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(xué)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(zhǔn)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(zhǔn)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(biāo)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(dāng)位置,做好相應(yīng)準(zhǔn)備。

(4)綁扎:桁架梁起吊時,起重機吊鉤對準(zhǔn)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(fēng)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(fēng)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(zhǔn)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(zhǔn)備。準(zhǔn)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(zhǔn)備。

(2)鋼絲繩在預(yù)定吊點處先綁扎好,梁的兩端綁上纜風(fēng)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(fēng)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(zhǔn),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(zhǔn)備,2臺汽車吊同時起吊進行吊裝,吊裝時有專人指揮,當(dāng) 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(dāng) 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(zhǔn)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(fēng)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(yán)格對準(zhǔn)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(yán)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(biāo)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(biāo)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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