[鄭州]綜合樞紐站房工程建造施工新技術(shù)

1、鄭州東站綜合樞紐站房工程建造施工新技術(shù)23一、工程概況二、建造施工 新技術(shù)1 鋼骨柱預(yù)應(yīng)力框架梁軌道橋施工2 多層鋼結(jié)構(gòu)同步吊裝與軌道層搭接施工3 鋼管混凝土柱泵送頂升施工4 鑄鋼節(jié)點(diǎn)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)跨層桁架施工5 幕墻施工6 屋蓋吊裝及卸載施工 內(nèi) 容 提 要7 屋面、裝修及安裝工程8 施工平面布置及物料運(yùn)輸組織9 橋建合一高架站房健康監(jiān)測(cè)4鄭州東站是亞洲最大的火車(chē)站國(guó)家鐵路交通網(wǎng)中的一體化綜合交通樞紐，是鐵道部、河南省和鄭州鐵路局極為關(guān)注的國(guó)家特大型重點(diǎn)工程，是中原經(jīng)濟(jì)區(qū)億萬(wàn)人民萬(wàn)眾矚目的地標(biāo)工程和民心工程。一、工程概況5鄭州東站是國(guó)家規(guī)劃的“四縱四橫”鐵路快速客運(yùn)網(wǎng)中石武客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)和徐蘭客運(yùn)專(zhuān)

2、線(xiàn)的十字交匯樞紐。6建設(shè)概況鄭州東站有部、省、市、區(qū)和企業(yè)等8家投資主體參加建設(shè)，規(guī)劃設(shè)計(jì)單位9家，總承包施工企業(yè)20家，還包括道路工程、地下工程、高架匝道橋、雨污水系統(tǒng)、綠化工程等與之配套等，整個(gè)工程總投資143億元。7自2006年發(fā)改委批復(fù)項(xiàng)目建議書(shū)到投入運(yùn)行，鄭州東站建設(shè)歷時(shí)六年。鄭州東站是河南省歷史上單體建筑面積最大、投資最大、工程最復(fù)雜、管理難度最大、協(xié)調(diào)任務(wù)最重的大型城市基礎(chǔ)設(shè)施工程。8據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，工程開(kāi)工以來(lái)，直接參與建設(shè)的人員超過(guò)3.5萬(wàn)人，建設(shè)高峰期，僅樞紐核心區(qū)就同時(shí)集結(jié)了15000多名參建人員，需協(xié)調(diào)、整合的重點(diǎn)施工界面多達(dá)200余處，關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)計(jì)劃300多個(gè)，涉及到的

3、子項(xiàng)目無(wú)法統(tǒng)計(jì)。9設(shè)計(jì)概況 （1）設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介設(shè)計(jì)創(chuàng)新新型結(jié)構(gòu)體系軌道橋 78米跨樓蓋設(shè)計(jì)直立鎖邊蜂窩狀聚碳酸酯采光屋面再生水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念：建筑造型采用“莊重、沉穩(wěn)、宏大”的立意，城市之門(mén)的立面造型中隱含著青銅器鼎的穩(wěn)重形象，同時(shí)又具有“蓮鶴方壺”、“雙連壺”一樣和諧的構(gòu)圖。建筑傾斜的邊角透露出一種強(qiáng)大的力度和流線(xiàn)型的動(dòng)感，體現(xiàn)交通建筑的特征。10（2）地下基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 超長(zhǎng)大跨結(jié)構(gòu)的水平剪力較大，為保證樁基的水平承載力，工程采用了CFG樁進(jìn)行了地基處理，經(jīng)處理后可滿(mǎn)足樁水平承載力及承臺(tái)側(cè)向約束的要求。鄭州東站基礎(chǔ)樁位布置圖11（3）軌道層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雙向框架式橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鄭州東站主站房高架候車(chē)

4、層采用 “矩形鋼管混凝土柱+鋼桁架”的結(jié)構(gòu)體系，軌道層到發(fā)線(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)與高架候車(chē)層結(jié)構(gòu)通過(guò)柱相連，屬于橋建合一結(jié)構(gòu)。12（4）橋建合一站臺(tái)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主站房中站臺(tái)層以上站房的結(jié)構(gòu)柱在站場(chǎng)范圍內(nèi)與站臺(tái)層柱重合，且站臺(tái)層采用雙向剛接框架結(jié)構(gòu)，形成橋建合一的站房結(jié)構(gòu)。（5）高架層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)據(jù)柱網(wǎng)尺寸、結(jié)構(gòu)抗震性能、設(shè)備使用要求并結(jié)合施工情況，經(jīng)過(guò)多次方案比較，高架層樓蓋結(jié)構(gòu)采用“鋼桁架H型次梁樓蓋”結(jié)構(gòu)。（6）商業(yè)夾層設(shè)計(jì)（7）屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)建筑造型及屋蓋大開(kāi)洞的采光要求站房屋蓋采用矩形空間管桁架結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)傳力簡(jiǎn)單直接。13施工概況鄭州東站 綜合樞紐站房建設(shè)工程由中國(guó)中鐵建工集團(tuán)有限公司完成，

5、2009年6月29日開(kāi)始施工，總工期30個(gè)月。主要施工技術(shù)難題處理 （1）橋建合一結(jié)構(gòu)鋼骨柱雙向預(yù)應(yīng)力框架梁軌道橋技術(shù)研究（2）高位獨(dú)立設(shè)置鋼棧道多層鋼結(jié)構(gòu)同步吊裝與軌道層搭接施工技術(shù)（3）多跨連續(xù)雙向交叉管桁架吊裝與卸載技術(shù)（4）大跨度桁架及鑄鋼節(jié)點(diǎn)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)跨層桁架施工技術(shù)14鄭州東站綜合樞紐2012年9月28日正式通車(chē)投入運(yùn)營(yíng)。15二、建造施工新技術(shù)1 鋼骨柱預(yù)應(yīng)力框架梁軌道橋施工 施工特點(diǎn)（1）鄭州東站軌道層采用“鋼骨混凝土柱雙向預(yù)應(yīng)力混凝土框架梁+現(xiàn)澆混凝土板”結(jié)構(gòu)體系，為雙向連續(xù)梁。（2）軌道層技術(shù)研究主要針對(duì)鋼骨、鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋梁交叉布設(shè)的復(fù)雜柱節(jié)點(diǎn)施工、大截面異型鋼骨柱清水混

6、凝土施工、雙向框架梁模架地基處理、動(dòng)載作用下大直徑HRB400鋼筋機(jī)械連接技術(shù)、多跨連續(xù)剛構(gòu)框架梁多種形式預(yù)應(yīng)力張拉端設(shè)計(jì)與預(yù)應(yīng)力張拉技術(shù)、軌道橋健康監(jiān)測(cè)技術(shù)。16 主要關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)（1）大截面異型鋼骨混凝土柱清水混凝土施工技術(shù)異型鋼骨混凝土柱效果圖（2）鋼骨混凝土柱、雙向預(yù)應(yīng)力框架梁組合結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)技術(shù)（3）異型截面柱大型鋼模設(shè)計(jì)與使用技術(shù)異型鋼骨柱鋼筋工程及混凝土工程17一跨主梁三維圖示梁柱節(jié)點(diǎn)三維圖示（4）箱型梁內(nèi)模結(jié)合快易收口網(wǎng)封底施工技術(shù)（5）多跨連續(xù)剛構(gòu)箱型框架梁多種形式預(yù)應(yīng)力張拉端設(shè)計(jì)與施工技術(shù)（6）大直徑鋼筋復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)18預(yù)應(yīng)力工程施工19箱梁內(nèi)模施工箱梁拆模后效

7、果梁柱節(jié)點(diǎn)軌道橋底部20軌道橋板底層鋼筋綁扎完成框架梁板鋼筋綁扎完成縱橫梁鋼筋綁扎預(yù)應(yīng)力張拉212 多層鋼結(jié)構(gòu)同步吊裝與軌道層搭接施工 施工概述 鋼結(jié)構(gòu)部分主要包括勁性鋼骨柱、鋼管柱、高架層鋼桁架、商業(yè)夾層鋼桁架、屋蓋等幾大部分結(jié)構(gòu)體系，各部分結(jié)構(gòu)體系依次從下至上分布，結(jié)構(gòu)層次分明，形式各樣。 對(duì)于大型高架鐵路站房，大噸位履帶吊車(chē)需在站臺(tái)層進(jìn)行吊裝作業(yè)，對(duì)履帶吊車(chē)爬坡階段的通道，在線(xiàn)側(cè)混凝土框架結(jié)構(gòu)板上行走時(shí)的加固支撐，在跨橋區(qū)域的跨橋支撐設(shè)置等不同階段進(jìn)行計(jì)算分析，確定了合理的吊車(chē)行走通道和加固支撐方案。22 方案特點(diǎn) （1）吊車(chē)行走通道架設(shè)方案，線(xiàn)下區(qū)域采用跨橋支撐，線(xiàn)側(cè)區(qū)域采用加強(qiáng)混凝土

8、結(jié)構(gòu)形式。（2）安裝通道為重型通道，可以滿(mǎn)足250噸履帶吊帶載行走的需要；（3）重型安裝通道垂直于高鐵運(yùn)行線(xiàn)路軌道，根據(jù)站房寬度數(shù)量46條；（4）重型安裝通道必須采取安全可靠的加固措施和支撐措施。（5）同時(shí)進(jìn)行高架層、商業(yè)夾層和屋蓋鋼結(jié)構(gòu)的吊裝，高架層結(jié)構(gòu)比屋蓋桁架結(jié)構(gòu)超前一個(gè)軸線(xiàn)，保證結(jié)構(gòu)吊裝安全。（6）在滿(mǎn)足軌道層結(jié)構(gòu)施工的前提下，上部鋼結(jié)構(gòu)可以同步進(jìn)行，互不干擾，在工期緊張的前提下，雙方不產(chǎn)生依賴(lài)關(guān)系。23鄭州東站鋼結(jié)構(gòu)安裝鋼棧道平面布置24 重型鋼棧橋技術(shù)研究 重型鋼棧橋的鋼棧道方案有兩種，分為跨橋支撐鋼棧橋和架橋支撐鋼棧橋。綜合跨橋鋼棧橋和架橋鋼棧橋的技術(shù)特點(diǎn)，最終選定跨橋支撐鋼棧橋

9、方案。 跨橋支撐鋼棧橋25架橋支撐鋼棧橋鋼棧道布置2627爬坡通道鋼棧橋軸側(cè)圖28吊車(chē)二次轉(zhuǎn)向后往東西退吊29 跨橋支撐鋼棧橋設(shè)置30線(xiàn)側(cè)支頂混凝土梁結(jié)構(gòu)313 鋼管混凝土柱泵送頂升施工 概述（1）鄭州東站軌道層至屋頂為鋼管混凝土柱，共有68根鋼管混凝土柱。高架站房?jī)?nèi)柱子在高架層桁架內(nèi)由方柱變?yōu)閳A柱，邊柱為方形柱，柱芯混凝土采用C50細(xì)石無(wú)收縮混凝土。（2）自密實(shí)鋼管混凝土是將自密實(shí)混凝土填入薄壁鋼管內(nèi)形成的介于鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)之間的一種新型組合結(jié)構(gòu)，鋼管芯內(nèi)混凝土澆筑方式主要有3種:多點(diǎn)開(kāi)孔倒喂灌入+振搗密實(shí)法， 高位拋落法， 泵送頂升法。泵送頂升法是目前澆筑鋼管填芯混凝土尤其是具有復(fù)雜內(nèi)

10、部結(jié)構(gòu)的鋼管混凝土最行之有效的施工方法。32 工藝特點(diǎn) (1)不搭設(shè)高空腳手架, 減少高空作業(yè)及勞動(dòng)強(qiáng)度, 操作更為簡(jiǎn)便安全;(2) 混凝土澆筑速度快, 不浪費(fèi)混凝土;(3) 鋼管是很好的受壓桿件, 其管壁還是合理的耐側(cè)壓模板, 施工混凝土?xí)r可節(jié)省支模、拆模的人工和材料;(4) 鋼管是很好的鋼筋骨架和勁性承重骨架, 可簡(jiǎn)化施工工藝、節(jié)省腳手架、縮短工期、減少施工用地;(5) 混凝土施工無(wú)需振搗, 依靠頂升擠壓自然密實(shí);(6) 施工不受季節(jié)限制和天氣影響。 33方鋼管柱變圓鋼管柱節(jié)點(diǎn)34泵送頂升原理 混凝土頂升法，即是在鋼管柱頂部開(kāi)設(shè)排氣減壓孔，在鋼管柱底部開(kāi)設(shè)一個(gè)略比混凝土輸送泵管口徑大的進(jìn)料

11、孔，通過(guò)截流伐裝置連接混凝土輸送泵管與進(jìn)料短管，利用泵送時(shí)的壓力將混凝土由下至上的擠壓頂升灌入鋼柱內(nèi)，利用混凝土的自重實(shí)現(xiàn)混凝土自密實(shí)，直到鋼柱注滿(mǎn)混凝土為止。 柱底部焊接的進(jìn)料短管截流裝置35截流裝置與泵管及短管連接泵送頂升過(guò)程364 大跨度鑄鋼節(jié)點(diǎn)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)跨層桁架施工 概述（1）鄭州東站跨層桁架位于高架夾層和屋蓋結(jié)構(gòu)之間。為滿(mǎn)足建筑效果，跨層桁架腹桿采用三角形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，由六邊形桿件及鑄鋼節(jié)點(diǎn)組成。（2）綜合建筑、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，該跨層桁架具有面積大、體量大、節(jié)點(diǎn)復(fù)雜、構(gòu)件加工精度及安裝精度要求高、現(xiàn)場(chǎng)施工條件特殊，施工極為艱難的特點(diǎn)。37 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn) （1）特殊場(chǎng)地條件下

12、臨時(shí)支撐體系設(shè)計(jì)。 （2）吊裝方案研究、施工仿真計(jì)算。 （3）六邊形（類(lèi)似菱形）桿件精加工、鑄鋼節(jié)點(diǎn)精加工技術(shù)。 （4）斜向網(wǎng)格跨層桁架拼裝精度控制與臨時(shí)固定技術(shù)，多接口鑄鋼節(jié)點(diǎn)拼裝技術(shù)研究，鑄鋼節(jié)點(diǎn)與高建鋼異種鋼接頭焊接技術(shù)研究。 （5）跨層桁架卸載技術(shù)與貝雷架支撐拆除技術(shù)。 跨越地鐵基坑的貝雷架支承平臺(tái)設(shè)計(jì)采用型鋼桁架體系結(jié)構(gòu)承載力大、剛度大變形小，但其加工周期長(zhǎng)、安裝難度大；采用貝雷架鋼梁體系結(jié)構(gòu)承載力滿(mǎn)足要求，采用租賃形式費(fèi)用較少，但其豎向剛度小、變形較大。綜合考慮，最終確定結(jié)構(gòu)安裝采用3跨連續(xù)貝雷梁跨越地鐵1號(hào)線(xiàn)基坑區(qū)域，在貝雷架上再設(shè)置豎向臨時(shí)支撐系統(tǒng)的方案。38跨越地鐵1號(hào)線(xiàn)貝雷

13、架設(shè)置圖39貝雷片結(jié)構(gòu)型式貝雷架預(yù)壓試驗(yàn)實(shí)施照1貝雷架預(yù)壓試驗(yàn)實(shí)施照240跨層鋼桁架安裝工況分析和臨時(shí)支架設(shè)置技術(shù)跨層桁架吊裝41跨層桁架吊裝分塊圖桁架現(xiàn)場(chǎng)分塊拼裝42臨時(shí)支撐形式43 跨層桁架安裝和焊接施工技術(shù)桁架分塊單元吊裝桁架嵌補(bǔ)桿件吊裝445 幕墻施工關(guān)鍵技術(shù) 概述 鄭州東站的檐口幕墻在鄭州東站的整體建筑造型中占有重要地位，檐口幕墻使整個(gè)立面看起來(lái)更富有變化，更具古典的美感。檐口幕墻為傾斜結(jié)構(gòu)，面層為仿石噴涂鋁板，采用三角形分格的建筑元素。鄭州東站幕墻局部放大圖45 關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)（1）鋁板仿石噴涂技術(shù)；（2）三角形分隔龍骨單元體制作技術(shù)；（3）高空懸挑倒傾斜作業(yè)面作業(yè)平臺(tái)設(shè)計(jì)施工技

14、術(shù)；（4）滿(mǎn)足大變形條件變形縫設(shè)計(jì)施工技術(shù)；（5）鋁板幕墻與帶狀窗節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)與施工細(xì)部處理技術(shù)鄭州東站幕墻典型剖面圖46 幕墻工程現(xiàn)場(chǎng)施工 幕墻工程的施工順序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備測(cè)量放線(xiàn)單元塊龍骨的胎架制作單元塊龍骨加工單元塊龍骨安裝及拼接整體龍骨復(fù)核調(diào)整幕墻龍骨防銹處理鋁板安裝嵌縫打膠清理。單元塊龍骨成品圖單元塊龍骨吊裝圖47 高空懸挑倒傾斜面作業(yè)平臺(tái)設(shè)計(jì) 高空作業(yè)通常方式：傳統(tǒng)滿(mǎn)堂腳手架和電動(dòng)吊籃。但這兩種方式都不太適合高空懸挑倒傾斜面作業(yè)，因此進(jìn)行了自制吊籃設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)算滿(mǎn)足各項(xiàng)要求。自制吊籃吊籃使用實(shí)圖486 屋蓋吊裝及卸載施工 概述鄭州東站主站房屋蓋結(jié)構(gòu)型式采用多跨連續(xù)雙向交叉折梁式管桁架組

15、成的空間結(jié)構(gòu)體系，主站房屋面為矩形外帶四個(gè)低跨小雨棚。 研究技術(shù)要點(diǎn) （1）桁架拼裝：按吊裝方案確定的分層和分段進(jìn)行拼裝； （2）桁架安裝：桁架安裝前需先進(jìn)行施工模擬分析，對(duì)施工階段變形和受力情況進(jìn)行計(jì)算； （3）桁架測(cè)量：需保證臨時(shí)支撐上拼裝胎架的定位準(zhǔn)確，以及觀(guān)測(cè)變形值； （4）桁架卸載：卸載有整體卸載和分區(qū)卸載兩種，經(jīng)過(guò)計(jì)算確定采用分區(qū)卸載的方案。49 桁架制作、吊裝及卸載桁架拼裝拼裝胎架搭設(shè)拼裝上下弦桿50拼裝腹桿桁架地面拼裝完成異形邊桁架拼裝三角管桁架拼裝51桁架安裝12臺(tái)履帶吊車(chē)向東西兩端退吊52桁架卸載卸載方案53卸載前屋蓋變形（mm）54卸載后屋蓋變形（mm）55屋蓋卸載完成5

16、6屋蓋桁架測(cè)量高跨桁架卸載觀(guān)測(cè)點(diǎn)布置圖卸載測(cè)量貼片設(shè)置577 屋面、裝修及安裝工程 變形縫施工技術(shù)鄭州東站站臺(tái)層、高架層、屋蓋結(jié)構(gòu)分縫不對(duì)應(yīng)。建筑平面尺寸達(dá)到500米，高架層的變形量達(dá)到60mm，屋蓋管桁架變形量達(dá)到140mm，必須采用合理的構(gòu)造方式，以釋放結(jié)構(gòu)變形引起的位移，滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)的變形要求。技術(shù)要點(diǎn)（1）室內(nèi)高架層地面變形縫的設(shè)計(jì)（2）客票信息屏變形縫處理（3）固定在屋蓋鋼結(jié)構(gòu)上的管道在變形縫處的處理（4）高架層門(mén)斗跨越變形縫處理58管道處理-伸縮接頭客票信息屏桁架跨變形縫59進(jìn)站門(mén)斗跨越高架層變形縫處理60 裝修工程二次結(jié)構(gòu)及裝飾面層固定連接技術(shù)鄭州東站站房建筑裝飾裝修量大且?guī)缀鹾w所

17、有分項(xiàng)工程，裝飾裝修工程如何保證受力經(jīng)濟(jì)、合理，二次結(jié)構(gòu)固定于主體結(jié)構(gòu)上，同時(shí)裝飾面層又固定于二次結(jié)構(gòu)上。二次結(jié)構(gòu)必須確保安全、受力合理、經(jīng)濟(jì)適用。 關(guān)鍵技術(shù)（1）砌體墻面干掛石材（2）高架層候車(chē)廳條板吊頂（3）室外條板吊頂自行設(shè)計(jì)防風(fēng)掛件61候車(chē)廳吊頂站房大廳628 施工平面布置及物料運(yùn)輸組織 概述鄭州東站工程是一項(xiàng)工程量大施工難度大且復(fù)雜的工程。鄭州東站在施工的過(guò)程中對(duì)于施工平面布置和物料運(yùn)輸組織做得比較合理，使整個(gè)施工過(guò)程能夠有條不紊地進(jìn)行，為在施工工期內(nèi)順利完成施工起到了一定的作用。研究要點(diǎn)（1）鋼結(jié)構(gòu)吊裝場(chǎng)地交通組織（2）裝修、安裝工程施工物料運(yùn)輸組織63 鋼結(jié)構(gòu)吊裝場(chǎng)地交通組織 這

18、部分的工作共分為3部分： 鋼結(jié)構(gòu)安裝吊車(chē)通道及路線(xiàn)布置，吊車(chē)通道及布置說(shuō)明，施工方法。爬坡通道平面圖64西側(cè)吊裝通道平面示意圖西側(cè)獨(dú)立柱平面布置圖65裝修、安裝工程施工物料運(yùn)輸組織 這部分的工作主要分為兩部分，分別為：設(shè)置到達(dá)高架層的貝雷架坡道橋和設(shè)置站房高架層貫通南北的輕型鋼棧道橋。T軸通道橋平面圖T軸通道橋剖面圖66P軸南北貫通通道平面圖行車(chē)通道位置圖P軸南北貫通通道剖面圖679 橋建合一高架站房健康監(jiān)測(cè) 概述 鄭州東站施工監(jiān)測(cè)與控制是施工技術(shù)的重要組成部分，在整個(gè)施工過(guò)程中，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)站房結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)和環(huán)境狀況，獲得站房結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)之間的差異（誤差），運(yùn)用現(xiàn)代控制理論，對(duì)誤差進(jìn)行識(shí)別、調(diào)整