長沙南站東站房屋蓋鋼網(wǎng)架分塊提升施工技術(shù)

孫 智，李敏濤，陽 寄，蘇 航，文 奇（中建五局總承包公司，湖南長沙410000）

長沙南站東站房屋蓋鋼網(wǎng)架分塊提升施工技術(shù)

孫 智，李敏濤，陽 寄，蘇 航，文 奇（中建五局總承包公司，湖南長沙410000）

長沙南站東站房與磁浮站房、東廣場、地鐵出入口同步施工，與已投入運(yùn)營的滬昆站房進(jìn)行無縫對(duì)接，周圍條件受到很大限制，結(jié)合現(xiàn)場情況并綜合考慮安全、工期、成本等因素，屋蓋鋼網(wǎng)架采用分塊提升施工技術(shù)，利用站臺(tái)層樓蓋作為拼裝平臺(tái)，采用液壓同步提升技術(shù)，順利完成了該工程屋蓋鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安裝，為同類型工程施工提供了借鑒。

長沙南站東站房；屋蓋鋼網(wǎng)架；分塊提升

1 工程概況

1.1 長沙南站概況

長沙南站是國內(nèi)第一個(gè)高鐵交通樞紐站，也是一個(gè)現(xiàn)代化綜合交通樞紐站，京廣高鐵、滬昆高鐵、地鐵二號(hào)線和四號(hào)線、中低速磁浮鐵路在此交匯，采用共站分場分期建設(shè)的形式。一期為武廣站房，于2007年開工建設(shè)，二期為滬昆站房，于2012年開工建設(shè)，三期為東站房，于2014年開工建設(shè)。長沙南站是一個(gè)特大型站，總建筑面積27.3萬m2，共設(shè)13臺(tái)28線，上進(jìn)下出模式。

1.2 長沙南站東站房概況

長沙南站東站房是現(xiàn)有長沙南站滬昆站房由西向東的延續(xù)，其建筑結(jié)構(gòu)形式與滬昆站房基本保持一致，總建筑面積28581m2，共五層，包括出站層 （-9.25m）、出站層夾層（-3.75m）、站臺(tái)層（1.25m）、高架層（10.53m）、高架夾層（17.7m），高31.47m。

1.3 東站房屋蓋概況

長沙南站東站房屋蓋采用正放四角錐曲面鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，東西向呈波浪形，節(jié)點(diǎn)形式為焊接球節(jié)點(diǎn)。屋蓋網(wǎng)架網(wǎng)格基本尺寸為4m×4m，厚度為3.5m。網(wǎng)架桿件最大截面為φ426× 30.0，焊接球最大直徑為800mm，壁厚為30mm。屋蓋鋼網(wǎng)架投影面積約16259m2，長181m，寬87.5m，東側(cè)懸挑14m，最低點(diǎn)21.97m，最高點(diǎn)31.47m。網(wǎng)架總重量約1750t。

圖1 網(wǎng)架整體示意圖

圖2 網(wǎng)架剖面圖

2 施工難點(diǎn)

A周圍條件受到限制。東站房與東廣場、南北向匝道、磁懸浮站房、地鐵出入口同時(shí)施工，并且西面緊貼既有的滬昆站房，因此施工場地被包圍，只有南邊一條道路可出入，現(xiàn)場臨建場地狹窄，物流組織困難，大型履帶吊車進(jìn)退場困難。

B施工工期緊張。東站房開工時(shí)間為2015年6月1日，計(jì)劃竣工時(shí)間2016年8月31日，共15個(gè)月。屋蓋網(wǎng)架計(jì)劃施工時(shí)間2015年12月15日～2016年2月28日，共2個(gè)半月，工期緊張，工程量大，任務(wù)艱巨。

C新老站房實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接。東站房屋蓋鋼網(wǎng)架施工時(shí)，二期滬昆站房已經(jīng)投入使用，新老站房采用無縫對(duì)接。對(duì)接前需對(duì)老站房屋蓋網(wǎng)架進(jìn)行部分拆除，對(duì)接過程中既要保證既有設(shè)施的安全，又不得影響車站的正常運(yùn)營，且對(duì)接時(shí)間正處于冬季，低溫對(duì)對(duì)接質(zhì)量的影響比較大。

3 施方案概述

3.1 方案選擇

本工程屋蓋鋼網(wǎng)架由于受到周圍場地條件的限制，大型吊車通行困難，場地狹窄，無法采用整體吊裝及分塊吊裝的施工方案。且本工程屋蓋鋼網(wǎng)架最高點(diǎn)與站臺(tái)層高差30.27m，整個(gè)網(wǎng)架落差為9.5m，因此采用滑移腳手架的方法安全風(fēng)險(xiǎn)大，操作困難。因本工程站臺(tái)層面積大于屋蓋鋼網(wǎng)架投影面積，可以利用站臺(tái)層樓面作為網(wǎng)架分塊拼裝的場地，綜合考慮工期、質(zhì)量、安全、成本等因素，決定采用分塊提升的施工方案，局部采用滿堂架高空散裝法作為補(bǔ)充。

3.2 屋蓋分塊及提升順序

本工程屋蓋網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用整體提升和局部高空散裝的方法施工，提升施工區(qū)共分為六個(gè)提升區(qū)，提升一區(qū)：位于Y軸與已有結(jié)構(gòu)、7軸與16軸之間結(jié)構(gòu)；提升二區(qū)：Y軸與c軸、10軸與1/14軸間結(jié)構(gòu)；提升三區(qū)：Y軸與c軸、6軸與10軸間結(jié)構(gòu)；提升四區(qū)：Y軸與c軸、1/14軸與17軸間結(jié)構(gòu)；兩個(gè)散裝區(qū)分別位于6軸與7軸、Y軸與已有結(jié)構(gòu)之間，16軸與17軸、Y軸與已有結(jié)構(gòu)之間。

鋼網(wǎng)架提升順序：提升一區(qū)→提升五、六區(qū)（與提升一區(qū)一同提至設(shè)計(jì)標(biāo)高）→散裝區(qū)散裝→提升二區(qū)→提升三區(qū)→提升四區(qū)。

圖3 提升分區(qū)示

3.3 屋蓋網(wǎng)架液壓同步提升步驟

（1）將屋面主要布置特點(diǎn)及提升工藝相同的區(qū)域劃分為一個(gè)提升單元；

（2）提升單元的網(wǎng)架在其站臺(tái)層投影位置搭設(shè)胎膜，進(jìn)行拼裝；

（3）按照分區(qū)面積大小設(shè)置提升吊點(diǎn)，提升吊點(diǎn)的位置利用結(jié)構(gòu)鋼管柱和臨時(shí)支架設(shè)置提升平臺(tái)（上吊點(diǎn)）；

（4）在已完成的網(wǎng)架提升單元與上吊點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置安裝臨時(shí)球或臨時(shí)吊具（下吊點(diǎn)）結(jié)構(gòu)；

（5）安裝調(diào)試液壓同步提升系統(tǒng)；

（6）使用液壓提升同步系統(tǒng)提升單元提升至距離設(shè)計(jì)位置；

（7）網(wǎng)架提升到設(shè)計(jì)位置后，進(jìn)行網(wǎng)架的焊接合攏，底座的安裝；

（8）網(wǎng)架安裝全部結(jié)束后，拆除液壓系統(tǒng)及臨時(shí)提升措施，完成該網(wǎng)架的安裝。

4 分塊提升施工工藝

4.1 提升點(diǎn)及提升設(shè)備布置

網(wǎng)架總重量約為1750t，提升重量約為1610t，共劃分為6個(gè)提升分區(qū)，各個(gè)提升分區(qū)提升吊點(diǎn)及設(shè)備配置如下：

提升一區(qū)（含五區(qū)和六區(qū)）重量約為229t，共設(shè)置10組提升吊點(diǎn)，共計(jì)10臺(tái)。

提升二區(qū)提升總重量約為637t，共設(shè)置8組提升吊點(diǎn)，共計(jì)8臺(tái)。

提升三區(qū)提升總重量約為456t，共設(shè)置8組提升吊點(diǎn)，共計(jì)8臺(tái)。

提升四區(qū)提升總重量約為288t，共設(shè)置8組提升吊點(diǎn)，共計(jì)8臺(tái)。

提升吊點(diǎn)具體布置及設(shè)備配置如圖4。

圖4 提升吊點(diǎn)平面布置圖

4.2 設(shè)置提升架底座

屋面網(wǎng)架提升臨時(shí)支架由1000×1000mm的格構(gòu)柱組成，部分格構(gòu)柱無法直接支撐于站臺(tái)層樓面的框架梁柱上，滿意滿足受力要求，因此設(shè)置提升架底座將受力傳遞到梁柱上，有三種形式，底座一適用于臨時(shí)支架底部為鋼框架的吊點(diǎn)，底座二適用于臨時(shí)支架底部為混凝框架的吊點(diǎn)，底座三適用于臨時(shí)支架底部為混凝土框架的吊點(diǎn)，底座梁采用H300×300×10× 15mm的H型鋼，底座梁之間設(shè)置短梁，短梁選用H200×200× 8×12mm的H型鋼，材料材質(zhì)均為Q345B。

4.3 安裝提升架

根據(jù)提升點(diǎn)的位置和網(wǎng)架情況設(shè)置了兩種形式的提升架，分別是采用特制的支撐架和安裝完成的k鋼柱當(dāng)作結(jié)構(gòu)提升支撐；提升架一采用臨時(shí)支架從站臺(tái)層搭設(shè)的臨時(shí)支架如上圖的C軸線的支架，臨時(shí)支架的詳圖如圖5。提升架二采用在結(jié)構(gòu)鋼柱的基礎(chǔ)上設(shè)置提升架如上圖中Y軸線的支架，臨時(shí)支架詳圖如圖6。

圖5 提升架一詳圖

圖6 提升架二詳圖

4.4 網(wǎng)架分塊拼裝

網(wǎng)架分塊拼裝一般采用“由點(diǎn)成線、由線成面、由面成體”的拼裝順序。拼裝步驟為焊接空心球→網(wǎng)架下弦桿→腹桿和中間焊接球→腹桿和上弦焊接球→上弦桿。在站臺(tái)層樓面上搭設(shè)胎架進(jìn)行拼裝。分塊提升區(qū)域內(nèi)網(wǎng)架的拼裝順序?yàn)閺闹虚g向兩端依次進(jìn)行。

4.5 提升下吊點(diǎn)制作

網(wǎng)架提升下吊點(diǎn)采用兩種形式，對(duì)于網(wǎng)架支撐柱處的提升下吊點(diǎn)采用焊接球節(jié)點(diǎn)，焊接球中部設(shè)置鋼管，底部設(shè)置加勁板及底板，用來與專用底錨連接；其余吊點(diǎn)處下吊點(diǎn)采用臨時(shí)吊具與網(wǎng)架下弦球焊接連接。

4.6 液壓提升設(shè)備安裝

4.6.1 液壓提升器安裝

液壓提升器安裝到位后，立即用臨時(shí)固定板固定。將固定板緊靠提升器底座，同下部結(jié)構(gòu)焊接，焊接時(shí)不得接觸提升器底座。底錨固定板安裝技術(shù)要求同提升器。

4.6.2 導(dǎo)向架安裝

導(dǎo)向架安裝于液壓提升器側(cè)方，導(dǎo)向架的導(dǎo)出方向以方便安裝油管、傳感器和不影響鋼絞線自由下墜為原則。導(dǎo)向架橫梁高出液壓提升器天錨約1.5～2m，偏離液壓提升器中心5～10cm為宜。

4.6.3 專用底錨的安裝

每一臺(tái)液壓提升器對(duì)應(yīng)一套專用底錨結(jié)構(gòu)。底錨結(jié)構(gòu)安裝在提升下吊點(diǎn)臨時(shí)吊具的內(nèi)部，要求每套底錨與其正上方的液壓提升器、提升吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)開孔垂直對(duì)應(yīng)、同心安裝。

4.6.4 鋼絞線的安裝

穿鋼絞線采取由下至上穿法，即從液壓提升器底部穿入至頂部穿出。應(yīng)盡量使每束鋼絞線底部持平，穿好的鋼絞線上端通過夾頭和錨片固定。待液壓提升器鋼絞線安裝完畢后，再將鋼絞線束的下端穿入正下方對(duì)應(yīng)的下吊點(diǎn)底錨結(jié)構(gòu)內(nèi)，調(diào)整好后鎖定。每臺(tái)液壓提升器頂部預(yù)留的鋼絞線應(yīng)沿導(dǎo)向架朝預(yù)定方向疏導(dǎo)。

4.6.5 液壓系統(tǒng)的安裝

（1）液壓提升器

本工程中液壓提升備主要YS-SJ型穿芯式液壓提升器。（2）液壓泵源系統(tǒng)

液壓泵源系統(tǒng)為液壓提升器提供動(dòng)力，并通過控制器液壓提升器進(jìn)行控制和調(diào)整，執(zhí)行液壓同步提升計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的指令并反饋數(shù)據(jù)。

（3）計(jì)算機(jī)同步控制及傳感檢測系統(tǒng)的安裝

本工程的液壓同步提升系統(tǒng)設(shè)備采用CAN總線控制、以及從主控制器到液壓提升器的三級(jí)控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)中每一個(gè)液壓提升器的獨(dú)立實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整，從而使得液壓同步提升過程的同步提升、空中姿態(tài)調(diào)整、單點(diǎn)毫米級(jí)微調(diào)等高精度要求，實(shí)時(shí)性更好。

4.6.6 液壓管路的連接

先將液壓泵源系統(tǒng)與液壓提升器的油管連接，然后把控制、動(dòng)力線與各類傳感器的連接；液壓泵源系統(tǒng)與液壓提升器之間的控制信號(hào)線連接；液壓泵源系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)同步控制系統(tǒng)之間的連接；液壓泵源系統(tǒng)與配電箱之間的動(dòng)力線的連接；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)電源線的連接。

4.7 網(wǎng)格分塊提升

（1）對(duì)提升單元進(jìn)行預(yù)提升，鋼絞線進(jìn)行預(yù)張拉，使鋼絞線均勻受力，各吊點(diǎn)處的液壓提升系統(tǒng)伸缸壓力分級(jí)增加，依次為20%、40%、60%、70%、80%；在確認(rèn)各部分無異常的情況下，可繼續(xù)加載到90%、95%、100%，直至提升單元全部脫離拼裝胎架。

（2）提升到1m的位置暫停提升，觀察上吊點(diǎn)、下吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)、提升單元等加載前后的變形情況，以及主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等情況。一切正常情況下，繼續(xù)下一步。

（3）提升過程中，計(jì)算機(jī)使用自動(dòng)同步控制系統(tǒng)，上升速度為5～10mm/min，提升提升過程保持測量與調(diào)整。

（4）等提升到位后，拆除胎架。

4.8 樹形柱與支座安裝

因網(wǎng)架提升需要，在網(wǎng)架提升前未安裝樹形柱的樹形分叉，待屋面網(wǎng)架提升到位后方可安裝樹形柱的樹形分叉。為了現(xiàn)場施工安裝和鋼構(gòu)件加工安裝方便，樹形分叉段分段按兩鑄鋼件間管段進(jìn)行分段安裝。

4.9 塊與塊之間的合攏

本工程網(wǎng)架的合攏主要有6條主合攏線施工，提升二區(qū)至提升四區(qū)間的合攏線共2條，每條長約60m；提升二區(qū)至四區(qū)與提升一區(qū)間的合攏線共1條，長度約為181m；提升一區(qū)與兩散裝區(qū)間的合攏線，長度約27m；新建結(jié)構(gòu)與已有結(jié)構(gòu)間的合攏線，長度約181m，網(wǎng)架合攏示意圖7。

圖7 網(wǎng)架合攏示意圖

總體的合攏順序?yàn)?，提升一區(qū)提升至提升五、六區(qū)拼裝高度進(jìn)行提升一區(qū)與提升五、六區(qū)間的合攏，合攏后將提升一區(qū)提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高與兩塊散裝區(qū)的網(wǎng)架合攏，提升三區(qū)與提升一區(qū)、提升二區(qū)間的合攏，提升二區(qū)與提升一區(qū)間的合攏，提升四區(qū)與提升二區(qū)，提升一區(qū)間的合攏。

4.9.1 合攏線上桿件下料加工

根據(jù)矯正后測量出的各球節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)值和設(shè)計(jì)值進(jìn)行對(duì)比；計(jì)算出每個(gè)桿件的合攏施工時(shí)的長度，并根據(jù)設(shè)計(jì)桿件編號(hào)與設(shè)計(jì)值對(duì)比。對(duì)于個(gè)別桿件誤差超過規(guī)范，在不影響桿件的質(zhì)量前提下，在現(xiàn)場進(jìn)行加工，根據(jù)合攏時(shí)的桿件長度進(jìn)行桿件加工。

4.9.2 合攏施工

在設(shè)計(jì)溫度下，安排多名焊工和焊機(jī)在規(guī)定的時(shí)間和溫度下同時(shí)施工，將整個(gè)網(wǎng)架在整條合攏線上同時(shí)合攏。

4.10 新老站房的合攏

屋蓋鋼網(wǎng)架提升施工完成后，進(jìn)行滬昆站房的結(jié)構(gòu)與新建結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)接（如圖8）。

圖8 網(wǎng)架對(duì)接處的拆除示意圖

圖9 網(wǎng)架對(duì)接處的補(bǔ)桿示意圖

本次工程共需拆除滬昆線站房連接處368根桿件，83個(gè)球，合攏線，長度約181m，補(bǔ)裝桿件185根桿件，其中最大補(bǔ)裝桿件為下弦桿中的 X6a36，桿件截面 φ245X12，長度3.703m，單根桿件重260.5kg。

4.11 網(wǎng)架整體卸載

本工程中用到的我公司特有支撐架的卸載采用同步分級(jí)卸載的方案實(shí)施，每次卸載為卸載變形量的1/3。其卸載步驟為：同步進(jìn)行支撐架卸載，先同步卸載位移量的1/3；再同步卸載位移量的2/3；最后一次全部卸載到位。

4.12 提升設(shè)備及提升架拆除

網(wǎng)架整體卸載結(jié)束后進(jìn)行提升設(shè)備及提升架的拆除，拆除后及時(shí)補(bǔ)桿。

4.13 網(wǎng)架補(bǔ)桿

臨時(shí)支架的位置，有部分網(wǎng)架桿件沒有組裝，在液壓系統(tǒng)卸載完成后，按照卸載的順序?qū)⑻嵘懿鸪轿菝娴讟?biāo)高以下后立即補(bǔ)桿，防止長時(shí)間懸挑造成的擾度變形。等到所有桿件補(bǔ)齊后在進(jìn)行剩余架子的拆除。根據(jù)提升架兩種發(fā)不同的形式，補(bǔ)桿有兩種情況，如圖10～11所示。

圖10 提升架一處補(bǔ)桿示意圖

圖11 提升架二處補(bǔ)桿示意圖

5 質(zhì)量控制要點(diǎn)

5.1 測量定位精度控制

在網(wǎng)架組裝前和合攏前使用TCR-402型全站儀測量合攏線上的每個(gè)球安裝的X、Y、Z三維坐標(biāo)，將實(shí)際測量的合攏線上每個(gè)球節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)與設(shè)計(jì)的三維坐標(biāo)進(jìn)行核對(duì)，進(jìn)行矯正，調(diào)整到位后再進(jìn)行網(wǎng)架組裝和合攏施工。

5.2 變形的控制

網(wǎng)架球節(jié)點(diǎn)焊接時(shí)，采取對(duì)稱焊接法，保證桿件的軸線角度，減少焊接應(yīng)力，從而控制變形。

在同一構(gòu)件上焊接時(shí)，盡可能熱量分散，嚴(yán)格控制層間溫度，采用對(duì)稱分布的方式施焊。

提升過程中，嚴(yán)格控制提升架每條鋼絞線的拉力均衡，防止不同拉力帶來的網(wǎng)架變形。

網(wǎng)架合攏時(shí)，在同一條合攏線上，安排多名焊工同時(shí)進(jìn)行施工，減小焊接溫度產(chǎn)生的變形的影響。

5.3 合攏溫度的控制

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，網(wǎng)架的合攏溫度應(yīng)處于15～20℃之間，本次網(wǎng)架施工時(shí)間正處于冬季，平均溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)值。因此嚴(yán)格控制施工時(shí)間，在天氣晴朗的中午溫度達(dá)到15℃時(shí)，進(jìn)行網(wǎng)架施工，在早上和下午溫度小于15℃達(dá)不到要求時(shí)立即停止施工。

6 結(jié)束語

長沙南站東站房屋蓋鋼網(wǎng)架于2015年11月15日開始拼裝，2015年12月27日開始提升，2016年1月15日提升完成，1月30日完成卸載，歷時(shí)約2個(gè)半月，比計(jì)劃工期略有提前?？傮w看來，采用網(wǎng)架分塊提升施工技術(shù)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

分塊組裝大部分工作在地面進(jìn)行，減少了高空作業(yè)，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，在施工期間未發(fā)生安全事故。

盡可能在地面完成網(wǎng)架拼裝焊接工作，減少高空作業(yè)，保證了焊接質(zhì)量，減少焊接變形和焊接應(yīng)力，也便于對(duì)焊縫進(jìn)行檢測。

地面焊接相對(duì)于高空焊接而言，降低了焊接難度，大大提高了工作效率，加快了施工進(jìn)度。

分塊提升施工，不需要搭設(shè)腳手架，不需要大型吊裝機(jī)械，節(jié)約了措施費(fèi)。

TU758.11

A

2095-2066（2016）36-0199-04

2016-11-29