浅谈轨道交通高架车站大体积钢结构屋架吊装精度控制

朱童

（上海黄浦江大桥建设有限公司，上海市 200090）

1 概述

（1）上海轨道交通16号线龙阳路车站北侧毗邻上海磁悬浮车站，东西侧均为既有城市道路，南侧为公交枢纽，周边均为高密度住宅和商业区，建成后实现与轨交2号、7号，磁悬浮线的综合换乘。该车站施工用地相对紧张、社会风险极大，其钢结构屋架工程是上海轨道交道网络中高架车站体量较大而且造型相对新颖的（见图1）。

图1 龙阳路站钢结构屋架结构整体轴侧图

（2）龙阳路站屋架形式如图2所示，结构为钢拱+桅杆斜拉刚性体系，桅杆拉索+TFE防水膜为柔性体系。钢拱为主受力结构，分为主拱和次拱，屋面荷载和次拱均通过纵横桁架传递到主拱，再由主拱传递到车站钢筋混凝土结构，膜材通过拉索和桅杆张拉成型，主体结构全焊接。该车站屋架总长244 m、跨度41.2 m（投影宽度为51.916 m），建筑面积约12 668 m2，主体结构用钢量1 000 t以上。

图2 龙阳路站钢结构屋架结构单元示意图

2 吊装方案

2.1 方案分析

（1）根据设计方案，分析受力关系，该钢结构屋架的物理吊装顺序应为：

主拱→次拱→桁架→桅杆→接索。

（2）由于主拱、次拱的单榀构建尺寸较大，考虑运输和吊机选择，将主拱、次拱分段预制，且中间段尺寸设置相同。根据图1所示，主拱9榀（1-9轴），次拱8榀。

（3）次拱荷载是通过主拱间桁架受力的，且主次拱均分段吊装，因此分段处须设置临时承重体系，承担拱体结构安装完成前的自重和施工荷载。

（4）主次拱安装焊接完成后，施工横向桁架和桅杆，后安装桅杆、拉索，最终完成主体结构安装。考虑承重体系的投入和施工流水安排，按图2所示的基本单元将整个屋架架构划分为若干单元进行安装作业，每个单元完成后实施承重体系的拆除并移至下一单元。

（5）由于车站同步施工的有土建二结构、铺轨、装修、机电等多个专业交叉进行，导致站台上无法搭设满堂脚手架作为承重体系，因此设置独立承重支架作为主次拱承重。主拱两端固定在混凝土结构上，因此于中间分段处设置两套承重支架。次拱为悬挑结构，因此在施工时须设置四套承重支架。

2.2 方案确立

（1）根据上述分析，可以基本确定吊装时的分段及承重支架设置，如图3、图4所示。

图4 次拱分段及承重支架示意图

（2）吊装具体步骤：

吊装划分三个单元，以第一单元为例，吊装步骤为：9轴、8轴、7轴钢柱吊装→9轴线主拱→8轴线主拱→1/8轴线次拱→9轴与1/8轴间梁间支撑吊装→1/8轴与8轴间梁间支撑吊装→按照上述步骤完成8轴～7轴间主拱及梁间支撑安装→9轴～7轴间结构索安装→8轴～7轴间结构索张拉。

3 难点分析

由于该屋架结构构造新颖，构件尺寸大，多为弧形结构，高空作业平台狭窄，而且工期紧张，因此在方案阶段须对吊装作业的精度控制做好提前分析。

3.1 主次拱安装质量精度控制

钢结构跨度为41.2 m，主拱构件外形尺寸最大为700 mm×400 mm×70 000 mm，其上翼缘有索孔和索拉板,其安装的质量精度直接影响到后续索膜的安装。

3.2 弧梁安装精度控制

弧梁均为单管撑，其法线与地面之间的夹角为17.2°；弧梁上有筋板和索膜拉板，其安装的质量精度直接影响到后续索膜的安装。

3.3 悬挑结构拼安装精度控制

悬挑结构位于车站轴线方向的两端，为曲面异型管桁架，外形尺寸为4 000 mm×45 555 mm；每榀分为5个拼吊装单元，因桁架内侧弦杆上有索节点板和膜节点拉板且较复杂。

4 控制措施

4.1 主次拱安装精度控制

主拱分5段预制安装，次拱分3段预制安装。安装顺序均为中间段-两侧梁段，因此中间段的精确定位是主次拱安装精确控制的关键。为确保承重，预先在中间段承重支架上安装千斤顶，在中间段下部设置顶板，组成支撑体系。为确保精度，中间段吊装至千斤顶上之后，采取三块十字形定位钢板作为中间段精度调整装置，定位钢板分设纵横向长孔，配合螺栓，可在调整千斤顶后进行精确的位置调整（见图5）。

图5 千斤顶调节装置安装示意图

中间段调整就位后锁定，后续安装两侧的梁段，为确保梁段对接和焊接的准确性，梁段间通过码板先行固定，然后进行复测工作，如有偏差通过码板螺栓调整，准确无误后方可进行梁段的焊接（见图6）。

图6 码板设置示意图

4.2 弧梁安装精度控制

由于弧梁分三种规格，车站纵轴线两侧的弧梁均为单管撑，上有拉索锚板（见图7）。其安装质量直接影响索膜安装的质量，采取的精度控制措施是：（1）安装前应检查螺孔及拱间中心位置（在制作时完成标示）；（2）测量已安装焊接调整到位的拱间距，对弧梁长度按拱间中心位置对称进行修正（制作时预先留长20 mm）；（3）模拟吊装实际情况，在吊装时按计算结果预先抬高20 mm，确保松钩时，基本与设计状态相同；（4）吊装时，对称设置4根揽风绳，以利调整构件的南北侧位置。

图7 弧梁示意图

4.3 悬挑结构拼安装精度控制

由于悬挑结构跨度41 m，单个构件重17 t，而且车站端头无大型吊机作业条件，因此对悬挑结构进行地面胎具分段制作再分段吊装的方式（见图8）。为确保制作精度，将悬挑结构分成5个单元（见图9），根据其共同的结构形式制作1:1工装胎具，拼装下胎后及时标示测点位置，在主拱调整到位后标示出撑管的十字轴线，在吊装过程中结合测点综合调整，单元吊装时，预先起拱20～30 mm（纵向），确保松钩时，基本与设计状态相同。

图8 悬挑结构示意图

图9 悬挑结构分段图

5 结语

该站钢结构屋架结构形式是同类轨道交通高架车站建筑造型中相对新颖的，而且由于该站最终将实现五线换乘，成为该地区最大的轨道交通枢纽，即将成为一个新的城市地标。在实际施工中，该站钢结构主体结构安装仅用了一个月的时间，且质量控制良好。因此，加强对此类车站钢结构屋架吊装的精度控制研究是对城市轨道交通的发展具有借鉴意义的。