劉太偉，董效佩，李 鹍

(山東濟(jì)鐵工程建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，濟(jì)南 250001)

1 工程概況

京滬高速鐵路濟(jì)南西站位于濟(jì)南市總體規(guī)劃中西部臘山新區(qū)的西客站片區(qū)，主站房建筑面積99 786 m2，分為主站房區(qū)及高架候車區(qū)，其中高架候車廳22 802 m2，長192.3 m，寬107 m，結(jié)構(gòu)體系采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁+型鋼混凝土梁+鋼管混凝土柱的混合結(jié)構(gòu)。基本柱網(wǎng)21.5 m×24 m和21.5 m×17.5 m，屋面主體結(jié)構(gòu)采用鋼管柱+空間三角形管桁結(jié)構(gòu)。其框架柱均由地下通廊相應(yīng)部位的鋼管混凝土框架柱變徑后延伸至樓面。樓面上柱高11.4～15 m，柱及桁架總質(zhì)量3 080 t。

2 帶柱累積滑移方案及選用背景

鋼屋蓋帶柱累積滑移是指利用安裝在鋼柱根部的爬行器(即頂推千斤頂)推動(dòng)屋面桁架與結(jié)構(gòu)柱組成的組合結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行滑移，經(jīng)多次滑移后移動(dòng)到位的施工方案。本方案主要有以下5個(gè)步驟:

(1)拼裝胎架搭設(shè)，桁架組拼。在地面上按桁架圖紙尺寸進(jìn)行胎架的搭設(shè)，在胎架上分3部分組拼每一榀主桁架。

(2)軌道梁的安裝。在高架樓面上進(jìn)行軌道梁的安裝，與鋼柱安裝軸線保持一致，通長設(shè)置。

(3)高空組裝滑移單元。在樓面上搭設(shè)拼裝胎架并與滑移軌道相連。將鋼柱、主桁架、次桁架等構(gòu)件吊裝到高架樓面滑移軌道胎架上，按滑移單元進(jìn)行組裝。

(4)計(jì)算機(jī)控制同步頂推滑移。利用安裝在鋼柱根部的爬行器推動(dòng)滑移單元向目標(biāo)位滑動(dòng)。當(dāng)滑移完成1個(gè)滑移單元后，繼續(xù)在騰空的拼裝胎架上，進(jìn)行吊裝鋼柱，高空對(duì)接桁架單元，前后2個(gè)單元通過水平支撐和斜撐焊接連接，形成1個(gè)新的滑移單元，繼續(xù)向前滑移，采用相同的方法直至全部結(jié)構(gòu)滑移完成。

(5)結(jié)構(gòu)卸載落位固定。全部結(jié)構(gòu)滑移完成后采用液壓千斤頂同步分級(jí)卸載，落位固定。

采用本方案是由于工期緊及高架區(qū)立體化交叉作業(yè)復(fù)雜等原因，原施工方案跨內(nèi)吊裝工期長，影響作業(yè)面大，經(jīng)多次專家評(píng)審和論證，確定了高架區(qū)鋼結(jié)構(gòu)采用屋蓋帶柱累積滑移施工方案。

3 施工操作要點(diǎn)及監(jiān)理同步控制

為順利完成鋼屋蓋帶柱累積滑移，我監(jiān)理部調(diào)配了4名技術(shù)力量強(qiáng)，業(yè)務(wù)素質(zhì)高的監(jiān)理工程師成立鋼結(jié)構(gòu)組和土建組共同監(jiān)控本方案的實(shí)施。

3.1 施工操作要點(diǎn)及監(jiān)理的監(jiān)控

3.1.1 帶柱累積滑移安裝方法分析及臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)臨時(shí)措施結(jié)構(gòu)初步布置

根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)圖紙及土建施工圖紙，按照混凝土結(jié)構(gòu)形式與鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)情況，初步確定滑移安裝方案。監(jiān)理部鋼結(jié)構(gòu)組與土建組密切配合，與施工單位共同分析圖紙，多方面考慮，提高方案的安全性、可行性。

(2)滑移軌道設(shè)置

根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況初步布置滑移軌道，利用結(jié)構(gòu)模擬設(shè)計(jì)軟件，對(duì)滑移結(jié)構(gòu)最不利工況(考慮風(fēng)荷載、溫度變化等)結(jié)構(gòu)變形情況進(jìn)行模擬計(jì)算，進(jìn)一步確定滑移軌道的設(shè)置數(shù)量。

(3)臨時(shí)措施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

臨時(shí)支撐體系包括豎向支撐體系和水平支撐體系，采用格構(gòu)式鋼柱、桁架體系。臨時(shí)措施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括桁架單元拼裝胎架設(shè)計(jì)、高空拼裝胎架設(shè)計(jì)、滑移軌道梁設(shè)計(jì)、滑移軌道設(shè)計(jì)、軌道選型、滑移結(jié)構(gòu)單元設(shè)計(jì)等。監(jiān)理工程師仔細(xì)閱讀設(shè)計(jì)書，對(duì)臨時(shí)措施結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、承載力、穩(wěn)定性、變形情況、結(jié)構(gòu)沉降、基礎(chǔ)處理等進(jìn)一步審核，同意滑移軌道梁、拼裝胎架等具體布置、規(guī)格型號(hào)、連接方式等方案。

(4)根據(jù)滑移結(jié)構(gòu)總噸位進(jìn)行計(jì)算，確定頂推千斤頂規(guī)格、數(shù)量、設(shè)置部位等。

(5)滑移單元加固

運(yùn)用有限元分析軟件，實(shí)際模擬分析每個(gè)滑移單元在滑移過程中的受力情況(考慮風(fēng)荷載、溫度變化等)，確定在滑移單元上須加固支撐的位置、數(shù)量、規(guī)格等，確保每個(gè)單元在滑移過程中的應(yīng)力與應(yīng)變?cè)谠试S范圍之內(nèi)。

(6)專項(xiàng)施工方案編制審核及專家組評(píng)審

總監(jiān)理工程師及專業(yè)監(jiān)理工程師仔細(xì)審核施工單位編制的桁架拼裝專項(xiàng)施工方案、帶柱累積滑移專項(xiàng)施工方案、卸載專項(xiàng)施工方案，提出了監(jiān)理審核意見，施工單位對(duì)照進(jìn)行了修改，使方案更加完善。

由于本工程的特殊性，專業(yè)施工單位沒有同類大跨度帶柱滑移的施工經(jīng)驗(yàn)，為確保大跨度帶柱累積滑移施工的可行性，先后進(jìn)行了2次專家評(píng)審，總監(jiān)理工程師作為專家組成員之一參加了評(píng)審，根據(jù)專家組評(píng)審意見進(jìn)一步修改完善。根據(jù)通過的施工方案，制定了切實(shí)可行的監(jiān)理實(shí)施細(xì)則，進(jìn)行監(jiān)理控制。監(jiān)理部還組織監(jiān)理工程師學(xué)習(xí)審批通過的方案，明確施工順序、拼裝步驟、測量與過程監(jiān)測方案、應(yīng)急方案、安全方案等，以便在實(shí)施中更好地加以控制。

3.1.2 臨時(shí)結(jié)構(gòu)措施安裝及監(jiān)理的檢查

(1)拼裝胎架搭設(shè)

拼裝胎架設(shè)計(jì)根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際施工場地情況，進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，計(jì)算胎架在安裝荷載作用下的基礎(chǔ)沉降量。胎架設(shè)計(jì)考慮搭拆方便，其下部底盤用路基箱、型鋼梁做成，如圖1所示。測量監(jiān)理工程師對(duì)此進(jìn)行精密測量復(fù)查，以保證桁架各部位均符合圖紙尺寸。

圖1 桁架地面組拼胎架搭設(shè)

(2)軌道梁安裝

①軌道梁的安裝與鋼柱安裝軸線保持一致，通長設(shè)置，控制軌道梁高程精度，監(jiān)理進(jìn)行高程復(fù)測，焊縫連接處按一級(jí)焊縫進(jìn)行探傷處理，監(jiān)理工程師對(duì)探傷進(jìn)行旁站監(jiān)理，見證試驗(yàn)。

②根據(jù)樓面鋼柱分段點(diǎn)的高差，軌道下采用型鋼梁的形式，型鋼梁的頂面與分段點(diǎn)鋼柱頂面齊平，如圖2所示，型鋼梁布置在下部有混凝土梁的位置，而且在下部混凝土梁上設(shè)預(yù)埋件。型鋼梁在混凝土上的固定均采用安裝螺栓、卡碼等連接方式。監(jiān)理工程師在澆筑混凝土?xí)r仔細(xì)核查預(yù)埋件位置，在安裝型鋼梁時(shí)對(duì)照方案檢查各部件規(guī)格尺寸。

圖2 型鋼梁的頂面與分段點(diǎn)鋼柱頂面齊平

③監(jiān)理嚴(yán)格檢查，確保軌道安裝中心線與鋼柱軸線保持一致，且按照設(shè)計(jì)高程進(jìn)行復(fù)測。考慮軌道的側(cè)向穩(wěn)定及滑移方向滑動(dòng)控制，按800 mm間隔軌道兩側(cè)設(shè)置10 mm擋板，軌道間的連接采用焊接的方式，頂面打磨處理。

3.2 高空組裝滑移單元及加固

大跨度結(jié)構(gòu)滑移安裝質(zhì)量完全取決于胎架上結(jié)構(gòu)組拼精度控制，結(jié)構(gòu)安裝的高程、軸線位置、垂直度等均由監(jiān)理復(fù)核控制在規(guī)范要求誤差之內(nèi)。吊裝過程中，監(jiān)理工程師全程旁站監(jiān)理，嚴(yán)格按審批通過的施工方案和監(jiān)理細(xì)則進(jìn)行監(jiān)督執(zhí)行，保證了吊裝安全和質(zhì)量。

(1)鋼柱垂直度、平面彎曲控制

鋼柱的垂直度、平面彎曲符合《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50205—2001)規(guī)定，如圖3所示。監(jiān)理工程師隨時(shí)進(jìn)行復(fù)測、記錄，發(fā)現(xiàn)偏差立即要求施工單位調(diào)整。

圖3 鋼柱垂直度、平面彎曲的控制

(2)結(jié)構(gòu)豎向位移控制

大跨度鋼桁架拼裝單元移除支撐后，由于結(jié)構(gòu)的下?lián)献冃?，結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生豎向位移。根據(jù)施工結(jié)構(gòu)模擬分析的撓度變形及桁架分段情況，進(jìn)行拼裝施工折線起拱。監(jiān)理工程師對(duì)起拱尺寸進(jìn)行復(fù)測，控制在允許偏差之內(nèi)。

(3)滑移單元的加固

為了確?；七^程中滑移單元的穩(wěn)定性和整體結(jié)構(gòu)的柔度，在鋼柱上加設(shè)水平支撐和斜撐，確?；七^程中整個(gè)滑移單元為變形體，如圖4所示。

圖4 滑移單元加設(shè)支撐

3.3 滑移前檢查驗(yàn)收及拆除支撐

滑移前，監(jiān)理對(duì)高空拼裝構(gòu)件逐項(xiàng)進(jìn)行嚴(yán)格檢查，確保桿件安裝及焊接質(zhì)量，并對(duì)一級(jí)焊縫進(jìn)行了超聲波探傷平行檢測。然后按照方案有序地拆除臨時(shí)支撐，并觀察卸載后滑移單元的結(jié)構(gòu)變形情況。

3.4 計(jì)算機(jī)控制同步頂推滑移

(1)準(zhǔn)備工作

滑移前，監(jiān)理檢查滑移結(jié)構(gòu)是否與胎架完全脫離，計(jì)算機(jī)及滑移系統(tǒng)是否調(diào)試成功，檢查各崗位人員及監(jiān)測儀器是否到位等。

(2)頂推向前滑移

①預(yù)加載:調(diào)節(jié)一定的壓力，使楔形夾塊處于相同的鎖緊狀態(tài)。

②預(yù)滑移:初始滑移單元質(zhì)量約為320 t，加載步驟:第一步，按照爬行器最初加壓為所需壓力的40%、60%、80%;第二步，在一切都穩(wěn)定的情況下，加載至100%。在滑移單元?jiǎng)傞_始有位移后，暫停，全面檢查各設(shè)備運(yùn)行情況，推進(jìn)器夾緊裝置、滑移軌道及滑移單元受力變形等情況。監(jiān)理工程師密切觀察計(jì)算機(jī)圖像及現(xiàn)場情況，實(shí)時(shí)監(jiān)控。在各項(xiàng)檢查符合滑移要求時(shí)，方可進(jìn)行正式滑移。

③開始滑移時(shí)，液壓助推器伸缸壓力逐漸上調(diào)，依次為所需壓力的20%、40%，在一切都正常的情況下，繼續(xù)加載到60%、80%、90%、100%，如圖5所示。監(jiān)理嚴(yán)格監(jiān)督施工單位按以上議定的施工方案實(shí)施。

④滑移過程觀測:觀測同步位移傳感器，監(jiān)測滑移同步情況;觀測支座與軌道卡位的情況;觀測推進(jìn)器夾緊裝置與軌道夾緊狀況;觀測滑移時(shí)，通過預(yù)先在各條軌道兩側(cè)所標(biāo)出的刻度來隨時(shí)測量復(fù)測每個(gè)支座滑移的同步性。此步驟是監(jiān)理工程師控制的重點(diǎn)，同步性決定了滑移單元的安全和質(zhì)量。

圖5 頂推滑移

⑤滑移過程結(jié)構(gòu)調(diào)整

滑移過程中由于各種因素，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻側(cè)向位移，主要表現(xiàn)在軌道與兩側(cè)限位擋板間距發(fā)生變化，監(jiān)理督促其及時(shí)調(diào)整，通過鋼尺測量同一基線的距離偏差，找出所有軌道上結(jié)構(gòu)位移的偏差，再通過不同軌道上結(jié)構(gòu)滑移速度的調(diào)整，最終使所有軌道上結(jié)構(gòu)達(dá)到同一基線，如圖6所示。

圖6 測量基線偏差

監(jiān)理工程師對(duì)于監(jiān)測中出現(xiàn)的異常情況，如結(jié)構(gòu)撓度大于計(jì)算變形、出現(xiàn)大的聲響、支撐發(fā)生變形或結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部振動(dòng)等，要求施工單位立即采取相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案處理。

⑥累積滑移

當(dāng)滑移完成1個(gè)滑移單元后，繼續(xù)在騰空的拼裝胎架上，進(jìn)行吊裝鋼柱，高空對(duì)接桁架單元，前后2個(gè)單元通過水平支撐和斜撐焊接連接，形成一個(gè)新的滑移單元，繼續(xù)向前滑移，采用相同的方法直至全部結(jié)構(gòu)滑移完成。監(jiān)理工程師對(duì)吊裝過程全程旁站，對(duì)焊縫用超聲波探傷進(jìn)行見證試驗(yàn)和平行檢驗(yàn)。

3.5 結(jié)構(gòu)卸載落位固定

采用液壓千斤頂同步卸載，按照卸載方案進(jìn)行分級(jí)卸載，最終落位固定，安裝完成，如圖7所示。卸載也是監(jiān)理控制的又一個(gè)重點(diǎn)，嚴(yán)格要求施工單位按卸載方案進(jìn)行，逐個(gè)鋼柱進(jìn)行檢查，保持同步非常關(guān)鍵。

圖7 同步卸載過程中監(jiān)理檢查

3.6 結(jié)構(gòu)單元的穩(wěn)定控制

(1)結(jié)構(gòu)撓度變形觀測

在每榀桁架組裝完畢之后，對(duì)所有觀測點(diǎn)進(jìn)行第1次高程觀測，并做好詳細(xì)記錄，待高空對(duì)接完畢之后，進(jìn)行第2次高程觀測，滑移卸載之后進(jìn)行第3次高程觀測，并進(jìn)行比較。在此過程中，監(jiān)理工程師也同時(shí)進(jìn)行復(fù)測、記錄。

(2)鋼柱的變形觀測

鋼柱就位后測量監(jiān)理工程師復(fù)測鋼柱的定位軸線的偏移，柱子的垂直度;卸載之后，復(fù)測定位軸線偏移、垂直度、側(cè)向扭曲。

4 結(jié)語

京滬高速鐵路濟(jì)南西站高架區(qū)空間鋼桁架安裝因結(jié)構(gòu)跨度大、質(zhì)量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，導(dǎo)致整個(gè)工程施工技術(shù)難度相當(dāng)大?；剖┕で?，每個(gè)過程都經(jīng)過全面、詳細(xì)的方案討論，每個(gè)構(gòu)件吊裝時(shí)都經(jīng)過詳細(xì)的設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析，綜合考慮了一切可能遇到的難題，采取了相應(yīng)的措施，在施工、監(jiān)理等各單位的共同努力下最終確保了空間桁架滑移施工的安全、順利、優(yōu)質(zhì)的完成，為以后同類結(jié)構(gòu)的滑移施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

［1］中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì).建筑鋼結(jié)構(gòu)施工手冊(cè)［M］.北京:中國計(jì)劃出版社，2008.

［2］趙熙元，等.建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1995.

［3］陳紹蕃.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理［M］.北京:科學(xué)出版社，1998.

［4］陳 驥.鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論與設(shè)計(jì)［M］.北京:科學(xué)出版社，2001.