閆軍紅

（中鐵三局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山西太原 030006）

1 工程概況與技術(shù)背景

該項(xiàng)目位居四川省宜賓市敘州區(qū)，靠近七星山的南坡南岸壩趙場(chǎng)鎮(zhèn)，臨近成都至貴陽(yáng)高速鐵路宜賓東站的東北方。站點(diǎn)西邊距離渝昆路大概100m，而西南主干道宜慶路大約有260m 遠(yuǎn)，東邊則毗鄰城市規(guī)劃中的道路緊貼七星山。南一路和南三路分列站點(diǎn)的南北方向，均以高架橋的形式跨接。車站中央的里程點(diǎn)為DK207+150（川南城際軌道交通的里程計(jì)算），依照目前規(guī)劃有5 個(gè)站臺(tái)以及12 條鐵軌（第一期工程中建設(shè)4 個(gè)站臺(tái)和9 條軌道，同時(shí)預(yù)留空間供未來(lái)增設(shè)1 個(gè)站臺(tái)和3 條軌道）。站臺(tái)的絕對(duì)高程為325m，共計(jì)規(guī)劃建設(shè)5 個(gè)長(zhǎng)450m、寬12m 及深1.25m 的島式中央站臺(tái)，并且站臺(tái)上將配備無(wú)柱雨棚和有柱雨棚，這些結(jié)構(gòu)將與高架的候車室底板相連，共同構(gòu)成站臺(tái)區(qū)的覆蓋設(shè)施。

宜賓站為線側(cè)+高架式的站房，高架層進(jìn)站，出站廳出站。站房主體長(zhǎng)×寬×高為110m×175m×45m，建筑面積46894m2。車站建筑的地底首層設(shè)為離站區(qū)，其海拔下降到-9.600m；地面的初層配置有站臺(tái)區(qū)，海拔高度持平于標(biāo)準(zhǔn)零點(diǎn)±0.000m；車站的二層為等候區(qū)，海拔高度上升至9.600m；同樣處于二層的商務(wù)活動(dòng)夾層，海拔位置達(dá)16.800m；頂部結(jié)構(gòu)中的透光天窗頂峰海拔達(dá)到35.400m，而最上端的屋頂之峰值自離站層的室外地面計(jì)量約莫45m 之差。軌頂標(biāo)高-1.250m，承軌層結(jié)構(gòu)標(biāo)高-2.050m，站臺(tái)板結(jié)構(gòu)標(biāo)高-0.200m。

車站西側(cè)主體的大廈構(gòu)建了4 層地面上的樓宇和一個(gè)設(shè)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(jié)構(gòu)和抗震的剪力墻，頂部則采用了鋼鐵網(wǎng)狀的桁架設(shè)計(jì)[1-3]。

位于東方的候車臺(tái)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(jié)構(gòu)，其頂層則是以鋼材制成的網(wǎng)狀框架。此外，該高架站內(nèi)設(shè)計(jì)有雙層地面用房（局部設(shè)有三層高的夾樓間隔），以及一層的地下設(shè)施，整體高度達(dá)35.4m，該結(jié)構(gòu)的骨架也以鋼筋混凝土框架為主，頂部結(jié)構(gòu)亦采用鋼網(wǎng)架設(shè)計(jì)[4-5]。

2 技術(shù)細(xì)節(jié)

2.1 站房結(jié)構(gòu)概況

高架站房鋼結(jié)構(gòu)主要包括兩個(gè)部分，如圖1 所示，下部勁性鋼柱和上部網(wǎng)架屋蓋鋼結(jié)構(gòu)，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(guī)格為700mm×700mm×200mm×50mm×50mm，自基礎(chǔ)承臺(tái)頂至柱頂，標(biāo)高-11.800～25.715m，勁性柱材質(zhì)均為Q355B。勁性柱共分8 節(jié)進(jìn)行安裝，第一節(jié)至第三節(jié)加工產(chǎn)焊接完成后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)吊裝，最大重量為7.91t，采用80t 汽車吊進(jìn)行吊裝；四節(jié)以上鋼柱，單節(jié)最大重量為6t，采用塔吊進(jìn)行吊裝。

圖1 高架站房鋼結(jié)構(gòu)

2.2 站臺(tái)雨棚

無(wú)柱雨棚和站房候車廳樓板連接，在10/25 軸和12/23 軸對(duì)稱設(shè)置14 根圓管柱，圓管柱截面φ1000×30，上部為縱橫向主次梁結(jié)構(gòu)，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(cè)，如圖2 所示，一共設(shè)置10 個(gè)，為多層鋼框架結(jié)構(gòu)，鋼柱為箱型截面，截面規(guī)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(zhuǎn)料裝車安裝無(wú)法便捷實(shí)現(xiàn)，因此把鋼管柱分為4 節(jié)，±0 以下分為2 節(jié)，地下兩節(jié)在加工廠焊接完成后，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行吊裝，共計(jì)重量為11t，采用80t 汽車吊進(jìn)行吊裝?！? 以上分為2節(jié)，單節(jié)最大重量為4.85t，分別采用汽車吊進(jìn)行吊裝。

3 工藝流程與操作要點(diǎn)

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(yù)埋件施工

基底螺栓的嵌入作業(yè)，伴隨著地基底層鋼筋的捆綁而同步執(zhí)行。在立柱底部的嵌件安置過程中，利用定位板進(jìn)行調(diào)整以增進(jìn)作業(yè)效率和準(zhǔn)確度，保障在混凝土澆注前后嵌件的位置偏差達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范。安裝步驟如圖4 所示。

圖4 安裝步驟

在本項(xiàng)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(dú)立框架來(lái)預(yù)設(shè)螺栓，則由于框架比較纖長(zhǎng)，會(huì)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(jìn)行錨固到基礎(chǔ)的表層鋼筋中，并且當(dāng)混凝土傾入時(shí)，表層鋼筋可能會(huì)輕微位移。因此，在傾筑操作中應(yīng)盡量避免震動(dòng)工具直接和地錨螺栓接觸或過于靠近，因?yàn)檫@可能會(huì)對(duì)嵌入件造成不利的影響。任何由傾筑引起的偏移，都應(yīng)該用全站測(cè)量?jī)x器來(lái)監(jiān)測(cè)，并在出現(xiàn)顯著誤差時(shí)立刻進(jìn)行調(diào)整。

3.2 鋼柱吊裝

起重點(diǎn)布置于事先焊牢的耳板連接部。以免在提升吊耳過程中發(fā)生變形，使用了特制的吊具，并且運(yùn)用單起重機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)法進(jìn)行提升。在進(jìn)行提升操作之前，需將木墊置于鋼構(gòu)柱下防止底部與地面直接摩擦，在提升過程中應(yīng)確保柱體末端不在地面產(chǎn)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(wù)必將其底端墊穩(wěn)，確保底端貼地的前提下，利用起重機(jī)的吊索和回轉(zhuǎn)機(jī)械逐步令鋼柱豎直。待鋼柱靜止無(wú)晃動(dòng)時(shí)方可續(xù)吊。為維持吊裝的穩(wěn)定性，須在柱的上方系上牽引繩，繩長(zhǎng)宜為柱高的1.2 倍。當(dāng)柱體升離地面500mm，應(yīng)停止升高，對(duì)吊裝設(shè)備及吊車安全狀況進(jìn)行檢驗(yàn)。在確認(rèn)一切正常的基礎(chǔ)上，再次繼續(xù)吊升動(dòng)作。在吊起的過程中，細(xì)心觀察支撐柱腳的木枕是否跟隨柱腳移動(dòng)且無(wú)異常。柱子傾角逼近豎直時(shí)，即90°附近，暫停吊升并等候穩(wěn)定；確保安全合規(guī)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(wěn)固無(wú)誤，緩和地將其對(duì)準(zhǔn)并吊至下個(gè)連接柱段的頂端。當(dāng)兩段柱相隔約50mm 時(shí)，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(duì)齊后，插入并旋緊螺絲。確保螺絲緊固后，撤除繩索，準(zhǔn)備安裝下一節(jié)鋼柱。

在安裝開始之前，事先標(biāo)出了上下柱體對(duì)接處的定位標(biāo)線，以此作為安裝的標(biāo)準(zhǔn)線，并借助安裝螺栓臨時(shí)牢固連接板與上部柱體。

安裝鋼柱時(shí)，首先利用塔式起重機(jī)將其舉起至指定位置，接著插入剩余的安裝螺栓，并對(duì)準(zhǔn)上部鋼柱的四周中線與下方鋼柱的中線直至精確契合。當(dāng)中線調(diào)整達(dá)到四方均衡，誤差控制在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限制以內(nèi)，此時(shí)緊固螺栓。焊接工作做完后，去掉暫時(shí)用于連接的鋼板。

運(yùn)用頂升器將立柱定位居中，采用兩個(gè)經(jīng)緯儀對(duì)鋼構(gòu)柱的豎直度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。待調(diào)整工作結(jié)束，即緊固聯(lián)接處的螺絲，隨后便可展開焊接作業(yè)。

調(diào)整立柱扭曲：利用頂端與底端的吊耳，橫向放入調(diào)校墊片（建議厚度介于0.5～1.0mm），以便對(duì)立柱進(jìn)行扭轉(zhuǎn)校正。隨后，擰緊連接板上的六角頭螺栓以完成調(diào)整。每次調(diào)校轉(zhuǎn)動(dòng)幅度需保持在3mm 以下；如有較嚴(yán)重偏差，應(yīng)分2～3 次逐步進(jìn)行調(diào)整。若立柱的旋轉(zhuǎn)誤差過大，可暫時(shí)在其側(cè)面安裝液壓頂，有針對(duì)性地糾正鋼柱連接點(diǎn)的扭曲。

高程與豎直性調(diào)節(jié)：構(gòu)件吊裝就位后，采用暫用螺栓將其通過聯(lián)接板與上下掛耳板連接固定，此時(shí)聯(lián)接板松脫未緊固。利用起重工具和杠桿、液壓千斤頂?shù)裙ぞ呶⒄{(diào)構(gòu)件之間的空隙，進(jìn)而依據(jù)設(shè)計(jì)高程線與實(shí)際柱子高程控制線的間隔進(jìn)行比對(duì)，同時(shí)須考慮焊接過程中的熱收縮及壓縮形變影響。調(diào)整偏差使其控制在5mm 范圍內(nèi)。一旦達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，即可點(diǎn)焊鋼楔固定以限制鋼柱下滑，或者繼續(xù)使用千斤頂進(jìn)行支撐以避免鋼構(gòu)件的下降。

柱子在施工中，首要任務(wù)是將其所有接合部分的焊縫連接完成：在焊接無(wú)偏移的柱子時(shí)，需嚴(yán)格按照兩位操作人員面對(duì)面、同步進(jìn)行；如遇柱子有偏移，需以左側(cè)傾斜則先從右側(cè)開始焊接、右側(cè)傾斜則左側(cè)優(yōu)先進(jìn)行焊接的程序進(jìn)行，以此確保柱子安裝的準(zhǔn)確度。

3.3 定位測(cè)量

基于密切監(jiān)控的加密檢查點(diǎn)，通過采納細(xì)致的測(cè)量尺度與角度測(cè)定工具（經(jīng)緯儀）進(jìn)行雙重測(cè)量，對(duì)每一個(gè)基柱腳的位置線條進(jìn)行定位，并使用全站測(cè)量?jī)x器對(duì)坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行再次核查。所有測(cè)量差誤均保持在驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)所允許的誤差幅度之內(nèi)。

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(yīng)的參考高度。立柱完成后，對(duì)柱頂進(jìn)行一次確切的高度測(cè)量，并依據(jù)該實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)調(diào)整隨后一根鋼柱的參考高度，以此來(lái)保障通過暫時(shí)性的固定支撐及對(duì)末端的調(diào)整實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。

安裝鋼柱后，立即對(duì)其進(jìn)行垂直度的調(diào)整，保證其偏斜不超過高度的千分之一或者10mm 以內(nèi)，這是為了簡(jiǎn)化鋼梁安裝工作。當(dāng)所有主梁置位完成后，開始進(jìn)行整體的垂直度檢測(cè)，并將所得數(shù)據(jù)參照下一節(jié)鋼柱的軸心偏移情況來(lái)確定調(diào)整后的柱頂軸線位置差異。這一過程中，還需要預(yù)先考量到焊接作業(yè)可能導(dǎo)致的收縮和部分結(jié)構(gòu)因此而向外預(yù)偏的變形因素。

通過使用垂直激光鉛儀進(jìn)行軸向定位，在鋼柱兩側(cè)各設(shè)立一個(gè)測(cè)量用的經(jīng)緯儀，利用這些設(shè)備將鋼柱的頂端當(dāng)作一個(gè)參考平面，進(jìn)行一次全面的軸線檢測(cè)。這樣，可以編制每一根鋼柱焊接前的偏移量報(bào)告，并據(jù)此決定焊接的先后順序。焊接完成之后，重新進(jìn)行一輪全面檢測(cè)，以記錄焊接之后的偏移量數(shù)據(jù)。這樣的步驟構(gòu)成一個(gè)循環(huán)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(zhǔn)工作，用于校正和指導(dǎo)偏差的調(diào)整方向。

本項(xiàng)工程中確保鋼結(jié)構(gòu)立柱的豎直度采用以下方案：在基座的兩個(gè)相交直角軸線上分別放置兩臺(tái)激光測(cè)角儀。將儀器的光線對(duì)準(zhǔn)固定于立柱上的標(biāo)靶，確保光線的中心與靶心保持垂直對(duì)齊。經(jīng)過至少3 個(gè)不同角度旋轉(zhuǎn)測(cè)角儀的水平圓盤，并且每次旋轉(zhuǎn)后的激光指向都與標(biāo)靶中心點(diǎn)重合，即可證實(shí)立柱的豎直性符合標(biāo)準(zhǔn)，沒有偏差。

4 結(jié)語(yǔ)

宜賓高鐵車站建設(shè)因工期壓迫、建筑任務(wù)繁重，制訂一個(gè)核心的建筑作業(yè)流程及方案，對(duì)于確保施工的安全性、工程質(zhì)量和工期控制至關(guān)重要。本研究報(bào)告闡述了在宜賓高鐵車站建設(shè)中得到有效實(shí)施的鋼構(gòu)柱子安置技術(shù)，所有鋼制結(jié)構(gòu)的裝置精確性均達(dá)到了設(shè)計(jì)規(guī)格。經(jīng)由精密設(shè)計(jì)、多次仿真驗(yàn)算、以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕す芾?，最終順利完成了宜賓高鐵車站的高空大幅度鋼構(gòu)建設(shè)，保障了工程的安全和品質(zhì)。