樟樹東站鋼結構網架高精度同步頂升技術研究

1 工程概況

昌贛客專CGFJ-2標樟樹東站站房屋面為平面鋼網架結構，投影面積為100m×54m，采用下弦多點支承、正放四角錐螺栓球網架，網架的板式橡膠支座設在鋼筋砼框架柱上。網架垂直厚2.8m，屋面建筑高度17.3m。屋面采用鋁鎂錳合金面板，屋面排水采用天溝有組織排水，網架找坡，坡度5%。

2 施工的重難點

由于前期主體結構施工受鄰近既有線專項施工評審及施工計劃審批影響，整體工期滯后，導致網架施工工期特別緊張，甚至不足定額工期的70%，必須采取合適的施工安裝方案及技術措施，以加快進度。

網架傳統支架法施工操作均為高空作業，安全風險高，施工質量控制難，如何減少安全風險，加快施工進度，確保網架拼裝質量是本工程的技術重難點。

3 網架安裝方案比選及方案說明

3.1 方案比選

根據網架的設計規模及施工條件，項目部決定采用新型高精度同步頂升技術進行網架的施工。表1為傳統支架法及新型頂升法兩種方案的比選。

從表1可看出，頂升施工在安全、質量、工期及成本控制方面均有巨大的優勢。故本項目采用新型高精度同步頂升法施工。

表1 頂升方案優勢比較表

3.2 頂升安裝方案說明

根據結構特點及現場場地條件，將網架中間區域約3000m2在地面整體拼裝、整體頂升就位的施工方法。中間區域頂升到安裝位置后，將周邊網架桿件與支座連接（高空散裝，吊車配合），最后采用吊車配合高空原位散裝網架四周懸挑部位。

第一步：在網架螺栓球正下方的地面搭設磚垛胎架，整體拼裝中間區域網架（如圖1所示）。

圖1 網架安裝第一步施工

第二步：設置8個頂升點同步將中間拼裝單元頂升到安裝位置，將網架與支座的桿件連接，形成空間穩固體系（如圖2所示）。

圖2 網架安裝第二步施工

第三步：采用散裝法，安裝四周懸挑部位網架（如圖3所示）。

圖3 網架安裝第三步施工

4 施工關鍵技術

4.1 網架地面拼裝方案

地面安裝工藝流程：準備工作→清點桿件（球）→施工機具設備準備→現場定位放線→安裝臨時支撐（砌磚跺）→網架地面拼裝→網架檢查驗收→網架頂升。

①放線：將施工第一步的網架下弦節點投影至地面上，并在投影位置砌370×370×500mm3的磚跺（如圖4所示），磚跺上口抹水泥砂漿找平。

圖4 下弦節點磚跺支點實景圖

②精確放線：將下弦節點精確投放到磚跺上。

③地面拼裝網架。

先在網架中心部位拼裝1個穩固的基本單元（4個網格），再向四周延伸拼裝。安放基本單元的9個下弦球，并精確調整標高及位置。同時將上弦球安裝位置投影到地面上。安裝基本單元的下弦桿，并與下弦球栓接固定。然后根據上弦球垂直投影點進行腹桿、上弦球和上弦桿的安裝，直至拼裝完成1個具有相當剛度的穩固基本單元。檢查基本單元的弦球位置、弦球標高、弦桿軸線無誤后，向四周進行網架的延伸拼裝，直至完成頂升部分網架的拼裝。網架拼裝期間，隨時檢測及調整上下弦球及桿件軸線安裝誤差。

4.2 網架的頂升方案

4.2.1 網架安全性驗算

根據結構設計、頂升面積、總荷載等數據，在下弦球節點處設置8個網架頂升點。采用同濟大學3D3S軟件進行頂點頂升力、桿件承載安全的驗算。根據軟件驗算得出各頂升點所需頂升力如圖5所示。

圖5 8個頂升點位支座反力

桿件的應力分布、網架撓度值的驗算結果表明有兩處頂點共4根腹桿出現超應力，需采取臨時加固措施。采取在桿件外側用夾具加固的技術，如圖6所示。

圖6 超應力桿件加固圖

4.2.2 頂力系統設計及頂升架安裝

采用8套50t系列頂升架，理論總輸出頂升力為400t，出于安全考慮，每套頂升架按40t頂力計，總輸出頂力為320t；網架總計算頂力為164.8t。故頂升系統頂力滿足施工要求，且有足夠的安全儲備。

按頂升設計，在頂升點安置頂升架。

4.2.3 頂升前的準備

①技術準備。對施工隊長、班組長、操作人員進行詳細的技術交底、安全交底。

②機具、設備及材料檢查驗收。如表2所示。

表2 機具、設備及材料檢查驗收表

③頂升點及網架驗收。頂升前的驗收：網架各頂點的空心球、螺栓球是否按要求進行更換；超應力腹桿桿件是否采取加固措施；各類焊縫是否按規范要求經專業職能部門驗測合格，并出具相關報告；各相關部門是否批準、同意進行頂升作業。

④安裝頂升設備及頂升控制系統。通過行程傳感器、壓力傳感器的應用及組合，并采用相應的信息化、智能化控制系統，實時監測頂升油缸的頂升力、行程等。以實現高精度同步頂升，確保施工安全及網架結構安全。所有傳感器的信號經由總線，傳輸至主控計算機實施運算及分析處理，然后按控制算法對各頂升泵站發出驅動指令，智能調整各頂升油缸的動作?？刂葡到y還能對頂升的安全狀況進行監測，出現指標超過預設安全值時，控制系統自動停止頂升作業，并進行安全鎖定，確保施工安全。

頂升控制系統不僅能夠整體同步頂升及下降外，還可對油缸任意組合及單個發出動作指令，以便調整網架空中姿式。液壓頂升系統控制界面及頂升架實景圖如圖7、圖8所示。

圖7 液壓頂升系統控制界面

圖8 頂升架實景圖

⑤頂升準備。再次檢測網架安裝質量及安全狀況。調整油缸頂部標高，要求誤差不超過±20mm。

進行初頂，使網架全部升起，脫離支點約5cm，鎖定油缸，靜置8h后，全面檢查頂升點地面、頂升系統、網架是否出現異常。如有異常，須妥善處理后方可正常提升。

⑥頂升。

1）頂升步驟。第一步：啟動泵站，使千斤頂活塞同步頂升1個行程。第二步：檢查安全狀況，再次頂升至適當高度，安裝頂升架標準節。第三步：重復第一、第二步工作，使網架上升。第四步：當網架下弦上升高度超過6m時，增加頂升架的斜撐桿（至少4組頂升架安裝斜支撐），以保證其穩定。第五步：當頂升架高度達到12m左右時，頂升架設置4道?12鋼絲繩攬風繩。第六步：繼續頂升，使網架略超過安裝高度，停止頂升。第七步：補裝支座、封邊，下落網架，使支座受力。

2）正式頂升。由施工經驗豐富的施工人員任頂升總指揮。開始每次頂升50mm，且每200mm檢測一次標高。確認頂升順利后每次頂升100mm，且每500mm檢測一次標高，確保各點同步頂升。

頂升時，各施工人員選擇安全工位，嚴格按總指揮的指令進行操作。

每班工作完成后，鎖定電源、油缸，以防回油，并派專人進行現場安全巡察。

⑦卸載。卸載前全面檢查網架狀況，確保無任何安全及質量問題。

各頂升點同步卸載。由總控計算機發出指令，各油泵同步回油，直至支座完全承載和頂升機構脫離網架。然后再次全面檢查網架的安全狀況，確認無誤后方可開始進行頂升設備的拆除。

⑧頂升架增高與拆除。千斤頂頂升時，由下托架承力，油缸活塞全部伸出后，增加1節頂升架，擰緊聯結螺栓后，油缸回油（此時由上托架承力），下托架被提升，活塞全部收回時，將擺放下托架的橫桿上挪至新的安裝位置以支撐千斤頂，即完成一次頂升架的增高。

拆除時，將油缸回油至不受力（此時由上托架承力），下挪橫桿，進油伸出活塞，帶動下托架至橫桿，并使下托架承力、上托架不承力，拆除最上節頂升架。按此方法拆除2節頂升架后用汽吊整體吊放頂升至地面再拆除。

4.3 頂升及卸載過程中的應力應變監測

通過軟件驗算，表明有2處共4根腹桿在頂升期間出現超應力，雖然采取了加強措施。但頂升時及卸載后，網架結構承載方式急劇轉變，鋼架結構的應力、應變的變化幅度大，為了確保網架的結構安全，對支架處的腹桿及驗算時有較大應力的上、下弦桿進行應力應變監測。采取安設振弦應變計的方法進行監測，每個桿件上對稱安設2個振弦應變計。施工期間沒有出現應力應變超過允許值的情況，且與驗算結果基本符合。表明腹桿的加強措施科學有效，原有驗算方法合理。

5 結語

本項目部在大跨度鋼網架的施工中，采用了高精度整體同步提升技術。該工法不需要大量的大型吊裝機械，與傳統的支架法相比較，避免了大規模高大腳手架的搭設及拆除。將大量高空作業轉換成地面施工，在確保安全施工的同時，也易于鋼網架安裝質量的控制，且縮短了工期，降低了成本投入，在同類工程施工中具有較強的推廣應用價值。