐立柱的對應(yīng)的法蘭板采用螺栓聯(lián)接，螺栓聯(lián)接時注意彈墊和平墊按設(shè)計要求安裝，避免安裝完成驗收時出現(xiàn)返工的問題，調(diào)整三層平臺橫梁的標(biāo)高。

⑧安裝三層平臺臺面框架。三層臺面框架上安裝護欄的孔位不一致，在倒運過程中，需提前對臺面框架進行排序，按照1～10序號排列堆放，三層平臺橫梁螺栓緊固完成，按照從下往上的安裝順序，采用吊運設(shè)備起吊臺面框架按序號依次安裝，臺面兩端部的法蘭板與橫梁的法蘭板采用螺栓聯(lián)接，調(diào)整三層平臺臺面距軌頂?shù)臉?biāo)高3.60m。

⑨安裝防護欄及爬梯。防護欄和爬梯都是采用螺栓連接，安裝過程中可以先安裝底部爬梯，再安裝中部爬梯，方便施工安裝人員上下平臺。防護欄分為靠近車體一側(cè)和遠(yuǎn)離車體一側(cè)，靠近車體一側(cè)防護欄安裝距平臺邊緣100mm，遠(yuǎn)離車體一側(cè)防護欄與平臺邊緣重合。

⑩調(diào)整平臺限界。平臺主體結(jié)構(gòu)安裝完成后，需根據(jù)車輛限界輪廓調(diào)整平臺的限界，結(jié)合設(shè)計圖紙要求，調(diào)整限界主要通過以下兩種方式調(diào)節(jié)：一是通過調(diào)整支撐立柱的垂直度來調(diào)整平臺的限界；二是通過調(diào)整橫梁連接法蘭板上的長圓孔，來達到調(diào)整限界的目的。限界調(diào)整完成后，測量并記錄平臺限界的實際數(shù)據(jù)，檢查螺栓緊固情況，需滿足鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺交付要求。

1○底板焊接及混凝土二次澆筑。螺栓底板和預(yù)埋件采用滿焊的焊接形式，焊縫高度需滿足焊接規(guī)范要求。焊接完成驗收合格后采用與路面同標(biāo)號混凝土進行二次澆筑。

3 模塊化施工工藝的優(yōu)勢

傳統(tǒng)施工工藝作業(yè)平臺的立柱、橫梁和平臺臺面采用的是一體化設(shè)計，在實際運輸和安裝過程中難度大大增加。本工藝采用模塊化的施工工藝，鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺各個部件都是采用模塊化設(shè)計，有利于安裝過程中運輸；各部件之間采用螺栓連接，有利于作業(yè)平臺安裝和拆卸。據(jù)統(tǒng)計，采用模塊化施工工藝較總體預(yù)算節(jié)省成本10%，主要體現(xiàn)在材料運輸、材料吊運安裝和節(jié)省勞動力；施工周期計劃15天完成，實際安裝用時10天完成，大大縮短了施工周期。

4 結(jié)語

經(jīng)實踐驗證，本文提出的鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺設(shè)計滿足現(xiàn)場需要，提出的鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺施工工藝，有利于施工方對鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)平臺進行快速、高效、準(zhǔn)確的安裝，對于縮短工程進度有著重要的指導(dǎo)作用。