虹桥动车所四线检查库大跨度钢结构施工及管理

韩 芳

(沪杭铁路客运专线股份有限公司，上海 200237)

1 虹桥动车所四线检查库工程简述

本工程为新建上海至杭州高速铁路工程虹桥动车库专用厂房，属于大型铁路动车组检修厂房，主厂房为钢结构，建筑高度为12 m，钢结构面积约16 258 m2，高度达11 m，最大桁架跨度达33.5 m。

项目性质:单层钢架，主体结构采用H型钢柱、钢梁钢柱、钢桁架、彩钢板屋面。主体结构耐火等级为二级。项目的火灾危险性为丙类厂房，抗震设防6度，结构安全等级为二级，设计使用年限为50年。

柱间支撑采用钢圆管。屋面主结构采用焊接H钢梁，水平支撑均为钢圆管。

2 工程特点、难点及应对措施

2.1 工期紧、施工难度大

现场施工工期要求在60 d内完成钢结构部分安装，而且根据现场的实际情况，场地条件受当地地质影响，现场吊装的条件不好，整个过程需要采用履带吊机，施工难度较大，因此本工程的工期尤为紧张。解决策略:

(1)在选择安装方案时选择风险小，多个施工面可同时施工的施工方法;

(2)与工厂紧密联系，结合多面施工的原则，合理的安排好材料进场计划;

(3)在进场前尽量按照现场实际情况的需要将施工方案考虑得周到详尽。

2.2 构件超长、运输难、进场难

运输工程:由于路途远，而且构件大，运输成为本工程开始前的一大难题。如何能在有效的时间完成如此庞大的运输任务成为重中之重。

现场道路:现场的材料进场条件不理想，施工场地与主要公路距离较远，并且当地多为沙土，土质松软，车辆容易发生陷入。

解决策略:

(1)针对格构柱超长运输难问题，构件在设计深化初期阶段就结合现场的实际情况进行合理节点分段，满足构件分段的规范要求，尽可能地避开牛腿及受力面的分割，满足运输要求。

(2)具体分析主结构特点，合理分批进行构件及次构件的现场组拼装。

2.3 现场焊接量大、质量要求高

本工程H型钢柱、桁架系统均需现场组拼焊接，对焊接施工工艺要求高，施工工期紧，如何保证焊接质量，又满足工期要求是本工程需着重考虑的问题。

解决策略:

严格按焊接作业方案和焊接工艺指导书的操作程序进行焊接施工的管理，投入具备成熟施工经验的焊装施工队伍进行现场作业。为满足工期要求，可针对焊接量大小适当增加电焊工平铺施工，提高效率。

3 钢结构安装实施方案及技术措施

3.1 钢结构安装工艺及质量控制程序(图1)

3.2 钢结构施工机械选择及区域划分布置方案

根据工程实际情况，以施工图为依据，针对工程图纸及现场作了细致分析，制定出符合本工程特点具有针对性的现场施工实施方案。

3.2.1 施工机械选定

2台25 t起重机进行钢柱、桁架吊装;1台16 t汽车吊配合吊装钢柱，次构件及现场构件预拼装。

3.2.2 施工区划分

1-18/B-C轴为第一施工区，18-40(40-53轴)/B-C轴为第二施工区(图2)。

3.3 钢结构现场施工准备

3.3.1 轴线的交接及复测

(1)建设单位、设计单位、监理单位、施工单位一起对提供的定位轴线进行交接验线，做好记录，对定位轴线进行标记，并做好保护。

图1 四线检查库大跨度钢结构安装工艺流程及质量控制程序

图2 施工区划分

(2)对提供的水准点(二级以上)，用水准仪进行闭合测量，并将水准点测设到附近建筑物不易损坏的地方，也可测设到建筑物内部，但要保持视线畅通，同时应加以保护。

(3)复测完成后，测放钢柱的轴线位置与高程。

3.3.2 钢结构临时堆场及周边场地硬化和排水

施工现场的构件临时堆场设在总包指定的位置，在地面上铺设木方，减少钢构件堆放时产生变形。构件堆放时注意排水方向，不要妨碍地面排水。

3.3.3 构件进场验收

钢构件、材料验收的主要目的是清点构件的数量并将可能存在缺陷的构件在地面进行处理，使得存在质量问题的构件不进入安装流程。

3.4 钢结构现场拼装

根据工程结构情况和钢结构现场吊装的要求，结合构件运输的实际情况，为保证构件的质量和满足施工工期要求，在满足运输和吊装的条件下，确定合适的拼装方案格外重要。根据工程结构的特殊性以及现场的具体施工条件并结合其他类似大型钢结构的实际施工经验，先吊装下节柱，待校正检测合格后，再进行上节柱的吊装。

3.5 钢结构安装细述

3.5.1 钢结构安装原则

在实际施工中以每2跨为一个施工单位同步安装，主结构与次结构在进度安排上有一定搭接，以提高施工速度，确保计划按进度工期顺利完工。

3.5.2 钢柱吊装注意事项

(1)放线 钢柱在吊装前应在构件表面标出安装用控制线作为校正的依据。

(2)钢柱吊升 根据现场的H型钢柱高度及吨位，采用汽车吊进行施工，起升时以避免柱脚端安装过程中因地面摩擦及滑移而造成的构件破坏。

(3)钢柱就位 柱脚螺栓孔插入预留螺栓后，进行对位和垂直度初校。钢柱对位位移误差不能超过规范规定的5 mm。在对拉过程中，利用起重机的起落吊臂、转向、起落吊钩、走车等动作，对钢柱进行初校正。钢柱校正后，即可进行高强度螺栓初拧。

(4)钢柱校正 钢柱的校正包括平面位置校正和垂直度校正。校正程序为:先校正平面位置，后校正垂直度。钢柱偏差采用经纬仪观测控制。

(5)钢柱固定 每校正好1根钢柱应与前根柱用连系梁、柱间支撑、交叉撑等及时连接并用高强度螺栓拧紧固定。

(6)施工测量

校正前先检查柱脚的轴线，使其达到规范的要求，再检查高程，钢柱的高程用螺帽控制，螺帽应设置在靠近地脚螺栓的柱脚底板加劲板或柱肢下。

钢柱经过初校，垂直度偏差控制在20 mm以内方可使起重机脱钩，钢柱的垂直度用经纬仪进行校正，上测点设在柱顶，经纬仪的架设位置应使其望远镜视线与观测面尽量垂直(夹角大于75°)，钢柱如有偏差，用两个撑杆校正。在校正过程中，随时观察柱底部和高程控制块之间是否脱空，以防校正过程中造成水平高程的误差，同时检查轴线，防止钢柱位移，钢柱复校合格后，方可终拧紧固螺栓。

(7)纵横十字线的校正

钢柱安装完后，及时将柱间支撑安装好形成排架，首先用经纬仪在钢柱纵向侧端部从柱基控制轴线引到牛腿顶部，定出轴线距离行车梁中心线的距离，在吊车顶面中心线拉一通长钢丝，逐根将行车梁端部调整到位，用千斤顶或手拉葫芦进行轴线位移。

3.5.3 钢屋架的吊装

钢屋架现场采用分跨整体吊装法。本工程结构单跨长度达33.5 m，根据单跨钢架节点布置形式，宜采用整体吊装法施工，大跨度屋架采取构件地面整体拼装成型的方式，由1台25 t汽车吊进行安装。

在施工时，先在地面将构件用螺栓整体连接，拼装完成后在整榀屋架两端水平受力点用钢丝绳设二点绑扎，绑扎点应用软材料垫至其中，以防钢构件受损;然后用1台25 t汽车吊保持同步缓缓提升构件。先将屋架吊离地面50 cm左右，螺栓连接点与固定点基本保持垂直状态，待屋架悬空稳定后起重机徐徐升钩，控制屋架两端点基本对准立柱连接面，对准后安装工即可将螺栓穿入孔内，初拧作临时固定，同时进行垂直度校正和最后固定。屋架垂直度用挂线锤检查，第一榀屋架应与抗风柱相连接并用4根溜绳从两边将屋架拉牢，以后各榀屋架可用4根校正器作临时固定和校正。屋架经校正后，即可安装各类支撑及檩条等，并终拧螺栓作最后固定。

3.5.4 钢桁架的吊装

桁架现场吊装采用双机抬吊。桁架吊装定位测量方法如下。

(1)现场平面主轴线的测设

因本工程工作面复杂，吊装以前，先根据建设单位提供的测量控制点，采用内控法在场内定位基准轴线，再以此定位基准轴线引出第二根轴线，进行误差矫正，并使得两轴线严格保持垂直。轴线方向测量定位完成后，精密丈量距离，以确定纵横轴线各端点位置，并进行误差矫正。

(2)建立平面轴线网

主轴线测设完成后，再对矩形网按钢柱的轴线间距进行加密。加密的精度按Ⅰ级标准要求执行。

(3)高程的引测

根据业主单位提供的高程水准控制点(国家Ⅱ级水准点以上)，采用闭合回路法引测到施工作业面安装高度上，测设在标桩上，以此高程作为高程控制基准点。

(4)钢桁架段的定位测量

根据传递上来的投测点，利用全站仪进行高空平面控制网放线，将轴线投放到桁架构件的每根弦杆的连接节点上。

将每一分跨桁架段吊至相应的定位支座上，用水平仪测量水平度和高程，以桁架上弦和下弦的中心作为高程控制点，同时用钢楔子和千斤顶调整，使其水平度和高程达到图纸和规范的要求，然后进行焊接。

(5)钢柱竖向角度的调整及测量

在钢柱的纵横十字线的延长线上或稍偏的位置架设经纬仪，进行垂直度测量，经纬仪与纵横十字线的夹角应小于15°。先将钢柱上的螺母适当松开，采用钢锲或松紧缆风绳进行校正，校正完毕后，松开缆风绳不受力，再进行复校调整，调整后将螺母拧紧。

(6)测量精度的保证

现场使用的所有测量仪器必须进行检验校正，确保仪器在有效期内使用，做到施工中所使用的仪器精度要求符合测量要求。

各控制点分布均匀，并定期进行复测，确保控制点的精度。

3.5.5 次要钢构件(檩条)安装

本工程的屋面檩条采用高频H型钢，用16 t吊机进行吊装。

安装时在地面分配2个工人进行檩条绑扎，在屋面上分配2个安装人员，当檩条接近屋架时帮助把檩条提起并安装在檩条托架上，并穿好螺丝。

3.6 关键工艺控制

在本工程中，吊装、测量、焊接、高强度螺栓连接是保证钢结构安装工程质量的关键工艺，在施工时采取以下技术措施。

(1)吊装:施工流程和技术路线制定与控制;施工机械、设备、材料和索具的选用与控制(特别是超载、关键索具对结构影响);施工环境和施工条件的控制。

(2)测量:测量和校正方法及仪器的控制;基础的轴线、高程、地脚螺栓、预埋件等的复核;标准尺的控制、测量和校正的施工环境和施工条件控制;吊装构件的轴线、高程和垂直度的校正和控制。

(3)焊接:钢材质保书验证;钢材的材料复试;焊接工艺评定和焊接工艺的验证;焊接用材料按规定的烘培和保温控制;焊接施工环境和施工条件控制(施工环境:安全操作设施，防风和防雨措施等;施工条件:钢材预热、焊接检查、焊接顺序等)。

(4)高强度螺栓连接:高强度螺栓连接施工方法制定和控制、高强度螺栓连接进货检验与控制、轴力和扭矩系数抽样试验、滑动系数试验、摩擦面处理与控制、安装和紧固方法与顺序控制、施工环境和施工条件的控制。

4 施工现场环保标准化管理

本工程的施工现场离居民区较近，为了保护和改善生活环境与生态环境，防止由于建筑施工造成的作业污染和扰民，保障建筑工地附近居民和施工人员的身体健康，制定一系列具体、切实可行的管理制度和技术措施来做好建筑施工现场的环境保护工作。

4.1 周边地下管线及建筑物、绿化带保护措施

(1)开工前详细了解地下管线的布置情况，了解附近建筑物的结构特点。现场布置尽可能避开地下管线位置，远离绿化带。

(2)在施工过程中应针对存在的管线采取保护措施，尽可能地避免直接破坏。

(3)本工程采用的吊装机械均为大型起重设备，承载能力强，架空管线前先将管线周围的土挖空，在其上设置支撑架，支撑架的搁置点要可靠牢固，能防止过大位移与沉降，并便于调整位置;同时做好明显的防碾压标志。当临近无法设置较稳定的支撑架时，可在管线位置开沟后在沟顶搁置支撑梁，直接将管线悬挂在支撑梁上，此时，支撑梁也有可能随槽边土体一并发生位移或沉降，因此应经常及时对管线位置调整复位。

(4)详细调查施工场地区域内及周边的地上设施等的情况，根据调查的情况设置明显的隔离标志，特别对具有敏感性的设施，预留安全距离，设置隔离带，并对路边电线、通讯线，用木杆、竹笆片等绝缘材料进行遮挡、封闭，设立明显标志，保证用电设备安全。

(5)加强对施工人员的思想教育工作，注意社会公德，保护公物，不损坏公物。

(6)车辆进出注意行驶方向和速度，做到安全文明行车，严禁冲撞碾压绿化带现象。车辆载重应按规定，严禁超载，以免破坏地下管线。

4.2 防止大气、噪声、固体废弃物污染

(1)施工产生的建筑垃圾，采用临时专用垃圾坑及专用容器装运，防止随意抛撒垃圾。施工垃圾及时清运，做到当天的垃圾当天清运，并适量洒水，减少扬尘。

(2)施工现场的强噪声机械如砂轮机、空压机等，施工时均放在封闭的机械棚内或白天施工，房屋内设隔音板，使其与外界隔离，最大限度地降低其噪声，且把其作业时间严格限制在7:00～12:00和14:00～22:00，不影响工人与居民的休息时间。

上海虹桥动车所四线检查库钢结构工程虽然在工程体量上不算特大工程，但是其工期短并且涉及的具体分项施工工艺非常细致，分别包括了钢桁架的地面运输、拼装、整榀吊装，地面与高空焊接，高强螺栓施工等诸多施工工艺及措施，不但体现了选择施工工艺的针对性，也为以后动车所检修库的施工及管理积累了经验，切实做到项目施工的合理经济，做到了经济效益与社会效益的双赢。

［1］中华人民共和国建设部.GB50300—2001 建筑工程施工质量验收安装统一标准［S］.北京:中国建筑工业出版社，2001.

［2］中华人民共和国建设部.GB50205—2001 钢结构工程质量验收规范［S］.北京:中国计划出版社，2001.

［3］中国有色金属工业总公司.GB50026—93 工程测量规范［S］.北京:中国计划出版社，1993.

［4］中华人民共和国建设部.GB/T50326—2001 建设工程项目管理规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2001.

［5］余 洋，李红飙.不同结构体系在轨道交通车辆基地中的应用［J］.铁道标准设计，2010(5).

［6］天津建工集团总公司.JGJ59—99 建筑施工安全检查标准［S］.北京:中国建筑工业出版社，1999.