淺談軌道交通高架車站大體積鋼結構屋架吊裝精度控制

朱童

（上海黃浦江大橋建設有限公司，上海市 200090）

1 概述

（1）上海軌道交通16號線龍陽路車站北側毗鄰上海磁懸浮車站，東西側均為既有城市道路，南側為公交樞紐，周邊均為高密度住宅和商業區，建成后實現與軌交2號、7號，磁懸浮線的綜合換乘。該車站施工用地相對緊張、社會風險極大，其鋼結構屋架工程是上海軌道交道網絡中高架車站體量較大而且造型相對新穎的（見圖1）。

圖1 龍陽路站鋼結構屋架結構整體軸側圖

（2）龍陽路站屋架形式如圖2所示，結構為鋼拱+桅桿斜拉剛性體系，桅桿拉索+TFE防水膜為柔性體系。鋼拱為主受力結構，分為主拱和次拱，屋面荷載和次拱均通過縱橫桁架傳遞到主拱，再由主拱傳遞到車站鋼筋混凝土結構，膜材通過拉索和桅桿張拉成型，主體結構全焊接。該車站屋架總長244 m、跨度41.2 m（投影寬度為51.916 m），建筑面積約12 668 m2，主體結構用鋼量1 000 t以上。

圖2 龍陽路站鋼結構屋架結構單元示意圖

2 吊裝方案

2.1 方案分析

（1）根據設計方案，分析受力關系，該鋼結構屋架的物理吊裝順序應為：

主拱→次拱→桁架→桅桿→接索。

（2）由于主拱、次拱的單榀構建尺寸較大，考慮運輸和吊機選擇，將主拱、次拱分段預制，且中間段尺寸設置相同。根據圖1所示，主拱9榀（1-9軸），次拱8榀。

（3）次拱荷載是通過主拱間桁架受力的，且主次拱均分段吊裝，因此分段處須設置臨時承重體系，承擔拱體結構安裝完成前的自重和施工荷載。

（4）主次拱安裝焊接完成后，施工橫向桁架和桅桿，后安裝桅桿、拉索，最終完成主體結構安裝。考慮承重體系的投入和施工流水安排，按圖2所示的基本單元將整個屋架架構劃分為若干單元進行安裝作業，每個單元完成后實施承重體系的拆除并移至下一單元。

（5）由于車站同步施工的有土建二結構、鋪軌、裝修、機電等多個專業交叉進行，導致站臺上無法搭設滿堂腳手架作為承重體系，因此設置獨立承重支架作為主次拱承重。主拱兩端固定在混凝土結構上，因此于中間分段處設置兩套承重支架。次拱為懸挑結構，因此在施工時須設置四套承重支架。

2.2 方案確立

（1）根據上述分析，可以基本確定吊裝時的分段及承重支架設置，如圖3、圖4所示。

圖4 次拱分段及承重支架示意圖

（2）吊裝具體步驟：

吊裝劃分三個單元，以第一單元為例，吊裝步驟為：9軸、8軸、7軸鋼柱吊裝→9軸線主拱→8軸線主拱→1/8軸線次拱→9軸與1/8軸間梁間支撐吊裝→1/8軸與8軸間梁間支撐吊裝→按照上述步驟完成8軸～7軸間主拱及梁間支撐安裝→9軸～7軸間結構索安裝→8軸～7軸間結構索張拉。

3 難點分析

由于該屋架結構構造新穎，構件尺寸大，多為弧形結構，高空作業平臺狹窄，而且工期緊張，因此在方案階段須對吊裝作業的精度控制做好提前分析。

3.1 主次拱安裝質量精度控制

鋼結構跨度為41.2 m，主拱構件外形尺寸最大為700 mm×400 mm×70 000 mm，其上翼緣有索孔和索拉板,其安裝的質量精度直接影響到后續索膜的安裝。

3.2 弧梁安裝精度控制

弧梁均為單管撐，其法線與地面之間的夾角為17.2°；弧梁上有筋板和索膜拉板，其安裝的質量精度直接影響到后續索膜的安裝。

3.3 懸挑結構拼安裝精度控制

懸挑結構位于車站軸線方向的兩端，為曲面異型管桁架，外形尺寸為4 000 mm×45 555 mm；每榀分為5個拼吊裝單元，因桁架內側弦桿上有索節點板和膜節點拉板且較復雜。

4 控制措施

4.1 主次拱安裝精度控制

主拱分5段預制安裝，次拱分3段預制安裝。安裝順序均為中間段-兩側梁段，因此中間段的精確定位是主次拱安裝精確控制的關鍵。為確保承重，預先在中間段承重支架上安裝千斤頂，在中間段下部設置頂板，組成支撐體系。為確保精度，中間段吊裝至千斤頂上之后，采取三塊十字形定位鋼板作為中間段精度調整裝置，定位鋼板分設縱橫向長孔，配合螺栓，可在調整千斤頂后進行精確的位置調整（見圖5）。

圖5 千斤頂調節裝置安裝示意圖

中間段調整就位后鎖定，后續安裝兩側的梁段，為確保梁段對接和焊接的準確性，梁段間通過碼板先行固定，然后進行復測工作，如有偏差通過碼板螺栓調整，準確無誤后方可進行梁段的焊接（見圖6）。

圖6 碼板設置示意圖

4.2 弧梁安裝精度控制

由于弧梁分三種規格，車站縱軸線兩側的弧梁均為單管撐，上有拉索錨板（見圖7）。其安裝質量直接影響索膜安裝的質量，采取的精度控制措施是：（1）安裝前應檢查螺孔及拱間中心位置（在制作時完成標示）；（2）測量已安裝焊接調整到位的拱間距，對弧梁長度按拱間中心位置對稱進行修正（制作時預先留長20 mm）；（3）模擬吊裝實際情況，在吊裝時按計算結果預先抬高20 mm，確保松鉤時，基本與設計狀態相同；（4）吊裝時，對稱設置4根攬風繩，以利調整構件的南北側位置。

圖7 弧梁示意圖

4.3 懸挑結構拼安裝精度控制

由于懸挑結構跨度41 m，單個構件重17 t，而且車站端頭無大型吊機作業條件，因此對懸挑結構進行地面胎具分段制作再分段吊裝的方式（見圖8）。為確保制作精度，將懸挑結構分成5個單元（見圖9），根據其共同的結構形式制作1:1工裝胎具，拼裝下胎后及時標示測點位置，在主拱調整到位后標示出撐管的十字軸線，在吊裝過程中結合測點綜合調整，單元吊裝時，預先起拱20～30 mm（縱向），確保松鉤時，基本與設計狀態相同。

圖8 懸挑結構示意圖

圖9 懸挑結構分段圖

5 結語

該站鋼結構屋架結構形式是同類軌道交通高架車站建筑造型中相對新穎的，而且由于該站最終將實現五線換乘，成為該地區最大的軌道交通樞紐，即將成為一個新的城市地標。在實際施工中，該站鋼結構主體結構安裝僅用了一個月的時間，且質量控制良好。因此，加強對此類車站鋼結構屋架吊裝的精度控制研究是對城市軌道交通的發展具有借鑒意義的。