浅析钢结构收费大棚施工质量控制——以港珠澳大桥钢结构收费大棚为例

任海威，张永财

（港珠澳大桥管理局，广东珠海 519000）

0 引言

港珠澳大桥收费大棚钢结构位于珠澳口岸人工岛，作为标志性建筑是港珠澳大桥的重要空间节点，是通往港珠澳大桥的一座大门。设计采用大跨柔性屋面结构，体形不规则，呈月牙形曲面，桅杆与钢结构、玻璃屋面赋予了这一门户建筑恢弘的特性，如图1 所示。

图1 港珠澳大桥收费大棚效果

1 港珠澳大桥钢结构收费大棚

港珠澳大桥钢结构收费大棚分为“收费大棚”和“桅杆（塔柱）”两部分，两部分之间用“拉索”连接。收费大棚建筑面积2390m2，水平投影呈新月形，长187m，宽70m，高14.5m，双向10车道。桅杆（塔柱）与水平夹角约呈60°布置，建筑高度（桅杆最高点）53.64m。

收费大棚总用钢量约1700t，其中桅杆部分重量560t，收费大棚部分重量1140t。收费大棚为钢管与焊接H 型钢组合的单层壳体结构，桅杆为变截面钢箱结构。

桅杆主要由钢结构柱体、下部桩体以及拉索连接点的铸钢件组成，柱体和桩体内部有众多的加劲肋和隔板等。柱体和桩体以及铸钢件与钢柱连接均采用焊接，柱体钢结构、桩体材料为Q345B 材质，铸钢件为G20Mn5QT 材质。屋盖主要由钢管对接、角接、栓接而成。桅杆与屋盖通过11 根缆索相连，缆索有锚固系统和索体组成，锚固系统包括叉耳、叉耳接头、调节螺杆等组成。

钢结构收费大棚的对接接头熔透焊缝质量等级为一级，T形、十字形、角接接头熔透焊缝质量等级为二级，角焊缝质量等级为三级。钢结构防腐涂装前，需要进行抛丸除锈，要求表面粗糙度为Sa2.5 级（Rz50~85μm）。总涂层厚度为270μm，其中底漆为涂膜镀锌底漆1 遍60μm，环氧云铁中间漆2 遍75μm/遍，可覆涂丙烯酸聚氨酯面漆2 遍30μm/遍。

2 收费大棚钢结构施工质量控制要点

2.1 施工准备

从源头悉知图纸、设计文件资料，了解图纸构件尺寸相互关系，采取适宜本工程特点的施工方法和措施实现设计意图。组织设计、监理、施工等专业人员进行图纸会审，施工前根据图纸结合现场实际情况将存在的问题进行解析，创造良好的开工前提条件。根据设计图纸不断完善质量控制体系以及技术控制体系；审查收费大棚钢结构专项施工方案，保证针对性和适用性；工期安排应适当，制定质量控制专项方案，落实技术交底的准备工作。

2.2 材料质量控制

收费大棚钢结构工程中对原材料质量把控十分严格，钢材质量的优劣，将直接影响钢结构工程质量。根据设计及规范要求，建立原材的取样制度、抽检制度、检查制度，明确收费大棚钢结构材料质量要求和技术标准，加强人、材、机配备、组织工程管理、钢结构焊接检测程序等各个环节的管理，严禁不合格的材料用于工程，从而保证钢结构的材料质量和施工过程得以严格把控，将质量至上落在实处[1]。

2.3 制作加工、焊接质量控制

在收费大棚钢结构施工过程中，保证钢构件的制作加工、焊接质量、控制焊接变形和减少残余应力至关重要。例如钢桅杆制造时，钢桅杆划分成多个板单元独立进行预制，再进行整体总拼，要精确控制桅杆构件的尺寸必须先控制单元件的精确度。尤其是桅杆构件的翼缘板、横隔板等影响钢桅杆构件的单元件，精密仪器控制切割；控制焊接收缩和焊接变形，保证单元件的尺寸精度。严格按规定的钢结构施工工艺程序进行加工制作，确保每一个规定的检测尺寸均在公差范围内，单元构件组装精度是制作合格构件的前提[2]。

控制焊接缺陷是质量控制的主旨，控制焊接变形是制作合格构件的关键。编制适宜本工程的焊接专项工艺指导书，采用焊接评定试验，根据实验结果确定焊接工艺的合理性，总结焊接工艺评定报告，遵照执行将焊接工艺落实到实处，并加强过程中焊接质量的检查，确保焊接顺序以及工艺都符合设计要求。

2.4 防腐涂装质量控制

港珠澳大桥收费大棚桅杆构件体积较大，结构形式复杂，拼装焊接完成后无法进入打砂机打砂，且机械打砂容易有死角，故桅杆材料进场后先进行预处理（即打砂，除锈等级Sa2.5，表面粗糙度Rz50~85μm），钢桅杆内部需要浇筑混凝土，生产周期短，全部为室内加工，故打砂处理完成后直接进行构件加工。加工完后再进行防腐涂装，若有局部零星锈蚀，涂装前需要进行手工二次喷砂至喷涂条件。底漆和中间漆在工厂室内油漆喷涂车间进行喷涂，面漆由现场安装完成后整体喷涂。

钢材构件防腐涂装对收费大棚安全性、耐久性都具有较大影响。在海洋气候特殊环境下，适宜的钢结构涂装防锈防腐体系，才能确保使用功能和耐久性，因此选择优良防锈防腐的涂装材料，严格监督涂装工艺确保材料发挥其最佳性能，按照设计及规范要求对每一道防腐和涂装工序采取有效控制措施至关重要。

2.5 安装质量控制

港珠澳大桥收费大棚钢结构安装分为三部分：桅杆安装、收费大棚安装、拉索施工。收费大棚钢结构单个构件尺寸较大，运输困难，需要运送的设备较多，安装过程中必须使用专业设备。钢结构运输过程将构件在工厂整体放置支撑胎架上拼接，然后根据实际踏勘的结果结合汽车最大的运输能力，将构件尽可能少地分段。到现场后，再结合现场的条件和吊机起重能力进行地面预拼装，验收合格后再进行整体吊装，以减少高空焊接，保证焊接质量。钢桅杆施工过程根据施工场地能承受的荷载进行分段和吊机选型。

2.6 测量质量控制

港珠澳大桥收费大棚施工采用内控法进行平面控制测量，钢结构按相对标高法进行高程控制测量。收费大棚安装测量，通过计算确定安装后轴线及矢高，以及设计图纸上几何尺寸规定的测量数据，以设计标高、轴线为基准，以全站仪进行全面测量。支座预埋板安放尺寸与水平度的精度直接影响安装的精度，所以此项工作在构件拼装前预先进行。钢结构安装工程的测量、安装、校正、焊接之间协作是质量控制要点，而钢结构安装过程中的测量工作是根本要素。所以，测量工作必须按照一定的顺序贯穿于整个钢结构安装施工过程中，为能达到质量的预控目标，应根据实际工程状况编制测量专项方案并严格按方案进行测量质量控制[3]。

综上所述，港珠澳大桥收费大棚通过质量要点控制，实现建筑与高速公路一体化，塑造钢结构建筑空间与公路相融的建筑美，如图2 所示。

图2 港珠澳大桥收费大棚实景

3 结束语

随着社会的发展，钢结构收费大棚被高速公路广泛应用，其施工质量问题也越来越受关注。收费大棚钢结构质量有着多方面的影响因素，同时质量控制的途径也很多，包括源头控制材料、制作、安装等在内的每一个过程环节质量控制都尤为重要[4]。坚持质量标准，严格质量要点管理，采取有效的质量控制措施，切实解决钢结构收费大棚施工过程中的存在的问题，这样才能不断提高工程的质量。