大跨度钢桁架结构滑移支座纠偏吊装施工技术(基础偏位不稳定条件下).doc

基础偏位不稳定条件下大跨度钢桁架结构滑移支座纠偏吊装施工技术提 要：结合XX火车站站台雨棚桩基础出现偏位且处于不稳定状态情况以及工程工期紧迫的现实要求，提出了滑移支座施工方案。介绍了滑移支座纠偏吊装施工工艺、操作要点及质量安全控制措施。结合工程应用实际进行了技术经济效益及社会效益进行了分析。关键词：基础偏位；不稳定；大跨度；滑移支座；施工技术1 工程概况XX火车站站台雨棚建筑面积27860 m2，采用大跨度双箱形薄腹工字钢桁架结构，跨度54.85m。02-09轴钢柱采用桩承台基础，基础采用冲孔灌注桩，入岩700mm。紧临基本站台，基本站台比站台雨棚基础面高约8m，基本站台地基采用管桩加固，管桩间距2500mm。承台基坑深度约5m，基坑采用钢板桩支护形式。05-09/G雨棚桩承台基础于09年2月17日浇筑完毕。当时基本站台因软基的低抗扰性进行了卸载并加固。见图1、2。基础承台雨棚钢柱基本站台卸载加固区淤泥管桩加固区铁路路基回填区图1 XX站02-09站台雨棚G轴桩基偏位时剖面图基本站台卸载后软基处理区图2 XX站02-09站台雨棚G轴桩基偏位时立体效果图之后因软基病害原因，在06、07轴东侧采用高压旋喷进行基本站台地基加固过程中，09年3月7日发现已安装并浇筑完成的05-09/G轴承台钢柱柱基偏位。偏位情况如表1。表1 09年3月7日05-09/G轴承台钢柱柱基偏位表部位05/G06/G07/G08/G09/G南北向偏位(mm)偏北50偏北120偏南45偏南30偏南10东西向偏位(mm)偏东200偏东80偏东20偏东95偏东503月8日后，站前路基加固又改用静压管桩进行加固。于09年3月15日再次对偏位核查过程中，发现桩承台偏位再次发生变动：测量情况如表2表2 09年3月8日05-09/G轴承台钢柱柱基偏位表部 位05/G06/G07/G08/G09/G南北向偏位(mm)偏北60偏北70偏南50偏南30偏南0东西向偏位(mm)偏东20偏西85偏西125偏东0偏东1009年3月16日至17日观测结果发现，偏位依然没有稳定，测量情况如表3。表3 09年3月17日05-09/G轴承台钢柱柱基偏位表部 位05/G06/G07/G08/G09/G南北向偏位(mm)偏北60偏北70偏南50偏南30偏南0东西向偏位(mm)偏东20偏西80偏西100偏东0偏东10可见，站前路基加固对02-09/G轴雨棚承台扰动较大，使该部位承台及桩基处于不稳定状态。09年3月31日站前路基管桩及灌注桩加固基本完成以后，清除了现场多余钢板桩，对无偏位的02、03轴/G轴雨棚柱进行了吊装。09年4月2日中午对02-09轴/G轴雨棚柱复测时，发现雨棚承台发生了新的偏移。测量情况如表4表4 09年4月2日05-09/G轴承台钢柱柱基偏位表部位02/G03/G04/G05/G06/G07/G08/G09/G南北向偏位(mm)偏北10偏北50偏南110偏北120偏南50偏南30偏南30东西向偏位(mm)偏西10偏西110偏西85偏西80偏东10图3是06轴/G轴柱09年3月7日09年4月2日承台动态监测结果。120 北10080东604020说明:0(mm)1、实线代表东西向偏位（上东下西）202、虚线代表南北向偏位（上北下南）406080100西120月.日3.73.153.163.173.183.193.203.213.223.233.243.253.264.2图3 06/G轴雨棚柱基偏位动态图可见，虽然基本站台下路基进行了钢管桩及钢筋砼灌注桩加固，在该路基上行车依然能够对承台产生较大扰动，从而对边上的雨棚桩承台产生推力，造成偏位。所以必须在路基上行走的大型机械对雨棚承台干扰消除后才可以进行钢结构雨棚吊装。大型钢结构雨棚的吊装条件必须在基础稳定，吊装荷载不影响基础的条件下进行，按当时的情况，严格讲不具备吊装条件。但是温福线6月30日必须通车，5月15日联调联试是确保6月30日通车的重要节点工期，而XX站站台雨棚钢结构如果不能按时吊装完成，导致XX站范围内接触网无法安装，三道、四道到发线无法安装就位。成为制约联调联试的主要因素，按当时的工期节点要求，5月3日前XX站站台雨棚必须吊装完成。面对工期、桩基偏位未稳定、纠偏及吊装扰动等相互制约的矛盾，为了保证工期节点，针对当时出现偏位的04、05、06、07、08、09六个承台，受钢结构顶部滑移支座的启发，提出在钢柱脚结合纠偏设滑移支座，形成一个只承受弯矩，可以有微量水平位移，当承台发生水平位移时，上部钢柱滑移而不发生位移，从而避免给上部结构增加负加弯矩的滑移支座纠偏吊装钢结构的大胆设想，并针得了设计院的认可及进一步深化设计。2 施工工艺流程及操作要点承台清理上部滑移底座就位高强锚栓打孔清孔烘孔底部固定钢板锚接(焊接)底部钢板灌浆料封堵高强锚栓植栓滑移支座吊装就位上部钢柱就位对接钢桁架梁吊装支撑就位钢桁架梁分段对接钢桁架梁整体吊装承台及钢柱偏位观测偏位稳定后柱脚斜板焊接及承台补强已安装承台面以上钢柱割除上部钢柱与滑移钢板及肋脚板焊接牢固2.1 施工工艺流程图4 钢结构雨棚滑移支座纠偏吊装补强工艺流程图2.2 操作要点2.2.1 开挖承台面以上回填土至承台面以下200mm处，把承台面清理干净。2.2.2 按滑移支座设计图，留出灌浆空间及焊接位置，割掉与预埋于承台内部钢柱基础出承台面以上部分预留钢柱（1700mm高），切割面平整。2.2.3 承台面加设平面钢板，在承台面处与柱脚焊死，与承台面采用高强锚栓锚接。2.2.4 按照深化设计图对应的锚栓位置，采用水钻进行钻孔，孔径比高强锚栓直径大8mm，孔深为15倍的锚栓直径。栓孔钻好后，先用清水冲出孔内残渣，用棉纱把孔内大量清水吸出，在植栓前用电热棒把孔内烘干。2.2.5 植栓采用专用植筋胶，按比例添加固化剂后按孔深适量拌制塞入栓孔内，然后把锚铨压入，锚栓要放直、放正。植栓完成后静置时间不少于2小时。2.2.6 植栓完成钢板初步固定后，钢板周边外100mm处支设挡护模板，采用C40专用灌浆料按灌浆料要求进行拌制，拌制好后及时通过预留缝隙灌入。钢板下灌浆料要塞实、灌满。灌浆料属快凝砼，从拌制到灌注过程要快速、连续。灌注完成后，把锚栓与钢板预留焊接坡口清洗干净。 2.2.7 灌浆完成及钢板坡口清理好后，把固定钢板与锚栓及与柱脚满焊焊死。焊接过程中严格执行焊接工艺，按一级焊缝标准控制。见图510。图5 滑移钢板吊装 图6 滑移钢板就位 图7 锚栓水钻钻孔图8 清孔烘孔 图9 加植筋胶植栓 图10 滑移钢板底灌浆2.2.8 上部滑移钢板与上部钢柱及肋板焊接，上部滑移钢板采用坡口焊与上部钢柱焊死，焊接前先放平滑移钢板，柱子与滑移钢板垂直对好后先临时点焊固定，在确保上部钢柱与滑移钢板垂直基础后，在预留坡口处按一级焊缝要求焊接牢固。滑移钢板与钢柱焊好后再焊肋脚板。2.2.9 滑移支座就位，在底部钢板锚结、灌浆完成及上部钢柱与滑移钢板、肋脚板焊接完成后，用吊车对滑移支座吊装就位，对应锚栓的部位在滑移支座钢板上留有直径140mm的滑移孔，允许支座最大可以有50mm的滑移。注意在吊装过程中在滑移钢板间分散放置46块400mm400mm聚四氟乙烯板以减小两块钢板间的摩擦力。就位前要准确放线，做为吊装定位依据。见图11、12。图11 底板焊接固定 图12 滑移板及钢柱焊接及滑移支座吊装就位2.2.10 准确吊装就位后，加焊顶部盖板，用双螺母把滑移钢板固定牢固。2.2.11 上部钢柱的吊装按常规钢柱吊装方法分节吊装对接上部钢柱。钢柱吊装过程中尽量以满足吊装要求为原则，尽量采用小型机械吊装，以减小机械对基础的扰动。2.2.12 钢结构吊装就位的同时，基本站台基础加固完成并分层进行上部加筋挡墙施工。基本站台路基回填过程中，底部2m回填时尽量采用小型机械。减小机械运行过程中对地基的扰动程度。2.2.13 钢结构雨棚大梁采用250t吊车吊装，为了能够把重型吊车及钢梁的重量有效分解传递给基本站台路基下加固管桩。吊装时，基本站台加筋挡墙完成厚度不小于5m。吊车支撑点下按计算支垫足够大的钢结构路基箱，为了减小对滑移支座的弯矩，钢梁吊装前，在站台上设一道支撑。见图1316。图13 滑移支座固定 图14 滑移支座上部钢柱吊装对（焊）接 图15图16 雨棚钢梁吊装对（焊）接2.2.14 钢结构吊装完成，钢柱偏位稳定后，按1：6倾斜度在柱脚处与原预留柱脚顶口用斜钢板焊接。见图17。上部钢柱1：6后焊斜钢板埋于承台内的钢柱柱脚承台面滑移钢板上部滑移钢板40锚栓灌浆料顶部加固钢板图17 滑移支座偏位稳定、柱脚斜板焊接2.2.15 基础承台补强，钢结构雨棚吊装完毕后，针对偏位超过70mm的承台，采用承台外加桩加大承台补强措施。对于偏位小于70mm的滑移支座，采用C35素砼包封。3 质量控制3.1 锚栓埋植需由专业队伍组织施工，并按规范要求进行抗拉拨试验。3.2 根部滑移钢板安装前要按正确的位置施放，安装要平整，滑移面要贴聚四氟乙烯板一道，保证滑移。3.3 承台处设观测点，每天早九点，晚五点对承台偏位进行观测，并随时绘制偏位动态图。如有大的变动，及时采取应急措施。3.4 吊装过程中加大承台偏位观测频率，每天观测4次。3.5 钢结构吊装在站前基本站台回填5m后吊装，使上部荷载可以要散传递到路基下加固管桩。尽量减小吊装过程中对承台的扰动。3.6 吊车支座处通过计算设置足够大的路基箱支垫，以减小对路基的局部承载力。3.7 钢结构焊接严格按一级焊缝控制，高空焊接要落实好防风措施，施焊人员必须持证上岗，并严格按规范要求进行检测。4 安全措施4.1 气焊切割时，氧气、乙炔瓶按规定摆放，放置间距不小于5m，压力表正常。4.2 钢结构支撑及吊装选用机械、机械停放位置、起吊距离需要有严格的计算及设计并严格按施工方案执行。4.3 钢结构吊装操作人员都必须持证上岗，严格按照钢结构吊装安全规程进行操作。4.4 钢结构高空作业必须按高空安全作业规程操作，设置生命线，佩戴好安全带。5 环保措施5.1 用过的植筋胶桶等杂物不得乱扔乱放。5.2 钢结构吊装机械要用专用拖车拖运，运输过程中不得破坏道路。5.3 现场土方要运至专用弃土场，不得乱堆乱倒。5.4 施工过程中材料堆码有序整齐，文明施工，安全操作。6 应用效果及效益分析采用滑移支座纠偏钢结构吊装方案后，3天完成支座加工，6天完成支座安装，4天吊装柱子，5天吊装雨棚主、次梁，3天穿插完成屋架及屋面系统安装。提前两天给铁路线及接触网施工单位提供了工作面，顺利完成了钢结构吊装任务。6.1 社会效益，在当时情况下，因软基病害一直未能按时完成的XX站站台雨棚吊装已成为温福线按时通车的瓶颈。通过滑移支座纠偏吊装技术的采用，成功解决了偏位不稳定状态下大跨度钢结构吊装的难题，保证了温福线全线6月30日按时通车的既定目标，受到了东南沿海铁路有限公司及社会各界的充分肯定及好评。6.2 技术效益，滑移支座多用在结构顶部滑移，在结构柱根部的采用还未见先例报导，所以该技术在XX站站台雨棚的成功应用，给特定软基条件下桩承台偏位且未达稳定状态下大跨度钢结构的吊装提供了很好的实例，技术可行，实用有效。6.3 经济效益，本技术与常规的先加固至偏位稳定后纠偏吊装的施工方法相比，在XX站站台雨棚偏位未稳状态下滑移支座纠偏吊装中，每个基础用钢0.6t，比常规最简单的1：6钢柱纠偏多用钢约0.1t，直接成本增加约6000元。但滑移支座工期可提前15天，对于一条铁路线的投入运营讲，每天所产生的效益将在百万以上，所以在特定条件下，该技术的使用经济效益非常显著。