客運站工程大跨度拱形管桁架步進式頂推滑移施工技術

大跨度拱形管桁架步進式頂推滑移施工技術摘要：文中介紹了新建XXX西客運站工程高架通廊屋面桁架在施工場地狹窄、垂直作業(yè)的條件下，68.5m跨度的拱形管桁架在高度約26.8m的高空組裝所采用步進式頂推滑移施工技術。該技術的應用，提高了鋼桁架拼裝的精度和質(zhì)量并且合理有效地縮短了工期，節(jié)約了成本。關鍵詞：拱形管桁架；高空；步進式頂推滑移；施工技術1工程概況XXX西客運站工程高架通廊屋面采用拱形管桁架結構，高架通廊屋面管桁架結構投影尺寸為：長234.4m，寬99.4m，用鋼量約1496T，共有44榀主桁架組成，桁架由伸縮縫分為三個獨立的單元。屋面管桁架主要受力部分為上下弦桿、腹桿、次桁架及支撐，上下弦桿為?180×8、?203×10、?245×12、?245×16；腹桿為?89×5、?133×6、?168×8、?114×5、?152×6；次桁架為?152×6、?89×4；支撐為?114×5、?89×5，材質(zhì)為Q345B。整個屋面管桁架通過4排支座支承在下部的混凝土框架柱及框架梁上，共計88個支座（圖1～3）。圖1桁架平面布置圖圖2桁架剖面圖圖3高架通廊結構斷面圖2施工難點（1）施工場地狹窄，高架通廊兩側的南北雨棚同時施工。（2）桁架安裝如果采用地面拼裝整體吊裝，根據(jù)回轉(zhuǎn)半徑、臂長、起重量計算，需要400T的吊車，且吊機的行走路線將影響雨棚的施工。（3）桁架安裝需與下部候車廳混凝土樓板同時施工，如等下部候車廳混凝土樓板施工完畢后再搭設滿堂紅腳手架進行高空組裝，工期無法滿足要求。（4）桁架安裝如采用傳統(tǒng)的高空組裝、爬行器滑移施工方法，拱形桁架的水平推力加大，所需軌道等輔助設置較多，費用高。3施工方法采用高空組裝、步進式頂推滑移的方法施工，在高架通廊的西側的混凝土樓板上搭設一個高空操作平臺，寬度為24m、長68m、高14～23m，在高空操作平臺上分別組裝4榀桁架為一個滑移單元，組裝完畢后從西往東累積滑移就位。桁架累積滑移時在桁架內(nèi)側的兩排支座上鋪設槽鋼軌道，根據(jù)滑移單元的大小在相應的軌道上設置液壓頂推器。采用步進式頂推滑移施工方法與傳統(tǒng)的爬行器滑移施工方法相比，具有反作用可靠、同步控制精度高、臨時措施簡單等優(yōu)點，從而確保工程質(zhì)量和施工的安全、進度并確保了經(jīng)濟的合理性。4架體搭設及桁架拼裝操作平臺腳手架采用扣件式鋼管腳手架的形式，搭設間距為1500mm×1500mm×1500mm，下部鋪設在50mm×250mm通長腳手板上，頂層作業(yè)層水平加密桿的間距為400mm，上面滿鋪50mm厚的腳手板，板下掛設安全平網(wǎng)。腳手架立面、水平面均加設剪刀撐，立面剪刀撐沿架高連續(xù)布置，雙方向每4跨設置一道。水平剪刀撐每4步設置一道，斜桿與地面的夾角為45°～60°，同時架體應與周邊的混凝土結構連接以確保架體的整體穩(wěn)定性。架體經(jīng)計算，受力架體滿足受力要求。在架體上架立14#槽鋼作為桁架拼裝的胎架，槽鋼焊接在架體的立桿上。每個弦桿的對接口處均設置胎架，胎架的位置應避開桁架的節(jié)點，以便于桁架的拼裝。桁架主弦桿采用塔吊進行高空散裝，單根弦桿重量為700～800㎏，塔吊的作業(yè)半徑及起重量滿足要求，腹桿采用塔吊吊至操作平臺上，人工散裝。桁架高空散裝的流程為：下弦桿定位安裝→上弦桿定位安裝→節(jié)點定位放線→腹桿安裝→檢查驗收→焊接→節(jié)點打磨、焊縫檢查→涂裝→檢查驗收（圖4）。圖4桁架拼裝5桁架滑移就位5.1液壓同步頂推滑移原理“液壓同步頂推滑移技術”采用液壓頂推器作為滑移驅(qū)動設備。液壓頂推器采用組合式設計，后部以頂緊裝置與滑道連接，前部通過銷軸及連接耳板與被推移結構連接，中間利用主液壓缸產(chǎn)生驅(qū)動頂推力。液壓頂推器的頂緊裝置具有單向鎖定功能。當主液壓缸伸出時，頂緊裝置工作，自動頂緊滑道側面；主液壓缸縮回時，頂緊裝置不工作，與主液壓缸同方向移動。液壓頂推器工作流程如下：第一步：液壓頂推器頂緊裝置安裝在滑道上，靠緊側向擋板；主液壓缸缸筒耳板通過銷軸與被推移結構連接；液壓頂推器主液壓缸伸缸，推動被推移結構向前滑移。第二步：液壓頂推器主液壓缸連續(xù)伸缸一個行程，頂推被推移結構向前滑移一段距離（一個步距）。第三步：一個行程伸缸完畢，被推移結構不動；液壓頂推器主液壓缸縮缸，使頂緊裝置與滑道擋板松開，并跟隨主液壓缸向前移動。第四步：主液壓缸一個行程縮缸完畢，拖動頂緊裝置向前移動一個步距，一個行程的頂推滑移完成，從步序1開始執(zhí)行下一行程的步序。5.2頂推器布置及軌道設計桁架滑移順序：由于R～Q軸區(qū)域的＋10mm層混凝土結構先施工，故桁架滑移的順序的從R軸往D軸進行滑移，如圖5所示。圖5桁架滑移順序滑移單元的劃分：滑移單元的寬度必須保證結構自身的穩(wěn)定性要求，并不宜太寬，以較少操作架搭設量，本工程以四榀桁架作為一個滑移單元。頂推器配置原則：（1）滿足屋面鋼結構累積滑移驅(qū)動力的要求，盡量使每臺液壓頂推器受載均勻；（2）盡量保證每臺液壓泵站驅(qū)動的液壓頂推器數(shù)量相等，提高液壓泵源系統(tǒng)利用率（表1）；（3）在總體布置時，要認真考慮系統(tǒng)的安全性和可靠性，降低工程風險。本工程頂推器配置如圖6。圖6頂推器配置圖表1主要液壓滑移設備表序號名稱規(guī)格型號設備單重數(shù)量1液壓泵源系統(tǒng)65kWYS-PP-6002.5t2臺2液壓頂推器50tYS-PJ-5000.5t4臺3高壓油管31.5MPa標準油管箱28箱4計算機控制系統(tǒng)32通道YS-CS-0111套5傳感器錨具、行程、油壓壓6套6對講機摩托羅拉3臺滑移軌道結構在屋面鋼結構滑移過程中，起到承重、導向和橫向限制支座水平位移的作用。滑移軌道中心線應盡量與桁架支座中心線重合，以減小滑移過程中桁架支座因受到偏心力而產(chǎn)生不利影響?；栖壍肋x用16a熱軋槽鋼，材質(zhì)為Q235B，利用滑移軌道的側擋板與預埋件固定。軌道的側擋板采用規(guī)格為-20×40×150mm的鋼板，在滑移軌道兩側對稱設置，間距為500mm，起到對槽鋼翼緣加固、以及抵抗滑移支座處可能側向推力的作用（圖7～9）。圖7滑移軌道平面布置圖圖8桁架頂推節(jié)點詳圖一圖9桁架頂推節(jié)點詳圖二滑移軌道安裝要求：本工程中每節(jié)滑道的長度為5m，為保證滑道內(nèi)表面的水平度，減少滑移過程中的阻礙、降低滑動摩擦系數(shù)，滑道在鋪設時，應做到：（1）滑道槽鋼在安裝時，其下表面與預埋件及滑移梁上表面間的間隙應盡量用薄鋼板墊實；（2）滑道中線與滑移大梁中心線偏移度控制在±10mm以內(nèi)；（3）滑道兩端標高偏差控制在20mm以內(nèi)；（4）滑道槽鋼在滑移之前應涂抹黃油潤滑。軌道側擋板的安裝要求：滑道側擋板起著直接抵抗頂推反力及滑移精度控制的作用，因此在安裝過程中應注意以下幾個方面：（1）為保證滑道側擋板與頂推支座之間有足夠的接觸面，滑道側擋板的設置形式應嚴格按照圖紙設計形式安裝；（2）滑道側擋板與滑道、滑移梁的焊縫高度應滿足設計要求，以滿足抵抗頂推反力的使用要求；（3）所有滑道上的側擋板的起始安裝位置應在同一軸線位置處，并在每條軸線位置處重新設置起始點，以減小累積誤差，滿足滑移同步性的要求；（4）同一滑道兩側的側擋板安裝誤差應小于2mm，相鄰滑道側擋板的間距誤差應小于5mm；（4）側擋板前方（滑移前進方向）嚴禁焊接。桁架滑移控制：步進式頂推滑移施工技術采用傳感監(jiān)測和計算機集中控制，通過數(shù)據(jù)反饋和控制指令傳遞，可全自動實現(xiàn)同步動作、負載均衡、姿態(tài)矯正、應力控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報警等多種功能。本工程的步進式頂推滑移系統(tǒng)設備采用CAN總線控制、以及從主控制器到液壓頂推器的三級控制，實現(xiàn)了對系統(tǒng)中每一個液壓頂推器的獨立實時監(jiān)控和調(diào)整，從而使得液壓同步滑移過程的同步控制精度更高，更加及時、可控和安全。在桁架滑移過程中，每臺頂推器和泵站均需設置一名監(jiān)控人員，將設備的運轉(zhuǎn)情況通過對講機及時傳遞給指揮員，同時測量人員應通過鋼卷尺配合測量各牽引點位移的準確數(shù)值，以輔助監(jiān)控滑移單元滑移過程的同步性，當同步性發(fā)生偏差時，應及時采用單點微調(diào)的方法進行調(diào)整?；凭臀唬鸿旒芑浦猎O計位置后，再次檢測桁架的軸線位置，然后進行支座替換。支座替換時按桁架分區(qū)分別從東往西逐個進行替換。采用50T千斤頂將兩側滑移支座同時頂升5mm后，將滑移支座拆除，替換成成品支座，全部支座替換完畢后，按設計要求對支座進行焊接。5結束語本工程采用步進式頂推滑移施工技術，確保了高架通廊屋面桁架從安裝開始，65天內(nèi)封頂?shù)墓て谀繕耍瑸榻Y構裝修施工爭取了施工的空間和時間。（1）本施工方法與采用滿堂腳手架高空散裝的施工方法相比，減少腳手架用量245778m3（2334.8噸），有效節(jié)約施工成本3625140元，縮短工期63天。（2）本施工方法與分榀吊裝施工方法相比，減少了大型吊裝設備的使用（其中300T履帶吊兩臺，50T汽車吊3臺），有效節(jié)約機械費2568890元，縮短工期25天。（3）本施工方法