摘 要：濟南西站大跨度鋼屋蓋施工根據工程結構特點(diǎn)，同時(shí)參考國內其他項目成熟施工經(jīng)驗，采用了同步累積滑移施工技術(shù)。將滑移軌道布置在高架層樓板上，上部鋼柱及屋蓋同時(shí)滑移，最后整體卸載。實(shí)施過(guò)程中以理論分析為基礎，設計、安裝了系統的臨時(shí)加固措施，在滑移全過(guò)程進(jìn)行同步控制，保證了結構的安全及安裝精度。相關(guān)施工經(jīng)驗可供類(lèi)似工程借鑒參考。
1.前言
我國大跨度空間鋼結構起步晚，基礎薄弱，但隨著(zhù)國家經(jīng)濟實(shí)力的增強和社會(huì )發(fā)展的需要，近年來(lái)也取得迅猛發(fā)展，大跨度鋼結構的應用越來(lái)越多。特別是2008年奧運場(chǎng)館建設以及近年來(lái)各地涌現的鐵路、公路、航空等交通樞紐工程建設為我國大跨空間鋼結構的發(fā)展提供了舞臺，同時(shí)也給建筑施工企業(yè)帶來(lái)巨大機遇和挑戰。
目前已完工并投入使用的濟南西站是京滬高速鐵路五個(gè)始發(fā)終到站之一，其大跨度站房鋼屋蓋采用了帶柱同步累積滑移技術(shù)。屋蓋滑移軌道鋪設在高架候車(chē)層樓面上，上柱與鋼屋蓋同時(shí)滑移，累計滑移9次，滑移完成后整體卸載。帶柱累積滑移施工場(chǎng)地占用小，高空作業(yè)量少，同步控制精度高?；苾热萑缦聢D1框內所示。
2.工程概況
濟南西站站房II區高架候車(chē)廳部分鋼結構屋蓋分為A、B、C三個(gè)區。A區寬116.4m，長(cháng)99m；B區寬116.4m，長(cháng)77.5m，C區寬107m，長(cháng)25m。其中A區和B區結構間有300mm的間隙。A、B區為空間管桁架結構，結構頂標高為41.600m，分別有5榀和4榀主桁架。主桁架長(cháng)約116m，寬2.5m，高從2.5m到4.5m漸變，重約100噸，C區屋蓋為平面鋼架，跨度分別為24m、59m，上部鋼梁，系桿、支撐采用的截面有H型鋼，方管和圓管。II區整體軸測圖如下圖2所示：
鋼結構屋蓋主次桁架間相貫焊接，型鋼梁及斜撐等附屬桿件多采用螺栓連接，其中主桁架及型鋼梁，弧型梁等桿件均為弧形，加工、安裝難度較大。屋蓋鋼結構總重約3000噸，鋼材材質(zhì)均為Q345B.本工程高架候車(chē)廳以下鋼材材質(zhì)主要為Q345GJC,商業(yè)夾層及鋼屋蓋結構鋼材材質(zhì)主要為Q345B。
3.方案的選擇
3.1 施工特點(diǎn)
為了滿(mǎn)足鐵路旅客的不斷增多以及旅客對站房結構美觀(guān)性及舒適性要求的不斷提高，鐵路站房工程具有以下特點(diǎn)：
(1)、屋蓋跨度較大、高度較高，并且同一站房屋蓋的結構形式大體規則。
(2)、施工交叉多。鋼結構與土建、裝飾裝修等專(zhuān)業(yè)之間，站房與雨棚之間，站房與鐵路路線(xiàn)之間均存在大量的交叉作業(yè)。
(3)、由于各地的人文地理與建筑效果要求上的差異，不同地區的站房結構屋蓋結構形式千差萬(wàn)別。
屋蓋施工方案的確定必須針對項目的特點(diǎn)，包括結構形式，場(chǎng)地條件，工期要求等，進(jìn)行分析比較，在確保質(zhì)量、安全的前提下，盡量做到節約成本，縮短工期。
3.2 備選方案
目前大跨度站房屋蓋施工常見(jiàn)的施工方法有：1、機械吊裝；2、滑移。其中機械吊裝又可分為跨內吊裝與跨外吊裝。兩個(gè)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，最終采用哪個(gè)需要經(jīng)過(guò)仔細比選，找出最適用的一個(gè)施工方案。
(1)、跨外吊裝。大型吊機行走在站房結構外圍，分段或整體吊裝屋蓋結構。該施工方法我們在新建泉州站上成功使用。
針對濟南西站結構特點(diǎn)，兩臺履帶吊行走在高架候車(chē)廳兩側雨棚位置。首先安裝高架層以上的立柱，然后利用兩臺履帶吊自東向西安裝主次桁架。主桁架分兩段，跨中設立支撐胎架，次桁架整體吊裝，附屬桿件高空散裝。
(2)、跨內吊裝。大型吊機行走在結構內部（由于高架候車(chē)層結構設計承載力遠比軌道層小，吊機一般行走在軌道層），采用流水施工的方式，依次安裝屋蓋結構，土建結構后做。該施工方法我們在新建鄭州東站上成功使用。
針對濟南西站結構特點(diǎn)，履帶吊在軌道層上行走吊裝，將屋蓋主桁架分成4段，并在軌道層上搭設高空支撐架，高空分段拼裝；次桁架整體吊裝，附屬桿件采用高空散裝的方式。
(3)、整體滑移。將屋蓋結構分成若干個(gè)滑移單元，利用同步滑移設備，推動(dòng)結構在預設的滑移軌道上滑移，從拼裝位置滑移至設計位置，卸載后完成結構施工。該施工方法我們在新建蘇州站上成功使用。
針對濟南西站結構特點(diǎn)，可在場(chǎng)地西側搭設高空操作平臺，屋蓋桁架采用地面散件拼裝，高空整體拼裝的方式進(jìn)行安裝，在主次桁架就位后，完善其他構件的連接后即可進(jìn)行滑移?；栖壍?條，鋪設在高架候車(chē)層樓面上，滑移時(shí)高架層鋼柱可與屋蓋同時(shí)進(jìn)行滑移，自西向東共滑移九次。
3.3 方案確定
在確保施工安全和質(zhì)量的前提下，方案的確定以?xún)牲c(diǎn)為主：工期和成本。濟南西站施工工期較緊，面臨著(zhù)京滬高鐵按計劃時(shí)間節點(diǎn)通車(chē)的壓力，若采用機械吊裝的方式，需待軌道層結構完全施工完畢后方可進(jìn)行屋蓋施工，且屋蓋吊裝過(guò)程中對土建和雨棚施工影響較大，對整體工期不利。而滑移施工的方式可以避免上述缺點(diǎn)，大大節省工期。且若采取帶柱滑移的方式，還可大量減少現場(chǎng)高空作業(yè)量，降低施工安全風(fēng)險。但滑移施工技術(shù)難度大，施工復雜，對施工單位技術(shù)水平要求較高
經(jīng)項目部仔細分析、比較，最終決定采用累積滑移施工技術(shù)進(jìn)行站房屋蓋的施工。
4.滑移工藝
4.1 滑移方法及特點(diǎn)
首先平整N軸線(xiàn)西側的空地，讓其作為鋼結構材料堆放以及桁架拼裝的場(chǎng)地。同時(shí)搭設的桁架高空拼裝平臺，位置在N軸線(xiàn)和L軸線(xiàn)之間。屋蓋桁架的安裝采用地面散件拼裝，整體分段吊裝，高空補檔的方式進(jìn)行。平臺搭建完成后進(jìn)行主、次桁架地面整體拼裝，吊裝時(shí)主桁架分成4段吊裝，次桁架整體吊裝。在主次桁架就位后，連接其間的型鋼梁、檁條等構件，焊接完就具備滑移的條件?；茣r(shí)高架層以上的鋼柱與屋蓋已成整體結構，鋼柱整體長(cháng)度20m，自柱底到桁架下弦距離16m?，F場(chǎng)施工布置見(jiàn)下圖3示意：
利用現有高架層9、10、13、14軸線(xiàn)混凝土梁作為軌道梁，由于鋼柱分段點(diǎn)高出樓板面1.2m，針對這個(gè)高差，我們采用在軌道下設型鋼梁的方式，型鋼面與下節鋼柱上表面齊平，型鋼截面選擇□1200*700*25*30的箱型梁,保證軌道鋪設后軌道面標高平滑一致。軌道長(cháng)約202m，最大的相鄰間距距離為59m?；品较蜃晕魍鶘|，滑移時(shí)上柱柱底直接落在軌道鋼上，滑移到位后利用液壓千斤頂頂起鋼柱后割除軌道鋼，即可進(jìn)行卸載。軌道布置平、立面圖見(jiàn)下圖4、圖5：
根據結構特點(diǎn)，屋蓋結構可分為9個(gè)拼裝單元，由于A(yíng)區屋蓋與B區、C區屋蓋結構之間留有變形縫，兩部分的結構可以單獨進(jìn)行滑移。先在高空操作平臺上拼裝焊接完C區構件，即滑移單元A,整體滑移一跨的距離；A單元滑走后，操作平臺上即可安裝B單元主桁架及中間次桁架、檁條等構件，然后進(jìn)行下一次滑移。依據這一順序，B區全部拼裝完后，滑移12.3m，吊裝H軸線(xiàn)主桁架以及懸挑桁架，H，F間結構通過(guò)臨時(shí)連桿連接成一個(gè)整體后再進(jìn)行滑移，滑移出一個(gè)柱距后，連桿脫開(kāi)，B區、C區一次性滑移到位。接著(zhù)拼裝、滑移A區屋蓋，依次施工，直至屋蓋整體滑移到位?；谱訬軸向A軸推進(jìn)，共需滑移9次，前5次滑移將屋蓋B區、C區滑移到位，后四次僅滑移A區，最長(cháng)滑移距離約180m。
由于為帶柱滑移施工以及使用混凝土梁為軌道梁，本工程較常規滑移施工存在以下特點(diǎn)：
(1)、滑移結構重心高，經(jīng)計算可以得出重心處于屋蓋高度，距爬行器推動(dòng)點(diǎn)距離約有16m，存在頭重腳輕的現象。
(2)、并排的四個(gè)爬行器由4個(gè)油泵控制，中間兩個(gè)相距59m。結構上沒(méi)有聯(lián)系桿件，若同步控制不好，容易產(chǎn)出較大的位移差。
4.2 技術(shù)保證措施
帶柱滑移最關(guān)鍵的問(wèn)題是解決鋼柱傳力，即如何保證滑移爬行器推動(dòng)點(diǎn)的作用力通過(guò)鋼柱合理的傳遞到整體結構上，確保鋼柱、鋼屋蓋不會(huì )產(chǎn)生過(guò)大的變形。
為此我們利用有限元分析軟件ansys分析得出40個(gè)柱腳位置的節點(diǎn)反力，發(fā)現僅僅依靠滑移結構本身來(lái)傳統爬行器推力是不可取的，極可能產(chǎn)生局部應力過(guò)大情況，對鋼柱、屋蓋結構桿件、焊縫造成破壞，且會(huì )因為后排鋼柱滑移的滯后性，導致前后鋼柱開(kāi)襠被拉大，不利于最后滑移到位后與下節柱對接。為此，我們在爬行器頂推點(diǎn)上方500mm處安裝一根連桿（截面為400*16的圓管），連接前后鋼柱。并且間隔一跨，在鋼柱與連桿間焊接附加撐桿。措施布置圖如下6：
上述僅為沿軌道方向的保證措施，在垂直軌道方向，由于四列鋼柱間距為24m，59m，24m，滑移時(shí)同步控制不好會(huì )導致整體結構的扭轉，影響結構安全，不利于最終安裝精度的控制。為此，我們在鋼柱間增設了南北向的連桿，見(jiàn)下圖7所示。限于現場(chǎng)條件，中間跨無(wú)法安裝剛性連接結構，滑移過(guò)程中將通過(guò)同步控制來(lái)保證結構安全。
經(jīng)過(guò)有限元分析軟件ansys分析計算，臨時(shí)措施有效的將推力傳遞至整體結構上，避免結構局部受力、變形過(guò)大?？梢源_保施工過(guò)程結構安全。
5.整體卸載
在屋蓋滑移到位后，進(jìn)行結構卸載。卸載過(guò)程其實(shí)就是釋放臨時(shí)措施中的內力，使設計結構獨自承擔自重及外部荷載。本工程卸載采取的是分級同步的思路，利用若干快鋼墊塊配合液壓千斤頂控制每步的卸載量，總卸載量為軌道鋼的高度，即140mm。卸載工藝圖見(jiàn)下圖8所示：
卸載的順序為：先卸載中間軌道，后卸載兩邊的軌道，交錯進(jìn)行，最終完成整個(gè)屋蓋卸載作業(yè)。為保證施工的安全，對卸載的過(guò)程需全程監控，并且采取特殊的技術(shù)措施。
(1)、卸載前要仔細檢查各支撐點(diǎn)的連接情況，確保各個(gè)臨時(shí)固定措施已經(jīng)斷開(kāi)，屋蓋沒(méi)有附加的約束。
(2)、卸載前應先通過(guò)軟件計算好支撐點(diǎn)上屋面的變形量與反力，再確定千斤頂的規格。
(3)、卸載時(shí)要統一部署，保證同步進(jìn)行，嚴格執行卸載的操作規程，不得進(jìn)行其他作業(yè)。
(4)、卸載時(shí)要全程跟蹤測量和監控。
為確保卸載的過(guò)程安全以及避免實(shí)際卸載下?lián)隙戎蹬c計算值出現較大的差別，在卸載的過(guò)程中安排兩臺全站儀進(jìn)行監測，用于及時(shí)根據實(shí)際情況調整卸載步驟和單位卸載量，并詳細記錄卸載過(guò)程結構變化。
當卸載完成時(shí)，屋面變形也全部完成，此時(shí)屋蓋的重量由其自身承擔，支撐架不再承受荷載，主體結構完成施工。
6.總結
濟南西站屋蓋施工既參考了其他項目施工經(jīng)驗，又針對工程特色進(jìn)行創(chuàng )新，采用帶柱滑移技術(shù)，并設計一系列的臨時(shí)措施保證滑移過(guò)程中結構穩定性。帶柱滑移相比常規的柱頂滑移而言，減少了大量的高空作業(yè)風(fēng)險，操作人員在樓面上即可完成軌道安裝，滑移設備調試等作業(yè)，方便進(jìn)行同步性控制及最后的卸載作業(yè)，提高了工程施工質(zhì)量。
本項目施工方案的比選、確定、實(shí)施過(guò)程科學(xué)、合理，僅用45天完成3000余噸結構的安裝滑移作業(yè)，平均5天滑移一次，取得了良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益，相關(guān)施工技術(shù)可供類(lèi)似項目施工借鑒參考。
參考文獻
1. 楊立龍,張景新:鄭州新鄭國際機場(chǎng)鋼結構滑移施工技術(shù)，中國鋼結構協(xié)會(huì )四屆四次理事會(huì )暨2006年全國鋼結構學(xué)術(shù)年會(huì )論文集，2006年
2. 鮑廣鑒,郭彥林,李國榮,王煦,陳國棟,劉濤:廣州新白云國際機場(chǎng)航站樓鋼結構整體曲線(xiàn)滑移施工技術(shù)，建筑結構學(xué)報，2002年05期
3. 周忠明：大跨度鋼桁架胎架整體曲線(xiàn)滑移施工技術(shù)，重慶大學(xué)， 2002
4. 張同波：大跨度鋼結構高空滑移施工方法，施工技術(shù)， 2004
第一作者簡(jiǎn)介
金平、男，1984年9月出生，籍貫:浙江省常山縣，就職于上海寶冶集團有限公司鋼結構分公司，擔任本單位濟南西客站鋼結構工程項目部主任工程師。單位地址：上海市寶山區羅店工業(yè)園區羅新路305號，郵編：201900
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