何永鵬
(甘肅省科工建設集團有限公司,甘肅 蘭州 730300)
我國西北地區某大型機場項目航站樓指廊鋼結構采用勁性柱+圓管柱+幕墻柱+空間三管桁架結構+平面桁架結構體系組成,桁架鋼結構通過中間圓管柱和兩側幕墻柱進行三點支撐。主要材料材質為Q355C、Q390C、Q390GJC,鋼結構總重約2500t。指廊屋蓋采用“工廠化加工拼裝、現場單榀吊裝”的施工方法,吊裝采用2臺180T履帶進行吊裝。鋼結構屋蓋桁架施工場地較小,施工難度較大。本文選擇該工程A指廊施工,對鋼結構指廊的施工及安裝技術要求進行介紹。
該項目航站樓主體采用鋼筋混凝土框架結構,局部大跨度框架采用預應力混凝土梁、支撐柱,屋蓋采用鋼結構,包括主樓E 和四個指廊A、B、C、D,總建筑面積約40萬m2,本文主要針對A指廊施工展開論述。
A指廊位于航站樓主樓西南角,地上三層結構、局部夾層。指廊結構類型為鋼框架+平面桁架+屋面次結構,最大跨度36m,最大高度28.5m,見圖1。鋼結構由圓管柱、矩形柱、主桁架、環形桁架、主次梁、支撐、鋼拉桿、登機橋等組成,鋼材主要材質為Q355C、Q390GJC。A指廊鋼構件截面參數見表1所示。
表1 A指廊鋼構件截面參數
圖1 A指廊鋼結構
2.1.1 重難點
(1)該工程鋼結構體量大,桿件規格多,施工工期短;
(2)站前國鐵地鐵開挖區域同步施工,鋼結構施工組織、施工道路及堆場設置難度大,與其他專業隊伍有交叉施工[1];
(3)民航機場不停航施工,以及施工限高等限制,要求進行協調。
2.1.2 解決措施
(1)提前合理編制施工方案,選擇合適的安裝方法,提前計劃深化設計、構件加工、機械進場等,提高施工效率,縮短工期;
(2)鋼結構施工計劃根據土建作業面交付順序合理編排,合理利用已有作業面穿插施工,合理選擇吊裝方案直接影響到多專業交叉施工的效率;
(3)合理編制施工區作業指導書,聯系業主,報告指揮部協調正常施工范圍[2]。
2.2.1 重難點
(1)指廊的結構形式多,構件截面復雜多樣,體量較大;
(2)為滿足異型結構現場安裝精度、提高安裝效率,故對深化設計要求高;
(3)鋼結構節點多,深化設計工作人員投入多,各專業協調作業難度大。
2.2.2 解決措施
(1)增加深化設計人員的數量,合理分配各區段的深化人員;
(2)深化設計前要按照方案,明確復雜節點的安裝工藝、典型結構的施工工藝及單元劃分等,在深化設計時充分考慮安裝的合理性;
(3)合理分配復雜節點的深化設計人員,注重與各專業間的協調工作[3]。
2.3.1 重難點
(1)鋼結構節點工藝復雜,加工難度大;
(2)鋼板厚度厚,焊縫質量要求高;
(3)鋼結構施工工期短,短時間內加工體量較大,需要大量資源調配。
2.3.2 解決措施
(1)對復雜的構件及節點制定“化整為零,化難為易,逐步組裝,分步焊接”的加工制作總體原則,制定復雜節點加工工藝書;
(2)根據鋼構件的設計要求,制定工程的焊接工藝評定和焊接指導書,對焊接過程嚴格把控;
(3)協助加工廠調配好人員與原材料等資源,提高加工效率[4]。
2.4.1 重難點
(1)指廊桁架為大跨度平面桁架,需編制合理的現場安裝方案;
(2)大跨度桁架的最大跨度為主桁架36m、次桁架70m,如何控制屋蓋桁架安裝精度是本項目的重難點。
2.4.2 解決措施
(1)制定合理高效的大跨度鋼梁專項安裝方案,深化過程中進行合理分段;
(2)針對指廊屋蓋大跨度的桁架安裝,選擇滿足工況的履帶吊機械進行吊裝,并制定合理的吊裝順序,保證桁架安裝精度;
(3)有效整合公司優質加工制作資源,可通過多個構件加工廠同時加工該工程構件,構件嚴格按照施工圖紙,按照桿件、節點板分類編號。
2.5.1 重難點
(1)指廊區域采用的鋼材標號大,且焊接構件中厚板焊接比例較大,最大的焊接板厚60mm;
(2)蘭州冬季最低溫度達到-20℃以下,低溫焊接時焊縫質量的控制是該工程的重點。
2.5.2 解決措施
(1)根據現場焊接形式、焊接參數、焊接方法等制定合理的焊接工藝評定,編制焊接作業指導書,現場焊工持“焊接雙證”上崗,提高焊接質量;
(2)在大風及冬季焊接時,采用焊前預熱等保溫措施,并使用焊接棚等防風措施,調整焊接順序,消除應力集中[5];
(3)針對現場實際焊接情況,對焊工進行理論考試及實際操作考試。做好焊前施工準備,嚴格規范焊接環境,保證焊接質量[6]。
鋼柱進場驗收→檢查鋼柱→鋼柱表面清理→鋼柱吊裝前準備→鋼柱起吊→吊裝就位→焊接→焊縫探傷→標高、垂直度復測→復核合格→驗收合格。
指廊施工區段(從指廊尾部至與中央區連接方向)劃分為X1區、X2區、X3區,施工順序為X3→X2→X1。
A指廊圓管柱全部下插至承臺,標高13.8m以下為勁性柱,以上為鋼柱(見圖2所示);幕墻柱13.8m以上為箱型柱。
圖2 A指廊鋼柱分布圖
A指廊鋼柱共21根,地上二節柱起吊最不利工況為22.7t、吊裝半徑為20m,起吊最遠距離為36m,起吊重量14.8t,選用180T履帶吊站在環路進行吊裝;幕墻柱49根,最大重量為6.26t,采用2臺50T汽車吊進行抬吊安裝,選用32.84m主臂,吊裝半徑12m,額定起重量為13.0t×0.8×2=20.8t>6.26t,滿足吊裝要求,桁架吊裝就位后履帶吊在不松鉤的狀態下幕墻柱插入安裝,待幕墻柱安裝完成后履帶吊方可脫鉤。
(1)鋼柱吊裝前,必須對下節鋼柱頂面和本節鋼骨柱底面進行除塵和打磨處理,保證后續焊接施工質量。
(2)吊裝時,必須保證鋼結構構件不得有在地面上拖拽的現象,起吊高度必須符合要求。起吊、旋轉、提升三個動作要同步緩慢進行,構件就位對接時必須緩慢下降。
(3)鋼柱吊裝就位后,鋼柱的翼腹板必須與下節柱翼腹板界面保持一致,將雙夾板安裝在上下柱的安裝耳板上,緊固螺栓同時檢查鋼柱安裝的垂直度,利用千斤頂進行校正。
(4)鋼柱安裝時必須保證軸線、標高、垂直度及焊縫間隙等每個分項的偏差值都要達到設計及規范要求。
(5)鋼柱吊點設置必須確保起吊后鋼柱符合安裝角度,一般設置在構件安裝位置的重心線上。
(6)鋼柱之間連接的連接板待校正、焊接完畢后割除,割除時不得傷害母材[7]。
A指廊地上鋼柱工況分析見圖3所示。
圖3 A指廊地上鋼柱工況分析圖
A指廊屋蓋鋼結構工程采用“車間分段拼裝、現場分段吊裝”的施工方法,吊裝采用2臺180T履帶吊、2臺55T履帶吊進行鋼柱→主桁架→次桁架→聯系桁架→環帶桁架單元→矩形鋼梁→圓管支撐→隅撐→屋面檁條→房中房鋼結構安裝的順序進行安裝。
在外圍屋蓋桁架安裝過程中,進行中部屋蓋桁架安裝,采用260T履帶吊在環路進行吊裝,按照先吊裝主桁架再吊裝次桁架順序施工,為減少外圍屋蓋桁架安裝后的水平力,在安裝外圍屋蓋桁架的同時,安裝中部屋蓋主桁架。
4.2.1 拼裝技術要求
(1)桁架拼裝需要在平整的地面上進行,對部分不平整地面需要設置拼裝胎架;桁架拼裝前,先驗收出廠桿件是否合格,對偏差嚴重的構件進行處理后方可吊裝;
(2)驗收完畢后,在構件上做相應控制點,如支撐點處位置線、構件就位中心點;
(3)使用全站儀做好各布控點的測量及放線,測量放線要做好原始數據記錄,拼裝過程中要進行復測工作;
(4)單元桿件所在拼裝胎架標高必須用水準儀嚴格控制,要做好過程復測等檢測過程,拼裝胎架的支撐頂部標高誤差≤1.0mm;
(5)吊裝時先在地面對弦桿進行組裝,為保證吊裝方便,先拼裝下部腹桿后拼裝上部腹桿;
(6)構件上胎架時,要校對好設置在構件上和路基板上的點位,尤其是分段處基準線,通過掛線錘的方式檢測投影點與路基板上點位的重合情況,誤差應控制在1.5mm 范圍內;
調校到位的構件,應采用 10~20×100×150 的限位板將其卡死,避免碰撞等發生移位;
(7)將各端口點位坐標控制好后,做好焊接前準備工作;然后進行定位焊,焊工應持相應資質證件且在有效期內;定位焊若出現裂紋、氣孔、夾渣等缺陷后,應清除后重新進行定位焊;正式焊接前,應進行焊前驗收,應符合以下要求:
水平度偏差≤2mm;中心垂直度偏差≤2mm;對口錯邊小于T/10,且不大于2.5mm。
4.2.2 桁架拼裝完成后工序技術要求
(1)將所有拼裝連接板、防變形支撐等臨時固定措施割除,并將切割處打磨平整,除銹后進行防腐處理;
(2)對所有焊縫外觀進行自檢,必須滿足《建筑鋼結構焊接技術規程》和《鋼結構工程施工質量驗收標準》(GB50205-2020);
(3)焊接完成24h后,對對接焊縫進行100%超聲波探傷,所有桿件對接焊縫均按一級全熔透要求進行施焊和檢驗;對探傷不合格的焊縫,應采用碳弧氣刨清除缺陷,再重新進行焊接、探傷,至合格為止;
(4)焊后檢查各尺寸偏差,應符合下列要求:水平度誤差≤2mm;各相應截面處中心線誤差≤1mm;對口錯邊≤2mm;兩端四周各8個檢測點與地上投影點誤差≤2mm(也可用全站儀用轉換后的坐標復查)。
(5)焊縫探傷、檢驗合格,經專業監理工程師同意后,補涂焊縫處油漆,涂層及漆膜厚度應達到設計要求[8]。
本文以我國西北地區某大型機場項目航站樓指廊鋼結構中的A指廊施工為研究對象,對鋼結構指廊的施工及安裝技術要求進行介紹。文章主要根據A指廊施工的特點,對設計和施工中遇到的技術重難點進行介紹,并分析解決措施;對鋼柱和指廊屋蓋鋼結構的安裝施工及技術要求進行總結。該項目實施中獲得的經驗,可供大跨度桁架和超過60m跨度的網架結構、三角管桁架、平面桁架以及圓管柱等鋼結構的施工提供技術借鑒。