塘沽站无站台柱雨棚钢桁架预应力拉索施工

李君祥

（中铁六局集团太原铁路建设有限公司，山西 太原 030045）

1 工程概况

塘沽站改扩建无站台柱雨棚工程为空间管桁架结构形式，共3台6线。雨棚覆盖总面积约为20 563.47 m2；钢结构工程主要由29根钢立柱、15根摇摆柱、51榀主钢桁架、78榀次桁架及檩条系统组成空间的稳定结构，在钢结构下部安装檩条及虹吸屋面排水系统；6、8道钢立柱采用双Ф402×20 mm的钢管组成的格构柱形式，3站台钢立柱采用Ф500×28 mm、Ф450×28 mm钢管组成的格构柱形式；钢桁架为钢管组焊而成的正三角形式。桁架与钢立柱之间安设拉索；柱距分别为24 m和23 m；格构柱双管中心距离为2 m。图1为①~④轴南雨篷结构布置图。悬挑桁架端部总高度为2.5 m，桁架最低点标高8.0 m，见图2。

图1 ①~④轴南雨篷结构布置图

图2 单榀桁架实体图

2 总体施工方案

本工程钢结构的结构形式为空间管桁架结构，上弦为单根Ф299×12 mm拱型钢管，下弦为Ф219×12 mm双根拱型钢管,在上弦与下弦之间利用Ф133×8 mm腹管进行相贯连接。在主桁架间采用次桁架进行连接，以利于桁架的整体受力及空间稳定。该工程采用加工场制作，现场进行安装。施工分3个阶段进行。

施工准备阶段：施工方案设计→图纸深化设计→焊接工艺评定→材料采购→材料进厂验收。

制造阶段：钢构件下料→喷砂除锈→表面底漆→构件拼装→环焊及相贯线焊缝焊接→焊缝无损检测→运输至安装现场。

安装阶段：安装现场准备→钢构件运输到位→钢立柱现场安装→主桁架现场安装→现场相贯线焊接完成→拉索安装→次桁架现场安装→檩条现场安装→防火涂料涂刷。

3 钢结构雨棚制作

3.1 材料进场检验

材料进场时，检查随钢材附带的材料质检证明书、合格证等质量证明文件，并按规定进行见证取样及复试，试验合格后方可进行施工。

3.2 下料

构件下料按放样尺寸号料，并根据工艺要求预留制作时焊接收缩余量及切割边缘加工等加工余量。同时制作加工标准样板，提高施工效率。

气割前将钢材切割区域表面的铁锈、污物等清除干净，气割后清除熔渣和飞溅物。

依据工艺要求，钢构件按图纸尺寸进行倒角和斜边加工。加工后进行表面处理并用样板等工具检查坡口的尺寸、形状，合格后将坡口表面清理干净。下料后各种构件分类堆放整齐，并做好标识。

3.3 构件成型

钢构件采用手工电弧焊、二氧化碳气保焊焊接制作而成，制作过程中对钢构件进行校正，保证钢构件的几何尺寸。钢构件进场后检测人员必须对其进行检测，不合格品严禁进行安装。

3.4 矫正

钢构件加工制作前充分考虑机械变形、焊接变形及焊接收缩余量等因素，做好反变形控制措施；对存在变形的钢构件进行火焰及机械矫正，以满足钢构件的几何尺寸符合设计及规范要求，保证施工质量。

3.5 钢构件制作技术要求

（1）钢构件焊接采用E4301和E5016焊条，E4301焊条焊前烘干温度为300～350℃，烘焙2 h，烘干后放入60～100℃的保温桶内保温，允许重复烘干次数为3次；E5016焊条焊前烘干温度为350～400℃，烘焙2 h，烘干后放入100～150℃的保温桶内保温。根据板材的厚度，选用适当的焊接电流、电压、速度等焊接参数。

（2）焊接前将焊接位置的杂物清除干净，焊接完毕后将焊渣清理干净；焊缝质量必须符合钢结构施工质量规范及设计要求，焊缝外观须过渡均匀、成型良好，外观较差者必须进行打磨、补焊。

（3）一级焊缝100%超声波探伤，Ⅱ级合格；二级焊缝20%超声波探伤，Ⅲ级合格；焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷，一级、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷，且一级焊缝不得有咬边、未焊满、根部收缩等缺陷。

（4）钢立柱与弦管相贯线为一级焊缝，所有钢管对接焊缝为一级，弦管与腹管相贯线对接焊缝为二级，角焊缝均为Ⅲ级。

3.6 涂装工艺

防腐涂料涂刷：原材料、成品及半成品的除锈采用机械喷砂的方法，局部采用手工除锈，喷砂除锈等级为：Sa21/2；手工除锈等级为：St2；除锈后一天内涂刷防锈漆，未除锈及除锈等级不够的钢构件严禁涂刷防腐涂料。

防火涂料涂刷：施工采用涂刷、喷涂或两种方法结合施工，防火涂料必须满足消防部门认可要求，涂层遍数及涂层干膜厚度必须满足设计及相关部门要求。

涂层厚度要符合技术标准要求，每遍涂层干膜厚度、间隔时间和遍数严格按照要求进行，涂层薄厚要均匀，不得凹凸不平，涂层表面相对平滑，不得有脱落、流痕、裂隙和结块，涂刷不得有漏刷或低于厚度要求。

3.7 成品保护

成品编号按业主要求进行编号；成品堆放应整齐，防止变形；构件必须在油漆干实后才能堆放，堆放场地应坚固平稳，堆放应注意变形，有间隙时应用楔子塞平；构件堆放应按照出厂顺序、分号堆放，以免重复吊运，堆放场地应有排水沟并有防潮措施；出厂构件必须具备材质证明、质量自检表、质量评定表、探伤合格证、产品合格证等文件；构件出厂应采取防变形措施，做好出厂构件的安全工作，对出厂构件有出厂构件清单；出厂装车应注意垫平，并用钢带打捆，防止构件失散；运输及吊装过程中不慎刮伤的油漆表面、组装或安装完后应补漆。

4 钢结构雨棚安装

钢立柱安装、钢立柱轴线及高程位置调整、主钢桁架安装、桁架高程及轴线位置调整、次桁架安装、钢檩条安装、檩条连接系安装焊接、钢索预应力张拉、屋面排水系统安装。

4.1 钢构件的吊装

钢立柱采用50 t吊机进行安装作业、钢檩条采用单台40 t吊机进行吊装作业；钢桁架采用单台50 t吊机对其整体同时吊装定位作业，吊装前先在构件上标记轴线及高程测量点（钢立柱需要标记轴线测量点及1 m标高线），测量点不得少与8个，以利于确保钢构件的安装精度。

现场吊装采用专用卡具进行，卡具通过螺旋卸扣、U形卸扣与钢丝绳相连。在钢构件上绑上多根牵引绳，防止构件在空中摆动，保证吊装时构件的稳定，利于安装就位。

起吊时构件先吊离地面，检查各吊点并调整到各吊点受力平衡，然后正式起吊，起吊时利用牵引绳控制方向，钢构件吊装前，技术人员必须对钢丝绳进行强度计算，安检人员要对吊装设备及操作人员进行检查。

钢构件吊装前先定位好各安装节点，按吊装顺序逐步对构件进行吊装。

钢桁架吊装时，在立柱处及钢桁架对接处搭设脚手架管，铺设施工作业平台，以保证张弦梁的调整定位及作业人员的人身安全。

4.2 钢结构调整

钢立柱的中心线与承台的中心线相符，利用水准仪和全站仪进行调整，确保各钢立柱的定位轴线及标高尺寸偏差在验收规范以内。

待钢立柱及钢桁架安装就位后，利用全站仪对桁架各分段的轴线位置及高程进行确定，保证安装精度；钢桁架的对接错边、轴线偏差、高程偏差必须符合钢结构工程施工质量验收规范要求。

待钢立柱、桁架安装定位焊接完成后，利用全站仪或经纬仪对檩条进行安装调整，以保证檩条安装的直线度符合钢结构施工质量规范及设计要求。

4.3 钢檩条安装

钢檩条安装时，采用全站仪及经纬仪对檩条安装的轴线及高程进行调整，以保证檩条安装的直线度，利于屋面板铺设及屋面系统的外观效果，保证施工质量。

4.4 钢索预应力张拉

立体桁架的整体安装施工顺序是：在地面整体拼装后吊装到位并挂索，安装完次桁架支撑体系进行张拉，张拉时先拉内侧（拉摇摆柱一侧）的索，后拉外侧（悬挑端一侧）的索，轴线顺序为13→14→15→16→17，依次完成，最后进行檩条的安装和屋面板的铺设。张拉模拟时以实际跨度、荷载、柱距整体计算，柱底刚接。

本工程中拉索一端张拉，张拉端在索与柱头连接处，索与桁架的连接处为固定端。张拉分两部分进行，第一部分为13~17轴，见图3。

图3 第一部分张拉布置图

张拉前要进行初步预紧（30 kN左右）。

安装完的索为松弛状态，为避免张拉时发生过大变形，应进行初步预紧，预紧顺序为第一部分：15轴→14轴→16轴→13轴→17轴。依次对拉索进行张拉，一步张拉到位。

4.4.1 张拉过程中注意事项

（1）每次张拉要逐步分级进行，本工程分五级；张拉时每根索要超张拉5 kN。

（2）张拉过程中如发现异常现象立即停止张拉，待问题解决之后再进行张拉。

（3）分级张拉过程中应注意变形，如有节点与上一级变形变化异常，应立即停止张拉待解决之后再进行张拉。

（4）张拉前应对各控制点的标高作记录，以便张拉监测时进行对比。

4.5 屋面系统施工

4.5.1 天沟的安装

天沟安装时要检查边缘的钢檩条是否顺直，如有轻微偏差（5～10 mm），安装天沟时可作适当调整，保持屋面天沟的自然顺直。

4.5.2 屋面板的铺设

在铺设屋面板前，先在檩条上安装固定座，固定座用两颗22mm的平头钉固定，然后将屋面板与固定座扣合。

4.5.3 收边板的安装

安装之前在结构件上焊接相应的结构件，并调直、调平，以保证收边和结构连接的严密。屋面上收边板搭接宽度为100 mm，均需封胶一道，封胶位置距离屋面板边缘10 mm，并以防水铆钉进行固定（间距80 mm）。收边板安装时，必须拉好基准线，保证一线定位；板件上的铆钉固定要呈垂直角度，钉距保持一致。

5 结束语

钢结构无站台柱雨棚钢桁架在铁路建设中被广泛采用，发展迅速，雨棚钢桁架结构形式也由单一结构变为组合体系结构，研究新施工工艺、新技术显得尤为重要，文章结合塘沽站雨棚钢桁架施工实践，给出了钢桁架施工，尤其是拉索拉力、拉索张拉、张拉顺序、施工过程中监测控制等施工技术措施和施工工艺。