[北京]火车站预应力拉索施工方案.doc

目 录一、编制依据1二. 工程概况及技术特点21. 工程概况22. 预应力工程施工技术特点3三. 施工部署41. 预应力责任范围42. 预应力技术准备43. 机具设备54. 人力资源5四. 预应力索施工61. 施工工艺流程62. 预应力张拉63. 预应力张拉应急预案10五. 预应力钢索张拉监测方案11六. 质量保证体系121、工程质量控制程序122. 质量管理程序133. 质量保证措施134. 质量评定145. 质量回访146预应力施工验收和技术资料147、工期保证体系148、安全管理措施15七、附表16一、编制依据（1）中华人民共和国颁布的现行有效的建筑结构和建筑施工的各类规程、规范及验评标准。（2）ISO9000质量管理体系、ISO14000环境管理体系、OSHMS18000职业健康安全管理体系标准，我单位质量、环境及职业安全健康管理手册、程序文件及其支持性文件。（3）我单位公司管理手册及其它有关总承包管理、质量管理、安全管理、文明施工管理规定。（4）我单位建筑安装工程施工及验收的企业标准。（5）现场和周边环境的实地踏勘情况。（6）建设部发布的国家级工法和我单位的企业工法。（7）主要参考图集、规范性文件、标准规范等清单详见下表。序号名 称编 号1工程建设标准强制性条文及应用示例04DX0022建设工程项目管理规范GB/T50326-20013工程测量规范及条文说明GB50026-934建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-20015建筑抗震设计规范GB50011-20016建筑结构荷载规范GB50009-20017钢结构设计规范GB50017-20038钢结构工程施工质量验收规范GB50205-20019建筑工程冬季施工规程JGJ104-9710建筑钢结构焊接规程JGJ81-200211钢结构制作安装施工规范YB92459512建筑变形测量规程JGJ/T8-9713施工现场临时用电安全技术规范JBJ46-200514建筑工程施工测量规程DBJ01-21-9515建设工程质量管理条例国务院令第279号16建设工程安全生产管理条例国务院令第393号17工程建设标准强制性条文建设部建标2002219号文二. 工程概况及技术特点1. 工程概况图1.1 北京南站站房建筑效果图作为奥运工程中重要标志性建筑之一，北京南站是集普通铁路、高速铁路、市郊铁路、城市轨道交通与公交、出租等市政交通设施于一体的大型综合交通枢纽站。改扩建后的北京南站站房总建筑面积22.6333万平方米，地下三层，地上两层，同时配合有31500平方米的高架环形车道。站房外形为椭圆形，椭圆长轴500米，短轴350米，屋面最高40米，椭圆檐口高20米，包括能容纳10500人的候车区域、铁路公安综合区域、地下换乘大厅、地下汽车库、地铁4号线及14号线车站，其中还有31500平方米的高架环形车道和98000平方米的站台雨棚。椭圆形站台屋顶雨篷主要材料为银色的金属铝板，其中区和区分别由15榀预应力钢结构桁架组成，两区沿轴线对称布置。根据施工需要将区和区分为-1、-2、-3、-1、-2和-3区六个分区。全部三十榀桁架均为两跨，每跨配置12至24根钢拉索。区和区钢拉索布置平面示意图如下页图02所示。江苏沪宁钢机股份有限公司负责区和区钢结构的深化设计和施工，并负责钢拉索的安装及现场保护工作。钢拉索采用江阴艺林索具有限公司的产品。索体采用两种规格，一种规格强度等级为1570MPa的 637+1WS钢丝绳，外包26mmPE护层，最小破断力为217.8KN；另一种规格强度等级为1670MPa的 637+1WS钢丝绳，外包37mmPE护层，最小破断力为490KN。拉索一端为固定端，一端为调节端，调节范围150mm。图1.2 北京南站站房雨篷钢拉索布置平面示意图2. 预应力工程施工技术特点本工程所涉及的预应力工程为预应力钢结构。预应力钢结构工程具有施工难度大、施工前期准备工作量大的特点。因此为使本工程达到设计质量要求，确定本工程技术要点如下：2-1 张拉顺序的确定根据现场情况和施工技术要求确定钢拉索张拉整体顺序，并根据仿真计算进一步确定施工过程中的分级张拉和对称张拉，以及不同阶段预应力索施加初始力的预应力值。这里所谓的预应力过程是指施加预应力的过程。对预应力钢结构预加预应力的过程应根据具体的结构类型分别采用改变刚性杆件或柔性索的长度等方法。本工程采用改变柔性索长度的方法，即张拉柔性索。对结构施加预应力，使预应力能够分布到整个结构，达到预应力的目的，这个预应力过程必须与设计的预应力施加过程相一致。实际的预应力施加过程作为非线性叠加步加以分析，而对于预应力钢结构来说尤其要区分其初始几何状态和预应力状态。因为在有些预应力钢结构初始几何的张拉过程与施加预应力过程并不一致，这时预应力过程必须根据实际的设计情况加以区分，即首先完成曲线或曲面的张拉过程，再考虑为结构提供刚度的过程。如果这两个状态不一致时，预应力施加过程是不能一气呵成的。简言之，张拉结构的施工技术设计的主要内容就是确定预应力过程的次序、步骤、采用的机械设备、每次预应力过程的张拉量值，同时控制结构的形状变化，因为结构的形状是与预应力施工是密切相关的。2-2预应力建立和施加过程的控制预应力张拉过程在不同工况下的预应力建立应在仿真计算结果的指导下进行，并应规定结构的不同荷载，如屋面荷载、悬挂荷载的施加步骤和方法，尽可能均匀、对称、匀速地施工，避免出现过大的集中荷载。在每一阶段预应力过程中，结构都经历一个自适应的过程，结构会经过自平衡而使内力重分布，形状也随之改变，所以预应力过程的监控是十分重要的。本工程中将采取可靠的监测手段，对钢结构的变形和预应力钢索的受力进行实时监测，以确保结构施工期安全，保证结构的初始状态与原设计相符。三. 施工部署1. 预应力责任范围（1）提供预应力施工成套技术的实施方案和关于预应力项目对土建和钢结构施工的具体要求措施的书面资料。（2）提供预应力施工和技术服务所需的预应力钢索张拉用机具设备，并负责设备运输。（3）根据设计要求进行预应力钢拉索的张拉并提供钢索应力监测。（4）解决工程项目有关预应力施工方面的技术问题。（5）按建设单位和设计的变更洽商执行修改要求。（6）接受监理单位的检查验收和指导，接受总包单位的管理。2. 预应力技术准备（1）根据设计要求编制预应力施工方案；（2）根据设计图纸编制施工预算，准备有关合同资料；（3）准备有关材质检验试验资料；（4）报送有关施工资料；（5）组织有关人员熟悉图纸，学习有关规范，向作业人员进行技术安全交底。3. 机具设备北京南站站房雨篷钢拉索张拉和监测设备需用量计划见下页表2.1。4. 人力资源北京南站站房雨篷钢拉索张拉和监测所需劳动力计划见下页表2.2。表2.1 北京南站站房雨篷钢拉索张拉和监测设备需用量计划编号名称规格数量备注1千斤顶及配套油泵230kN/380v/750w6组包括6个千斤顶、6台手压油泵2电线盘220v/380v10套各5套3工具箱1个扳手、螺丝刀的常用工具4张拉用辅助单杯钢绞线-4套-5专用反力架-4套-6专用加工扳手-4套用于拧紧索体上螺帽7钢卷尺5m4把检测合格8油压传感器及配套读数仪6套用于控制张拉力9索力动测仪JMM-2681套监测钢拉索应力10全站仪莱卡1套监测结构变形表2.2 北京南站站房雨篷钢拉索张拉和监测劳动力需用量计划工种工长预应力张拉预应力监测设备维修人数1人3人2组2人1组2人其中钢拉索张拉施工每套泵顶配备4人，3人操作千斤顶，1人操作油泵。监测设备的管理和操作由专人负责。现场配备专门机具维修人员，设备出现故障，立即修理或更换，不能耽误张拉。工长在现场负责人员设备组织调配，抓好质量进度与安全，协助工程师处理有关技术问题。各相应部位配备相应质检员，负责相关部位的质量。工程师在现场巡回检查，出现问题，及时处理。四. 预应力索施工1. 施工工艺流程表3.1 北京南站站房雨篷钢拉索张拉和监测施工工艺流程钢结构安装全站仪监测结构变形索力动测仪监测钢索索力 预紧挂索张拉每跨由外侧往里侧依次进行张拉安装屋面板拉索微调2. 预应力张拉2-1张拉设备的选用经过计算雨篷钢结构拉索最大张拉力50kN，同时考虑到施工现场条件和施工进度等方面的要求，本工程钢索张拉选用10吨级别千斤顶。张拉设备采用预应力钢结构专用千斤顶和配套手压油泵、油压传感器、读数仪及专用千斤顶支撑架。根据设计和预应力工艺要求的实际张拉力对油压传感器、读数仪和千斤顶进行标定。标定书在张拉资料中给出。预应力张拉设备及仪表，由专人使用和管理，并定期维护和校验。2-2张拉工装示意图油缸横梁拉索调节端 张拉工装工作原理：张拉时，通过油泵供给油，油缸出缸顶压两边横梁，横梁绕中间轴旋转，顶压拉索调节头，这时旋拧拉索调节套筒，从而将预应力施加在拉索上。张拉时在进出油口串联一个二次仪表来显示张拉力。通过仪表可以直接读出所施加的预应力大小。安装工装前需注意：应先将工装中间的调节套调到合适的部位，然后再组装。 图2.1 手动液压油泵 图2.2 二次仪表2-3 钢索调节张拉端架子的搭设及施工电源要求在钢索调节张拉端需准备张拉施工平台，平台可以单独搭设，也可以利用原有的脚手架，但无论用哪种，其操作面宽度要求1500mm，平台面低于钢索调节端耳板平面500mm1000mm，原则上要求在摆放张拉设备后仍有足够的操作空间供工人张拉和监测作业。平台设计承载力不得小于50kN（平台能承受5个工人同时在上面操作），应有必要的高空安全防护措施以便操作。在张拉阶段建筑外围部分张拉操作平台的上边还要搭设竖向钢管张拉门架。预应力张拉需钢结构施工单位提供张拉必需的电源380V/15(20)A，钢结构施工方提供的符合施工现场安全要求的电源接入点应在钢索张拉部位所在楼层，距离钢索张拉部位30米范围内。2-4 钢索张拉力、技术参数控制原则钢索张拉时以张拉力控制为主，实测钢索张拉伸长值控制为辅，用实测结构变形和实测钢索索力作为辅助校核。每榀桁架拉索张拉力见附表，验收时按表中索力进行进行验收。2-5张拉分区、张拉步骤2-5-1 张拉分区根据施工需要将区和区分为-1、-2、-3、-1、-2和-3区六个分区，共30榀桁架。张拉施工以桁架为单位各轴线逐榀张拉，整体张拉顺序根据现场施工条件和施工进度要求在各分区具备张拉条件时进行安排，各分区各桁架张拉时间的先后对其他分区和桁架均不产生影响。2-5-2 张拉步骤每榀桁架均为两跨，每跨配置12至24根钢拉索，呈对称布置分别安装在结构两侧。每榀桁架依次由每跨的外侧往里侧对拉索进行张拉，第一跨张拉完毕后张拉第二跨。张拉力在0-30kN的拉索采用专用扳手进行张拉，张拉完毕后采用索力动侧仪对拉索索力进行测量；张拉力在30kN-50kN的拉索需采用千斤顶与专用反力架配合张拉，千斤顶通过油管连接在一台手动液压油泵上，连接在油泵上的油压传感器和配套读数仪可以直接得到千斤顶对每根钢索的输出张拉力数值，同时采用索力动侧仪对拉索索力进行校核。将结构内侧一跨的2至4个张拉组按两侧支座向跨中的方向依次施加张拉应力到100%con；再将结构外侧一跨的2至4个张拉组按两侧支座向跨中的方向依次施加张拉应力到100%con。以-2区沿N周布置的桁架（两跨分别配置24根和18根钢索）为例，说明具体张拉顺序如下：（1） 第一步： 结构内侧的一跨中，自两侧支座向跨中方向依次张拉第一组中间的2根钢索至100%con图2.3 张拉过程示意图第一步（2） 第二步： 结构内侧的一跨中，自两侧支座向跨中方向依次张拉第一组边上2根钢索至100%con图2.4 张拉过程示意图第二步（3） 第三步： 结构内侧的一跨中，自两侧支座向跨中方向依次张拉第一组边上2根钢索至100%con图2.5 张拉过程示意图第三步（4） 第四步： 结构内侧的一跨中，自两侧支座向跨中方向同样依次张拉第二组6根钢索至100%con图2.6张拉过程示意图第四步（5） 第五步： 结构内侧的一跨中，自两侧支座向跨中方向同样依次张拉第三组6根钢索至100%con图2.7张拉过程示意图第五步（6） 第六步： 结构内侧的一跨中，自两侧支座向跨中方向同样依次张拉第四组6根钢索至100%con；图2.8张拉过程示意图第六步（7） 第七步： 结构外侧的一跨中，自两侧支座向跨中方向同样依次张拉第一组6根钢索至100%con；图2.9张拉过程示意图第七步（8） 第八步： 结构外侧的一跨中，自两侧支座向跨中方向同样依次张拉第二组6根钢索至100%con；图2.10张拉过程示意图第八步（9） 第九步： 结构外侧的一跨中，自两侧支座向跨中方向同样依次张拉第三组6根钢索至100%con；图2.11张拉过程示意图第九步（10） 第十步： 屋面板安装完毕后，对个别拉索进行微调。2-6 预应力钢索张拉测量数据的记录每次张拉，都须记录索力动侧仪的读数和每组张拉设备中读书仪所显示的数值，其记录数值应当在允许范围内。张拉前后和张拉过程中须逐根测量预应力钢索调节端丝扣的外露长度。在受力为10%con时的调节端丝扣长度作为原始长度L0，第二级张拉完成后丝扣长度为L1，则钢索伸长值记为La = L1 L0 。测得的钢索伸长值La与仿真计算得到的钢索理论伸长值L t之间的差值L应在理论伸长值Lt的允许范围内。2-7 预应力钢索张拉质量控制方法和要求（1） 张拉时按标定的数值进行张拉，用伸长值和油压传感器数值进行校核；（2） 认真检查张拉设备和与张拉设备相接的钢索，以保证张拉安全、有效；（3） 张拉严格按照操作规程进行，控制给油速度，给油时间不应低于30秒；（4） 张拉设备形心应与预应力钢索在同一轴线上；（5） 实测伸长值与计算伸长值相差超过允许误差时，应停止张拉，报告工程师进行处理。3. 预应力张拉应急预案在进行预应力张拉过程中可能出现的情况有很多，比如：由于张拉过程没有达到同步，造成结构变形；由于某种原因造成短时间停电，使张拉过程暂时停止等。对于第一种情况，由于张拉没有达到同步，造成结构变形，可以通过控制给泵油压的速度，使索力小的加快给油速度，索力比较大的减慢给油速度，这样就可以达到同一张拉组的6根钢索张拉力相同的目的。对于第二种情况，由于某种原因造成短时间的停电，可以通过在张拉的同时把调节套筒拧紧，保证同一张拉组的6根钢索张拉力变化跟张拉过程是同步的；突然停电状态下，在短时间内，千斤顶还是处于持力状态，并且油泵回油还需要一段时间。五. 预应力钢索张拉监测方案为保证结构在施工期的安全，并使预应力钢索张拉与设计相符，必须进行预应力钢索张拉阶段的监测，包括应力监测和变形监测。本工程施工阶段监测包括两部分内容，预应力钢索的受拉应力监测为主，结构变形监测为辅。采用油压传感器和JMM-268索力动测仪对钢拉索进行索力检测。油压传感器安装于液压千斤顶油泵上，通过配套读数仪可随时监测到张拉设备施加给每根钢索的实际输出力值，以保证预应力钢索施工完成后的应力与设计单位要求的应力吻合。钢索完成张拉后用JMM-268索力动测仪再次检测钢索受力，该设备是一种便携式微振动信号单（双）通道检测分析的智能仪器，该仪器应用于钢索、预应力钢筋、钢丝拉力的测量，也可作低频振动信号的测试分析，可广泛应用于交通、建筑、铁路、冶金和运输等行业。该设备已在空间预应力钢结构工程中广泛使用。JMM-268索力动测仪所测得的数据可为钢索预应力张拉提供辅助校核。图17 JMM-268索力动测仪在预应力钢索进行张拉时，钢结构部分会随之变形。钢结构的位移和应力与预应力钢索的拉力是相辅相成的，即可以通过钢结构的变形推算出预应力钢索的应力。基于此，在预应力钢索张拉的过程中，结合施工仿真计算结果，对钢结构采用全站仪进行变形监测可以保证预应力施工安全、有效。全站仪的测点位于与拉索相连的桁架节点处。全站仪所测得的数据可为钢索预应力张拉提供辅助校核。六. 质量保证体系1、工程质量控制程序 方 案审 批技术交底到各小组各小组装索张拉自检各小组互检质检员专检现场工程师检验监理检验进入下道工序合格合格合格合格合格合格重新检验不合格不合格不合格基本要素质量保证工作质量产品质量保证执行岗位责任制制是、执行岗位责任制制是、执行岗位责任制制是、执行岗位责任制制是、执行岗位责任制制是、2. 质量管理程序 人员基本要素质量人员素质保证材料原材料、半成品检验原材料质量保证操作按工艺保证的要求操作过程保证机具检验合格方可使用机具质量保证方案经审批方可实施方案保证3. 质量保证措施（1） 加强技术管理，认真贯彻国家规定、规范、操作规程及各项管理制度。（2） 建立完整的质量管理体系，项目管理部设置质量管理领导小组，由项目负责人和总工程师全权负责，选择精干、有丰富经验的专业质量检查员，对各工序进行质量检查监督和技术指导。（3） 严格执行质量目标管理，把质量与效益严密挂钩，实行优质优价，质量目标责任制。质检员认真行使质量否决权，使质量管理始终处于受控状态。（4） 项目部每天要开好现场生产的质量碰头会，每周对工程进行全面检查，进行三分析活动，即：分析质量存在的问题，分析质量问题的原因，分析应采取的措施，查出问题及时整改。（5） 预应力张拉操作人员，必须经过培训，持证上岗。（6） 应严格执行“三按”、“三检”和“一控”。 “三按”：严格按图纸、按施工方案和施工工艺、按国家现行规范和标准施工。“三检”：自检、互检、交接检。“一控”：自控准确率、一次验收合格率。（7） 应加强施工全过程中的质量预控，密切配合建设、监理、总包三方人员的检查与验收，按时作好隐蔽工程记录。（8） 加强原材料的管理工作，严格执行各种材料的检验制度，对进场的材料和设备必须认真检验，并及时向总包单位和监理方提供材质证明、试验报告和设备报验单。（9） 优化施工方案，认真作好图纸会审和技术交底。每层、段都要有明确和详细的技术交底。施工中随时检查施工措施的执行情况，作好施工记录。按时进行施工质量检查掌握施工情况。（10） 认真作好工程技术资料，及时准确完整收集和整理好各种资料，如合格证、试验报告、质检报告、隐蔽验收记录等，及时办理各种签证手续，由资料员负责各种资料的收发由技术负责人负责资料的内涵管理、整理和保管等外延管理。4. 质量评定按照中华人民共和国国家标准钢结构结构工程施工质量验收规范的规定进行质量评定，工程质量必须符合上述标准的要求。5. 质量回访在工程结构封顶和工程竣工后对施工质量进行回访，请建设单位、设计单位、监理单位和总包单位对预应力的施工质量服务态度相互配合等方面进行评定，并认真作好回访记录。6预应力施工验收和技术资料1. 预应力专项工程施工及质量检查验收依据2. 预应力施工技术资料1) 预应力专项工程施工方案2) 预应力专项工程技术和安全交底3) 预应力分项工程质量检验评定4) 预应力钢索张拉机具标定书5) 预应力钢索张拉记录7、工期保证体系（1）预应力钢索张拉根据总包总体施工进度要求，在钢结构安装完成相应的部分后，预应力钢索进行张拉。 （2）计划管理保证在总包工期的宏观控制下，确定预应力钢结构施工进度；（3）劳动力安排保证根据总包工期要求，适时调整劳动力，并保证作业人员按时进场，做到不窝工，不延误工期。（4）物资设备保证保证材料供应，确保各种机械设备的正常运转，不因材料机械耽误施工，有足够的各类机械以保证生产的需求。（5）技术措施保证根据总包确定的施工流水段，组织切合实际的交叉作业，编制可行而又高效的施工方案和技术措施，采用合理的工艺流程，及时作好针对性的技术交底，使施工人员深刻领会，做到熟能生巧。8、安全管理措施（1）施工人员、特殊工种人员必须持证上岗。施工人员进场作业必须戴安全帽，系帽带。（2）在四外临空，高空作业时，应具备每平方米载重100公斤的挑脚手架，并设有防身栏，操作面下面5米左右设有3米宽的水平安全网。额定25吨及以上的张拉设备和配套夹具不得放置在挑脚手架上。（3）当结构脚手架局部作业面维护有缺陷及高空作业时，操作人员必须系安全带，安全带挂在结构内安全的立管上。（4）为预应力钢索施工使用的大吨位张拉设备所搭设的临时起重架，其载重必须传递到结构上。（5）预应力钢索吊运时应按工地塔吊的吊装规定，将预应力钢索绑扎牢靠，体积重量不得超载。（6）预应力钢索解捆时，应防止钢索弹开伤人。（7）在预应力钢索的安装及张拉操作期间，上下垂直方向应避免与其它工种同时施工。（8）张拉作业时，放置保管好相关工具及机具，严防高空坠落伤人。在任何情况下，千斤顶油缸后面，预应力钢索端部正后方位置严禁站人；油管接头处和张拉油缸端部严禁手触站人。在张拉过程中，施工作业人员不得离开岗位。（9）油泵与千斤顶的操作者必须紧密配合，只有在千斤顶就位妥当后方可开动油泵。油泵操作人员必须精神集中，平稳给油、回油，密切注视油表读数，张拉到位或缸体到最大行程时，需及时回油，避免油压瞬间增大，造成缸体爆裂伤人。（10）施工中应注意防止漏电，接电由专业电工操作。（11）现场施工作业人员必须遵守现场施工单位和本单位的安全管理规定和安全措施的要求，作业符合有/无粘结预应力结构施工作业指导书预应力张拉及切割机具安全操作手册及与总包签订的有关安全规定要求。（12）施工过程中，发现问题遇到特殊情况应及时向安全员、施工队长汇报，消除事故隐患。（13）注意工地洞口、坠物、楼面突起物，防止坠落、砸伤、拌倒。（14）冬季施工防止滑倒、冻伤。工地严禁吸烟、随地便溺、打架斗殴。（15）形成安全管理习惯，施工队长、安全员应对工人定期召开安全教育会议并进行记录，每天施工前进行安全注意事项教育，确保安全无事故。（16）不具备安全条件的、没接受安全交底的人不得进入现场进行施工作业。（17）自己施工作业时不得影响他人安全。接受交底人员必须签字记录。（18）高空作业时必须佩戴安全帽和安全带，安全帽系好下颚带，安全带必须挂在高处，不具备条件的地方采用拉钢丝绳的方式。（19）高空作业时，工人不得穿凉鞋、拖鞋和高跟鞋。严禁酒后作业。（20）高温情况下，对工人采取防暑降温措施，现场配备防暑药品。七、附表