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鄭州東站站房鋼結構施工技術

作者：任長林
時間：2012-11-14 10:02:24 [收藏]

　國家重點工程、全國最大的綜合性交通樞紐之一鄭州東站是京廣客專在全國鐵路網中具有十分重要的戰略地位，是國家新規劃的京廣、徐蘭兩條鐵路客運專線的十字交會樞紐，是一個以高速鐵路為核心，集城市地鐵、城際鐵路
關鍵詞：鄭州東站鋼結構施工技術

　國家重點工程、全國最大的綜合性交通樞紐之一鄭州東站是京廣客專在全國鐵路網中具有十分重要的戰略地位，是國家新規劃的京廣、徐蘭兩條鐵路客運專線的十字交會樞紐，是一個以高速鐵路為核心，集城市地鐵、城際鐵路、公路客運、公交和出租車等多種交通方式為一體的大型現代化綜合交通樞紐。鄭州東站兩家總包均為鐵道系統單位，上海寶冶集團有限公司承接了鄭州東站東區站房(P～X軸)鋼結構以及雨棚南北(c～v)全部鋼結構工程。
　　
　　鄭州東站站房鋼結構工程已成功封頂，其站房鋼結構工程涉及的結構形式比較復雜，有78米大跨度，有高低跨的對接，有17米長的懸挑結構，也有玻璃結構以及石材幕墻結構等。其構件形式也十分多樣，有矩形鋼柱、圓管鋼柱、實腹梁、巨型桁架、H型剛桁架、圓管桁架、鉸接斜撐、鑄鋼節點、正三角形桁架、倒三角形桁架、四邊形桁架等。其安裝最大特點是吊機不能在地面進行施工，整個安裝也不適合滑移技術的要求，因此本項目采用了主吊機高空作業，屋面桁架高空組裝的技術解決了本項目中的難點。此項目難度之大、影響之深遠，皆可為后續工程提供難能可貴的經驗。
　　
　　鄭州東站位于鄭州市鄭東新區，東站站房建筑共三層，分別為地面層、站臺層和高架層(含高架夾層)，站房主體建筑外墻東西進深502.7米，南北面寬245.2米，站房主體最高點距離地面52.3米。32條火車軌道線從站臺層通過，站臺高度為10.15米。工程特點、難點有以下6點。
　　
　　第一，鋼管桁架的制作精度控制難。該工程屋蓋為管桁架結構，截面尺寸超大，支撐采取工廠散桿件加，預拼裝解體后運輸到現場，由現場進行組裝。因此如何保證制作精度成為本工程的一大難點。
　　
　　第二，站臺層上部鋼結構的安裝難。站臺層上部鋼結構體量非常大，結構東西長186米(P～X軸)、北寬245米，站臺層不能直接走吊機，外部吊裝吊機無法覆蓋這么大面積，給安裝帶來極大困難。
　　
　　第三，高架層、夾層和屋面均有大跨度，胎架選型和材料準備困難。胎架數量多、層次多，卸除存在困難。本工程屋蓋桁架的安裝大量使用了支撐胎架，如何卸除、撤除支撐胎架，保證結構不出現大的結構變形是本工程施工又一難點。
　　
　　第四，拼裝和構建堆放困難。現場軌道層和鋼結構安裝同步進行，現場缺乏場地，構件拼裝和構件堆困難。
　　
　　第五，棧橋和坡道搭設難。由于吊機不能在地面層施工，吊機走位方向垂直軌道方向，因此需要為吊機設棧橋和坡道，棧橋搭設存在。
　　
　　第六，安裝組織困難。由于結構層數多，吊機不宜展開，土建等相關作業交叉嚴重，構件不能直接運到吊裝位置，因此安裝組織十分困難。
　　
　　由于制作在上海加工廠制作，因此方案主要介紹現場安裝施工的技術。站房鋼結構安裝分三個水平層次，分別為高架層、夾層、屋面，此外，每層之間還有鋼柱。為了保證安裝，結合現場實際情況，做以下幾個方面的準備。
　　
　　根據總包分工情況，以結構平面圖P軸為界p～X軸為東區，P～A軸為西區，兩個區域安裝單位自行確定施工方案。
　　
　　根據圖紙東區以18、19線中心線為對稱軸，站臺層、高架層、商業夾層、屋面均以18、19線中心為對稱軸，高架層、商業夾層為框架結構，對吊裝順序沒有太多要求，各個方向均可以滿足吊裝，但18、19線地面層有已經施工完成的結構部分，此部分不能承重，尤其是大吊機的荷載。其次，屋面整體桁架，除了支撐桿，所有縱橫桁架均通過焊接連接成一起，另外屋面桁架數字軸線標高一致，字母軸線桁架標高有起伏，屋面也以18、19線中心線為對稱軸，因此決定以垂直于對稱軸方向為主桁架，以平行于對稱軸的桁架為次桁架，這樣有利于屋面桁架的安裝。
　　
　　結合總包要求、結構組成形式、地鐵站上方不能走吊機等現實因素，主吊機的吊裝方向也是從P軸向X軸進行吊裝。這樣也避免相互交叉施工，相互制約的問題。
　　
　　選擇吊車要考慮作業半徑、其中高度以及起重量，因為本項目特殊要求，還需要考慮吊機自重、吊機外形、吊機爬坡能力。由于軌道層垂直與吊機行走路線，因此吊機必須在軌道層之上進行行走施工，因此吊機的作業面標高將高于10.15米。根據高架層鋼柱最重單件構件為48噸，作業半徑可以盡量小；最高屋面建筑物標高為52.3米，為南北方向主桁架，因此起重高度選擇為52米，作業半徑為22～24米，構件起重量控制在20噸。再結合資源情況，300噸和250噸吊機均能滿足使用要求，其中300噸吊機使用效率會高些，性能的安全儲備會更好，雖然租憑價格會稍貴，但是也可以承受，不過300噸吊機對棧橋樁基、基礎、棧橋承載力會提出更高的要求，總的成本會增加很多，因此本項目最終選用的還是250噸履帶式起重機。
　　
　　由于吊機要從地面標高負1.5米標高行走到10.15米以上，因此需要吊機進行爬坡，根據各家吊機爬坡能力指數，均控制在15×17°之間。后來根據現場道路和場地條件，在8、9線和28、29線分別搭設棧橋，坡度控制在9°。
　　
　　之所以考慮吊機自重，是因為重量越大對下部要求越高，因此首先應選擇自重較輕的吊機，從多家吊機型號中最后選擇了日本住友SCX2500型和伏挖QUY250型，主臂選用60.2米，副臂選用24米，仰角30°，其自重基本均在210～220噸，考慮吊物，總重為250～260噸。
　　
　　一個項目的成功關鍵看項目前期的組織策劃和技術準備，技術準備又是所有工作開展的基礎。一個好的技術方案不但有利于項目的實施，也能保證安全、質量，還能節約成本，減少現場施工的工作量。本項目之所以能順利實施，除了公司及各個部門的大力配合，也和前期做了大量技術準備及論證工作有關。（任長林）幕墻

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