大型客站钢结构管桁架累积滑移跨既有铁路线施工技术

梁生武

(中国铁路总公司工程管理中心， 北京 100038)

大型客站钢结构管桁架累积滑移跨既有铁路线施工技术

梁生武

(中国铁路总公司工程管理中心， 北京 100038)

随着我国高速铁路的发展和不断完善，对已开通运营客站的改扩建也不断增加，既有线安全是关键，文章紧扣这一课题，结合沪昆客专贵安站施工实践，对大型客站钢结构累积滑移跨既有铁路线施工技术及质量控制等进行了论述，克服了各种困难，既圆满地解决了施工与运输相互干扰的问题，又保证了既有线施工安全。

屋盖； 管桁架； 累积滑移； 营业线

近年来，随着我国高速铁路大规模建设，铁路客站钢结构跨既有铁路线施工也在不断增加，如何在不影响铁路运输的条件下完成施工任务成为关键，本文通过贵安站钢结构管桁架累积滑移施工实践，对大型客站钢结构管桁架累积滑移跨既有铁路施工技术进行了探讨。

1 工程概述

新建长沙至昆明客运专线贵安站站房工程位于贵安新区湖马片区核心区，一期工程总建筑面积为69 240 m2，站场规模4台8线。站房高架候车室钢结构主要分为三部分：9.9 m标高楼面钢结构、15.9 m标高夹层平台和高架候车屋盖钢桁架(图1)。贵安站高架候车室9.9 m和15.9 m的结构于2016年8月30日沪昆客专西段联调联试前完成，而屋盖钢结构需在沪昆客专贵安站正线开通运营期间施工，成为既有线施工。

图1 站房钢结构模型

2 工程施工难点及对策

2.1 工程难点

既有线施工，安全风险大、施工难度大、大件运输困难、施工体量大、高空作业多。

2.2 相应的对策

贵安站为沪昆客专西段正线通过站，线路不能封闭，只能在股道上方作业，因此，使用传统的“整体吊装”施工技术，安全无法保证；另外，贵安站施工场地狭窄，通道困难，没有加工场地，再加上钢结构管桁架构件庞大，几何尺寸大，不便于运输和安装。如果对沪昆客专正线进行安全防护，钢结构管桁架在一侧拼装完成后，采用累积滑移施工技术滑移到位，问题就简单化，就能保证贵安站沪昆客专正线正常运营。

3 既有线安全防护措施

为了保证沪昆客专正线在联调联试及后续施工期间行车安全，在高架候车厅9.9 m标高南北两侧(沪昆客专正线上方)12 m宽的室外平台上方，搭设三排脚手架防护墙，挂钢板冲孔网，对营业线进行防护。

4 方案设计

通过对整体结构的分析，对可行的方案进行优缺点比较后，最后决定本工程采用累积滑移技术进行安装，滑移采用液压同步滑移技术。

4.1 设置滑移单元

图纸设计屋盖钢结构为9榀倒三角形管桁架，考虑其完整性和稳定性，把屋盖钢结构管桁架分割为9个完整的滑移单元(图2)。

图2 管桁架滑移单元划分布置

4.2 滑移设备的布置

4.2.1 拼装平台的设置

结合现场情况，在J轴至K轴设置宽约10 m拼装胎架，也是第1单元的位置，拼装完成后滑移出拼装胎架位置，然后进行第2单元拼装；第2单元拼装完成并与第1单元拼装连接成一体，然后对第1～2单元整体滑移出拼装胎架位置；拼装依次类推。

4.2.2 滑移轨道的布置

经过优化，并结合现场实际情况，在两排柱子轴线(T20、T17)上，即10根独立柱(2排×5根)轴线位置设置两支双轨道(图3)。

图3 滑移轨道布置

4.2.3 滑靴构造

滑靴采用HW350×350箱型扁担梁，采用Q345，2 cm厚钢板焊接加劲滑靴，滑靴下设限位板，限位板与钢轨间隙不大于2 cm。

4.2.4 顶推点的布置

桁架滑移时，在TA、TC、TE、TH轴线桁架底部对称布置滑移顶推点，其余位置布置滑移跟随点，并对拉钢绞线控制水平变形。每个顶推点布置2台60 t油缸并配置相应夹轨器，采用累积滑移，根据拼装区大小进行单元，共计使用16台设备。

4.2.5 液压泵站的布置

设置2个油泵站，分别控制2支轨道的顶推压力，每个泵站控制4个油缸。

4.3 施工流程

采用累积滑移技术进行安装，施工流程主要分为以下几个步骤：第1单元在拼装胎架位置拼装；第1单元滑移出拼装胎架位置；第2单元在拼装胎架位置与第1单元对接拼装； 第1～2单元滑移出拼装胎架位置；拼装依次类推；第9单元在拼装胎架位置与第8单元对接拼装；第1～9单元滑移出拼装胎架位置；整体滑移到位卸载。

4.4 计算工况选取

计算工况选取如图4所示。

图4 工况选取

5 滑移技术和系统介绍

5.1 滑移技术

“液压同步滑移技术”采用液压爬行器作为滑移驱动设备。液压爬行器为组合式结构，一端以楔型夹块与滑移轨道连接，另一端以铰接点形式与滑移胎架或构件连接，中间利用液压油缸驱动爬行。

5.2 滑移系统介绍

本工程利用计算机同步控制液压油缸步进式推动构件进行水平滑移施工作业。由液压泵站、主油缸、自动反力支座、连接耳板、电器液压控制系统组成。滑移过程中主油缸在两支双轨道上推动待滑移构件，爬行器控制主油缸收缩，计算机控制系统控制油缸压力及同步性。滑移系统如图5所示。

图5 滑移系统

6 滑移相关计算

6.1 启动状态分析

摩擦系数：根据以往滑移经验，在滑道上涂抹黄油后，静摩擦系数为0.18，正常滑移时滑移摩擦系数为0.15。

6.2 制动状态分析

正常滑移时屋盖动量为mv(v=4.4mm/s)；滑移摩擦系数为0.15，滑移摩擦力为 0.15 mg；根据冲量规律：mv=0.15 mgt；则制动所需时间为t=mv/0.15mg=0.03s；制动时滑行距离 1/2×4.4mm/s×0.03s=0.067mm。由此可见，滑移制动时滑行距离很短，不会窜行。

6.3 滑移过程计算

采用3D3s模拟计算1跨、1～2跨、1～3跨、1～4跨、1～5跨、1～6跨、1～7跨、1～8跨、1～9跨滑移阶段工况验算。

经过计算应力超限的杆件部位出现在杆件HN500x200及HW350x350，模型中构造为未加固杆件，实际结构已经加固，杆件应力比均在0.85之内，以HW350x350为例，加固后轴力产生应力为10.1 MPa，弯矩产生应力比为174.8 MPa，考虑稳定性后结构正应力比为0.75。

7 滑移施工工艺

7.1 管桁架的滑移工艺流程

管桁架分段卧式拼装胎架制作→桁架杆件定位安装→校正→检验→对接焊缝焊接→UT检验→焊后校正→监理工程师检查→分段涂装→检验合格→150t履带吊高空分段对接→滑移检查→预滑移→试滑移→正式滑移第1单元→累积拼装第2单元→滑移检查→累积滑移第1～2单元→如此类推直到1～9单元全部累积滑移完成→最终落位检查→卸载→拆除滑移轨道及支撑点。

7.2 预滑移

计算机进入“自动”操作程序，进行钢结构的整体滑移；在滑移预过程中，对各点的位置与负载等参数进行监控，观察系统的同步控制状况；根据同步情况，对控制参数进行必要的修改与调整。

7.3 正式滑移

确定推力：根据设计滑移荷载预先设定好泵源压力值，由此控制爬行器最大输出推力，保证整个滑移设施的安全。

测量位移：在滑移过程中，测量人员应通过长距离传感器或钢卷尺配合测量各滑移点位移的准确数值。

同步滑移：计算机控制系统通过长距离传感器反馈距离信号，控制两组爬行器误差在10 mm内，从而控制整个桁架的同步滑移。

冲击力：爬行器为液压系统，通过流量控制，爬行器的启动、停止时，加速度几乎为零，对轨道的冲击力很小。

若滑移过程中发现压力不足，应立即停止滑移，按照预检程序逐一检查后排出故障后重新启动预滑移；若发现压力超限，应立即停止滑移，检查两支轨道行程是否偏移，如有偏移应单支校正，校正完成后重新进行预检、预滑移。

7.4 屋盖到位卸载

屋盖到位卸载如图6所示，Y字撑支座平行于滑移方向设置卸载上牛腿，采用Q345，板厚20 mm钢板焊接。对应上牛腿位置设置卸载下牛腿，采用Q345，板厚20 mm钢板焊接。油缸高240 mm，外径180 mm，活塞杆直径100 mm，行程100 mm。顶升额定载荷100 t，顶升时受力约50 t。

7.5 滑移过程的监控

采用全站仪对滑移轨道、各工况滑移单元进行挠度变形监测，监测结果与电脑模拟验算计算结果一致。

7.6 滑移完成桁架检查

滑移完成后对钢桁架焊接质量和网架变形，内力监测均符合设计要求，工程验收合格。

8 施工评价和效果

在现场实施过程中，结合现场条件，先采用场外加工、地面单元散拼、高空对拼的安装方式，再利两支双轨道累积滑移，滑移到位后采用整体落位卸载，较好地完成了高架候车室屋盖钢结构管桁架的安装工作。

图6 屋盖到位卸载

从工期、成本费用、安全度等方面来分析，滑移施工与传统法施工相比，效果特别明显(表1)。

表1 滑移施工与传统法施工对比

9 结束语

随着已开通运营客站的改扩建任务的增多，要保证施工、运输两不误，更好地解决施工与运输的相互干扰是摆在铁路建设、设计、施工、运营单位面前的一个重大课题。本文阐述的屋盖钢结构管桁架，通过场外加工，场内地面单元散拼、高空二次拼装，然后再利两支双轨道累积滑移施工技术，可以达到施工运输两不误，且安全质量得到，还节约了成本。

[1] GB 50009-2001 建筑结构荷载规范[S].

[2] GB 50011—2001 建筑抗震设计规范[S].

[3] GB 50017—2003 钢结构设计规范[S].

[4] GB 50068—2001 建筑结构可靠度设计统一标准[S].

[5] GB/T 12467—90 焊接质量保证[S].

[6] YB 9254—95 钢结构工制作安装施工规程[S].

[7] GB 50205—2001 钢结构工程施工质量验收规范[S].

[8] 高国敏，杨李忠，李雪良，等.天津滨海国际会展中心二期钢结构滑移施工安装技术[J].钢结构, 2008, 23(6)：64-68.

[定稿日期]2017-11-04

梁生武(1978～), 男， 大学本科，高级工程师，从事铁路客站技术管理工作。

U449.52

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