馬海波

（中鐵十六局集團(tuán)第一工程有限公司，北京 101300）

1 引言

型鋼混凝土柱廣泛應(yīng)用于民用建筑、公共建筑中。型鋼柱安裝內(nèi)容為預(yù)埋螺栓與鋼柱，安裝特點(diǎn)是構(gòu)件截面大、高度高、重量大，安裝需用重型設(shè)備，要求穩(wěn)定系數(shù)高，安裝尺寸標(biāo)高要求嚴(yán)格，校正工作較復(fù)雜。型鋼柱安裝垂直度、柱底座中心線、定位軸線偏差應(yīng)在允許范圍內(nèi)。同時(shí)，型鋼柱底座預(yù)埋螺栓的定位精度直接影響型鋼柱的安裝坐標(biāo)控制精度，對(duì)型鋼混凝土柱的質(zhì)量至關(guān)重要。

2 工程簡(jiǎn)介

濟(jì)南軌道交通R2 號(hào)線一期工程的場(chǎng)段工程一標(biāo)段A、B 區(qū)共計(jì)277 根型鋼柱，“十”字形鋼柱截面尺寸為100cm×100cm，單根重約25t，長(zhǎng)度為16m，現(xiàn)場(chǎng)采用履帶式起重機(jī)，配合人工安裝。

3 型鋼柱安裝

3.1 成品材料

所有型鋼柱均在生產(chǎn)基地生產(chǎn)，使用材料的材質(zhì)主要為鋼板Q355B，符合設(shè)計(jì)和加工質(zhì)量要求，且必須有出廠合格證。預(yù)埋螺栓和墊片采用Q355B，高度螺栓采用10.9s 摩擦型大六角高強(qiáng)螺栓，連接材料應(yīng)具備材質(zhì)證書(shū)，并符合設(shè)計(jì)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求。型鋼柱制作人員、施工負(fù)責(zé)人、作業(yè)人員乃至施焊技術(shù)人員，以及負(fù)責(zé)焊接接頭無(wú)損檢測(cè)的人員均為持證人員和有施工經(jīng)驗(yàn)的人員，并保證相關(guān)人員熟悉工程質(zhì)量要求及施工注意事項(xiàng)。

3.2 人員、機(jī)械設(shè)備部署

根據(jù)工程量和勞動(dòng)力生產(chǎn)水平，配置安裝人員、技術(shù)人員、指揮與安全人員。對(duì)安裝作業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)和考核，將施工任務(wù)和安全責(zé)任落實(shí)到個(gè)人，組織施工組織、工藝流程交底，確保施工人員有效投入。具體內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：

（1）起重機(jī)械。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，型鋼柱重量和長(zhǎng)度、吊索長(zhǎng)度、型鋼柱起吊離地高度、起重機(jī)械吊臂長(zhǎng)度、吊裝作業(yè)半徑等已知數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)驗(yàn)算、起重設(shè)備性能比選，選擇150t 的履帶式起重機(jī)。在起重25t、主臂長(zhǎng)30.48m 的情況下，工作半徑為24m，完全滿足安裝要求。

（2）鋼絲繩。型鋼柱重量為25t，需使用4根鋼絲繩吊裝鋼柱，吊點(diǎn)位置及鋼絲繩豎向角度接近于90°，單根鋼絲繩受力Fg=250÷4=62.5kN。根據(jù)《建筑施工計(jì)算手冊(cè)》表14-4，選擇型號(hào)為6×19、公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度1 700MPa、直徑Φ28mm 的鋼絲繩，單根允許破斷力總和為492.5kN。取不均衡系數(shù)a=0.82，安全系數(shù)K=6。鋼絲繩的容許拉力如下：

可見(jiàn)，所選用的鋼絲繩滿足要求。

（3）卡環(huán)。根據(jù)鋼絲繩受力情況，單根鋼絲繩最大受力為6.25t，取1.5 倍安全系數(shù)，6.25t×1.5=9.375t。根據(jù)《實(shí)用五金手冊(cè)》相關(guān)規(guī)定，選擇卡環(huán)型號(hào)為弓形卸扣S（6）-M45 型，額定起重量為12.5t，滿足受力要求。

（4）輔助工具，包括纜風(fēng)繩、繩夾、扳手、撬杠、倒鏈、千斤頂。

（5）測(cè)量?jī)x器，包括經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、塔尺、鋼尺、線墜。

3.3 安裝準(zhǔn)備

（1）安裝型鋼柱時(shí)，要根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖要求及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工現(xiàn)場(chǎng)條件、施工能力，制訂科學(xué)合理、安全可靠的施工方案，強(qiáng)化施工管理，以保證安裝質(zhì)量、安裝精度及安裝安全。

（2）型鋼柱臨時(shí)堆放在臨近安裝作業(yè)區(qū)場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)按要求進(jìn)行場(chǎng)地平整和下墊方木，不能直接放置地表，且下墊高度要達(dá)到15～25cm 以上，以避免型鋼柱堆放時(shí)產(chǎn)生變形或被雨水、泥土污染，并且放置時(shí)不能阻擋地表排水。另外，應(yīng)注意將安裝方向記號(hào)或銘牌表露在明顯處，以便知曉安裝方向。

（3）施工設(shè)計(jì)圖紙已標(biāo)注的軸線坐標(biāo)，需要會(huì)同總包單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位一同復(fù)核，復(fù)核測(cè)量后交接驗(yàn)查，并做好交接驗(yàn)查記錄，同時(shí)，對(duì)十字軸線進(jìn)行標(biāo)記，做好護(hù)樁。

（4）型鋼柱基礎(chǔ)鋼筋綁扎、預(yù)埋螺栓安裝完成后，可使用測(cè)量?jī)x器精確復(fù)核基礎(chǔ)定位軸線、基礎(chǔ)軸線、基礎(chǔ)標(biāo)高及型鋼柱支撐面平整度。復(fù)核完成后，測(cè)量各部分鋼結(jié)構(gòu)的定位軸線和定位標(biāo)高偏差。

（5）安裝前，應(yīng)全面檢查型鋼柱，明確長(zhǎng)度、垂直度、安裝接頭處螺栓孔間尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求，并復(fù)核預(yù)埋螺栓之間的尺寸、露出基礎(chǔ)頂面的尺寸、基礎(chǔ)頂面的標(biāo)高、坐標(biāo)精度是否符合設(shè)計(jì)要求，以及預(yù)埋螺紋是否有損傷。

（6）吊裝前，應(yīng)維修、保養(yǎng)、調(diào)試起重機(jī)械，以保證機(jī)械設(shè)備性能良好。同時(shí)，應(yīng)檢查吊具、輔助工具、輔助材料、輔助電器設(shè)備等，確保其狀態(tài)良好，隨時(shí)可用。

3.4 安裝作業(yè)

3.4.1 型鋼柱安裝

①型鋼柱吊裝前，應(yīng)先安裝爬梯，準(zhǔn)備好纜風(fēng)繩、安全繩、千斤頂、扭矩扳手等器具。

②安裝前，復(fù)測(cè)預(yù)埋螺栓，并在混凝土面上標(biāo)記出十字軸線。對(duì)于線居中的型鋼柱，十字軸線即為居中線。根據(jù)型鋼柱底標(biāo)高調(diào)整螺桿上的螺帽，并放置好墊塊。

③吊裝前，將型鋼柱橫向放置于枕木之上，并將兩端枕木墊于型鋼柱首尾2～3m 處。吊起時(shí)，不得拖拉型鋼柱，以免出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)等危險(xiǎn)現(xiàn)象。型鋼柱吊起時(shí)，需緩慢起鉤、勻速轉(zhuǎn)臂，使型鋼柱垂直離地。當(dāng)型鋼柱起吊到基礎(chǔ)平臺(tái)時(shí)，停止吊臂轉(zhuǎn)動(dòng)，穩(wěn)定型鋼柱，穩(wěn)定后緩緩落鉤，使柱腳下落至預(yù)埋螺栓處。當(dāng)型鋼柱置于預(yù)埋件上方15～20cm 時(shí)，停止吊臂落鉤，穩(wěn)定型鋼柱，對(duì)準(zhǔn)柱腳板螺栓孔和十字線軸線后，緩緩下落。下落過(guò)程中，應(yīng)避免磕碰預(yù)埋螺栓絲扣，當(dāng)柱腳板與基礎(chǔ)平臺(tái)接觸時(shí)，應(yīng)停止下落，立即復(fù)核型鋼柱四邊邊線與基礎(chǔ)十字軸線的對(duì)準(zhǔn)情況，4 個(gè)方向同時(shí)核驗(yàn)，如有誤差同時(shí)進(jìn)行調(diào)整（見(jiàn)圖1）。調(diào)整后，只有型鋼柱與基礎(chǔ)平臺(tái)十字軸線偏差在允許誤差以內(nèi)（見(jiàn)表1），才可完全落下型鋼柱，并落實(shí)穩(wěn)定。采用直徑12mm 的纜風(fēng)繩，將型鋼柱固定在四周臨近承臺(tái)錨固筋上，待型鋼柱落實(shí)穩(wěn)定后，收緊四邊的纜風(fēng)繩，使用木楔卡在型鋼柱柱腳板與基礎(chǔ)之間，使其穩(wěn)定，并鎖緊穿過(guò)柱腳板預(yù)埋螺栓的螺母。型鋼柱初安裝后，進(jìn)行垂直度校正工序。

圖1 型鋼柱安裝測(cè)量示意圖

表1 型鋼混凝土柱工程框架安裝的允許偏差值

3.4.2 型鋼柱校正

①校正型鋼柱垂直度時(shí)，需將2 臺(tái)經(jīng)緯儀分別架設(shè)于與十字軸線垂直的兩端控制線上，精確對(duì)中水平后，測(cè)試后方同一軸線控制延長(zhǎng)線，并固定照準(zhǔn)，然后翻轉(zhuǎn)鏡頭，照準(zhǔn)型鋼柱端標(biāo)尺并記錄讀數(shù)，與設(shè)計(jì)值對(duì)比后，判斷校正方向。安裝人員在校正型鋼柱時(shí)，首先打松禁錮螺母至校正范圍，依靠千斤頂小范圍調(diào)整，如誤差較大，則采用起重機(jī)配合調(diào)整，調(diào)整后再次復(fù)核型鋼柱垂直度，直到兩個(gè)正交方向上的型鋼柱都校正到正確位置。

②校正型鋼柱軸線的過(guò)程中，需精確測(cè)量預(yù)埋螺栓，確保十字軸線對(duì)準(zhǔn)到正確位置后，方可安裝并固定型鋼柱。

③調(diào)整型鋼柱標(biāo)高的過(guò)程中，需要調(diào)整安裝型鋼柱標(biāo)高，一般采用加或減少鋼柱腳板墊片的方法。

④完成型鋼柱校正復(fù)核設(shè)計(jì)并落實(shí)規(guī)范規(guī)定后，可用纜風(fēng)繩拉住鋼柱頂部固定端與基礎(chǔ)面端，快速?lài)镐撝装迮c預(yù)埋墊板，以避免基礎(chǔ)上部鋼筋、模板施工影響垂直度和軸線，在基礎(chǔ)施工完成后，可拆除固定用的纜風(fēng)繩。

4 型鋼柱安裝質(zhì)量控制措施

（1）型鋼柱安裝作業(yè)中，需嚴(yán)格按照流程填寫(xiě)安裝須知與作業(yè)公告，必須在施工單位、建設(shè)單位和監(jiān)督單位意見(jiàn)統(tǒng)一后施工。當(dāng)型鋼柱受力參數(shù)與設(shè)計(jì)值存在誤差時(shí)，必須向設(shè)計(jì)院、建設(shè)單位提交精確的驗(yàn)算結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)。

（2）型鋼柱安裝內(nèi)容包括型鋼柱起吊、安裝、測(cè)量校正、型鋼柱與基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓連接等，需在施工準(zhǔn)備階段進(jìn)行預(yù)習(xí)演練，針對(duì)容易失誤的事項(xiàng)，制訂詳細(xì)的控制措施。

（3）安裝作業(yè)前，應(yīng)全方位檢查型鋼柱結(jié)構(gòu)尺寸、柱腳板螺栓孔直徑和位置、外側(cè)鉚釘?shù)冗B接件位置和角度、焊縫、高強(qiáng)度螺栓摩擦面質(zhì)量、鋼柱表面保護(hù)涂層等，在符合設(shè)計(jì)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求后，方可安裝。

（4）型鋼柱吊裝前，應(yīng)對(duì)柱編號(hào)、安裝方向進(jìn)行標(biāo)記，制訂合理的吊裝順序計(jì)劃；使用除銹鋼刷仔細(xì)去除型鋼柱表面的污物，并涂噴防銹保護(hù)層。吊裝時(shí)，應(yīng)緩慢、穩(wěn)定，避免損傷鋼柱。

（5）型鋼柱的運(yùn)輸、堆放、安裝及臨時(shí)安裝，應(yīng)確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并且不會(huì)產(chǎn)生永久變形。

（6）盡量不使用墊板連接高強(qiáng)度螺栓與型鋼柱，嚴(yán)禁使用氣割擴(kuò)大鋼柱腳板螺栓孔。若擰緊后螺栓或螺帽出現(xiàn)松脫現(xiàn)象，整個(gè)螺栓組合件不可再用。螺栓的旋緊分為初擰和終擰等，初擰時(shí)，扭矩控制值見(jiàn)相應(yīng)規(guī)范，對(duì)于大型節(jié)點(diǎn)，終擰前尚有復(fù)擰，且應(yīng)在同一天完成。為防止螺帽松動(dòng)，應(yīng)采用雙螺帽或彈簧墊圈等。

（7）型鋼柱的安裝精度及允許誤差要符合設(shè)計(jì)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求，且需要通過(guò)基礎(chǔ)平臺(tái)承載面。安裝時(shí)，型鋼柱與基礎(chǔ)平臺(tái)接觸面之間間隙允許誤差應(yīng)不大于0.75mm。

（8）預(yù)埋螺栓時(shí)，基礎(chǔ)澆筑過(guò)程中，必須保證基礎(chǔ)螺栓保持原位。安裝完成后，設(shè)置外圍固定支架，采取預(yù)埋螺栓固定支架與基礎(chǔ)鋼筋相連接的措施。下部基礎(chǔ)施工時(shí)，應(yīng)保護(hù)螺栓、螺紋和螺帽，避免螺栓絲扣損壞、腐蝕、污染，以及螺栓位移等。

（9）需在型鋼柱校正合格后，進(jìn)行型鋼柱柱腳底板下灌漿。首先，清理鋼柱腳板與基礎(chǔ)平臺(tái)之間的雜物，并沖洗干凈，再用鋼模板圍住鋼柱腳板四邊并固定，然后壓力泵送漿液，直至灌漿料終凝，基礎(chǔ)平臺(tái)與鋼柱才永久性連接牢固。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)濟(jì)南軌道交通R2 號(hào)線一期工程場(chǎng)段工程一標(biāo)段型鋼柱安裝作業(yè)實(shí)踐可知，只有認(rèn)真做好基礎(chǔ)工作，嚴(yán)格執(zhí)行安裝方案與施工規(guī)范，并結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)格控制每一道工序、每一個(gè)環(huán)節(jié)，才能避免型鋼柱安裝質(zhì)量問(wèn)題，保證工程質(zhì)量，加快工程進(jìn)度。