关键词：承力地轨;钢槽骨架;施工技术
前言
随着我国的航空事业的高速发展，新型飞机的研发步入快车道，飞机强度试验也随之越来越多，为了满足飞机静力/疲劳试验的需要，需建设专用的承力地坪，而承力地坪中的承力地轨的精度要求非常高，其施工质量的控制就显得尤为重要。同时由于国内对承力地轨钢槽骨架的施工没有相应的规范、也没有形成统一的施工方法和成熟的施工技术。本文对具体工程成功的施工技术进行总结，值得在今后类似的工程中借鉴。
1.工程概况
中国航空集团某所是全国唯一的飞机强度试验专业基地，承担全国各种飞机的强度试验。全国各飞机设计单位设计的飞机，在样机首飞和装备服役前，都将在这里进行各项强度试验，验证飞机强度是否满足飞行安全及适航要求。我单位承担施工的该所〈101#飞机静力/疲劳试验厂房〉的承力地坪，是我国乃至亚洲最大的飞机试验地坪，为国家重点建设项目。地坪表面积10210m2，厚度1.5m。地坪中嵌筑钢结构承力地轨，形成承力体系。
该试验厂房由于使用性能的特殊性，对承力地坪质量要求严格，承力地轨安装精度要求高，而且制作及安装数量多，承力地轨112条，地轨每条长78.4m。承力地坪钢结构总重量1990吨。
2.工程设计及技术要求
2.1承力地轨平面图
2.2承力地轨结构及几何尺寸
2.3承力地轨技术要求
2.3.1两相邻地轨中心线间距偏差±2mm。
2.3.2同一地轨钢槽两平面标高偏差±1mm。
2.3.3地轨沿长度方向不平整度≤1mm /m，全长总允差≤10mm。
2.4地轨制作安装结构
每条地轨设计分为3个型号单元，每个单元地轨钢槽架长度26.88m，型号为GC—1，GC—2，GC—3，GC—4等，地轨钢槽与钢槽之间由中间取物槽相连。
3.方案选择
3.1承力地轨制作控制点
本工程施工精度要求高，没有合理的工艺及技术措施是很难保证设计要求的，经向使用单位咨询并根据用途及设计要求分析，确定了以下三个控制重点，以这三个控制点选取施工方案。
3.1.1重点控制地轨钢槽架间隙56mm尺寸和相邻两槽钢架标高尺寸。
3.1.2控制好地轨钢槽架的制作精度，采取措施减小变形，以保证直线度。
3.1.3现场组拼联接后保证整体几何尺寸、标高平直度等要求。
3.2制作方案选择
3.2.1搭设平台
首先要考虑采取措施控制地轨钢槽架的平直和两槽钢相邻上平面的误差（±1mm）必须满足设计要求，这是制作的最大难点，又是满足用户使用要求的必要关键控制点。经多方案比对研究，选取在平台上将槽钢挤压平直的工艺方案，即在平台上将地轨钢架倒扣，平台上焊小龙门架及其他胎具，小龙门架每隔1425mm设一个，用胎具约束槽钢控制变形。
地轨钢槽架每型号单元长26.88m，考虑制作、倒运和运输不便，选取分段制作，将一个型号单元的钢槽架分三段制作，安装时再拼为整体。
根据分段尺寸，平台搭设长度选19.5m。用两条18#槽钢铺底，上铺10mm厚钢板，水平仪找平，然后在平台上焊接龙门架，小龙门架用于挤平钢槽架槽钢，大龙门架用于钢丝拉线控制钢架垂直。
在平台上放出地轨钢槽架直线及尺寸线，用钢楔在龙门架上将槽钢垂直、水平两方向挤压平直，然后组装其他零、部件，待钢架成为整体后，整体吊离平台。
3.2.2制作工序
耳板下料——与Φ22竖向螺纹钢钢筋焊接——
槽钢下料——槽钢打坡口——槽钢接长焊接——摆放拼装台—分段整体拼装
支撑角钢下料——与?10圆钢焊接——
3.2.3焊接施工方法
（1）耳板与竖钢筋的焊接
因与耳板连接的竖钢筋紧靠槽钢凹槽部位，在靠槽钢一面的焊缝施焊非常困难，一方面焊钳无法操作，另一方面施工人员无法观察焊缝情况，而此筋是地轨传力的主受力筋，是较为重要的一道焊缝，仅单面焊缝无法保证强度要求，经研究采取预先焊接成组件再上拼装台拼装的方案。
预先在钢板上按图纸要求的尺寸做一个胎膜，将下好料的耳板和钢筋在胎膜上组焊，用此方法可以保证钢筋两面焊缝的高度，同时可以很方便的检查控制焊缝质量，而且用此法施焊时焊缝均为平焊操作，很容易保证质量，且焊接效率高。焊成组件后，在后面的拼装工序中，其拼装精度高，拼装效率也提高很多。
（2）耳板与角钢的焊接
耳板与角钢的焊接在靠槽钢凹槽部位同样施焊困难。为保证拼装精度，不考虑散件拼装，仍以组件上拼装台，
组件与耳板因不能提前预焊，造成难焊部位无法施焊，为保证该部位的焊缝强度，经计算并征得设计同意采取三面围焊，难焊部位不施焊的方案。
3.2.4拼装
在钢平台上进行钢架整体拼装，首先在平台上弹线，按照两槽钢相邻间距及各竖撑间距制作拼装胎膜，在胎膜上将槽钢、竖撑定位，复核尺寸后进行拼焊（点焊牢固）。
槽钢底部间距由焊接在胎膜上的数个尺寸控制键控制，控制键用圆钢切割磨削至槽钢相邻间距尺寸（56mm），然后按照放样的样线点焊在平台上，控制键间隔尺寸≤1245mm。槽钢上部间距用临时卡件控制，临时卡件用钢板制成。
为保证槽钢在拼装时稳固不移动，在槽钢外部两边每隔一定距离焊定位块，定位块间隔同控制键，拼装时用木楔或钢楔将槽钢卡死，拼装完成后去掉木楔将钢架移出平台。
在平台两端的大龙门架上，绷紧钢丝，找直角钢组件，每组件用仪器校正垂直，然后依次拼装角钢组件—竖钢筋组件—斜向连接钢筋—U型油槽—水平拉接筋等。
4.施工中方案的调整
在实际施工当中，发现部分施工结构及方法按照图纸设计施工非常困难或无法实现，经与使用单位和设计单位协商，在保证原设计强度要求及使用要求原则下，采取了一定的结构及方案调整。4.1槽钢对接焊缝的调整
图纸设计要求，槽钢接缝为坡口对接焊，为使槽钢满足两面焊缝，因此将槽钢采用焊接方式预先焊接接长，然后上平台拼装，但施工中发现，因焊接后的焊接残余应力存在，施焊后槽钢在接缝处不可避免的产生焊接残余变形，即便采取措施在平台上将槽钢约束焊接，但焊接残余应力使得去除约束后槽钢依然产生变形，变形产生的硬弯使得校正非常困难，而承力地轨的精度要求非常高，用此工艺方法较难实现设计要求。
经研究和现场试验，认为采取不提前预焊，在下坑安装时采取控制措施，尽量保证地轨的平面精度达到设计要求，工艺措施如下：
地轨钢槽的制作分段尽量以型钢出厂长度为准（一般9m），将型钢两端各切去100mm，去除端头变形和弯曲部分，然后放样拼装。安装时将两端槽钢对接，在接缝处增加一个与耳板尺寸和厚度相同的钢板，焊缝结构同耳板，焊脚尺寸增加为8mm，安装方式与耳板在槽钢上安装相同。
由于有耳板的约束，使之平面外水平直线度得到了有效控制。焊缝用CO2气体保护焊施焊，CO2气体保护焊热量集中，焊件加热面积小，同时气体有较强的冷却作用，因此热影响区较小，焊接变形小，经安装检验，地轨标高和平面内直线度达到了设计精度要求。
4.2 U型槽与槽钢的焊接
油槽用剪板机下料，用折边机按图纸尺寸折成U形，每段长度以钢板宽度为准。设计图纸给出了焊脚尺寸4mm，要求未注明焊缝均沿搭接长度满焊，但很多搭接部位并未给出焊缝符号。开始施工时，U槽与槽钢均采取全长满焊工艺，但施工中发现，不论采取任何措施，焊后的地轨钢槽架都会产生严重的变形，且平面内、平面外均变形严重。在后期的安装校正中施工十分困难，经分析，主要是焊缝较长且在槽钢一面不对称焊，焊缝熔池结晶的累计收缩，造成槽钢沿焊缝面整体变形，且材料误差造成的焊缝缝隙大小不均匀，也使焊接时产生的残余应力大小不均匀，造成局部弯曲变形。
经多方研究并咨询使用单位，确定U型槽不属主受力结构，主要起模板成型作用，为此要保证地轨钢槽架的制作安装精度，决定U型槽不再全长通焊，改为每500mm一个焊点间断焊，每个焊点焊长50mm，U槽焊接前必须将相邻角钢组件之间的斜筋焊牢，使地轨钢槽架成为稳定结构，然后焊接。未焊缝隙用结构密封胶填缝，保证在浇筑砼时不会漏浆。改正后的方案使地轨钢架的制作安装精度大为提高，安装的钢架经校正均满足设计要求，且大大提高了施工效率。
5.承力地轨钢架安装
5.1施工关键点
5.1.1安装时钢结构与钢筋施工人员紧密配合，预先协商制定出平行、交叉施工配合方案。
5.1.2坑底垫层表面弹地轨钢架安装尺寸控制线。
5.1.3确定地轨钢架上表面标高控制线（点）。
5.1.4安装完成调平（直）后，不得再进行影响钢架稳固的其他分项工程的施工，并及时浇注砼。
5.2安装
5.2.1调平
首先在坑底弹出安装尺寸控制线，依据控制线逐条弹出1000mm钢架安装尺寸线，按照尺寸线将钢架逐条放入，摆放就位，临时稳固。
先初步调整槽钢上表面标高，标高用精密水平仪控制。为使地坪尽量保证平面度，减小平面误差，采取的调平措施如下：
每隔三条用精密水平仪找平，一条地轨每1m一个测点。中间相隔的两条用铝合金直杠找平，可尽量保证相邻4条地轨完全在一个平面上，以此逐段调整，确保整个地坪偏差在设计要求内。
由于坑底垫层上未设计预埋板，地轨钢架底部固定方案选定钢架竖撑与坑底满布钢筋相连。下部调直分段施工，每调直一段将地轨竖角钢、竖筋与基坑底部钢筋焊牢固定，下部调整完成后，调整地轨上部槽钢。
5.2.2调直
地轨上部槽钢的调直也是整个承力地坪的重点，按照图纸误差要求，仔细认真进行细调。因整条地轨较长，为保证直线度，同时为避免仪器误差或人为操作误差，用两台激光经纬仪每隔1000mm打点进行直线度安装尺寸控制。 第一条线调整完毕后，必须采取临时稳固措施，防止移动，以后各条钢架参考第一条进行调直。每调整完毕一条（段），用地坪上部横向拉结钢筋（2Ф18）连接固定。全部安装完毕后，再复核标高，进行最后调整，完成后及时浇注砼。
地轨钢槽架及材料调整校正一般采用冷校正，变形严重时可加热校正，加热校正温度控制在700度以下。
6.效果验证及总结
6.1实施效果
承力地轨安装完成后，由相关单位共同进行质量验收。主要验收项目为：地轨几何尺寸、安装尺寸、焊缝质量、标高、平直度、标高误差。一次验收全项合格率91%，经二次调整后全项合格率达97%，验收认为达到设计要求的标准。各方均同意验收合格，发令进行砼浇筑。砼浇筑完成后，又对地轨直线和地坪平面进行复验，结论合格，完全可满足使用要求。交付业主使用后，业主对承力地坪的施工质量非常满意。
经过二次调整安装完成后的承力地轨
施工完成后的承力地坪
6.2施工总结
6.2.1经验教训
通过运用该施工技术，减小了各工序累计误差。承力地轨单件长度达到78.40m，现场组拼后的地轨连体横向几何尺寸达到112.00m，工艺精度要求又很高。故方案把精度控制前移到各构件的制作、构件的组拼至安装、固定等工序的控制，达到减小误差的目的。
该技术的运用合理修改了方案。设计单位设计的角度主要偏重于安全性和功能使用要求，有时对施工工艺方面的问题难以考虑周全，在施工中实现设计意图会产生施工难度，这需要在充分理解设计意图基础上，加以沟通并合理地进行变更或调整。如钢结构在焊接过程中因焊接残余应力造成的焊接变形，一般也很难避免。由于焊缝长度的不对称、焊接位置的不对称、焊缝大小的不对称、钢材材质的不均匀、操作人员的操作习惯不同以及使用焊接电流大小不同等都会造成焊件的随机变形，在保证结构强度和满足使用功能的前提下，需要根据现场具体情况进行方案的调整，或会同设计单位进行设计变更。
7.结束语
该试验厂房承力地坪规模比较大，相比较于同类工程极为少见，而且相类似大型承力地轨施工技术，尚无成熟的施工经验以及施工工艺可借鉴。通过该工程的实践，积累的施工技术和质量控制的经验，施工成型后的地坪完全满足设计要求和实验需求。形成了一套成熟完整的施工技术，对今后类似工程的施工有很好的借鉴作用。
参考文献：
[1]钢结构工程施工质量验收规范GB50205——2001
[2]建筑钢结构焊接技术规范JGJ81——2002
[3]钢结构设计规范GB50017——2003
[4]建筑钢结构设计手册（冶金工业出版社）.