大型高鐵站房主體鋼結構施工技術

董彥習

摘? ? 要：紅島站房鋼結構施工的關鍵是解決大型大型行走式塔吊布置并保證施工安全。避免影響其他工程施工、避免受制于其他工程施工進度是紅島站房鋼結構施工規避風險的首選。

關鍵詞：大型高鐵;站房主體;鋼結構;施工技術

1? 工程概括

紅島站是連接濟青高鐵、青連鐵路的重要樞紐車站。站房形式為線上式站房，站房建筑面積為70000m2，本工程站房鋼結構長262m，寬248m，候車層為箱型平面桁架，屋蓋為多跨連續三角形空間管桁架結構，候車層頂標高為+9.400m，屋蓋標高范圍為+23.122m～+42.250m。鋼結構部分總用鋼量約5萬噸。

2? 工程實施難點

2.1? 工期緊，工程質量要求高

紅島站房集城市軌道、長途汽車、出租車和社會車輛等多種交通設施及交通方式于一體的客運綜合交通樞紐。如何在此短工期內，對深化設計、制作、安裝等各個環節的統籌協調，并保證工程質量成為施工最大的難題。

2.2? 鋼結構吊裝量大，大型機械使用多

本工程中使用的大型吊裝設備較多，高峰時現場布置6臺行走式塔吊，2臺大型履帶吊及若干汽車吊。鋼結構吊裝量大，吊裝作業頻繁，對機械的組織、協調與調度管理難度大。為解決工程施工難點問題，項目部決定采用BIM技術輔助施工，并根據施工特點提出兩種施工方案，運用BIM技術對兩種施工過程進行模擬、對比分析，以達到優化空間結構、合理安排施工組織的目的。

3? 鋼結構安裝思路

（1）實施分階段施工：根據站房工程結構形式總體上將整個鋼結構工程劃分為候車層和屋蓋兩大階段來組織實施，該兩部分結構體系類型基本相似，施工方法的選擇基本相同。

（2）實施平面分區施工：鋼結構分布面積大，根據工期要求各分區必須同步施工，有利于與混凝土及裝飾幕墻等專業進行相應的分區穿插施工，保證整個項目的工期。

（3）采取高效、安全的安裝作業方式：采用起重能力大、機動性好的吊裝機械實施機械化吊裝作業，提高安裝效率。

（4）合理實施分段、分單元安裝：對鋼管柱和平面箱形桁架等主要構件進行合理分段，以降低鋼結構制作、運輸、安裝的難度。同時對屋蓋管桁架進行分區分單元拼裝，提高安裝效率，減少高空作業。

（5）充分保證與相關工程施工的銜接與協調：全面考慮與正線橋鋪軌、東西落客平臺以及站臺等，在施工總平面布置、施工順序、進度節點等方面的充分銜接和協調。

（6）根據結構自身特征、施工工期、現場施工條件以及大型行走式塔吊、履帶吊的市場情況，通過綜合對比分析，確定站房鋼結構鋼結構吊裝的總體方案為：采用多臺大型行走式塔吊或履帶吊、分區對稱向南北退步行走、分單元逐層吊裝到位的吊裝方案。

4? 主要施工方案

4.1? 行走式塔吊布置

行走式塔吊設置在-2.9m標高混凝土結構上，兩條軌道間距12m，分別設置在截面為1400×2600mm和1200×2400mm混凝土梁上，行走式塔吊臨時支撐體系包括軌道、軌道梁等。塔吊荷載的傳遞途徑為：軌道→軌道梁→混凝土梁→混凝土柱→樁基礎→地基（如圖1）。

4.2? 候車層及旅服夾層鋼結構施工

本工程站房候車層（標高為+9.400m）平面尺寸為173m×320.1m，結構形式采用鋼管混凝土柱+鋼桁架結構，主要由圓管柱、箱型平面桁架及鋼梁組成，鋼桁架高度為2.7m，跨度為6.4m～25.7m，單榀桁架重量為5.0t～67t，旅服夾層（標高為+17.000m）為鋼框架結構，主要由箱型鋼柱、箱型鋼梁及H型鋼梁組成。

候車層桁架及旅服層主梁安裝主要使用6臺行走式塔吊安裝，鋼梁等次要構件采用汽車吊輔助安裝。根據行走式塔吊吊裝工況和行走路線的分析，結合鋼結構制作、運輸及現場安裝將每兩個軸線之間的結構劃分為一個施工單元，共11個。先施工D～E軸單元，然后以J軸為中心向南北兩側同步施工，最后施工C～D軸單元。同一施工單元內，行走式塔吊平行施工，候車層與旅服夾層鋼結構同步施工。

4.3? 屋蓋鋼結構安裝

（1）屋蓋鋼結構構件分段。綜合考慮吊裝機械布置、桁架結構形式、運輸及安裝的可行性等，將每榀主桁架分為13段。分段后桁架長度為11.2m～25.6m，重量為6.82t～21.86t。次桁架其重量較輕，最小跨度4.8m，最大跨度33m，考慮到構件的結構形式及運輸可行性將次桁架分為10段，分段后次桁架長度為4.8m～17.3m，重量為0.9t～4.6t。屋蓋構件分段后，主桁架桁架重6.82t～21.86t，次桁架重0.9t～4.6t，托桁架重3.3t～28.41t，圓管支撐、檁條等構件重量均小于2t。典型主桁架分為13段，塔吊最小吊重為14t，故重量小于14t的構件均能滿足起重性能要求。

（2）三角管桁架現場拼裝。拼裝場地根據現場主要拼裝平臺的分布、現場拼裝胎架及拼裝用吊車通道的布置、材料堆場的布置、拼裝設備的合理分布進行現場拼裝場地的合理布置。

先將三根主弦桿按編號及順序，在拼裝胎架上定位，檢查復測三根主弦桿胎架上的定位點數據，及時調整偏差，達到設計圖要求后固定定位，交付檢驗，合格后將三根主弦桿固定定位，然后將直腹桿、斜腹桿與水平直腹桿與水平斜腹桿按照深化設計施工圖分別固定定位，檢驗合格后，轉下一道焊接工序，整榀桁架定位完成后開始焊接，拼裝班組繼續拼裝下一榀桁架。根據設計要求，跨度大于8m時兩端鉸接的簡支梁均需按 L/800制作起拱。

（3）三角管桁架安裝。三角管桁架分單元流水安裝，單元內臨時支撐安裝好后，吊裝桁架，吊裝較重構件前先進行試吊。桁架吊裝順序為：先安裝有兩個支撐點的橫向桁架，后安裝相鄰縱向桁架，優先形成局部穩定小單元;先安裝中間部分桁架，后安裝兩側及懸挑部分桁架。

根據吊裝分段的劃分及構件截面尺寸，主桁架采用用4個吊點吊裝，吊點布置方法及原則如下：[①]通過電腦模擬查找每個分段的重心位置，根據重心位置布置吊點。[②]吊點布置的位置要保證構件起吊后基本平衡或通過微調即可達到平衡。[③]吊點布置位置須考慮起吊后的受力情況，盡量保證所有吊點均勻受力。

（4）屋蓋鋼結構的卸載。本工程臨時支撐卸載遵循卸載過程中結構構件的受力與變形協調、均衡、變化過程緩和、結構多次循環微量下降并便于現場施工操作即“分區、分節、等量，均衡、緩慢”的原則來實現，并遵循結構最終變形最大位置先卸載的原則。

5? 結語

由于此工程工期緊、工程量大，確定一個關鍵的施工流程及施工方案是解決生產安全、質量、進度的好途徑。本文主要介紹了已經應用的鋼結構施工技術，整個鋼結構施工過程中，現場拼裝焊接、現場安裝焊接等經過焊縫探傷檢測，焊縫探傷一次合格率達到98.6%，鋼結構安裝精度均滿足設計要求。

參考文獻：

[1] 張建平.BIM技術的研究與應用[J].施工技術，2011（1）：15～18.