劉太偉，董效佩，李 鹍

(山東濟鐵工程建設監(jiān)理有限責任公司，濟南 250001)

1 工程概況

京滬高速鐵路濟南西站位于濟南市總體規(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，結構體系采用預應力混凝土梁+型鋼混凝土梁+鋼管混凝土柱的混合結構?；局W21.5 m×24 m和21.5 m×17.5 m，屋面主體結構采用鋼管柱+空間三角形管桁結構。其框架柱均由地下通廊相應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)推動屋面桁架與結構柱組成的組合結構整體進行滑移，經多次滑移后移動到位的施工方案。本方案主要有以下5個步驟:

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

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

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

(4)計算機控制同步頂推滑移。利用安裝在鋼柱根部的爬行器推動滑移單元向目標位滑動。當滑移完成1個滑移單元后，繼續(xù)在騰空的拼裝胎架上，進行吊裝鋼柱，高空對接桁架單元，前后2個單元通過水平支撐和斜撐焊接連接，形成1個新的滑移單元，繼續(xù)向前滑移，采用相同的方法直至全部結構滑移完成。

(5)結構卸載落位固定。全部結構滑移完成后采用液壓千斤頂同步分級卸載，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)復雜等原因，原施工方案跨內吊裝工期長，影響作業(yè)面大，經多次專家評審和論證，確定了高架區(qū)鋼結構采用屋蓋帶柱累積滑移施工方案。

3 施工操作要點及監(jiān)理同步控制

為順利完成鋼屋蓋帶柱累積滑移，我監(jiān)理部調配了4名技術力量強，業(yè)務素質高的監(jiān)理工程師成立鋼結構組和土建組共同監(jiān)控本方案的實施。

3.1 施工操作要點及監(jiān)理的監(jiān)控

3.1.1 帶柱累積滑移安裝方法分析及臨時結構設計

(1)臨時措施結構初步布置

根據鋼結構圖紙及土建施工圖紙，按照混凝土結構形式與鋼結構相關聯情況，初步確定滑移安裝方案。監(jiān)理部鋼結構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)滑移軌道設置

根據現場的實際情況初步布置滑移軌道，利用結構模擬設計軟件，對滑移結構最不利工況(考慮風荷載、溫度變化等)結構變形情況進行模擬計算，進一步確定滑移軌道的設置數量。

(3)臨時措施結構設計

臨時支撐體系包括豎向支撐體系和水平支撐體系，采用格構式鋼柱、桁架體系。臨時措施結構設計包括桁架單元拼裝胎架設計、高空拼裝胎架設計、滑移軌道梁設計、滑移軌道設計、軌道選型、滑移結構單元設計等。監(jiān)理工程師仔細閱讀設計書，對臨時措施結構的強度、承載力、穩(wěn)定性、變形情況、結構沉降、基礎處理等進一步審核，同意滑移軌道梁、拼裝胎架等具體布置、規(guī)格型號、連接方式等方案。

(4)根據滑移結構總噸位進行計算，確定頂推千斤頂規(guī)格、數量、設置部位等。

(5)滑移單元加固

運用有限元分析軟件，實際模擬分析每個滑移單元在滑移過程中的受力情況(考慮風荷載、溫度變化等)，確定在滑移單元上須加固支撐的位置、數量、規(guī)格等，確保每個單元在滑移過程中的應力與應變在允許范圍之內。

(6)專項施工方案編制審核及專家組評審

總監(jiān)理工程師及專業(yè)監(jiān)理工程師仔細審核施工單位編制的桁架拼裝專項施工方案、帶柱累積滑移專項施工方案、卸載專項施工方案，提出了監(jiān)理審核意見，施工單位對照進行了修改，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驗，為確保大跨度帶柱累積滑移施工的可行性，先后進行了2次專家評審，總監(jiān)理工程師作為專家組成員之一參加了評審，根據專家組評審意見進一步修改完善。根據通過的施工方案，制定了切實可行的監(jiān)理實施細則，進行監(jiān)理控制。監(jiān)理部還組織監(jiān)理工程師學習審批通過的方案，明確施工順序、拼裝步驟、測量與過程監(jiān)測方案、應急方案、安全方案等，以便在實施中更好地加以控制。

3.1.2 臨時結構措施安裝及監(jiān)理的檢查

(1)拼裝胎架搭設

拼裝胎架設計根據施工現場實際施工場地情況，進行基礎設計，計算胎架在安裝荷載作用下的基礎沉降量。胎架設計考慮搭拆方便，其下部底盤用路基箱、型鋼梁做成，如圖1所示。測量監(jiān)理工程師對此進行精密測量復查，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

(2)軌道梁安裝

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

②根據樓面鋼柱分段點的高差，軌道下采用型鋼梁的形式，型鋼梁的頂面與分段點鋼柱頂面齊平，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預埋件。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時仔細核查預埋件位置，在安裝型鋼梁時對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鋼柱頂面齊平

③監(jiān)理嚴格檢查，確保軌道安裝中心線與鋼柱軸線保持一致，且按照設計高程進行復測?？紤]軌道的側向穩(wěn)定及滑移方向滑動控制，按800 mm間隔軌道兩側設置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

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

(1)鋼柱垂直度、平面彎曲控制

鋼柱的垂直度、平面彎曲符合《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》(GB50205—2001)規(guī)定，如圖3所示。監(jiān)理工程師隨時進行復測、記錄，發(fā)現偏差立即要求施工單位調整。

圖3 鋼柱垂直度、平面彎曲的控制

(2)結構豎向位移控制

大跨度鋼桁架拼裝單元移除支撐后，由于結構的下撓變形，結構會產生豎向位移。根據施工結構模擬分析的撓度變形及桁架分段情況，進行拼裝施工折線起拱。監(jiān)理工程師對起拱尺寸進行復測，控制在允許偏差之內。

(3)滑移單元的加固

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

圖4 滑移單元加設支撐

3.3 滑移前檢查驗收及拆除支撐

滑移前，監(jiān)理對高空拼裝構件逐項進行嚴格檢查，確保桿件安裝及焊接質量，并對一級焊縫進行了超聲波探傷平行檢測。然后按照方案有序地拆除臨時支撐，并觀察卸載后滑移單元的結構變形情況。

3.4 計算機控制同步頂推滑移

(1)準備工作

滑移前，監(jiān)理檢查滑移結構是否與胎架完全脫離，計算機及滑移系統(tǒng)是否調試成功，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預加載:調節(jié)一定的壓力，使楔形夾塊處于相同的鎖緊狀態(tài)。

②預滑移:初始滑移單元質量約為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%。在滑移單元剛開始有位移后，暫停，全面檢查各設備運行情況，推進器夾緊裝置、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算機圖像及現場情況，實時監(jiān)控。在各項檢查符合滑移要求時，方可進行正式滑移。

③開始滑移時，液壓助推器伸缸壓力逐漸上調，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)理嚴格監(jiān)督施工單位按以上議定的施工方案實施。

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;觀測推進器夾緊裝置與軌道夾緊狀況;觀測滑移時，通過預先在各條軌道兩側所標出的刻度來隨時測量復測每個支座滑移的同步性。此步驟是監(jiān)理工程師控制的重點，同步性決定了滑移單元的安全和質量。

圖5 頂推滑移

⑤滑移過程結構調整

滑移過程中由于各種因素，可能導致結構產生不均勻側向位移，主要表現在軌道與兩側限位擋板間距發(fā)生變化，監(jiān)理督促其及時調整，通過鋼尺測量同一基線的距離偏差，找出所有軌道上結構位移的偏差，再通過不同軌道上結構滑移速度的調整，最終使所有軌道上結構達到同一基線，如圖6所示。

圖6 測量基線偏差

監(jiān)理工程師對于監(jiān)測中出現的異常情況，如結構撓度大于計算變形、出現大的聲響、支撐發(fā)生變形或結構出現局部振動等，要求施工單位立即采取相應的應急預案處理。

⑥累積滑移

當滑移完成1個滑移單元后，繼續(xù)在騰空的拼裝胎架上，進行吊裝鋼柱，高空對接桁架單元，前后2個單元通過水平支撐和斜撐焊接連接，形成一個新的滑移單元，繼續(xù)向前滑移，采用相同的方法直至全部結構滑移完成。監(jiān)理工程師對吊裝過程全程旁站，對焊縫用超聲波探傷進行見證試驗和平行檢驗。

3.5 結構卸載落位固定

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

圖7 同步卸載過程中監(jiān)理檢查

3.6 結構單元的穩(wěn)定控制

(1)結構撓度變形觀測

在每榀桁架組裝完畢之后，對所有觀測點進行第1次高程觀測，并做好詳細記錄，待高空對接完畢之后，進行第2次高程觀測，滑移卸載之后進行第3次高程觀測，并進行比較。在此過程中，監(jiān)理工程師也同時進行復測、記錄。

(2)鋼柱的變形觀測

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

4 結語

京滬高速鐵路濟南西站高架區(qū)空間鋼桁架安裝因結構跨度大、質量大、結構復雜等特點，導致整個工程施工技術難度相當大?；剖┕で埃總€過程都經過全面、詳細的方案討論，每個構件吊裝時都經過詳細的設計、計算、分析，綜合考慮了一切可能遇到的難題，采取了相應的措施，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)質的完成，為以后同類結構的滑移施工積累了經驗。

［1］中國鋼結構協(xié)會.建筑鋼結構施工手冊［M］.北京:中國計劃出版社，2008.

［2］趙熙元，等.建筑鋼結構設計手冊［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1995.

［3］陳紹蕃.鋼結構設計原理［M］.北京:科學出版社，1998.

［4］陳 驥.鋼結構穩(wěn)定理論與設計［M］.北京:科學出版社，2001.