铁路站房大跨度钢桁架屋盖连续滑移施工技术

周宝华

摘要：介绍昌平站铁路站房大跨度钢桁架屋盖连续滑移施工、拼装控制及滑移要求

关键词：钢桁架结构;钢管桁架;滑移

1 前言

钢结构建筑因施工周期较短，成本较低，绿色无污染，材料浪费较少，是近些年建筑工程中常用的结构形式。随着国内基础建设设施的不断投入，钢结构得以广泛的应用和推广;受特殊地理、作业环境等条件影响，传统的支架法、散拼法或大吨位架设法等施工方法很难满足施工现场需要，随着既有建筑群体的密度增加，如何在有限的空间，科学有效的组织站房钢桁架屋盖的组拼安装成为同行企业攻克的难题;本文结合新建北京至张家口铁路昌平站站房及相关工程ZFSG1标段昌平站站房钢桁架屋盖钢结构工程施工实践为例，主要对现场滑移做简要介绍。

2 工程概况

本工程屋盖为钢桁架结构，屋盖结构由主桁架、次桁架、檩条等组成;桁架采用空间倒三角形钢管结构体系，钢管之间采用相贯焊接节点连接，主桁架跨度为32.6m，屋盖结构外形尺寸79.95m（长）x41.8m（宽）。屋盖主要由10榀主桁架+10榀次桁架及檩条组成，主桁架170.5吨，次桁架122.45吨，檩条30.4吨。通过整体刚性支架体系（拼装平台）克服滑移实施过程中的结构自重、水平推力、风载荷、施工载荷等，以混凝土框架梁为着力点，在混凝土框架梁顶通长布设滑移轨道，滑移轨道两侧布设侧向挡块提供实施过程中的顶推反力;同时利用液压顶推器、顶紧装置等顶推系統，提供顶推动力源，在滑道内涂抹硅脂油（或黄油）减少滑移实施过程中的摩擦阻力，确保钢桁架连续稳定行进。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1施工工艺流程

3.2操作要点

3.2.1建模分析、方案优化

通过BIM技术应用，对站房钢桁架屋盖进行整体建模分析，模拟施工过程，对钢桁架屋盖安装方案进行优化，对钢桁架屋盖合理分段。通过对结构受力分析，对于滑移顶推点的结构进行加固，确保滑移过程中结构安全可靠。

3.2.2拼装平台制安

1、拼装平台结构受力验算

拼装台架结构受力验算使用sap2000 v15.1软件完成，为保证拼装台架结构的安全，将其恒荷载取1.1倍系数放大，并根据北京地区风压系数0.45KN/M2分X、Y两个面施加风荷载。验算要点有拼装台架受力原理分析、拼装台架受力工况划分、拼装台架建模验算、确定取材、结构验算及总体实施方案的可靠性等。通过计算，拼装台架在施工中，变形很小可忽略不计，应力比均不大于0.7，满足规范要求，可用于施工。

2、拼装平台施工

（1）测量放线

采用全站仪应用极坐标放样法进行柱基础预埋板及平台立柱纵横坐标点放样。

（2）拼装平台安装

①立柱安装施工：立柱采用H型钢440×300 ×11×18mm（共计15根）柱长为4.1米与加劲板等构件组装焊接成形。在预埋钢板上定位钢立柱中心点，采用吊车进行钢立柱吊装作业。将平台立柱与预埋板固定连接。采用全站仪或经纬仪对立柱上端精确定位，精确校正钢立柱顶纵轴线与地面的垂直度。

②纵横梁安装

主纵梁、主横梁均采用H型钢400×400 ×13×21mm;次横梁及悬挑斜撑采用H型钢350×175×7×11mm。吊装纵横梁前在立柱上焊接限位板，确保纵横梁安装的精确度，保证拼装平台的整体稳定性，在纵横梁固定完毕后对拼装平台立柱、纵横梁进行整体校正。校正完毕后进行钢立柱与预埋板全熔透焊接保证焊接质量，同时进行纵横梁腹板高强螺栓连接施拧，按照高强螺栓扭矩大小进行施拧，腹板施拧完毕后进行上下翼缘板的焊接。在拼装平台纵横梁、斜撑等杆件全部施工完毕后，采用2.5mm厚花纹钢板对拼装平台进行满铺。

3.2.3钢桁架屋盖拼装

在拼装平台测量放线钢桁架主轴控制线及钢桁架定位控制线，按照平台的控制线进行钢桁架组拼定位。屋面钢桁架吊装起在空中的调节利用设置在支撑胎架上的千斤顶来完成，钢桁架侧边采用拼装胎架定位来确保构件的位置，再利用设在胎架两侧的千斤顶调整侧边位移，调整到桁架的安装预定位置后开始桁架整体的焊接。在桁架分段拼接连接处下方搭设临时高空支撑台架，确保桁架拼接处的定位要求，桁架拼接处利用码板来对钢桁架实施固定连接，在整榀钢桁架安装对接完成，对其检查无问题后，进行最终焊接。

3.2.4钢桁架屋盖滑移施工

1、滑移施工系统安装

（1）滑移轨道

滑移轨道在桁架结构滑移过程中，起到承重、导向和横向限制支座水平位移的作用。滑移轨道中心线与支座中心线重合。轨道由16a槽钢及侧挡块组成。16a槽钢与混凝土框架梁上预埋件焊接固定，滑移过程中起到承重及导向作用。侧挡板焊接在16a槽钢翼缘两侧，起到抵抗滑移支座推力以及水平力作用。侧挡板与槽钢轨道及预埋件连接采用双面角焊缝焊接连接。

（2）安装滑移设备，包括顶推码板、液压顶推器、油管、传感器、液压主泵站控制器等，并进行空载调试并试顶推，调试完成后开始正式顶推施工。在4-7轴钢桁架屋盖滑移施工时，在4轴钢桁架处设置2个滑移顶推点;在4-8轴钢桁架屋盖及之后屋盖滑移施工时，在8轴钢桁架处增加2个滑移顶推点。

2、滑移顺序

根据拼装顺序，滑移顺序依次是4-6轴钢桁架屋盖整体滑移、4-7轴钢桁架屋盖整体滑移、4-8轴钢桁架屋盖整体滑移、4-9轴钢桁架屋盖整体滑移、4-10轴钢桁架屋盖整体滑移、4-13轴钢桁架屋盖整体滑移，共计6次滑移施工。

3、滑移施工

屋盖滑移区共设4个顶推点，每个顶推点设置1台YS-PJ-50型液压顶推器。单台YS-PJ-50型液压顶推器的额定顶推驱动力为50t，第一阶段滑移设置两个液压顶推器（4轴钢桁架支座位置），第二阶段滑移增设两个液压顶推器（8轴钢桁架支座位置）。则顶推点的总顶推力设计值4×50=200t>50t，能够满足滑移施工的要求。

本工程中共配置1台液压主泵站控制器，用于控制滑移液压顶推器。液压主泵站控制器放置在14轴9.9米屋顶，油管系挂在桁架上，滑移过程中随桁架一起移动。

钢桁架屋盖单次滑移施工流程如下：

第一步：液压顶推器顶紧装置安装在滑道上，靠紧侧向挡板;主液压缸缸筒耳板通过销轴与被推移结构连接;液压顶推器主液压缸伸缸，推动被推移结构向前滑移。

第二步：液压顶推器主液压缸连续伸缸一个行程，顶推被推移结构向前滑移一端距离（一个步距）。

第三步：一个行程伸缸完毕，被推移结构不动;液压顶推器主液压缸缩缸，使顶紧装置与滑道挡板松开，并跟随主液压缸向前移动。

第四步：主液压缸一个行程缩缸完毕，拖动顶紧装置向前移动一个步距，一个行程的顶推滑移完成，从步序1开始执行下一行程的步序。

按照以上步骤，不断重复，最终将钢桁架屋盖整体滑移到位。

3.2.5滑移施工监控

（1）监控设备：JMZX-3001综合测试仪、JMZX-215型智能振弦式数码埋入式应变计。

（2）监控点的布设：如下图，1、3、5号为主桁架测点;2、4号为桁架测点;6、7号为12米跨中砼梁测点;8、9、10、11号为后浇段结构柱测点，共11个测点。

钢桁架屋盖施工监控主要是保证施工中结构足够稳定性、变形控制在允许范围内，发现问题查明原因、及时纠正，使结构本身处于最优的受力状态。

3.2.6滑移就位、支座安装

（1）钢桁架屋盖滑移到位后，将千斤顶放到每个基础支座上（为稳定考虑，千斤顶左右循环布置），顶紧卸载牛腿;

（2）利用液压油泵接油管与千斤顶，液压油泵把液压油顶满所有油管与千斤顶后，同时缓慢加压，将底座顶起2-10cm，将所有千斤顶同时顶起，观察稳定性;

（3）切割轨道及滑靴，抽出轨道及滑靴。

（4）去除底座下挡板并将底座下打磨平整清理干净，支座安装就位。

（5）缓慢放下千斤顶，尽量保持各底座下降速度一致。

（6）屋盖钢桁架节点与支座连接固定，支座与框架梁预埋钢板连接固定。

4质量控制

4.1拼装平台立柱顶标高及滑移轨道标高必须符合钢桁架滑移路径高程的要求。

4.2钢桁架主轴线放样允许偏差≤1mm;滑移梁中心线与滑移中心线偏移应控制在±3mm以内;滑道梁拼接位置应保证其平整度，不得存在高差。

4.3现场施工前，需要对作业人员进行详细的技术交底，明确相关质量控制要点及具体要求。

4.4施工中，安排专人负责质量管控，重点盯控各个作业点施工人员的施工情况，发现问题及时通报解决。

4.5加强滑移施工监控，及时将监控数据与仿真验算数据進行比对，出现较大误差时应及时停止施工、查找原因。

5安全措施

5.1拼装平台达到设计要求验收合格后，方可进行屋盖钢桁架的拼装施工。

5.2吊车起重设备作业时，需严格按照操作规程执行，严禁在超重、视线不清、指挥不明等情况下作业。

5.3拼装平台需设置封闭围栏及踢脚板，避免施工工具掉落。

5.4在工况验算较大的受力部位，如立柱、纵向连接系、最大跨度混凝土框架梁上设置应力计，实时监测支架体系的受力情况。

5.5滑移施工前，对滑移液压顶推器、液压泵站等滑移设备进行检查，确保滑移施工万无一失。

5.6滑移施工过程中，安排专人盯控各个滑移顶推点，关注滑移设备的运行情况，出现突发情况，及时通报施工负责人，停止滑移施工。

5.7在遇到4-5级大风天气，应停止滑移施工，并采取必要措施保证结构安全。

6结语

本技术具有可操作性、安全性、经济型等特点。采用本技术进行施工，成功解决了受特殊地理、作业环境等条件影响的施工难题，加快了整体施工进度，减少了对铁路既有线路的影响，优质高效、安全平稳的完成了钢桁架屋盖的安装施工，缩短了施工周期，降低成本等特点。如果本滑移施工技术论述存在谬误之处，恳请指正，同时期望本文的论述能引起大家对铁路站房大跨度钢桁架屋盖连续滑移施工技术的关注，也可作为其他同类型钢桁架连续滑移施工的参考。

参考文献

[1]《钢结构施工规范》GB50755-2012.

[2]《钢结构施工质量验收规范》GB50205-2001.

[3]《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2012.

[4]新建北京至张家口昌平站等5站站房及相关工程ZFSG1标段站房屋盖钢结构施工方案.