超長(zhǎng)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)跨鐵路營(yíng)運(yùn)線快速施工技術(shù)

郭增鋒

山西四建集團(tuán)有限公司（030000）

0 前言

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)因其跨越正在運(yùn)營(yíng)的鐵路線，鐵路運(yùn)營(yíng)窗口給施工留設(shè)的間隙較小，不能滿足大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)跨越鐵路線多次拼裝時(shí)間。超長(zhǎng)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)網(wǎng)格單元相互獨(dú)立，就需要多次跨越鐵路線進(jìn)行基準(zhǔn)跨網(wǎng)格的合龍，且每一次進(jìn)行基準(zhǔn)跨的拼裝都需要單獨(dú)申請(qǐng)拼裝窗口時(shí)間，這就會(huì)直接影響鐵路線的運(yùn)營(yíng)，造成跨越鐵路營(yíng)運(yùn)線的超長(zhǎng)大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)合龍難度極大，拼裝時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)施成本高，安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)極高，且直接影響鐵路營(yíng)運(yùn)線的施工。

針對(duì)此進(jìn)行研究，得到網(wǎng)架懸拼散裝跨伸縮縫施工方法[1]。該方法可以有效減少網(wǎng)殼跨鐵路營(yíng)運(yùn)線合龍次數(shù)，減少對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)的影響。

1 工程概況

某鐵路專用線防塵封閉鋼網(wǎng)殼工程,結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)988 m，跨度89 m，設(shè)六道變形縫，四角錐螺栓球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，投影面積87 594.8 m2，是大型的跨鐵路螺栓球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)工程。網(wǎng)殼沿縱向覆蓋范圍內(nèi)橫跨兩條正在運(yùn)營(yíng)的鐵路線（如圖1、圖2 所示）。施工期間，鐵廠正常裝卸鐵粉，每日施工間隙僅6 h，施工工期為2 個(gè)月，施工難度較大。

圖1 施工期間橫跨鐵路線

圖2 施工場(chǎng)地條件

2 網(wǎng)格結(jié)構(gòu)跨伸縮縫施工

針對(duì)超長(zhǎng)大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)多伸縮縫的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)可拆式伸縮縫連接桿件，將結(jié)構(gòu)兩側(cè)網(wǎng)格單元臨時(shí)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)基準(zhǔn)跨拼裝完成多個(gè)網(wǎng)格單元的拼裝。桿件的選擇原則上采用結(jié)構(gòu)相同材料，按照驗(yàn)算結(jié)果提前在伸縮縫兩側(cè)螺栓球部位增設(shè)螺栓孔[2]。

采用3D3S 軟件建立網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)整體模型，將伸縮縫的上弦、下弦及腹桿采用結(jié)構(gòu)中現(xiàn)有截面的桿件連接起來(lái)，進(jìn)行連接桿件的驗(yàn)算（如圖3 所示）。確定螺栓孔的位置、臨時(shí)桿件的長(zhǎng)度、錐頭、套筒、頂絲、螺栓等的型號(hào)規(guī)格。

圖3 跨伸縮縫桿件連接示意

臨時(shí)連接桿件與網(wǎng)架桿件同時(shí)進(jìn)行加工，腹桿相交處需留設(shè)相貫切口，采用相貫線進(jìn)行切割。安裝時(shí)采用專用扳手，腹桿相交處采用坡口焊，焊縫等級(jí)同桿件與錐頭連接焊縫。待整個(gè)網(wǎng)架安裝完成后進(jìn)行伸縮縫連接桿件的拆除。基準(zhǔn)跨就位后，網(wǎng)殼在空中進(jìn)行散拼，跨越伸縮縫部位通過(guò)臨時(shí)結(jié)構(gòu)桿件直接過(guò)渡，直至整個(gè)網(wǎng)殼空中散拼完畢（如圖4所示）。

圖4 跨伸縮縫拼裝

3 大跨度網(wǎng)殼跨鐵路線拼裝

針對(duì)大跨度螺栓球網(wǎng)殼跨越多條鐵路線的施工難點(diǎn)，采用基準(zhǔn)跨順鐵路線方向拼裝、旋轉(zhuǎn)就位、高空拼接工藝，實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)營(yíng)時(shí)間窗口快速合龍。

基準(zhǔn)跨拼裝方式為“雙側(cè)拼裝，一側(cè)地面散拼，空中旋轉(zhuǎn)對(duì)接”的施工方法。將基準(zhǔn)跨分為兩段，一段在支座上進(jìn)行續(xù)拼，另一側(cè)在地面放樣后設(shè)置臨時(shí)支撐點(diǎn)，順鐵路線在地面上進(jìn)行拼裝。當(dāng)兩段網(wǎng)架拼裝至最后2～3 個(gè)單元網(wǎng)格時(shí)，順鐵路拼裝網(wǎng)格單元整體旋轉(zhuǎn)，兩側(cè)網(wǎng)格空中合龍[3]。

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力根據(jù)施工工況的不同，會(huì)發(fā)生較大的變化。在模擬分析中，選取不同施工階段的位移敏感點(diǎn)（下弦球處），提取其在自重作用下的豎向位移，作為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的參考值。實(shí)測(cè)變形值小于模擬變形控制值則結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程可靠，精度滿足要求（如圖5、圖6 所示）。

圖5 基準(zhǔn)網(wǎng)格拼裝

圖6 網(wǎng)格變形分析與實(shí)測(cè)值

4 山墻網(wǎng)格結(jié)構(gòu)安裝

縱向網(wǎng)殼安裝完成后，再進(jìn)行山墻網(wǎng)格安裝。山墻網(wǎng)架采用散拼法進(jìn)行，首先從靠近網(wǎng)殼支座處由底部往頂部開始安裝，第一列網(wǎng)格安裝完成后，再安裝第二列網(wǎng)格，采用由頂至底的安裝方法依次往山墻另一端進(jìn)行安裝（如圖7 所示）。

圖7 山墻網(wǎng)格安裝

5 多網(wǎng)格跨支座施工

螺栓球網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，其支點(diǎn)（柱網(wǎng)）為2～3個(gè)網(wǎng)格及6～12 m 不等。安裝至無(wú)支點(diǎn)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)置臨時(shí)拔桿進(jìn)行過(guò)渡，防止該部位網(wǎng)格變形。連接方式為在桿頂端一側(cè)焊接倒鏈掛點(diǎn)，拔桿安裝于網(wǎng)格球相鄰的位置，安裝完后及時(shí)用倒鏈抱拉網(wǎng)格球。柱網(wǎng)網(wǎng)格內(nèi)，兩個(gè)網(wǎng)格設(shè)置一個(gè)臨時(shí)拔桿（如圖8 所示）。

圖8 臨時(shí)拔桿施工示意圖

6 網(wǎng)殼安裝監(jiān)測(cè)監(jiān)控措施

基準(zhǔn)跨安裝完成后，網(wǎng)架每向前安裝一排，對(duì)基準(zhǔn)跨處網(wǎng)格球節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)及支座位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，選一端支座為監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)。

每個(gè)網(wǎng)格拼裝完成后用全站儀測(cè)量各支座點(diǎn)高程，經(jīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)滿足要求后方可進(jìn)行下一網(wǎng)格的拼裝。網(wǎng)架拼裝過(guò)程中，采用紅外線測(cè)距儀進(jìn)行同步觀測(cè)控制。

為保證網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安全性，網(wǎng)殼在拼裝過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行撓度檢測(cè)。首先在網(wǎng)架拼裝過(guò)程中，跟蹤測(cè)量網(wǎng)架四等分點(diǎn)撓度，超出正常值時(shí)及時(shí)調(diào)整[4]。其次，在網(wǎng)架整體就位后，進(jìn)行一次撓度檢測(cè)并記錄。檢測(cè)過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)撓度變形超出正常值時(shí)，應(yīng)停止施工，及時(shí)通報(bào)設(shè)計(jì)人員并分析原因，采取措施。最后屋面板安裝完成后再進(jìn)行一次撓度檢測(cè)并記錄。

7 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)超長(zhǎng)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)分段多的特點(diǎn)，采用跨伸縮縫施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)基準(zhǔn)跨完成全部分段，有效減少網(wǎng)殼跨鐵路合龍次數(shù)，減少對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)的影響。

針對(duì)大跨度螺栓球網(wǎng)殼跨越多條鐵路線的施工難點(diǎn)，采用基準(zhǔn)跨順鐵路線方向拼裝、旋轉(zhuǎn)就位、高空拼接工藝，實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)營(yíng)時(shí)間窗口快速合攏。