淺談軌道交通高架車站大體積鋼結(jié)構(gòu)屋架吊裝精度控制

朱童

（上海黃浦江大橋建設(shè)有限公司，上海市 200090）

1 概述

（1）上海軌道交通16號線龍陽路車站北側(cè)毗鄰上海磁懸浮車站，東西側(cè)均為既有城市道路，南側(cè)為公交樞紐，周邊均為高密度住宅和商業(yè)區(qū)，建成后實(shí)現(xiàn)與軌交2號、7號，磁懸浮線的綜合換乘。該車站施工用地相對緊張、社會風(fēng)險(xiǎn)極大，其鋼結(jié)構(gòu)屋架工程是上海軌道交道網(wǎng)絡(luò)中高架車站體量較大而且造型相對新穎的（見圖1）。

圖1 龍陽路站鋼結(jié)構(gòu)屋架結(jié)構(gòu)整體軸側(cè)圖

（2）龍陽路站屋架形式如圖2所示，結(jié)構(gòu)為鋼拱+桅桿斜拉剛性體系，桅桿拉索+TFE防水膜為柔性體系。鋼拱為主受力結(jié)構(gòu)，分為主拱和次拱，屋面荷載和次拱均通過縱橫桁架傳遞到主拱，再由主拱傳遞到車站鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，膜材通過拉索和桅桿張拉成型，主體結(jié)構(gòu)全焊接。該車站屋架總長244 m、跨度41.2 m（投影寬度為51.916 m），建筑面積約12 668 m2，主體結(jié)構(gòu)用鋼量1 000 t以上。

圖2 龍陽路站鋼結(jié)構(gòu)屋架結(jié)構(gòu)單元示意圖

2 吊裝方案

2.1 方案分析

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)方案，分析受力關(guān)系，該鋼結(jié)構(gòu)屋架的物理吊裝順序應(yīng)為：

主拱→次拱→桁架→桅桿→接索。

（2）由于主拱、次拱的單榀構(gòu)建尺寸較大，考慮運(yùn)輸和吊機(jī)選擇，將主拱、次拱分段預(yù)制，且中間段尺寸設(shè)置相同。根據(jù)圖1所示，主拱9榀（1-9軸），次拱8榀。

（3）次拱荷載是通過主拱間桁架受力的，且主次拱均分段吊裝，因此分段處須設(shè)置臨時(shí)承重體系，承擔(dān)拱體結(jié)構(gòu)安裝完成前的自重和施工荷載。

（4）主次拱安裝焊接完成后，施工橫向桁架和桅桿，后安裝桅桿、拉索，最終完成主體結(jié)構(gòu)安裝?？紤]承重體系的投入和施工流水安排，按圖2所示的基本單元將整個(gè)屋架架構(gòu)劃分為若干單元進(jìn)行安裝作業(yè)，每個(gè)單元完成后實(shí)施承重體系的拆除并移至下一單元。

（5）由于車站同步施工的有土建二結(jié)構(gòu)、鋪軌、裝修、機(jī)電等多個(gè)專業(yè)交叉進(jìn)行，導(dǎo)致站臺上無法搭設(shè)滿堂腳手架作為承重體系，因此設(shè)置獨(dú)立承重支架作為主次拱承重。主拱兩端固定在混凝土結(jié)構(gòu)上，因此于中間分段處設(shè)置兩套承重支架。次拱為懸挑結(jié)構(gòu)，因此在施工時(shí)須設(shè)置四套承重支架。

2.2 方案確立

（1）根據(jù)上述分析，可以基本確定吊裝時(shí)的分段及承重支架設(shè)置，如圖3、圖4所示。

圖4 次拱分段及承重支架示意圖

（2）吊裝具體步驟：

吊裝劃分三個(gè)單元，以第一單元為例，吊裝步驟為：9軸、8軸、7軸鋼柱吊裝→9軸線主拱→8軸線主拱→1/8軸線次拱→9軸與1/8軸間梁間支撐吊裝→1/8軸與8軸間梁間支撐吊裝→按照上述步驟完成8軸～7軸間主拱及梁間支撐安裝→9軸～7軸間結(jié)構(gòu)索安裝→8軸～7軸間結(jié)構(gòu)索張拉。

3 難點(diǎn)分析

由于該屋架結(jié)構(gòu)構(gòu)造新穎，構(gòu)件尺寸大，多為弧形結(jié)構(gòu)，高空作業(yè)平臺狹窄，而且工期緊張，因此在方案階段須對吊裝作業(yè)的精度控制做好提前分析。

3.1 主次拱安裝質(zhì)量精度控制

鋼結(jié)構(gòu)跨度為41.2 m，主拱構(gòu)件外形尺寸最大為700 mm×400 mm×70 000 mm，其上翼緣有索孔和索拉板,其安裝的質(zhì)量精度直接影響到后續(xù)索膜的安裝。

3.2 弧梁安裝精度控制

弧梁均為單管撐，其法線與地面之間的夾角為17.2°；弧梁上有筋板和索膜拉板，其安裝的質(zhì)量精度直接影響到后續(xù)索膜的安裝。

3.3 懸挑結(jié)構(gòu)拼安裝精度控制

懸挑結(jié)構(gòu)位于車站軸線方向的兩端，為曲面異型管桁架，外形尺寸為4 000 mm×45 555 mm；每榀分為5個(gè)拼吊裝單元，因桁架內(nèi)側(cè)弦桿上有索節(jié)點(diǎn)板和膜節(jié)點(diǎn)拉板且較復(fù)雜。

4 控制措施

4.1 主次拱安裝精度控制

主拱分5段預(yù)制安裝，次拱分3段預(yù)制安裝。安裝順序均為中間段-兩側(cè)梁段，因此中間段的精確定位是主次拱安裝精確控制的關(guān)鍵。為確保承重，預(yù)先在中間段承重支架上安裝千斤頂，在中間段下部設(shè)置頂板，組成支撐體系。為確保精度，中間段吊裝至千斤頂上之后，采取三塊十字形定位鋼板作為中間段精度調(diào)整裝置，定位鋼板分設(shè)縱橫向長孔，配合螺栓，可在調(diào)整千斤頂后進(jìn)行精確的位置調(diào)整（見圖5）。

圖5 千斤頂調(diào)節(jié)裝置安裝示意圖

中間段調(diào)整就位后鎖定，后續(xù)安裝兩側(cè)的梁段，為確保梁段對接和焊接的準(zhǔn)確性，梁段間通過碼板先行固定，然后進(jìn)行復(fù)測工作，如有偏差通過碼板螺栓調(diào)整，準(zhǔn)確無誤后方可進(jìn)行梁段的焊接（見圖6）。

圖6 碼板設(shè)置示意圖

4.2 弧梁安裝精度控制

由于弧梁分三種規(guī)格，車站縱軸線兩側(cè)的弧梁均為單管撐，上有拉索錨板（見圖7）。其安裝質(zhì)量直接影響索膜安裝的質(zhì)量，采取的精度控制措施是：（1）安裝前應(yīng)檢查螺孔及拱間中心位置（在制作時(shí)完成標(biāo)示）；（2）測量已安裝焊接調(diào)整到位的拱間距，對弧梁長度按拱間中心位置對稱進(jìn)行修正（制作時(shí)預(yù)先留長20 mm）；（3）模擬吊裝實(shí)際情況，在吊裝時(shí)按計(jì)算結(jié)果預(yù)先抬高20 mm，確保松鉤時(shí)，基本與設(shè)計(jì)狀態(tài)相同；（4）吊裝時(shí)，對稱設(shè)置4根攬風(fēng)繩，以利調(diào)整構(gòu)件的南北側(cè)位置。

圖7 弧梁示意圖

4.3 懸挑結(jié)構(gòu)拼安裝精度控制

由于懸挑結(jié)構(gòu)跨度41 m，單個(gè)構(gòu)件重17 t，而且車站端頭無大型吊機(jī)作業(yè)條件，因此對懸挑結(jié)構(gòu)進(jìn)行地面胎具分段制作再分段吊裝的方式（見圖8）。為確保制作精度，將懸挑結(jié)構(gòu)分成5個(gè)單元（見圖9），根據(jù)其共同的結(jié)構(gòu)形式制作1:1工裝胎具，拼裝下胎后及時(shí)標(biāo)示測點(diǎn)位置，在主拱調(diào)整到位后標(biāo)示出撐管的十字軸線，在吊裝過程中結(jié)合測點(diǎn)綜合調(diào)整，單元吊裝時(shí)，預(yù)先起拱20～30 mm（縱向），確保松鉤時(shí)，基本與設(shè)計(jì)狀態(tài)相同。

圖8 懸挑結(jié)構(gòu)示意圖

圖9 懸挑結(jié)構(gòu)分段圖

5 結(jié)語

該站鋼結(jié)構(gòu)屋架結(jié)構(gòu)形式是同類軌道交通高架車站建筑造型中相對新穎的，而且由于該站最終將實(shí)現(xiàn)五線換乘，成為該地區(qū)最大的軌道交通樞紐，即將成為一個(gè)新的城市地標(biāo)。在實(shí)際施工中，該站鋼結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)安裝僅用了一個(gè)月的時(shí)間，且質(zhì)量控制良好。因此，加強(qiáng)對此類車站鋼結(jié)構(gòu)屋架吊裝的精度控制研究是對城市軌道交通的發(fā)展具有借鑒意義的。