丁 輝

(濟(jì)南鐵路局，濟(jì)南 250001)

1 濟(jì)南西站工程簡(jiǎn)介

濟(jì)南西站為京滬高速鐵路5個(gè)始發(fā)終到站之一，位于濟(jì)南市西部臘山新區(qū)的西客站片區(qū)，是集鐵路、城市軌道交通、公交等多種交通方式于一體的地上、地下5層立體綜合大型交通樞紐。濟(jì)南西站站房效果圖見圖1。

圖1 濟(jì)南西站站房效果圖

濟(jì)南西站站房總規(guī)模為99 957 m2，主站房共有5層，地上3層，地下2層。地下2層為地鐵1號(hào)線站臺(tái)，地下1層為換乘空間及設(shè)備用房。地面層主要為進(jìn)站廳、售票廳及其他用房。地上2層與站臺(tái)齊平，主要為進(jìn)站廳、售票廳、基本站臺(tái)候車室及附屬用房。地上3層與高架候車廳齊平，主要為候車室、附屬用房及部分商業(yè)開發(fā)。站場(chǎng)部分共分3層。地下1層為地下通廊，有城市通廊、出站通道及出租車道等功能空間。中間為站臺(tái)層，站場(chǎng)上部為高架候車廳。主站房建筑造型采用中央高兩端低的5段式對(duì)稱布局，以穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系、和諧的建筑韻律塑造了儒家文化的核心價(jià)值，體現(xiàn)了山東本地的地域特色和文化特色。

主站房主體采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，樓面大跨度梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土框架梁，大跨度網(wǎng)格采用網(wǎng)梁樓蓋體系，中央屋蓋采用了正方四角鋼管網(wǎng)架體系，兩側(cè)屋蓋采用了平面桁架體系。

通廊及高架層基礎(chǔ)采取柱下聯(lián)合承臺(tái)樁基+構(gòu)造筏板，地下通廊的頂板為到發(fā)線軌道層，軌道層采用24 m×21.5 m柱網(wǎng)的型鋼混凝土梁+鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)體系;通廊區(qū)域正線下采用獨(dú)立橋梁結(jié)構(gòu)。高架候車廳屋蓋采用空間三角管桁架結(jié)合體系。順線路柱網(wǎng)為3跨，跨度為24 m+59 m+24 m，橫線路柱距基本為21.5 m。

無站臺(tái)柱雨棚采用張弦梁+鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)體系，按照46.5 m+42.85 m、42.85 m+43 m雙跨布置，張弦梁采用折線形。

2 工程難點(diǎn)

2.1 站房與高速正線、站場(chǎng)工程、雨棚工程聯(lián)系緊密，綜合組織難度大

由于站房開工時(shí)，站場(chǎng)路基已經(jīng)形成，處于沉降觀測(cè)期，所以站房基坑的施工降水勢(shì)必使周邊地基產(chǎn)生沉降，影響兩側(cè)高速正線路基穩(wěn)定。主體工程中地鐵1號(hào)線制約著通廊底板的整體完成;正線箱梁橋制約著正線鋪架的貫通，通廊頂板制約著站線軌道層的完成;高架層樓蓋和屋面施工制約著兩側(cè)雨棚張弦梁的吊裝、站臺(tái)施工和站線鋪軌;處于關(guān)鍵線路上的工程環(huán)環(huán)相扣、步步制約。要求建設(shè)單位綜合組織站房、站場(chǎng)、雨棚各項(xiàng)工程，合理安排施工順序和場(chǎng)地，保證各項(xiàng)工程按期完成。

2.2 混凝土結(jié)構(gòu)體量大，質(zhì)量要求高

本工程通廊區(qū)域基礎(chǔ)采取了樁基承臺(tái)加連梁形式，承臺(tái)局部厚度達(dá)到6.5 m，為大體積混凝土，主站房樓蓋采用新穎的網(wǎng)梁樓蓋體系，主站房在高架候車及地下通廊區(qū)域大量采用了鋼筋混凝土有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力梁，地下結(jié)構(gòu)筏板和高架層樓板超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)混凝土總用量龐大、工藝復(fù)雜、工期較長(zhǎng)。站房地下結(jié)構(gòu)、通廊、軌道層結(jié)構(gòu)要求耐久性年限100年，對(duì)混凝土質(zhì)量提出了很高的要求。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)制作安裝難度大，精度要求高

本工程結(jié)構(gòu)總用鋼量2.5萬t。通廊和高架候車室均為鋼管混凝土和型鋼梁結(jié)構(gòu)，主梁高為3 500 mm，寬800 mm，最厚達(dá)70 mm，跨度達(dá)24 m;鋼柱直徑最大為2 000 mm，厚45 mm，單體構(gòu)件體積大，現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹窄、吊裝難度大，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，焊接工作量大。高架屋面空間三角管桁架相貫線切割精度控制要求高，加工復(fù)雜，安裝精度高。高架屋面結(jié)構(gòu)安裝時(shí)，軌道層正線已經(jīng)通行工程列車，采取常規(guī)的吊裝方式非常困難。

2.4 建設(shè)工期緊張

由于京滬高速鐵路正線位于濟(jì)南西站中部，站房通廊高架區(qū)的建設(shè)工期制約正線的鋪軌、是京滬高速鐵路的控制工程。按照京滬高速鐵路總體工期的安排，2010年7月鋪設(shè)濟(jì)南西站無砟軌道板，8月開始鋪設(shè)長(zhǎng)軌條。2011年2月底車站開始聯(lián)調(diào)聯(lián)試，4月開始試運(yùn)行。所以正線橋和通廊下部主體工程必須于2010年6月底前完成;屋蓋工程必須于2010年10月底完成，主站房必須于2010年10月完成建筑主體。各個(gè)節(jié)點(diǎn)工程必須按期完成，否則影響京滬高速鐵路的總建設(shè)工期。

3 施工組織部署

3.1 總體部署

針對(duì)上述工期節(jié)點(diǎn)，以保證正線鋪架和聯(lián)調(diào)聯(lián)試工期為主線，分析關(guān)鍵線路主要工序:基礎(chǔ)樁基施工—一級(jí)基坑防護(hù)、降水、開挖—地鐵1號(hào)線二級(jí)基坑防護(hù)、降水、防護(hù)—正線橋基礎(chǔ)、通廊底板、地鐵1號(hào)線底板—正線橋墩身、通廊側(cè)墻—正線橋箱梁、通廊頂板-通廊軌道層、基坑回填—高架層樓蓋—高架層屋蓋—高架候車室外裝修—站房?jī)?nèi)部裝修、設(shè)備安裝。濟(jì)南西站站房工程2009年6月開工，總工期24個(gè)月。

3.2 關(guān)鍵工期節(jié)點(diǎn)

(1)基礎(chǔ)樁基施工:2009年7月1日～9月30日

(2)主站房和通廊一級(jí)基坑開挖、降水、支護(hù):2009年10月1日～30日。

(3)二級(jí)基坑開挖、降水、支護(hù):2009年11月1日～12月30日。

(4)正線橋基礎(chǔ)、墩身，通廊底板、地鐵1號(hào)線底板2010年1月1日－3月30日。通廊底板施工，地鐵1號(hào)線封頂，4月開始逐步封閉二級(jí)基坑的降水井。

(5)正線橋箱梁2010年4月15日張拉完成，預(yù)留3個(gè)月的徐變觀測(cè)期，為7月15日橋面鋪設(shè)無砟軌道提供條件;同時(shí)施工通廊側(cè)墻。

(6)通廊頂板軌道層混凝土:2010年6月30日完成，完成通廊的封閉，基坑回填、路基過渡段填筑。為正線鋪設(shè)軌道提供條件。

(7)高架候車廳樓板、主站房E區(qū)四電用房:2010年8月15日完成。

(8)高架候車廳、主站房屋蓋:2010年10月30日，完成并開始無站臺(tái)柱雨棚的吊裝，1月30日前完成雨棚相鄰高架跨吊裝。

(9)設(shè)備安裝、裝飾裝修工程于2010年10月開始，2011年2月15日前完成高架候車室的南北幕墻和金屬屋面，無站臺(tái)柱雨棚裝修。主站房和通廊內(nèi)外部裝修2011年4月30日完成，主要設(shè)備安裝3月30日完成，陸續(xù)開始調(diào)試。

4 主要施工技術(shù)方案研究

4.1 基坑降停水施工技術(shù)

濟(jì)南西站站房整個(gè)基坑投影面積約52 000 m2，豎向分為二級(jí)，按照開挖深度分為3個(gè)區(qū)域;其中第一級(jí)基坑通廊部分開挖深度為－7.77 m，主站房部分開挖深度為－10.80 m。第二級(jí)基坑為地鐵1號(hào)線，基坑開挖深度為－18.21 m(圖2)。濟(jì)南西站位于沖積平原地區(qū)，場(chǎng)地土質(zhì)為粉黏土，地下水位高(靜止水位埋深－3.50～－7.50 m)，滲透系數(shù)大(綜合滲透系數(shù)為K=14.42 m/d)。

為減少基坑的施工降水對(duì)路基穩(wěn)定的影響，本工程在降水設(shè)計(jì)上采取了合理布設(shè)降水井、控制降深、設(shè)置回灌井，加強(qiáng)基坑水位觀測(cè)等措施。在地下工程完成后，及時(shí)封井，使周邊地基恢復(fù)穩(wěn)定，路基經(jīng)過3個(gè)月的觀測(cè)評(píng)估，達(dá)到穩(wěn)定條件，保證了8月初鋪設(shè)正線無砟軌道的節(jié)點(diǎn)工期。采取的主要技術(shù)措施介紹如下。

4.1.1 基坑降水主要技術(shù)措施

(1)合理布設(shè)降水井、控制降深

降水井降水時(shí)產(chǎn)生的降水曲線漏斗，對(duì)周邊地基產(chǎn)生固結(jié)沉降，本工程經(jīng)測(cè)算:水位降深每增加1.00 m，造成的附加沉降為1.4 cm左右。由于基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中在一級(jí)基坑周邊設(shè)置了雙軸水泥攪拌樁帷幕，二級(jí)基坑坑沿設(shè)置了高壓旋噴樁帷幕，其周圍的水位降深較無帷幕情況下會(huì)減少1～2 m，附加沉降會(huì)降低2 cm左右。

按照以上計(jì)算，各級(jí)基坑水位按照降低至設(shè)計(jì)基底高程以下1.0 m控制，3個(gè)區(qū)域地下水位分別降低至自然地坪以下－8.60 m、－11.80 m和－19.04 m。降水井降深分別為:通廊降水井深13.00 m;主站房15.00 m;地鐵25.00 m，間距15.00 m;周圈封閉降水井沿基坑開挖頂邊線布設(shè)，間距為15.00 m左右。為保證基坑內(nèi)水位降深，在基坑內(nèi)部設(shè)置疏干井，疏干井間距一般20.00～30.00 m，疏干井位置根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)情況設(shè)置在后澆帶位置。

基坑采用大口徑管井降水，共計(jì)布置降水井183眼，其中降水井137眼，疏干井18眼，基坑降水井立面布置見圖3。

圖3 通廊一級(jí)基坑和地鐵二級(jí)基坑降水井立面布置示意(單位:m)

(2)基坑外設(shè)置回灌井，加強(qiáng)基坑水位觀測(cè)

在截水帷幕以外設(shè)置回灌井，并根據(jù)觀測(cè)井觀測(cè)結(jié)果控制回灌井內(nèi)水位，通過回灌，控制基坑帷幕外水位降深不超過0.50 m。本工程在通廊基坑兩側(cè)共設(shè)置回灌井28眼。在降水期間進(jìn)行了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)和水位變化監(jiān)測(cè)。每天定時(shí)進(jìn)行降水井內(nèi)穩(wěn)定水位、回灌井內(nèi)實(shí)時(shí)水位的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果每天進(jìn)行匯總整理，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

工程降水運(yùn)行期間，按照工程進(jìn)度及土方開挖要求，采取分級(jí)降水、按需降水，特別是降水初期，盡量放緩水位下降速率。

4.1.2 基坑封井主要技術(shù)措施

(1)封井后地下水位的確定

2.免疫反應(yīng)治療費(fèi)和死亡補(bǔ)償資金不能及時(shí)到位，影響防疫員工作的積極性，有的甚至導(dǎo)致打假針或降低劑量注射的現(xiàn)象，導(dǎo)致防疫效果差。

根據(jù)正線軌道鋪架時(shí)間及路基穩(wěn)定性要求，站房區(qū)域內(nèi)地鐵1號(hào)線基坑降水在2010年4月起陸續(xù)封閉，通廊范圍內(nèi)地下水位穩(wěn)定于筏板底(－5 m)。主站房區(qū)域地下室內(nèi)部降水井全部封閉，基坑西側(cè)采取減抽措施將水位提升至－5 m，東側(cè)與市政地下城市廣場(chǎng)區(qū)域降水協(xié)同進(jìn)行，保持水位穩(wěn)定在－10.8 m高程。

(2)封井需考慮的因素

需考慮地鐵1號(hào)線結(jié)構(gòu)的抗浮:本工程計(jì)算了地鐵1號(hào)線水位提升至－5 m后結(jié)構(gòu)抗浮安全性，在施工中采取在地鐵頂板完成后，立即搭設(shè)通廊頂板(軌道層)滿堂腳手架，再采取封井措施;確保浮力小于結(jié)構(gòu)自重與施工荷載組合值，防止上浮導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞。

需考慮主站房地下結(jié)構(gòu)的封閉情況:在地下室后澆帶封閉，預(yù)應(yīng)力張拉壓漿完成且強(qiáng)度滿足要求;室外基坑周邊回填至自然水位以上;與地下城市廣場(chǎng)結(jié)合區(qū)域水位降至－12 m，且水位穩(wěn)定等因素后，再采取封井措施。

需合理安排封井順序:總體封井順序是由深至淺，先封閉地鐵二級(jí)的降水井，再封閉主站房、通廊基坑降水，使地下水位陸續(xù)均勻上升。

4.2 高架候車室超長(zhǎng)混凝土樓板施工技術(shù)

高架候車廳結(jié)構(gòu)體系采用鋼管混凝土柱+型鋼混凝土梁+預(yù)應(yīng)力混凝土梁的混合結(jié)構(gòu)。樓蓋平面分為A(長(zhǎng)96.925 m，寬107 m)、B(長(zhǎng)95.45 m，寬107 m)2個(gè)區(qū)，之間設(shè)伸縮縫，樓板厚120 mm，屬于超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)樓板。為滿足施工混凝土樓板的抗裂要求，樓板東西向設(shè)了2條連續(xù)式膨脹加強(qiáng)帶、中間南北向設(shè)置了1條后澆式膨脹加強(qiáng)帶。見圖4。

圖4 高架區(qū)樓板A區(qū)連續(xù)式、后澆式膨脹加強(qiáng)帶設(shè)計(jì)示意(單位:m)

由于后澆帶需待高架層混凝土澆筑完成后2個(gè)月才能澆筑，且高架層后張預(yù)應(yīng)力混凝土梁的張拉端位于后澆帶處，需待后澆帶混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度方能張拉，嚴(yán)重影響工程的總工期。本工程采用超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)無縫施工技術(shù)，確保按期完成建設(shè)任務(wù)，超長(zhǎng)混凝土樓板施工主要技術(shù)要點(diǎn)如下。

4.2.1 控制原材料的質(zhì)量

(1)水泥細(xì)度:水泥的比表面積不宜超過350 m2/kg，其最大比表面積也不得超過360 m2/kg。堿含量:采用堿含量小于0.6%的低堿水泥。水泥出廠溫度:不宜大于60℃。

4.2.2 優(yōu)化混凝土的配合比

在滿足強(qiáng)度的情況下，采取“抗裂為主、綜合耐久性指標(biāo)優(yōu)先”的設(shè)計(jì)原則，盡可能降低膠凝材料的總用量和水泥的用量，控制單方混凝土中用水量，合理摻加粉煤灰、礦渣等摻和料，采取緩凝措施。

膠凝材料總量和水泥用量:單方混凝土膠凝材料總量不大于450 kg/m3。

粉煤灰、磨細(xì)礦粉的摻量:板混凝土粉煤灰的摻量為22%(占膠凝材料總量)，磨細(xì)礦渣11.6%。

混凝土凝結(jié)時(shí)間控制:樓板(含梁)混凝土，初凝時(shí)間宜為7 h以上，終凝時(shí)間8～10 h。

NC-P1膨脹劑的摻量:樓板、頂板等部位摻量不應(yīng)低于10%;膨脹帶、后澆帶等填充性混凝土摻量為13%。

聚丙烯纖維摻量:0.9 kg/m3。

通過以上摻量的調(diào)整，使混凝土達(dá)到GB50119中混凝土限制膨脹率的要求。

4.2.3 合理劃分施工流水段，將原后澆式后澆帶變更為施工縫

為保證混凝土澆筑質(zhì)量，對(duì)本工程超長(zhǎng)混凝土梁板采用“抗、放”結(jié)合、“留縫不留帶”的流水作業(yè)法澆筑，通過調(diào)整膨脹劑的摻量和優(yōu)化混凝土的配合比，控制攪拌、關(guān)注質(zhì)量、按照流水順序施工，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，及時(shí)張拉框架梁預(yù)應(yīng)力等措施，補(bǔ)償混凝土的收縮。

根據(jù)計(jì)算，當(dāng)樓板縱向長(zhǎng)度小于57.7 m即可避免出現(xiàn)裂縫。所以按照原設(shè)計(jì)的膨脹加強(qiáng)帶和后澆帶預(yù)留位置，將整個(gè)平面分成6個(gè)施工流水段，將原設(shè)計(jì)的后澆式后澆帶變更為施工縫。在Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ區(qū)混凝土澆筑時(shí)，在施工縫位置用C45微膨混凝土澆筑。施工流水區(qū)域和施工縫布置見圖5。

圖5 施工流水區(qū)域和施工縫示意(單位:m)

4.2.4 加強(qiáng)混凝土施工質(zhì)量控制

混凝土攪拌及時(shí)測(cè)定砂、石的含水量，調(diào)整混凝土拌和用水量?？刂茢嚢钑r(shí)間，確?；炷涟韬臀锞鶆??？刂迫肽；炷撂涠炔怀^200 mm?；炷翝仓B續(xù)，并避免出現(xiàn)冷縫?；炷翝仓蠹皶r(shí)采用覆蓋塑料薄膜+灑水的方式養(yǎng)護(hù)。梁板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，及時(shí)張拉框架梁預(yù)應(yīng)力，控制收縮變形。

4.3 主站房網(wǎng)梁樓蓋施工技術(shù)

濟(jì)南西主站房進(jìn)出站和售票大廳部分樓蓋為提高凈空減小建筑高度，設(shè)計(jì)采用網(wǎng)梁樓蓋，網(wǎng)梁樓蓋是具有箱形斷面的密肋樓蓋，由疊合箱與現(xiàn)澆混凝土肋梁共同組成。疊合箱是封閉的方形盒體，頂板與底板用混凝土制作，側(cè)壁則為10 mm厚玻鎂板;平面尺寸分別為 1 000 mm ×1 000 mm、1 000 mm ×700 mm、1 000 mm ×500 mm、700 mm ×700 mm、700 mm ×500mm?，F(xiàn)澆肋梁及邊梁采用C40鋼筋混凝土。如圖6所示。

圖6 網(wǎng)梁樓蓋構(gòu)造斷面示意

網(wǎng)梁樓蓋為新型的建筑結(jié)構(gòu)，由于網(wǎng)梁樓蓋跨度較大、疊合箱體較薄、肋梁尺寸較小，對(duì)模板支撐系統(tǒng)、疊合箱的安裝精度、肋梁混凝土澆筑質(zhì)量提出了較高要求，網(wǎng)梁樓蓋施工技術(shù)要點(diǎn)如下。

(1)網(wǎng)梁樓蓋支撐體系和底模模板

本工程網(wǎng)梁樓蓋支撐體系采用碗扣式滿堂腳手架，滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求，板底模板采取滿鋪，本工程網(wǎng)梁樓蓋模板按設(shè)計(jì)需要起拱。

(2)疊合箱位置放線和貼密封條

在底模板上，根據(jù)施工圖紙的軸線位置，彈出肋梁邊線(也是疊合箱邊線)，保證疊合箱底板準(zhǔn)確就位。按照已彈好邊線在內(nèi)側(cè)貼20 mm×10 mm的海綿單面膠條，防止肋梁混凝土澆筑時(shí)漏漿。

(3)疊合箱底箱的安裝

疊合箱是受力構(gòu)件，位置不同，頂、底板的厚度和配筋也不同，要嚴(yán)格按照箱形布置進(jìn)行擺放，防止放錯(cuò)底板。

(4)肋梁鋼筋的綁扎

短向肋梁主筋必須放置在長(zhǎng)向肋梁主筋的外側(cè)，正方形跨的同一條肋梁主筋交叉時(shí)底部鋼筋和頂部主筋相互位置要保持一致。同時(shí)注意將主筋與肋梁錨固筋聯(lián)接牢固。

(5)安裝疊合箱側(cè)壁和頂板

側(cè)壁安裝在疊合箱底板外槽上。并對(duì)側(cè)壁進(jìn)行加固，防止肋梁混凝土澆筑時(shí)側(cè)壁變形。對(duì)照?qǐng)D紙正確放置頂板，并將頂板的錨固鋼筋彎鉤調(diào)整向下，與肋梁主筋形成鉤錨。

(6)肋梁混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)

混凝土骨料選用粒徑5～10 mm的石子和中砂?；炷翐v固應(yīng)采用φ30 mm小直徑振搗器，并不得振搗疊合箱側(cè)壁?；炷翝仓瓿珊?，及時(shí)采用塑料薄膜覆蓋，并進(jìn)行澆水自然養(yǎng)護(hù)。網(wǎng)梁樓蓋混凝土必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%，方可拆除底模。

4.4 鋼管柱、型鋼梁施工技術(shù)

濟(jì)南西站地下通廊、高架候車室區(qū)域設(shè)計(jì)采用勁性鋼管柱，勁性H型鋼梁，鋼梁最大跨度達(dá)24 m，最大板厚70 mm。由于單體構(gòu)件重、跨度大，作業(yè)場(chǎng)地狹窄、工序交叉復(fù)雜，給鋼結(jié)構(gòu)的吊裝工作帶來較大難度。本工程通過總體規(guī)劃吊裝順序、合理布置場(chǎng)地、靈活選擇吊機(jī)路徑等措施，按時(shí)完成了鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工，

4.4.1 鋼結(jié)構(gòu)安裝總體規(guī)劃

地下通廊、地鐵1號(hào)線、軌道層鋼結(jié)構(gòu)施工分為2個(gè)階段，一階段以+5.35 m站臺(tái)層以下勁性鋼柱、鋼梁的安裝為主，安裝作業(yè)面在－4.3 m地下室底板上;二階段安裝站臺(tái)層鋼結(jié)構(gòu)。

4.4.2 地下通廊及地鐵1號(hào)線吊裝

地下通廊基礎(chǔ)在土建完成24 m邊跨筏板施工，混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)到強(qiáng)度后，即以－4.3 m筏板作為吊裝作業(yè)面，每側(cè)布置1臺(tái)160 t履帶吊，先在間跨內(nèi)行走吊裝，自東向西依次在Ⅱ-9、10軸線以及Ⅱ-13、14軸線間吊裝站臺(tái)層以下兩側(cè)24 m跨－8.6 m至+5.35 m鋼柱、鋼梁。兩側(cè)24 m跨鋼結(jié)構(gòu)吊裝示意見圖7。

圖7 兩側(cè)24 m跨鋼結(jié)構(gòu)吊裝示意

地鐵1號(hào)線由于地下混凝土工程量大，進(jìn)度滯后于邊跨部分基礎(chǔ)施工，待土建分塊完成地鐵底板和側(cè)墻后，并在側(cè)墻外側(cè)回填至通廊筏板高度后，即以－4.3 m筏板作為吊裝作業(yè)面，履帶吊在Ⅱ-10、11軸、Ⅱ-12、13軸之間行走，吊裝中間17.5 m+24 m+17.5 m跨鋼管柱和型鋼梁。

地鐵內(nèi)24 m跨的Ⅱ11軸、Ⅱ12鋼柱，從柱底－14.91 m到+5.35 m軌道層共分為2節(jié)鋼柱。首先吊裝下節(jié)柱，吊裝完成后立即進(jìn)行管內(nèi)灌漿和柱底二次灌漿，然后吊裝上節(jié)柱。上節(jié)柱吊裝完成后，立即連接跨內(nèi)鋼梁，南北向主梁在吊裝東西向大梁前吊裝。大梁吊裝完后即吊裝次梁，盡快形成穩(wěn)定框架體系。

兩側(cè)17.5 m跨內(nèi)鋼梁的吊裝順序自東往西，先吊裝B區(qū)，后吊裝A區(qū)。如圖8所示。

圖8 中間A區(qū)17.5+24+17.5跨鋼結(jié)構(gòu)吊裝示意

4.4.3 軌道層以上鋼結(jié)構(gòu)吊裝

軌道層混凝土樓板施工完成并養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，吊機(jī)在+5.35 m軌道層上作業(yè)，吊裝軌道層以上鋼柱、鋼梁。由于在Ⅱ-10至11軸、Ⅱ-12至13軸兩跨混凝土樓板設(shè)置有后澆帶，無法承重。所以履帶吊只能在兩側(cè)24 m跨軌道層樓板上進(jìn)行吊裝作業(yè)。

鋼結(jié)構(gòu)吊裝順序自西往東，吊機(jī)行走在Ⅱ-9，Ⅱ-10，Ⅱ-13，Ⅱ-14軸線間，先吊裝6個(gè)軸線上的鋼柱，連接Ⅱ-9，Ⅱ-10間，Ⅱ-13，Ⅱ-14間鋼梁。吊機(jī)行走路徑樓板鋪設(shè)路基箱，對(duì)樓板進(jìn)行保護(hù)。

Ⅱ-11至Ⅱ-12之間24 m鋼梁由于作業(yè)半徑較遠(yuǎn)，限于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件，兩側(cè)軌道層樓板已無法滿足比現(xiàn)有吊機(jī)規(guī)格更大的吊機(jī)，故利用現(xiàn)有吊機(jī)，采用雙機(jī)抬吊的方式進(jìn)行吊裝。

軌道層以上鋼結(jié)構(gòu)吊裝示意見圖9。

圖9 軌道層以上鋼結(jié)構(gòu)吊裝示意

4.4.4 吊裝方案需著重考慮的問題

合理布置場(chǎng)地是吊裝施工能否安全、快捷、準(zhǔn)確到位的首要條件。對(duì)于交叉作業(yè)復(fù)雜的施工場(chǎng)地布置的原則為:安全可靠，方便施工，減少二次倒運(yùn)。

吊機(jī)選擇根據(jù)場(chǎng)地情況，構(gòu)件大小和重量，優(yōu)先選用履帶吊，主要考慮其具有負(fù)載行走的能力，增加吊裝的機(jī)動(dòng)性，又有一定的安全儲(chǔ)備。

對(duì)吊機(jī)走行路徑的基礎(chǔ)穩(wěn)定性進(jìn)行檢算，本工程吊裝地鐵1號(hào)線鋼柱時(shí)，吊機(jī)靜止施工及吊裝行走時(shí)需對(duì)地鐵擋墻進(jìn)行驗(yàn)算，防止邊坡失穩(wěn);吊裝軌道層鋼梁時(shí)，需對(duì)通廊樓板進(jìn)行驗(yàn)算，防止吊裝施工時(shí)，對(duì)混凝土樓板破壞。

4.5 鋼構(gòu)件厚板焊接施工工藝

濟(jì)南西站通廊鋼結(jié)構(gòu)用量1.3萬t，設(shè)計(jì)有128根鋼柱，326架鋼梁，采用全熔透焊接連接，共652個(gè)焊口，焊縫長(zhǎng)達(dá)7 000余延米，且焊接鋼板厚度大，工藝復(fù)雜，全部為一級(jí)焊縫。軌道層采用鋼材均為Q345GJC，碳當(dāng)量較高。焊接時(shí)正值濟(jì)南冬季低溫多風(fēng)期，氣溫最低時(shí)達(dá)－18℃，低溫焊接對(duì)于焊接質(zhì)量可能造成的出現(xiàn)裂紋和工作狀態(tài)脆斷等問題，保證高碳當(dāng)量低溫焊接質(zhì)量是工程的控制關(guān)鍵。

4.5.1 選定焊接參數(shù)

低溫焊接容易產(chǎn)生缺陷的主要原因是焊后冷卻速度過快，導(dǎo)致焊縫的冷裂紋敏感性增加、焊縫易產(chǎn)生金屬偏析、焊縫冷裂紋延遲效應(yīng)明顯和低溫脆斷的可能性增加。針對(duì)這一特點(diǎn)，必須保證準(zhǔn)確的預(yù)熱溫度。

為保證低溫焊接質(zhì)量、驗(yàn)證焊接工藝，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了2組焊接工藝評(píng)定，所采用的焊縫形式和坡口類型涵蓋了鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)焊接的所有內(nèi)容。試板焊接由現(xiàn)場(chǎng)焊工操作，焊接當(dāng)天氣溫為－11℃。選用的焊接設(shè)備、預(yù)熱保溫措施同實(shí)際施工條件。焊接工藝評(píng)定參數(shù)見表1。

表1 焊接工藝評(píng)定參數(shù)

JN01試板采取火焰烘烤的方式，JN02試板采取電加熱，用紅外線測(cè)溫儀控制預(yù)熱溫度。為保持焊接層間溫度，火焰加熱的焊縫在焊接過程中用保溫棉正反面包裹焊縫加熱區(qū)，焊后用保溫棉將焊縫正反面包裹進(jìn)行保溫，減緩焊縫冷卻速度，直至焊縫冷卻至環(huán)境溫度后拆除。

2組焊評(píng)試板經(jīng)超聲波探傷以及力學(xué)性能分析，均達(dá)到國家規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，最終確定濟(jì)南西站鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝評(píng)定報(bào)告用以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)焊接。

4.5.2 焊接缺陷處理

由于軌道層承受列車的動(dòng)載作用，因此對(duì)焊縫的焊接疲勞強(qiáng)度要求較高，焊縫的裂紋、邊緣未熔合、根部未焊透，咬邊、夾渣、氣孔等缺陷對(duì)應(yīng)力集中有很大影響。本工程焊縫表面全部進(jìn)行了打磨處理。焊縫焊接完畢后進(jìn)行超聲波探傷。

4.6 高架候車廳空間三角管桁架帶柱滑移施工技術(shù)

濟(jì)南西站高架候車廳鋼結(jié)構(gòu)屋蓋分為A、B、C 3個(gè)區(qū):A、B區(qū)為三角管桁架結(jié)構(gòu)，分別有5榀和4榀主桁架，主桁架之間采用三角管次桁架聯(lián)接。C區(qū)屋蓋為平面鋼架。整個(gè)屋蓋鋼結(jié)構(gòu)總質(zhì)量約3 000 t，見圖10。

高架屋面結(jié)構(gòu)安裝時(shí)，軌道層正線已經(jīng)通行工程列車，采取常規(guī)的跨外拼裝、跨內(nèi)吊裝方式非常困難;跨內(nèi)組拼臨時(shí)高架樓板加固體系繁雜不經(jīng)濟(jì)。施工采取屋蓋跨外組拼，帶柱整體累積滑移的方案并獲得成功，不僅保證了在各種臨時(shí)工況下的屋蓋結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定，而且作業(yè)層不影響下部軌道層的鋪架和運(yùn)輸，對(duì)站房主體結(jié)構(gòu)的按期完成起到關(guān)鍵作用。

4.6.1 累積滑移總體施工順序

(1)地面胎架拼裝和滑道設(shè)置

圖10 高架結(jié)構(gòu)立面(單位:mm)

高架候車廳樓層混凝土施工完成后，在西側(cè)Ⅱ-L和Ⅱ-N間搭設(shè)高空操作平臺(tái)，屋蓋桁架采用地面拼裝，整體吊裝，高空補(bǔ)檔的方式進(jìn)行安裝，主、次桁架地面整體拼裝完后，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、型梁、檁條等構(gòu)件，焊接完成后具備滑移條件。

滑移軌道布置在Ⅱ-9、Ⅱ-10、Ⅱ-13、Ⅱ-14軸方向，固定在高架候車廳混凝土梁上?；品较蜃晕魍鶘|。

(2)滑移單元的設(shè)計(jì)

整個(gè)屋蓋結(jié)構(gòu)分為9個(gè)拼裝單元，見圖11。

圖11 拼裝單元分區(qū)

(3)屋蓋滑移流程

步驟1:搭設(shè)高空操作平臺(tái)，完成A單元的拼裝焊接;

步驟2:A單元1次滑移，拼裝焊接B單元;

步驟3:第2次滑移，拼裝焊接C單元;

步驟4:第3次滑移，拼裝焊接D單元;

步驟5:第4次滑移，滑移距離12.3 m，安裝Ⅱ-H軸主桁架以及A，B區(qū)間懸挑桁架(E單元);

步驟6:第5次滑移，拼裝焊接F單元;

步驟7:第6次滑移，滑移21.5 m后，拼裝焊接G單元;

步驟8:前4個(gè)單元脫開，一次性滑移到位;

步驟9:第7次滑移，拼裝焊接H單元;

步驟10:第8次滑移，拼裝焊接I單元;

步驟11:第9次滑移，全部滑移到位，屋蓋卸載后完成施工。

(4)滑移體系的臨時(shí)支撐

屋蓋桁架下鋼柱柱長(zhǎng)約13.9 m，為減少滑移過程中變形，在各榀鋼柱之間、每榀跨內(nèi)鋼柱之間加設(shè)連桿及臨時(shí)支撐，增加滑移單位的整體穩(wěn)定性。

(5)爬行器設(shè)置

濟(jì)南西站鋼結(jié)構(gòu)屋蓋滑移自N軸向A軸推進(jìn)，共需滑移9次，前5次滑移將屋蓋B區(qū)、C區(qū)滑移到位，后4次僅滑移A區(qū)，最長(zhǎng)滑移距離約180 m。

根據(jù)屋蓋重量共布置8臺(tái)TJG-1000型液壓爬行器，4臺(tái)TJV-30型變頻泵站，配置1套YT2型計(jì)算機(jī)同步控制及傳感檢查系統(tǒng)進(jìn)行控制。單臺(tái)TJG-1000型液壓爬行器設(shè)計(jì)推力為1 000 kN，考慮滑移時(shí)最大摩擦系數(shù)0.20，單臺(tái)爬行器考慮頂推力5 000 kN。

4.6.2 屋蓋滑移工況結(jié)構(gòu)分析計(jì)算

為保證滑移施工過程中結(jié)構(gòu)安裝，采用大型有限元分析程序ansys10.0對(duì)屋面結(jié)構(gòu)滑移施工進(jìn)行計(jì)算分析。根據(jù)本方案采用累積滑移，共有9組滑移單元。對(duì)各滑移單元進(jìn)行施工狀態(tài)計(jì)算分析，得到各滑移單元撓度分布、結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布、軌道豎向反力等設(shè)計(jì)參數(shù)。結(jié)構(gòu)模型見圖12。

圖12 增加臨時(shí)措施后結(jié)構(gòu)模型

為確?；剖┕ぐ踩?，針對(duì)可能出現(xiàn)的特殊工況進(jìn)行分析計(jì)算。(1)某一條軌道表面平整度偏差達(dá)到極值20 mm時(shí)屋蓋變形、內(nèi)力分析;(2)某個(gè)爬行器失效或出現(xiàn)故障導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)滑移不同步達(dá)到30 mm時(shí)屋蓋變形、內(nèi)力分析;(3)爬行器頂推鋼柱時(shí)出現(xiàn)20 mm的偏心時(shí)結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)力分析;(4)滑移啟動(dòng)、停止時(shí)加速度(a=0.008 m/s2)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

得出的結(jié)論是:(1)在增加臨時(shí)措施的前提下，滑移過程中結(jié)構(gòu)的最大豎向撓度為54 mm，滿足正常使用要求;(2)各累積滑移單元，在滑移過程中結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最大von-mises應(yīng)力為80 MPa，結(jié)構(gòu)處于彈性受力狀態(tài);(3)滑移過程中下部結(jié)構(gòu)可以滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定要求;(4)經(jīng)過分析，滑移過程中出現(xiàn)細(xì)微的不同步、軌道不平整等特殊情況不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞;(5)支座最大的豎向反力標(biāo)準(zhǔn)值為1 598.6 kN，根據(jù)此荷載設(shè)計(jì)支撐架及滑移梁。

4.6.3 滑移同步控制設(shè)備

“液壓同步滑移技術(shù)”采用液壓爬行器作為滑移驅(qū)動(dòng)設(shè)備。液壓爬行器為組合式結(jié)構(gòu)，一端以楔形夾塊與滑移軌道連接，另一端以鉸接點(diǎn)形式與滑移胎架或構(gòu)件連接，中間利用液壓油缸驅(qū)動(dòng)爬行?！耙簤和交萍夹g(shù)”采用計(jì)算機(jī)控制，通過數(shù)據(jù)反饋和控制指令傳遞，實(shí)現(xiàn)同步動(dòng)作、負(fù)載均衡、姿態(tài)矯正、應(yīng)力控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報(bào)警等多種功能。高架屋蓋滑移實(shí)景見圖13。

圖13 高架屋蓋滑移實(shí)景

4.7 無站臺(tái)柱雨棚張弦梁施工技術(shù)

濟(jì)南西站無站臺(tái)柱風(fēng)雨棚覆蓋面積65 326 m2。主體結(jié)構(gòu)由2跨剛架組成，共64榀。平行軌道方向柱距為24、25.5 m，垂直股道方向跨度為 42.85、43、46.5 m。雨棚鋼架由鋼管混凝土柱和張弦梁組成，鋼柱為焊接圓鋼管，截面尺寸有φ700 mm×28 mm和φ700 mm×20 mm。張弦梁上弦采用雙排焊接H型鋼，下弦采用預(yù)應(yīng)力張拉索，跨中設(shè)撐桿與型鋼梁和拉索鉸接，張弦梁兩端鉸接在柱頂分叉柱上。由于跨度不同，各跨設(shè)計(jì)初始拉索有效初拉力為540～400 kN。如圖14、圖15所示。

張弦梁體系施工關(guān)鍵在于控制梁體線形和預(yù)應(yīng)力控制，確保張弦梁安裝完畢后，結(jié)構(gòu)體系達(dá)到設(shè)計(jì)的初始應(yīng)力狀態(tài)。

圖14 無站臺(tái)柱雨棚全貌三維圖

圖15 張弦梁結(jié)構(gòu)示意

4.7.1 總體施工方案

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)條件，張弦梁總體吊裝順序是:同一跨度的單榀張弦梁依次在地面胎架上拼裝后進(jìn)行張拉，一次張拉到位后吊裝到柱頂并連接，然后安裝檁條和支撐體系;進(jìn)行相鄰跨的吊裝，最后全部安裝完成后進(jìn)行屋面鋪設(shè)。采用一次張拉避免了高空張拉的風(fēng)險(xiǎn)，無需搭建工作平臺(tái)。

施工工序是:型鋼梁胎具制作—型鋼梁拼裝—安裝撐桿和拉索，并張拉到設(shè)計(jì)預(yù)張力的100%，檢測(cè)變形和索力—采用吊機(jī)將張弦梁整體吊裝到位—焊接中柱支座—張弦梁恢復(fù)初始態(tài)后，調(diào)整邊柱位置并焊接支座。

4.7.2 主要技術(shù)措施

(1)張弦梁找形:按照設(shè)計(jì)給定的張弦梁初始結(jié)構(gòu)尺寸，采取有限元模型分析得出張弦梁零狀態(tài)的形狀，作為桿件加工放樣的依據(jù)，并作為零狀態(tài)鋼梁拼裝的線形控制。

(2)確定張拉索力和結(jié)構(gòu)變形情況:建立有限元模型，對(duì)代表性的GL-1～GL-15共15種類型張弦桁架的預(yù)應(yīng)力張拉進(jìn)行了仿真計(jì)算，得出了張拉完成后結(jié)構(gòu)的豎向、水平位移，拉索索力及撐桿軸力，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力，作為索的預(yù)應(yīng)力張拉控制和張弦梁變形監(jiān)測(cè)的依據(jù)。

根據(jù)計(jì)算:張拉完成后，結(jié)構(gòu)豎向位移最大為99 mm(GL-9)，最小為47 mm(GL-3);水平位移比較小，最大為16 mm(計(jì)算模型約束為一端3個(gè)方向固定鉸支，另一端沿拉索方向滑動(dòng));張拉力值最大為600 kN;張拉完成后，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力比較小，最大壓應(yīng)力為76 MPa，最大拉應(yīng)力為47 MPa。通過仿真計(jì)算結(jié)果可知，張拉完成后即初始態(tài)與設(shè)計(jì)圖紙相吻合。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)張拉及試吊的應(yīng)力變形檢測(cè)，基本與計(jì)算相符，所以該張拉方案是合理可行的。

(3)中柱偏心受力分析:因中柱為分叉柱，張弦梁吊裝到鋼柱頂時(shí)鋼柱將偏心受力，柱頂產(chǎn)生位移，經(jīng)計(jì)算位移達(dá)55 mm，另一跨吊裝時(shí)梁的支撐耳板無法準(zhǔn)確定位，所以在第一跨安裝中，在中柱另一側(cè)的2個(gè)分叉柱上增加2個(gè)83 kN的配重來防偏。

(4)張弦梁的吊裝:張弦梁起吊后的撓度和變形越小越利于安裝就位，工程按照單機(jī)四吊點(diǎn)、吊角60°，選取自重較大的桁架GL－12(KM段)，通過Madis軟件分析了構(gòu)件變形和索力損失。結(jié)果為:吊裝過程中左端豎向位移為向下136 mm，中間向上為29 mm，右端向下17 mm;X方向左端向右移58 mm，右端向右移43 mm，梁兩端向內(nèi)收縮15 mm;鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力最大壓應(yīng)力為75 MPa，拉索索力為171 kN，為設(shè)計(jì)張拉力的36%，索力損失64%。

(5)邊柱的調(diào)整:由于張弦梁吊裝過程中產(chǎn)生索力損失，梁吊裝到柱頂卸去吊點(diǎn)后，結(jié)構(gòu)通過自重恢復(fù)到初始狀態(tài)。本工程根據(jù)計(jì)算張弦梁吊裝狀態(tài)兩端向內(nèi)收縮15 mm，當(dāng)中柱焊接定位后，張弦梁將向邊柱一側(cè)位移。所以柱子頂端用于穿銷軸的支座板在地面與張弦梁相連，空中就位后，待張弦梁向外伸長(zhǎng)、恢復(fù)到設(shè)計(jì)的線形和索力后，再將支座板與柱頂板焊接，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

5 結(jié)語

濟(jì)南西站站房建設(shè)走技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新之路，在2年的建設(shè)工期內(nèi)，完成了10萬m2的站房建筑和6.5萬m2的雨棚工程，攻克了大型基坑的降水、支護(hù)，長(zhǎng)大混凝土樓板、網(wǎng)梁樓蓋、大型鋼結(jié)構(gòu)吊裝、屋蓋帶柱滑移等技術(shù)難題，確保了京滬高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試和開通的工期，為鐵路站房建設(shè)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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