樟树东站钢结构网架高精度同步顶升技术研究

1 工程概况

昌赣客专CGFJ-2标樟树东站站房屋面为平面钢网架结构，投影面积为100m×54m，采用下弦多点支承、正放四角锥螺栓球网架，网架的板式橡胶支座设在钢筋砼框架柱上。网架垂直厚2.8m，屋面建筑高度17.3m。屋面采用铝镁锰合金面板，屋面排水采用天沟有组织排水，网架找坡，坡度5%。

2 施工的重难点

由于前期主体结构施工受邻近既有线专项施工评审及施工计划审批影响，整体工期滞后，导致网架施工工期特别紧张，甚至不足定额工期的70%，必须采取合适的施工安装方案及技术措施，以加快进度。

网架传统支架法施工操作均为高空作业，安全风险高，施工质量控制难，如何减少安全风险，加快施工进度，确保网架拼装质量是本工程的技术重难点。

3 网架安装方案比选及方案说明

3.1 方案比选

根据网架的设计规模及施工条件，项目部决定采用新型高精度同步顶升技术进行网架的施工。表1为传统支架法及新型顶升法两种方案的比选。

从表1可看出，顶升施工在安全、质量、工期及成本控制方面均有巨大的优势。故本项目采用新型高精度同步顶升法施工。

表1 顶升方案优势比较表

3.2 顶升安装方案说明

根据结构特点及现场场地条件，将网架中间区域约3000m2在地面整体拼装、整体顶升就位的施工方法。中间区域顶升到安装位置后，将周边网架杆件与支座连接（高空散装，吊车配合），最后采用吊车配合高空原位散装网架四周悬挑部位。

第一步：在网架螺栓球正下方的地面搭设砖垛胎架，整体拼装中间区域网架（如图1所示）。

图1 网架安装第一步施工

第二步：设置8个顶升点同步将中间拼装单元顶升到安装位置，将网架与支座的杆件连接，形成空间稳固体系（如图2所示）。

图2 网架安装第二步施工

第三步：采用散装法，安装四周悬挑部位网架（如图3所示）。

图3 网架安装第三步施工

4 施工关键技术

4.1 网架地面拼装方案

地面安装工艺流程：准备工作→清点杆件（球）→施工机具设备准备→现场定位放线→安装临时支撑（砌砖跺）→网架地面拼装→网架检查验收→网架顶升。

①放线：将施工第一步的网架下弦节点投影至地面上，并在投影位置砌370×370×500mm3的砖跺（如图4所示），砖跺上口抹水泥砂浆找平。

图4 下弦节点砖跺支点实景图

②精确放线：将下弦节点精确投放到砖跺上。

③地面拼装网架。

先在网架中心部位拼装1个稳固的基本单元（4个网格），再向四周延伸拼装。安放基本单元的9个下弦球，并精确调整标高及位置。同时将上弦球安装位置投影到地面上。安装基本单元的下弦杆，并与下弦球栓接固定。然后根据上弦球垂直投影点进行腹杆、上弦球和上弦杆的安装，直至拼装完成1个具有相当刚度的稳固基本单元。检查基本单元的弦球位置、弦球标高、弦杆轴线无误后，向四周进行网架的延伸拼装，直至完成顶升部分网架的拼装。网架拼装期间，随时检测及调整上下弦球及杆件轴线安装误差。

4.2 网架的顶升方案

4.2.1 网架安全性验算

根据结构设计、顶升面积、总荷载等数据，在下弦球节点处设置8个网架顶升点。采用同济大学3D3S软件进行顶点顶升力、杆件承载安全的验算。根据软件验算得出各顶升点所需顶升力如图5所示。

图5 8个顶升点位支座反力

杆件的应力分布、网架挠度值的验算结果表明有两处顶点共4根腹杆出现超应力，需采取临时加固措施。采取在杆件外侧用夹具加固的技术，如图6所示。

图6 超应力杆件加固图

4.2.2 顶力系统设计及顶升架安装

采用8套50t系列顶升架，理论总输出顶升力为400t，出于安全考虑，每套顶升架按40t顶力计，总输出顶力为320t；网架总计算顶力为164.8t。故顶升系统顶力满足施工要求，且有足够的安全储备。

按顶升设计，在顶升点安置顶升架。

4.2.3 顶升前的准备

①技术准备。对施工队长、班组长、操作人员进行详细的技术交底、安全交底。

②机具、设备及材料检查验收。如表2所示。

表2 机具、设备及材料检查验收表

③顶升点及网架验收。顶升前的验收：网架各顶点的空心球、螺栓球是否按要求进行更换；超应力腹杆杆件是否采取加固措施；各类焊缝是否按规范要求经专业职能部门验测合格，并出具相关报告；各相关部门是否批准、同意进行顶升作业。

④安装顶升设备及顶升控制系统。通过行程传感器、压力传感器的应用及组合，并采用相应的信息化、智能化控制系统，实时监测顶升油缸的顶升力、行程等。以实现高精度同步顶升，确保施工安全及网架结构安全。所有传感器的信号经由总线，传输至主控计算机实施运算及分析处理，然后按控制算法对各顶升泵站发出驱动指令，智能调整各顶升油缸的动作。控制系统还能对顶升的安全状况进行监测，出现指标超过预设安全值时，控制系统自动停止顶升作业，并进行安全锁定，确保施工安全。

顶升控制系统不仅能够整体同步顶升及下降外，还可对油缸任意组合及单个发出动作指令，以便调整网架空中姿式。液压顶升系统控制界面及顶升架实景图如图7、图8所示。

图7 液压顶升系统控制界面

图8 顶升架实景图

⑤顶升准备。再次检测网架安装质量及安全状况。调整油缸顶部标高，要求误差不超过±20mm。

进行初顶，使网架全部升起，脱离支点约5cm，锁定油缸，静置8h后，全面检查顶升点地面、顶升系统、网架是否出现异常。如有异常，须妥善处理后方可正常提升。

⑥顶升。

1）顶升步骤。第一步：启动泵站，使千斤顶活塞同步顶升1个行程。第二步：检查安全状况，再次顶升至适当高度，安装顶升架标准节。第三步：重复第一、第二步工作，使网架上升。第四步：当网架下弦上升高度超过6m时，增加顶升架的斜撑杆（至少4组顶升架安装斜支撑），以保证其稳定。第五步：当顶升架高度达到12m左右时，顶升架设置4道ϕ12钢丝绳揽风绳。第六步：继续顶升，使网架略超过安装高度，停止顶升。第七步：补装支座、封边，下落网架，使支座受力。

2）正式顶升。由施工经验丰富的施工人员任顶升总指挥。开始每次顶升50mm，且每200mm检测一次标高。确认顶升顺利后每次顶升100mm，且每500mm检测一次标高，确保各点同步顶升。

顶升时，各施工人员选择安全工位，严格按总指挥的指令进行操作。

每班工作完成后，锁定电源、油缸，以防回油，并派专人进行现场安全巡察。

⑦卸载。卸载前全面检查网架状况，确保无任何安全及质量问题。

各顶升点同步卸载。由总控计算机发出指令，各油泵同步回油，直至支座完全承载和顶升机构脱离网架。然后再次全面检查网架的安全状况，确认无误后方可开始进行顶升设备的拆除。

⑧顶升架增高与拆除。千斤顶顶升时，由下托架承力，油缸活塞全部伸出后，增加1节顶升架，拧紧联结螺栓后，油缸回油（此时由上托架承力），下托架被提升，活塞全部收回时，将摆放下托架的横杆上挪至新的安装位置以支撑千斤顶，即完成一次顶升架的增高。

拆除时，将油缸回油至不受力（此时由上托架承力），下挪横杆，进油伸出活塞，带动下托架至横杆，并使下托架承力、上托架不承力，拆除最上节顶升架。按此方法拆除2节顶升架后用汽吊整体吊放顶升至地面再拆除。

4.3 顶升及卸载过程中的应力应变监测

通过软件验算，表明有2处共4根腹杆在顶升期间出现超应力，虽然采取了加强措施。但顶升时及卸载后，网架结构承载方式急剧转变，钢架结构的应力、应变的变化幅度大，为了确保网架的结构安全，对支架处的腹杆及验算时有较大应力的上、下弦杆进行应力应变监测。采取安设振弦应变计的方法进行监测，每个杆件上对称安设2个振弦应变计。施工期间没有出现应力应变超过允许值的情况，且与验算结果基本符合。表明腹杆的加强措施科学有效，原有验算方法合理。

5 结语

本项目部在大跨度钢网架的施工中，采用了高精度整体同步提升技术。该工法不需要大量的大型吊装机械，与传统的支架法相比较，避免了大规模高大脚手架的搭设及拆除。将大量高空作业转换成地面施工，在确保安全施工的同时，也易于钢网架安装质量的控制，且缩短了工期，降低了成本投入，在同类工程施工中具有较强的推广应用价值。