高鐵站房大跨度鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架施工技術(shù)研究

張建林

（中鐵三局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山西太原 030006）

0 引言

新建川南城際鐵路自貢至宜賓線宜賓站站房項(xiàng)目候車大廳屋面結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架形式，鋼結(jié)構(gòu)含量1607t；網(wǎng)架面積21300m2；網(wǎng)架距離候車廳結(jié)構(gòu)樓板高度18.5m。鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架施工是本工程施工管理重難點(diǎn)，如何在保證安全、質(zhì)量的前提下快速實(shí)現(xiàn)網(wǎng)架安裝，對(duì)以后類似工程鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架施工技術(shù)研究具有一定的指導(dǎo)意義[1]。宜賓站效果如圖1 所示。

圖1 宜賓站效果

1 工程概況

新建川南城際鐵路自貢至宜賓線宜賓站站房及相關(guān)工程為渝昆高鐵與自宜鐵路的共用站房，站房分為西側(cè)式站房+高架站房+東側(cè)式站房3 個(gè)部分，站房總建筑面積47064m2，建筑高度34.55m。

站房屋蓋網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用四角錐焊接球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，設(shè)置結(jié)構(gòu)縫分為東站房、西站房和高架站房屋蓋鋼結(jié)構(gòu)。東站房屋蓋平面尺寸約185m×33m，最大跨度63m，最大矢高4m；高架站房屋蓋平面尺寸約110m×124m，最大跨度63m，最大矢高5m。西站房屋蓋平面尺寸約193m×48m，最大跨度81m，最大矢高10m。

2 施工總體安排

本項(xiàng)目屋蓋網(wǎng)架跨度最大達(dá)到81m，兩側(cè)土建結(jié)構(gòu)多處有夾層樓板，空間有限，大型設(shè)備難以就位吊裝，根據(jù)工期安排2 個(gè)月內(nèi)必須完成網(wǎng)架吊裝，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件，通過多方案比較，擬定高空散裝與分塊提升相結(jié)合的施工總體思路。

有夾層位置在樓面上搭設(shè)滿堂腳手架進(jìn)行高空散裝，中間區(qū)域網(wǎng)架則在9.45m 標(biāo)高樓面上進(jìn)行拼裝，待兩側(cè)結(jié)構(gòu)安裝完畢后，在9.45m 標(biāo)高平臺(tái)上設(shè)置門式提升架，按照天窗孔洞位置劃分提升單元進(jìn)行分區(qū)液壓提升，待提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高后再與兩側(cè)拼裝架體補(bǔ)桿進(jìn)行連接。圖2 為網(wǎng)架施工示意圖。

圖2 網(wǎng)架施工示意圖

3 施工準(zhǔn)備

3.1 機(jī)械準(zhǔn)備

本項(xiàng)目網(wǎng)架提升主要使用的機(jī)械設(shè)備為液壓提升器、液壓泵、同步系統(tǒng)[2]。

3.1.1 液壓提升器

根據(jù)網(wǎng)架重量計(jì)算，提升器主要為TLJ-600 型提升器，額定提升能力為600kN；提升器安全系數(shù)不小于1.25。根據(jù)每一個(gè)吊點(diǎn)荷載配置提升器。表1 為提升器及鋼絞線選型。

表1 提升器及鋼絞線選型

3.1.2 液壓泵原系統(tǒng)

動(dòng)力系統(tǒng)由TL-HPS-60 型液壓泵源系統(tǒng)（為提升器提供液壓動(dòng)力）及電氣控制系統(tǒng)組成，每臺(tái)泵站有兩個(gè)單泵（獨(dú)立工作），每個(gè)單泵能夠驅(qū)動(dòng)四臺(tái)提升器，一臺(tái)泵站能夠驅(qū)動(dòng)8 臺(tái)提升器共同作業(yè)。

3.1.3 同步系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)控制液壓同步提升技術(shù)的設(shè)備主要采用計(jì)算機(jī)控制，能夠全自動(dòng)完成同步升降、實(shí)現(xiàn)力和位移控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報(bào)警等多種功能，是一種集機(jī)、電、液、傳感器、計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)于一體的現(xiàn)代化先進(jìn)設(shè)備。

3.2 材料準(zhǔn)備

提升所用鋼絞線直徑為17.8mm，鋼絞線安全系數(shù)不小于2，根據(jù)荷載計(jì)算，每個(gè)提升點(diǎn)鋼絞線數(shù)量均設(shè)置2 根。單根鋼絞線最大承載力為355kN。

4 理論計(jì)算

為驗(yàn)證方案的可行性，根據(jù)設(shè)計(jì)建立網(wǎng)架線性模型，采用有限元軟件進(jìn)行了計(jì)算，主要計(jì)算結(jié)構(gòu)的最大下?lián)狭俊⒕W(wǎng)架應(yīng)力比、最大提升反力、最小屈曲系數(shù)等[3]。計(jì)算結(jié)果如下。

4.1 網(wǎng)架分片受力計(jì)算

表2為網(wǎng)架分片受力計(jì)算。

表2 網(wǎng)架分片受力計(jì)算

4.2 提升平臺(tái)受力計(jì)算

表3為提升平臺(tái)受力計(jì)算。

表3 提升平臺(tái)受力計(jì)算

5 實(shí)施方案

5.1 架體拼裝

網(wǎng)架架體拼裝分為兩部分，高空散裝與分塊提升。兩者區(qū)別在于高空散裝施工區(qū)域?yàn)閵A層部位，需在搭設(shè)好的腳手架平臺(tái)上進(jìn)行網(wǎng)架拼裝，而分塊提升區(qū)域網(wǎng)架拼裝則是直接在混凝土結(jié)構(gòu)板上進(jìn)行拼裝，拼裝完成后需通過提升架提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高，下面以分塊提升方案做重點(diǎn)介紹[3-4]。

5.2 提升架安裝

提升架立柱為4 根Q235B φ140 鋼管；斜支撐為Q235B，規(guī)格為L50mm×5mm 的角鋼，其余連接板均為Q235B 鋼板；平面尺寸1.7m×1.7m。提升架頂采用熱軋H 型鋼HW300mm×300mm×10mm×15mm 作為胎帽，采用雙拼熱軋H 型鋼HN500mm×200mm×10mm×16mm作為底座梁，采用雙拼熱軋H 型鋼HN500mm×200mm×10mm×16mm 作為提升梁，胎帽、底座梁和提升梁均為Q355 材質(zhì)。提升架高度18m，滿足提升17.5m 的要求。

5.3 提升器安裝

提升器放置在提升架的提升鋼梁上部，鋼絞線穿過提升器與下部提升點(diǎn)連接。檢查液壓泵站、控制系統(tǒng)、液壓提升器各類編號(hào)是否對(duì)應(yīng)；檢查錨具液壓缸松、緊動(dòng)作是否正確。圖3 為節(jié)點(diǎn)1，圖4 為節(jié)點(diǎn)2。

圖3 節(jié)點(diǎn)1

圖4 節(jié)點(diǎn)2

5.4 網(wǎng)架提升

（1）分級(jí)加載。對(duì)網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行試提升檢驗(yàn)，緩慢分級(jí)加載，依次增加。在檢查各部分無異常的情況下，加載到100%直到網(wǎng)架結(jié)構(gòu)全部脫離拼裝胎架。

（2）結(jié)構(gòu)離地檢查。網(wǎng)架提升單元離開拼裝胎架500mm 后，液壓提升系統(tǒng)設(shè)備鎖定，空中停留12h，組織進(jìn)行全面檢查，各項(xiàng)檢查合格再正式提升。

（3）整體提升。整體提升過程中，提升器每次行程為250mm，整體提升速度約5m/h。結(jié)構(gòu)在提升至設(shè)計(jì)位置后暫停；對(duì)各吊點(diǎn)進(jìn)行微調(diào)，使主網(wǎng)架各層弦桿精確到達(dá)設(shè)計(jì)位置。該過程為提升關(guān)鍵工序，需嚴(yán)格控制好各吊點(diǎn)提升加載力。

5.5 網(wǎng)架補(bǔ)桿

暫停液壓提升系統(tǒng)設(shè)備工作，提升部分網(wǎng)架與原位拼裝部分網(wǎng)架需迅速補(bǔ)桿連接，焊接成為整體受力體系，所有焊縫經(jīng)探傷合格后方可進(jìn)行下一步卸載。

5.6 卸載

首先按計(jì)算的提升載荷為基準(zhǔn)，所有吊點(diǎn)同時(shí)下降卸載10%；在此過程中會(huì)出現(xiàn)卸載速度較快的點(diǎn)將載荷轉(zhuǎn)移到卸載速度較慢的點(diǎn)上，以至個(gè)別點(diǎn)超載。因此，需要進(jìn)行調(diào)整泵站的頻率，使下降速度放慢，并監(jiān)控計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的壓力和位移值。按照以上動(dòng)作反復(fù)操作，直至鋼絞線徹底松弛。

5.7 變形監(jiān)測(cè)

提升過程中，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位構(gòu)件應(yīng)力、位移情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變情況，可以確保結(jié)構(gòu)的安全性，有助于對(duì)結(jié)構(gòu)性態(tài)進(jìn)行詳細(xì)的分析和診斷。

經(jīng)分析，鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架施工階段，測(cè)點(diǎn)最大拉應(yīng)力為72.5MPa，最大壓應(yīng)力分79.5MPa，豎向位移變化最大為32mm，均符合設(shè)計(jì)要求。

6 注意事項(xiàng)

本項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架提升施工內(nèi)容為超危工程，項(xiàng)目前期就本方案與設(shè)計(jì)院進(jìn)行了多次溝通，對(duì)提升架下部結(jié)構(gòu)梁進(jìn)行了加強(qiáng)處理；同時(shí)項(xiàng)目組織有關(guān)專家對(duì)本方案進(jìn)行了專家論證，方案通過專家論證，得到了建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位及監(jiān)理單位的一致認(rèn)可[5]。

網(wǎng)架提升前期項(xiàng)目對(duì)本項(xiàng)施工涉及的管理人員、施作人員進(jìn)行了詳細(xì)的交底，同時(shí)對(duì)施工安全措施進(jìn)行了周詳?shù)目紤]和落實(shí)，所有特種人員均持有特殊工種證。

網(wǎng)架補(bǔ)桿焊接過程中需對(duì)提升鋼絞線進(jìn)行有效保護(hù)，防止焊渣飛濺，對(duì)鋼絞線造成破壞。

7 結(jié)語

本工程為新建高鐵站房候車大廳大跨度鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架工程，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)空間極其有限，大型設(shè)備難以就位吊裝，時(shí)間緊、任務(wù)重等情況，通過研究摸索，創(chuàng)新了高鐵站房大跨度鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架施工技術(shù)，解決了安裝難題。采用該技術(shù)取得了良好的效果，保證了工期、質(zhì)量和安全目標(biāo)，取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。本技術(shù)對(duì)有限作業(yè)場(chǎng)地、大跨度站房鋼結(jié)構(gòu)施工、其他公建鋼結(jié)構(gòu)施工均有借鑒和廣泛推廣應(yīng)用價(jià)值。