宜宾高铁站房的钢柱安装方法研究

闫军红

（中铁三局集团建筑安装工程有限公司，山西太原 030006）

1 工程概况与技术背景

该项目位居四川省宜宾市叙州区，靠近七星山的南坡南岸坝赵场镇，临近成都至贵阳高速铁路宜宾东站的东北方。站点西边距离渝昆路大概100m，而西南主干道宜庆路大约有260m 远，东边则毗邻城市规划中的道路紧贴七星山。南一路和南三路分列站点的南北方向，均以高架桥的形式跨接。车站中央的里程点为DK207+150（川南城际轨道交通的里程计算），依照目前规划有5 个站台以及12 条铁轨（第一期工程中建设4 个站台和9 条轨道，同时预留空间供未来增设1 个站台和3 条轨道）。站台的绝对高程为325m，共计规划建设5 个长450m、宽12m 及深1.25m 的岛式中央站台，并且站台上将配备无柱雨棚和有柱雨棚，这些结构将与高架的候车室底板相连，共同构成站台区的覆盖设施。

宜宾站为线侧+高架式的站房，高架层进站，出站厅出站。站房主体长×宽×高为110m×175m×45m，建筑面积46894m2。车站建筑的地底首层设为离站区，其海拔下降到-9.600m；地面的初层配置有站台区，海拔高度持平于标准零点±0.000m；车站的二层为等候区，海拔高度上升至9.600m；同样处于二层的商务活动夹层，海拔位置达16.800m；顶部结构中的透光天窗顶峰海拔达到35.400m，而最上端的屋顶之峰值自离站层的室外地面计量约莫45m 之差。轨顶标高-1.250m，承轨层结构标高-2.050m，站台板结构标高-0.200m。

车站西侧主体的大厦构建了4 层地面上的楼宇和一个设有夹层的地下层，整体建筑的高度接近34.4m。这栋建筑的骨架主要采用了钢筋混凝土制成的框架式结构和抗震的剪力墙，顶部则采用了钢铁网状的桁架设计[1-3]。

位于东方的候车台建筑涵盖两层及以上的地面层及单层地下层，其综合建筑高度约为27.2m，采用了以钢筋混凝土为主的框架结构，其顶层则是以钢材制成的网状框架。此外，该高架站内设计有双层地面用房（局部设有三层高的夹楼间隔），以及一层的地下设施，整体高度达35.4m，该结构的骨架也以钢筋混凝土框架为主，顶部结构亦采用钢网架设计[4-5]。

2 技术细节

2.1 站房结构概况

高架站房钢结构主要包括两个部分，如图1 所示，下部劲性钢柱和上部网架屋盖钢结构，劲性柱在16 轴和19 轴各布置7 根钢柱，一共14 根，劲性柱采用十字截面形式，截面规格为700mm×700mm×200mm×50mm×50mm，自基础承台顶至柱顶，标高-11.800～25.715m，劲性柱材质均为Q355B。劲性柱共分8 节进行安装，第一节至第三节加工产焊接完成后运输至现场吊装，最大重量为7.91t，采用80t 汽车吊进行吊装；四节以上钢柱，单节最大重量为6t，采用塔吊进行吊装。

图1 高架站房钢结构

2.2 站台雨棚

无柱雨棚和站房候车厅楼板连接，在10/25 轴和12/23 轴对称设置14 根圆管柱，圆管柱截面φ1000×30，上部为纵横向主次梁结构，钢梁最大跨度22m，钢梁截面为H1200mm×400mm×20mm×28mm、H1000mm×400mm×18mm×28mm、H800mm×450mm×20mm×20mm、H800mm ×450mm ×20mm ×20mm、H400mm ×200mm ×8mm×14mm、H450mm×250mm×8mm×14mm、H500mm×300mm×12mm×18mm 等。

2.3 钢楼梯

钢楼梯布置在候车厅楼板两侧，如图2 所示，一共设置10 个，为多层钢框架结构，钢柱为箱型截面，截面规格为B400mm×400mm×20mm，楼梯钢梁主要有H900mm/700mm ×300mm ×16mm ×22mm、H700mm ×150mm×12mm×16mm、H700mm/500mm×300mm×14mm×20mm、H700mm×300mm×14mm×20mm。

图2 钢楼梯布置

因高铁站房整体位置偏高，钢柱转料装车安装无法便捷实现，因此把钢管柱分为4 节，±0 以下分为2 节，地下两节在加工厂焊接完成后，运输至现场进行吊装，共计重量为11t，采用80t 汽车吊进行吊装。±0 以上分为2节，单节最大重量为4.85t，分别采用汽车吊进行吊装。

3 工艺流程与操作要点

宜宾高铁站房的钢柱安装方法研究的施工工艺流程如图3 所示。

图3 施工流程

3.1 预埋件施工

基底螺栓的嵌入作业，伴随着地基底层钢筋的捆绑而同步执行。在立柱底部的嵌件安置过程中，利用定位板进行调整以增进作业效率和准确度，保障在混凝土浇注前后嵌件的位置偏差达到设计规范。安装步骤如图4 所示。

图4 安装步骤

在本项目中，地锚螺栓由于基底的混凝土层是一次性倾筑成型，如果使用独立框架来预设螺栓，则由于框架比较纤长，会极易受到表层钢材的作用。鉴于此，通过将螺栓群与定位板通过焊接的方式进行锚固到基础的表层钢筋中，并且当混凝土倾入时，表层钢筋可能会轻微位移。因此，在倾筑操作中应尽量避免震动工具直接和地锚螺栓接触或过于靠近，因为这可能会对嵌入件造成不利的影响。任何由倾筑引起的偏移，都应该用全站测量仪器来监测，并在出现显著误差时立刻进行调整。

3.2 钢柱吊装

起重点布置于事先焊牢的耳板连接部。以免在提升吊耳过程中发生变形，使用了特制的吊具，并且运用单起重机转动法进行提升。在进行提升操作之前，需将木垫置于钢构柱下防止底部与地面直接摩擦，在提升过程中应确保柱体末端不在地面产生拖拽，起吊示意图如图5 所示。

图5 起吊示意图

在提起钢柱前，务必将其底端垫稳，确保底端贴地的前提下，利用起重机的吊索和回转机械逐步令钢柱竖直。待钢柱静止无晃动时方可续吊。为维持吊装的稳定性，须在柱的上方系上牵引绳，绳长宜为柱高的1.2 倍。当柱体升离地面500mm，应停止升高，对吊装设备及吊车安全状况进行检验。在确认一切正常的基础上，再次继续吊升动作。在吊起的过程中，细心观察支撑柱脚的木枕是否跟随柱脚移动且无异常。柱子倾角逼近竖直时，即90°附近，暂停吊升并等候稳定；确保安全合规后，由两位以上工作人员支持住钢柱，重新慢慢起吊。待柱体起吊后稳固无误，缓和地将其对准并吊至下个连接柱段的顶端。当两段柱相隔约50mm 时，将连接板插入上段柱的耳板中，随后轻缓降低起重钩。板中螺栓孔与下段柱的耳板孔对齐后，插入并旋紧螺丝。确保螺丝紧固后，撤除绳索，准备安装下一节钢柱。

在安装开始之前，事先标出了上下柱体对接处的定位标线，以此作为安装的标准线，并借助安装螺栓临时牢固连接板与上部柱体。

安装钢柱时，首先利用塔式起重机将其举起至指定位置，接着插入剩余的安装螺栓，并对准上部钢柱的四周中线与下方钢柱的中线直至精确契合。当中线调整达到四方均衡，误差控制在标准规定的限制以内，此时紧固螺栓。焊接工作做完后，去掉暂时用于连接的钢板。

运用顶升器将立柱定位居中，采用两个经纬仪对钢构柱的竖直度进行监测。待调整工作结束，即紧固联接处的螺丝，随后便可展开焊接作业。

调整立柱扭曲：利用顶端与底端的吊耳，横向放入调校垫片（建议厚度介于0.5～1.0mm），以便对立柱进行扭转校正。随后，拧紧连接板上的六角头螺栓以完成调整。每次调校转动幅度需保持在3mm 以下；如有较严重偏差，应分2～3 次逐步进行调整。若立柱的旋转误差过大，可暂时在其侧面安装液压顶，有针对性地纠正钢柱连接点的扭曲。

高程与竖直性调节：构件吊装就位后，采用暂用螺栓将其通过联接板与上下挂耳板连接固定，此时联接板松脱未紧固。利用起重工具和杠杆、液压千斤顶等工具微调构件之间的空隙，进而依据设计高程线与实际柱子高程控制线的间隔进行比对，同时须考虑焊接过程中的热收缩及压缩形变影响。调整偏差使其控制在5mm 范围内。一旦达到预定标准，即可点焊钢楔固定以限制钢柱下滑，或者继续使用千斤顶进行支撑以避免钢构件的下降。

柱子在施工中，首要任务是将其所有接合部分的焊缝连接完成：在焊接无偏移的柱子时，需严格按照两位操作人员面对面、同步进行；如遇柱子有偏移，需以左侧倾斜则先从右侧开始焊接、右侧倾斜则左侧优先进行焊接的程序进行，以此确保柱子安装的准确度。

3.3 定位测量

基于密切监控的加密检查点，通过采纳细致的测量尺度与角度测定工具（经纬仪）进行双重测量，对每一个基柱脚的位置线条进行定位，并使用全站测量仪器对坐标点进行再次核查。所有测量差误均保持在验收标准所允许的误差幅度之内。

在立每根钢柱之前，需事先在钢柱表面划出顶部与底部的中心线和相应的参考高度。立柱完成后，对柱顶进行一次确切的高度测量，并依据该实际测量数据调整随后一根钢柱的参考高度，以此来保障通过暂时性的固定支撑及对末端的调整实现精准控制。

安装钢柱后，立即对其进行垂直度的调整，保证其偏斜不超过高度的千分之一或者10mm 以内，这是为了简化钢梁安装工作。当所有主梁置位完成后，开始进行整体的垂直度检测，并将所得数据参照下一节钢柱的轴心偏移情况来确定调整后的柱顶轴线位置差异。这一过程中，还需要预先考量到焊接作业可能导致的收缩和部分结构因此而向外预偏的变形因素。

通过使用垂直激光铅仪进行轴向定位，在钢柱两侧各设立一个测量用的经纬仪，利用这些设备将钢柱的顶端当作一个参考平面，进行一次全面的轴线检测。这样，可以编制每一根钢柱焊接前的偏移量报告，并据此决定焊接的先后顺序。焊接完成之后，重新进行一轮全面检测，以记录焊接之后的偏移量数据。这样的步骤构成一个循环的流程，每次焊接后得到的偏移量信息还将作为下一段钢柱的起吊校准工作，用于校正和指导偏差的调整方向。

本项工程中确保钢结构立柱的竖直度采用以下方案：在基座的两个相交直角轴线上分别放置两台激光测角仪。将仪器的光线对准固定于立柱上的标靶，确保光线的中心与靶心保持垂直对齐。经过至少3 个不同角度旋转测角仪的水平圆盘，并且每次旋转后的激光指向都与标靶中心点重合，即可证实立柱的竖直性符合标准，没有偏差。

4 结语

宜宾高铁车站建设因工期压迫、建筑任务繁重，制订一个核心的建筑作业流程及方案，对于确保施工的安全性、工程质量和工期控制至关重要。本研究报告阐述了在宜宾高铁车站建设中得到有效实施的钢构柱子安置技术，所有钢制结构的装置精确性均达到了设计规格。经由精密设计、多次仿真验算、以及严谨的施工管理，最终顺利完成了宜宾高铁车站的高空大幅度钢构建设，保障了工程的安全和品质。