技術(shù)創(chuàng)新打造精品工程

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技術(shù)創(chuàng)新打造精品工程

—天津西站站房工程紀(jì)實(shí)

發(fā)布日期：2014-10-17來源：本站編輯：靳明偉

[摘要]

　　在第十一屆中國土木工程詹天佑獎(jiǎng)名單上，京滬高速鐵路天津西站站房工程榜上有名。詹天佑獎(jiǎng)本就旨在獎(jiǎng)勵(lì)在科技創(chuàng)新與新技術(shù)應(yīng)用方面成績顯著的工程建設(shè)項(xiàng)目，而該項(xiàng)目也因在設(shè)計(jì)、施工中攻克多項(xiàng)技術(shù)難題而得此殊榮。

　　北京市第三建筑工程有限公司總工程師陳碩輝時(shí)任該項(xiàng)目的總工。他介紹道，該項(xiàng)目是配套京滬高速鐵路建設(shè)的五大鐵路客運(yùn)樞紐之一，是集鐵路、地鐵、公路客運(yùn)于一體的大型綜合性交通樞紐。該工程在施工中推廣9項(xiàng)新技術(shù)，克服了施工中的多項(xiàng)難題，同時(shí)通過新技術(shù)創(chuàng)效4100萬元。

　　“鋼結(jié)構(gòu)”創(chuàng)新施工方法

　　陳碩暉介紹，天津西站站房工程屋蓋結(jié)構(gòu)采用雙向空間彎扭箱型斷面鋼構(gòu)件組成的大跨度聯(lián)方網(wǎng)格單層筒殼結(jié)構(gòu)。跨度114米，凈空57米，由72榀交叉大拱和端部的2榀弧形大拱構(gòu)成，用鋼量近13000噸，為國內(nèi)首次采用。為此他們采用了分段拼裝，整體提升的安裝技術(shù)。

　　“將拱腳及第一分叉節(jié)點(diǎn)利用臨時(shí)承重支架分段吊裝，第一分叉節(jié)點(diǎn)以上部位筒殼部分在已完成的高架層混凝土樓板上拼焊成形，并以第一分叉節(jié)點(diǎn)以下部位的拱腳及臨時(shí)承重支撐為提升吊點(diǎn)整體提升安裝就位……”陳碩暉詳細(xì)介紹著鋼結(jié)構(gòu)拼裝技術(shù)的細(xì)節(jié)。

　　“拼裝完成后，就進(jìn)入到提升安裝階段，需要將拼裝好的鋼結(jié)構(gòu)提升到46米的高空進(jìn)行合龍。這種交叉箱形雙曲變截面造型的結(jié)構(gòu)形式剛度變化大，重量分布不均勻，提升時(shí)拱結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)與安裝后的受力狀態(tài)有很大差異，因而向兩側(cè)產(chǎn)生很大的推力。網(wǎng)殼變形大，需要在提升時(shí)隨時(shí)調(diào)整構(gòu)件受力狀態(tài)和網(wǎng)殼變形狀態(tài)，使之接近于安裝狀態(tài)，這不是一件容易的事!”陳碩暉感慨地說。由于要實(shí)現(xiàn)整體合攏需要在高空完成144個(gè)接口的對(duì)接，而且對(duì)接精度要相當(dāng)高，這項(xiàng)工作確實(shí)不一般。

　　陳碩暉介紹，為此他們成立了技術(shù)攻關(guān)課題組，查閱了有關(guān)國內(nèi)外技術(shù)資料，仔細(xì)研究工程情況，認(rèn)真分析存在的技術(shù)難題，組織了多次專家論證，最終確定了實(shí)施方案。通過采用設(shè)置預(yù)應(yīng)力張拉體系、編制同步控制軟件、引入力學(xué)監(jiān)測、運(yùn)用三維激光掃描測量等多項(xiàng)主動(dòng)控制技術(shù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)行預(yù)控，順利完成 144個(gè)對(duì)接口無過渡段高精度同時(shí)合攏，使空中對(duì)接口到位的偏差值全部小于等于2毫米，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。成功解決了大跨度復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)屋蓋提升安裝的技術(shù)難題。

　　三維激光把關(guān)測量技術(shù)

　　當(dāng)前，三維激光掃描技術(shù)是一項(xiàng)屬國際領(lǐng)先水平的高科技測量技術(shù)。天津西站站房大跨度網(wǎng)殼鋼結(jié)構(gòu)筒殼屋蓋提升安裝施工中，首次引入了三維激光掃描測量技術(shù)，該測量技術(shù)克服傳統(tǒng)測量方法的局限性，通過對(duì)被測物體的掃描，獲取海量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

　　據(jù)陳碩輝介紹，該技術(shù)主要用于網(wǎng)殼屋蓋拼裝、提升、安裝，筒殼形態(tài)調(diào)整，幕墻體系基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形態(tài)三個(gè)階段。

　　就這三種技術(shù)他進(jìn)行了詳細(xì)描述，應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼屋蓋拼裝、提升、安裝三維激光掃描測量技術(shù)同步對(duì)大跨度箱型聯(lián)方網(wǎng)殼整體提升對(duì)接口的形態(tài)進(jìn)行測量，為整體提升施工在各工況下的鋼結(jié)構(gòu)形態(tài)提供了立體圖形和直觀的數(shù)據(jù)。

　　基于三維激光掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行筒殼形態(tài)調(diào)整的主動(dòng)控制技術(shù)，通過對(duì)掃描數(shù)據(jù)的后處理用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬安裝，判定鋼絞線對(duì)筒殼施加的應(yīng)力與筒殼實(shí)際變形與理論變形的偏差值，從而實(shí)現(xiàn)筒殼提升安裝過程的變形主動(dòng)控制。

　　幕墻體系基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形態(tài)三維激光掃描測量技術(shù)，為幕墻的深化設(shè)計(jì)、加工制作和安裝定位提供依據(jù);其測量數(shù)據(jù)還被用于筒殼卸載后的變形分析，作為判定網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)安全和施工質(zhì)量的重要依據(jù)。

　　“在鋼結(jié)構(gòu)筒殼施工中引入三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行安裝控制和形態(tài)測量，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)提升安裝的主動(dòng)控制，解決了大跨度鋼結(jié)構(gòu)筒殼提升多口對(duì)接控制、筒殼形態(tài)變化監(jiān)測及幕墻體系測量定位的難題，拓展了三維激光掃描技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用領(lǐng)域，具有很好的推廣價(jià)值。”他講道。

　　創(chuàng)新模架支撐計(jì)算方法

　　據(jù)悉，新建京滬高速鐵路天津西站站房工程軌道層采用現(xiàn)澆型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)，施工過程中，模板面板所圍成的區(qū)域決定了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的形狀，而模板支撐體系則是使得模板面板在混凝土澆筑過程中維持設(shè)計(jì)形狀并保證施工安全的基礎(chǔ)。

　　陳碩輝講到，由于大跨度型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的自重及施工荷載較大，該項(xiàng)目通過對(duì)型鋼混凝土梁模架受力狀況的監(jiān)測，測定勁性混凝土梁中型鋼與下部支撐體系的受力情況，利用ANSYS與實(shí)測值對(duì)比、分析,確定型鋼梁承擔(dān)新澆注混凝土荷載比例的計(jì)算方法，確定計(jì)算模型、編制計(jì)算程序，優(yōu)化模板支撐方案。

　　型鋼混凝土梁模架體系計(jì)算方法與試驗(yàn)研究技術(shù)以天津西站工程為背景，對(duì)模架體系受力、工字型鋼梁受力等參數(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場監(jiān)測，得出工字型鋼混凝土澆筑期間模架體系的實(shí)際受力情況。

　　同時(shí)，使用有限元軟件ANSYS對(duì)混凝土澆筑過程進(jìn)行了全過程仿真，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)對(duì)有限元模型進(jìn)行修正，得出了具有應(yīng)用價(jià)值的工字型鋼混凝土梁模架體系計(jì)算模型;通過多參數(shù)分析，分析型鋼混凝土梁下部支撐體系的受力情況，提出工字型鋼梁承擔(dān)混凝土自重比例和優(yōu)化模架支撐體系的計(jì)算方法。此方法優(yōu)化模板支撐體系，減少支撐材料的用量，減少工程投入、節(jié)約施工成本。

　　此外，該工程首次使用具有世界領(lǐng)先水平的低碳型冷熱電三聯(lián)供技術(shù)，將燃?xì)獍l(fā)電的余熱回收，用于供熱，并將排煙溫度降至25℃;利用地源熱實(shí)現(xiàn)增熱降溫及制冷功能,減少了碳排放物排放量56%。該提高了能源利用和供熱效率，實(shí)現(xiàn)了能源的梯級(jí)利用，在天津西站能源綜合利用技術(shù)設(shè)計(jì)上，實(shí)現(xiàn)了重大突破。