宜賓高鐵站房的鋼柱安裝方法研究

閆軍紅

（中鐵三局集團建筑安裝工程有限公司，山西太原 030006）

1 工程概況與技術背景

該項目位居四川省宜賓市敘州區，靠近七星山的南坡南岸壩趙場鎮，臨近成都至貴陽高速鐵路宜賓東站的東北方。站點西邊距離渝昆路大概100m，而西南主干道宜慶路大約有260m 遠，東邊則毗鄰城市規劃中的道路緊貼七星山。南一路和南三路分列站點的南北方向，均以高架橋的形式跨接。車站中央的里程點為DK207+150（川南城際軌道交通的里程計算），依照目前規劃有5 個站臺以及12 條鐵軌（第一期工程中建設4 個站臺和9 條軌道，同時預留空間供未來增設1 個站臺和3 條軌道）。站臺的絕對高程為325m，共計規劃建設5 個長450m、寬12m 及深1.25m 的島式中央站臺，并且站臺上將配備無柱雨棚和有柱雨棚，這些結構將與高架的候車室底板相連，共同構成站臺區的覆蓋設施。

宜賓站為線側+高架式的站房，高架層進站，出站廳出站。站房主體長×寬×高為110m×175m×45m，建筑面積46894m2。車站建筑的地底首層設為離站區，其海拔下降到-9.600m；地面的初層配置有站臺區，海拔高度持平于標準零點±0.000m；車站的二層為等候區，海拔高度上升至9.600m；同樣處于二層的商務活動夾層，海拔位置達16.800m；頂部結構中的透光天窗頂峰海拔達到35.400m，而最上端的屋頂之峰值自離站層的室外地面計量約莫45m 之差。軌頂標高-1.250m，承軌層結構標高-2.050m，站臺板結構標高-0.200m。

車站西側主體的大廈構建了4 層地面上的樓宇和一個設有夾層的地下層，整體建筑的高度接近34.4m。這棟建筑的骨架主要采用了鋼筋混凝土制成的框架式結構和抗震的剪力墻，頂部則采用了鋼鐵網狀的桁架設計[1-3]。

位于東方的候車臺建筑涵蓋兩層及以上的地面層及單層地下層，其綜合建筑高度約為27.2m，采用了以鋼筋混凝土為主的框架結構，其頂層則是以鋼材制成的網狀框架。此外，該高架站內設計有雙層地面用房（局部設有三層高的夾樓間隔），以及一層的地下設施，整體高度達35.4m，該結構的骨架也以鋼筋混凝土框架為主，頂部結構亦采用鋼網架設計[4-5]。

2 技術細節

2.1 站房結構概況

高架站房鋼結構主要包括兩個部分，如圖1 所示，下部勁性鋼柱和上部網架屋蓋鋼結構，勁性柱在16 軸和19 軸各布置7 根鋼柱，一共14 根，勁性柱采用十字截面形式，截面規格為700mm×700mm×200mm×50mm×50mm，自基礎承臺頂至柱頂，標高-11.800～25.715m，勁性柱材質均為Q355B。勁性柱共分8 節進行安裝，第一節至第三節加工產焊接完成后運輸至現場吊裝，最大重量為7.91t，采用80t 汽車吊進行吊裝；四節以上鋼柱，單節最大重量為6t，采用塔吊進行吊裝。

圖1 高架站房鋼結構

2.2 站臺雨棚

無柱雨棚和站房候車廳樓板連接，在10/25 軸和12/23 軸對稱設置14 根圓管柱，圓管柱截面φ1000×30，上部為縱橫向主次梁結構，鋼梁最大跨度22m，鋼梁截面為H1200mm×400mm×20mm×28mm、H1000mm×400mm×18mm×28mm、H800mm×450mm×20mm×20mm、H800mm ×450mm ×20mm ×20mm、H400mm ×200mm ×8mm×14mm、H450mm×250mm×8mm×14mm、H500mm×300mm×12mm×18mm 等。

2.3 鋼樓梯

鋼樓梯布置在候車廳樓板兩側，如圖2 所示，一共設置10 個，為多層鋼框架結構，鋼柱為箱型截面，截面規格為B400mm×400mm×20mm，樓梯鋼梁主要有H900mm/700mm ×300mm ×16mm ×22mm、H700mm ×150mm×12mm×16mm、H700mm/500mm×300mm×14mm×20mm、H700mm×300mm×14mm×20mm。

圖2 鋼樓梯布置

因高鐵站房整體位置偏高，鋼柱轉料裝車安裝無法便捷實現，因此把鋼管柱分為4 節，±0 以下分為2 節，地下兩節在加工廠焊接完成后，運輸至現場進行吊裝，共計重量為11t，采用80t 汽車吊進行吊裝。±0 以上分為2節，單節最大重量為4.85t，分別采用汽車吊進行吊裝。

3 工藝流程與操作要點

宜賓高鐵站房的鋼柱安裝方法研究的施工工藝流程如圖3 所示。

圖3 施工流程

3.1 預埋件施工

基底螺栓的嵌入作業，伴隨著地基底層鋼筋的捆綁而同步執行。在立柱底部的嵌件安置過程中，利用定位板進行調整以增進作業效率和準確度，保障在混凝土澆注前后嵌件的位置偏差達到設計規范。安裝步驟如圖4 所示。

圖4 安裝步驟

在本項目中，地錨螺栓由于基底的混凝土層是一次性傾筑成型，如果使用獨立框架來預設螺栓，則由于框架比較纖長，會極易受到表層鋼材的作用。鑒于此，通過將螺栓群與定位板通過焊接的方式進行錨固到基礎的表層鋼筋中，并且當混凝土傾入時，表層鋼筋可能會輕微位移。因此，在傾筑操作中應盡量避免震動工具直接和地錨螺栓接觸或過于靠近，因為這可能會對嵌入件造成不利的影響。任何由傾筑引起的偏移，都應該用全站測量儀器來監測，并在出現顯著誤差時立刻進行調整。

3.2 鋼柱吊裝

起重點布置于事先焊牢的耳板連接部。以免在提升吊耳過程中發生變形，使用了特制的吊具，并且運用單起重機轉動法進行提升。在進行提升操作之前，需將木墊置于鋼構柱下防止底部與地面直接摩擦，在提升過程中應確保柱體末端不在地面產生拖拽，起吊示意圖如圖5 所示。

圖5 起吊示意圖

在提起鋼柱前，務必將其底端墊穩，確保底端貼地的前提下，利用起重機的吊索和回轉機械逐步令鋼柱豎直。待鋼柱靜止無晃動時方可續吊。為維持吊裝的穩定性，須在柱的上方系上牽引繩，繩長宜為柱高的1.2 倍。當柱體升離地面500mm，應停止升高，對吊裝設備及吊車安全狀況進行檢驗。在確認一切正常的基礎上，再次繼續吊升動作。在吊起的過程中，細心觀察支撐柱腳的木枕是否跟隨柱腳移動且無異常。柱子傾角逼近豎直時，即90°附近，暫停吊升并等候穩定；確保安全合規后，由兩位以上工作人員支持住鋼柱，重新慢慢起吊。待柱體起吊后穩固無誤，緩和地將其對準并吊至下個連接柱段的頂端。當兩段柱相隔約50mm 時，將連接板插入上段柱的耳板中，隨后輕緩降低起重鉤。板中螺栓孔與下段柱的耳板孔對齊后，插入并旋緊螺絲。確保螺絲緊固后，撤除繩索，準備安裝下一節鋼柱。

在安裝開始之前，事先標出了上下柱體對接處的定位標線，以此作為安裝的標準線，并借助安裝螺栓臨時牢固連接板與上部柱體。

安裝鋼柱時，首先利用塔式起重機將其舉起至指定位置，接著插入剩余的安裝螺栓，并對準上部鋼柱的四周中線與下方鋼柱的中線直至精確契合。當中線調整達到四方均衡，誤差控制在標準規定的限制以內，此時緊固螺栓。焊接工作做完后，去掉暫時用于連接的鋼板。

運用頂升器將立柱定位居中，采用兩個經緯儀對鋼構柱的豎直度進行監測。待調整工作結束，即緊固聯接處的螺絲，隨后便可展開焊接作業。

調整立柱扭曲：利用頂端與底端的吊耳，橫向放入調校墊片（建議厚度介于0.5～1.0mm），以便對立柱進行扭轉校正。隨后，擰緊連接板上的六角頭螺栓以完成調整。每次調校轉動幅度需保持在3mm 以下；如有較嚴重偏差，應分2～3 次逐步進行調整。若立柱的旋轉誤差過大，可暫時在其側面安裝液壓頂，有針對性地糾正鋼柱連接點的扭曲。

高程與豎直性調節：構件吊裝就位后，采用暫用螺栓將其通過聯接板與上下掛耳板連接固定，此時聯接板松脫未緊固。利用起重工具和杠桿、液壓千斤頂等工具微調構件之間的空隙，進而依據設計高程線與實際柱子高程控制線的間隔進行比對，同時須考慮焊接過程中的熱收縮及壓縮形變影響。調整偏差使其控制在5mm 范圍內。一旦達到預定標準，即可點焊鋼楔固定以限制鋼柱下滑，或者繼續使用千斤頂進行支撐以避免鋼構件的下降。

柱子在施工中，首要任務是將其所有接合部分的焊縫連接完成：在焊接無偏移的柱子時，需嚴格按照兩位操作人員面對面、同步進行；如遇柱子有偏移，需以左側傾斜則先從右側開始焊接、右側傾斜則左側優先進行焊接的程序進行，以此確保柱子安裝的準確度。

3.3 定位測量

基于密切監控的加密檢查點，通過采納細致的測量尺度與角度測定工具（經緯儀）進行雙重測量，對每一個基柱腳的位置線條進行定位，并使用全站測量儀器對坐標點進行再次核查。所有測量差誤均保持在驗收標準所允許的誤差幅度之內。

在立每根鋼柱之前，需事先在鋼柱表面劃出頂部與底部的中心線和相應的參考高度。立柱完成后，對柱頂進行一次確切的高度測量，并依據該實際測量數據調整隨后一根鋼柱的參考高度，以此來保障通過暫時性的固定支撐及對末端的調整實現精準控制。

安裝鋼柱后，立即對其進行垂直度的調整，保證其偏斜不超過高度的千分之一或者10mm 以內，這是為了簡化鋼梁安裝工作。當所有主梁置位完成后，開始進行整體的垂直度檢測，并將所得數據參照下一節鋼柱的軸心偏移情況來確定調整后的柱頂軸線位置差異。這一過程中，還需要預先考量到焊接作業可能導致的收縮和部分結構因此而向外預偏的變形因素。

通過使用垂直激光鉛儀進行軸向定位，在鋼柱兩側各設立一個測量用的經緯儀，利用這些設備將鋼柱的頂端當作一個參考平面，進行一次全面的軸線檢測。這樣，可以編制每一根鋼柱焊接前的偏移量報告，并據此決定焊接的先后順序。焊接完成之后，重新進行一輪全面檢測，以記錄焊接之后的偏移量數據。這樣的步驟構成一個循環的流程，每次焊接后得到的偏移量信息還將作為下一段鋼柱的起吊校準工作，用于校正和指導偏差的調整方向。

本項工程中確保鋼結構立柱的豎直度采用以下方案：在基座的兩個相交直角軸線上分別放置兩臺激光測角儀。將儀器的光線對準固定于立柱上的標靶，確保光線的中心與靶心保持垂直對齊。經過至少3 個不同角度旋轉測角儀的水平圓盤，并且每次旋轉后的激光指向都與標靶中心點重合，即可證實立柱的豎直性符合標準，沒有偏差。

4 結語

宜賓高鐵車站建設因工期壓迫、建筑任務繁重，制訂一個核心的建筑作業流程及方案，對于確保施工的安全性、工程質量和工期控制至關重要。本研究報告闡述了在宜賓高鐵車站建設中得到有效實施的鋼構柱子安置技術，所有鋼制結構的裝置精確性均達到了設計規格。經由精密設計、多次仿真驗算、以及嚴謹的施工管理，最終順利完成了宜賓高鐵車站的高空大幅度鋼構建設，保障了工程的安全和品質。