高鐵站房大跨度鋼結構網架施工技術研究

張建林

（中鐵三局集團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目候車大廳屋面結構采用鋼結構網架形式，鋼結構含量1607t；網架面積21300m2；網架距離候車廳結構樓板高度18.5m。鋼結構網架施工是本工程施工管理重難點，如何在保證安全、質量的前提下快速實現網架安裝，對以后類似工程鋼結構網架施工技術研究具有一定的指導意義[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工程為渝昆高鐵與自宜鐵路的共用站房，站房分為西側式站房+高架站房+東側式站房3 個部分，站房總建筑面積47064m2，建筑高度34.55m。

站房屋蓋網架結構采用四角錐焊接球網架結構，設置結構縫分為東站房、西站房和高架站房屋蓋鋼結構。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

本項目屋蓋網架跨度最大達到81m，兩側土建結構多處有夾層樓板，空間有限，大型設備難以就位吊裝，根據工期安排2 個月內必須完成網架吊裝，結合現場條件，通過多方案比較，擬定高空散裝與分塊提升相結合的施工總體思路。

有夾層位置在樓面上搭設滿堂腳手架進行高空散裝，中間區域網架則在9.45m 標高樓面上進行拼裝，待兩側結構安裝完畢后，在9.45m 標高平臺上設置門式提升架，按照天窗孔洞位置劃分提升單元進行分區液壓提升，待提升到設計標高后再與兩側拼裝架體補桿進行連接。圖2 為網架施工示意圖。

圖2 網架施工示意圖

3 施工準備

3.1 機械準備

本項目網架提升主要使用的機械設備為液壓提升器、液壓泵、同步系統[2]。

3.1.1 液壓提升器

根據網架重量計算，提升器主要為TLJ-600 型提升器，額定提升能力為600kN；提升器安全系數不小于1.25。根據每一個吊點荷載配置提升器。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

動力系統由TL-HPS-60 型液壓泵源系統（為提升器提供液壓動力）及電氣控制系統組成，每臺泵站有兩個單泵（獨立工作），每個單泵能夠驅動四臺提升器，一臺泵站能夠驅動8 臺提升器共同作業。

3.1.3 同步系統

計算機控制液壓同步提升技術的設備主要采用計算機控制，能夠全自動完成同步升降、實現力和位移控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報警等多種功能，是一種集機、電、液、傳感器、計算機和控制技術于一體的現代化先進設備。

3.2 材料準備

提升所用鋼絞線直徑為17.8mm，鋼絞線安全系數不小于2，根據荷載計算，每個提升點鋼絞線數量均設置2 根。單根鋼絞線最大承載力為355kN。

4 理論計算

為驗證方案的可行性，根據設計建立網架線性模型，采用有限元軟件進行了計算，主要計算結構的最大下撓量、網架應力比、最大提升反力、最小屈曲系數等[3]。計算結果如下。

4.1 網架分片受力計算

表2為網架分片受力計算。

表2 網架分片受力計算

4.2 提升平臺受力計算

表3為提升平臺受力計算。

表3 提升平臺受力計算

5 實施方案

5.1 架體拼裝

網架架體拼裝分為兩部分，高空散裝與分塊提升。兩者區別在于高空散裝施工區域為夾層部位，需在搭設好的腳手架平臺上進行網架拼裝，而分塊提升區域網架拼裝則是直接在混凝土結構板上進行拼裝，拼裝完成后需通過提升架提升至設計標高，下面以分塊提升方案做重點介紹[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。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連接。檢查液壓泵站、控制系統、液壓提升器各類編號是否對應；檢查錨具液壓缸松、緊動作是否正確。圖3 為節點1，圖4 為節點2。

圖3 節點1

圖4 節點2

5.4 網架提升

（1）分級加載。對網架鋼結構單元進行試提升檢驗，緩慢分級加載，依次增加。在檢查各部分無異常的情況下，加載到100%直到網架結構全部脫離拼裝胎架。

（2）結構離地檢查。網架提升單元離開拼裝胎架500mm 后，液壓提升系統設備鎖定，空中停留12h，組織進行全面檢查，各項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。結構在提升至設計位置后暫停；對各吊點進行微調，使主網架各層弦桿精確到達設計位置。該過程為提升關鍵工序，需嚴格控制好各吊點提升加載力。

5.5 網架補桿

暫停液壓提升系統設備工作，提升部分網架與原位拼裝部分網架需迅速補桿連接，焊接成為整體受力體系，所有焊縫經探傷合格后方可進行下一步卸載。

5.6 卸載

首先按計算的提升載荷為基準，所有吊點同時下降卸載10%；在此過程中會出現卸載速度較快的點將載荷轉移到卸載速度較慢的點上，以至個別點超載。因此，需要進行調整泵站的頻率，使下降速度放慢，并監控計算機控制系統中的壓力和位移值。按照以上動作反復操作，直至鋼絞線徹底松弛。

5.7 變形監測

提升過程中，對鋼結構關鍵部位構件應力、位移情況進行監測結構的應力應變情況，可以確保結構的安全性，有助于對結構性態進行詳細的分析和診斷。

經分析，鋼結構網架施工階段，測點最大拉應力為72.5MPa，最大壓應力分79.5MPa，豎向位移變化最大為32mm，均符合設計要求。

6 注意事項

本項目鋼結構網架提升施工內容為超危工程，項目前期就本方案與設計院進行了多次溝通，對提升架下部結構梁進行了加強處理；同時項目組織有關專家對本方案進行了專家論證，方案通過專家論證，得到了建設單位、設計單位及監理單位的一致認可[5]。

網架提升前期項目對本項施工涉及的管理人員、施作人員進行了詳細的交底，同時對施工安全措施進行了周詳的考慮和落實，所有特種人員均持有特殊工種證。

網架補桿焊接過程中需對提升鋼絞線進行有效保護，防止焊渣飛濺，對鋼絞線造成破壞。

7 結語

本工程為新建高鐵站房候車大廳大跨度鋼結構網架工程，針對現場空間極其有限，大型設備難以就位吊裝，時間緊、任務重等情況，通過研究摸索，創新了高鐵站房大跨度鋼結構網架施工技術，解決了安裝難題。采用該技術取得了良好的效果，保證了工期、質量和安全目標，取得了良好的社會和經濟效益。本技術對有限作業場地、大跨度站房鋼結構施工、其他公建鋼結構施工均有借鑒和廣泛推廣應用價值。