跨運營鐵路線上蓋結構支模方法分析

李志強，廖萬林，張大祥，王 磊，黃京新

(中鐵建工集團有限公司，北京 100060)

1 工程概況

株洲火車站改擴建工程主要為拆除既有的火車站站房結構、跨越站場既有的進站天橋和站臺雨棚，跨越站場新建150m長的地下出站地道和社會車輛通行地道、跨越站場新建高架候車廳及新建火車站站房。新建火車站由東、西兩側站房及高架候車室組成，屬于高架車站，高架候車室跨越整個鐵路軌道站場，橫跨矗立于乘車站臺、鐵軌上空。

由于9～10股道鐵路線完全不能停運，需在列車運營的工況下施工其上方高架候車廳，受其影響區域平面尺寸為12.4m×90m。高架候車廳為混凝土結構，樓板厚度為150mm，主梁最大截面尺寸為1 000mm×2 000mm，梁最大跨度為20.42m，如圖1所示。

圖1 高架候車廳

2 支模方法分析

2.1 工況條件

9～10股道鐵路線區域工況條件較為復雜，股道上方有帶高壓電的接觸網，沿著鐵軌側延續不斷；平均每20min有1輛列車通行，并且24h不間斷。在此條件下，在其上施工樓板結構需保障不干擾列車行車，不逼停列車；同時需避免觸碰高壓接觸網，以防造成人員傷亡和破壞接觸網線路。

2.2 傳統支架法

接觸網上空施工橫跨整個站場的高架候車廳結構，若模板支撐架體搭設于鐵路股道路基上，則支撐架體與鐵路股道和接觸網存在無法協調的空間位置沖突，且影響股道上列車的通行。傳統支模體系顯然不適合此工況條件。如何避免此區域內搭設模板支撐體系和在樓板建設過程中避免對鐵路列車通行產生影響是難點和關鍵所在。

2.3 貝雷架平臺轉換法

根據以上分析條件，在不停運的9～10股道鐵路線上空搭設貝雷架平臺，一方面可作為模板支撐體系的基礎平臺，另一方面貝雷架平臺可防護不被股道上空帶電的接觸網傳電，如圖2所示。然而此貝雷架平臺搭設和拆除施工較為不便。貝雷架平臺由多片貝雷梁組裝而成，單片貝雷梁質量大，需要在搭設地點采用起重機械逐片吊裝就位后，實地逐片組裝完成。另外，在列車通行頻繁的情況下，需要在列車通行的間隙組裝貝雷梁以形成貝雷架。按照此貝雷架平臺方法施工樓板結構效率低，且存在較大安全風險。

圖2 貝雷架平臺(單位：m)

另一方面，候車廳樓板結構完成后，即樓板混凝土澆筑完成后，需拆除貝雷架平臺。因貝雷架平臺上空已經建設完成整塊的混凝土結構樓板，下方又存在通行的鐵路列車，拆除貝雷架平臺顯得無從下手。通常做法為，待無列車通行時，先解體貝雷架為單片貝雷梁，并在拆除地點的一側采用牽引機械拖拉貝雷梁，從鐵路股道上空抽出至旁邊無鐵路股道的一側。此拆除方法同樣存在拆除效率低、影響因素過多、容易發生安全事故的缺陷。

2.4 鋼支撐平臺轉換法

在貝雷架平臺方法的基礎上，需研究更為安全、工效更高的支模方法。一方面要克服模板支撐體系基礎平臺搭設工效問題，另一方面解決拆除模板支撐體系基礎平臺的安全性問題。

通過研究，采用在股道和接觸網上方架設鋼結構臨時支撐平臺作為主要傳力結構的方法，即架設鋼支撐平臺作為樓板結構支模體系基礎平臺。相對于貝雷架平臺，首先，鋼支撐平臺可在他處整體組裝后，再吊運至股道上空，工效明顯提高；其次，鋼支撐平臺具有可整體滑移拆除的條件，無需小塊拖拉牽引拆除，安全性高，如圖3所示。

圖3 鋼支撐平臺

鋼結構支撐平臺主要由鋼立柱、主次鋼梁、滑移軌道梁、斜撐及鋼板構成，分為承力平臺和拆卸平臺兩大部分。平臺各構件通過汽車式起重機架設于鄰近已完成的高架候車廳混凝土樓面上進行吊裝。平臺施作完成后，在支撐平臺上搭設滿堂支撐架體以便上部混凝土結構施工。待樓板結構混凝土強度達到要求后，通過平臺的滑移軌道梁及槽鋼滑道將支撐平臺鋼架頂推滑移至兩側的拆卸平臺，最后再拆卸平臺上吊裝支撐平臺。

3 鋼支撐平臺安裝及拆除

3.1 安裝

鋼支撐平臺各構件均為鋼結構，采用汽車式起重機吊裝。起重設備可架設于鄰近已完成的結構樓板上，同時需對樓板結構進行補強處理，如圖4所示。其中鋼柱構件需逐個進行吊裝和安裝；待鋼柱安裝完成后，依次安裝柱間支撐和滑移軌道梁；主、次鋼梁可拼裝組合，分塊吊裝、安裝，可在地面或者鄰近樓板結構面先進行拼裝分塊，然后整體吊裝，以提高工效。

圖4 鋼支撐平臺各構件安裝示意

本工程采用2臺80t汽車式起重機站位于鄰近已施工完成的候車廳結構樓板上，安裝臨時鋼梁、鋼柱結構。汽車式起重機支腿下方均需設置轉換梁，將支腿反力轉換至混凝土梁上。鋼柱和軌道梁依次分段吊裝，分段最大質量7.8t，最大吊裝半徑15m；主次鋼梁拼裝分21塊，最重分塊尺寸12.2m×3.3m，質量7.1t，最大吊裝半徑16m。

3.2 滑移拆除

拆除采用鋼結構液壓同步頂推滑移技術，將承力平臺結構分解，并分別向兩側頂推滑移至拆除平臺區域，如圖5所示。汽車式起重機等起重設備位于上側已施工完成的結構樓板上，吊運拆除平臺上的分塊主次鋼梁。每次頂推滑移出一段，再拆除平臺吊運一段，循環往復，直至吊運拆完。拆除分塊與安裝分塊基本一致。

圖5 鋼支撐平臺拆卸示意

本工程共設置8個頂推點，每個頂推點設置1臺液壓頂推器為承力平臺結構提供滑移動力。采用2臺80t汽車式起重機吊運滑移至拆除平臺上的承力平臺結構。軌道梁及鋼管立柱采用50t汽車式起重機進入候車廳結構樓板下方拆除，如圖6所示。

圖6 頂推點及拆卸機布置=

鋼結構液壓同步頂推滑移技術，關鍵在于滑移軌道設置和鋼滑塊設計及頂推器選用。

1)滑移軌道設置 滑移軌道安裝時需擱置在滑移梁上翼緣中部，中心線與滑移梁中心線重合。滑移軌道采用[16a，材質為Q235B，槽鋼底面通過側擋板與滑移梁焊接連接，以固定滑移軌道，防止滑移時晃動，如圖7所示。

圖7 滑移軌道設計

2)鋼滑塊采用規格為-70×100×500的鋼墊塊，與主梁焊接連接(見圖8)。

3)鋼滑塊等擱置于滑道槽鋼內，通過配置液壓頂推器及相應的泵源系統、同步控制系統即可進行承力平臺結構整體滑移，如圖9所示。

圖9 頂推設計示意

鋼結構液壓同步頂推滑移技術采用行程及位移傳感器監測和計算機控制，通過數據反饋和控制指令傳遞，可全自動實現同步動作、負載均衡、姿態矯正、應力控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報警等多種功能。操作人員可在中央控制室通過液壓同步計算機控制系統的界面進行液壓頂推及相關數據的觀察和(或)控制指令的發布。

4 結語

在運營鐵路線上新建建筑物，樓板結構的模板支模方式是一件非常棘手、難以解決的問題。本文詳細闡述了此類型工況條件下，多種支模方法的可行性及優劣程度，并選擇最為科學合理的一種方法，詳細介紹了其技術原理。鋼支撐平臺轉換法具備良好的安全性和較高的工效。國內既有火車站改造將越來越多，同類型工程也將逐漸增多，鋼支撐平臺轉換法可為類似工況條件提供良好的參考價值。