技术创新打造精品工程

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技术创新打造精品工程

—天津西站站房工程纪实

发布日期：2014-10-17来源：本站编辑：靳明伟

[摘要]

　　在第十一届中国土木工程詹天佑奖名单上，京沪高速铁路天津西站站房工程榜上有名。詹天佑奖本就旨在奖励在科技创新与新技术应用方面成绩显著的工程建设项目，而该项目也因在设计、施工中攻克多项技术难题而得此殊荣。

　　北京市第三建筑工程有限公司总工程师陈硕辉时任该项目的总工。他介绍道，该项目是配套京沪高速铁路建设的五大铁路客运枢纽之一，是集铁路、地铁、公路客运于一体的大型综合性交通枢纽。该工程在施工中推广9项新技术，克服了施工中的多项难题，同时通过新技术创效4100万元。

　　“钢结构”创新施工方法

　　陈硕晖介绍，天津西站站房工程屋盖结构采用双向空间弯扭箱型断面钢构件组成的大跨度联方网格单层筒壳结构。跨度114米，净空57米，由72榀交叉大拱和端部的2榀弧形大拱构成，用钢量近13000吨，为国内首次采用。为此他们采用了分段拼装，整体提升的安装技术。

　　“将拱脚及第一分叉节点利用临时承重支架分段吊装，第一分叉节点以上部位筒壳部分在已完成的高架层混凝土楼板上拼焊成形，并以第一分叉节点以下部位的拱脚及临时承重支撑为提升吊点整体提升安装就位……”陈硕晖详细介绍着钢结构拼装技术的细节。

　　“拼装完成后，就进入到提升安装阶段，需要将拼装好的钢结构提升到46米的高空进行合龙。这种交叉箱形双曲变截面造型的结构形式刚度变化大，重量分布不均匀，提升时拱结构的受力状态与安装后的受力状态有很大差异，因而向两侧产生很大的推力。网壳变形大，需要在提升时随时调整构件受力状态和网壳变形状态，使之接近于安装状态，这不是一件容易的事!”陈硕晖感慨地说。由于要实现整体合拢需要在高空完成144个接口的对接，而且对接精度要相当高，这项工作确实不一般。

　　陈硕晖介绍，为此他们成立了技术攻关课题组，查阅了有关国内外技术资料，仔细研究工程情况，认真分析存在的技术难题，组织了多次专家论证，最终确定了实施方案。通过采用设置预应力张拉体系、编制同步控制软件、引入力学监测、运用三维激光扫描测量等多项主动控制技术对钢结构形态进行预控，顺利完成 144个对接口无过渡段高精度同时合拢，使空中对接口到位的偏差值全部小于等于2毫米，达到设计要求。成功解决了大跨度复杂钢结构屋盖提升安装的技术难题。

　　三维激光把关测量技术

　　当前，三维激光扫描技术是一项属国际领先水平的高科技测量技术。天津西站站房大跨度网壳钢结构筒壳屋盖提升安装施工中，首次引入了三维激光扫描测量技术，该测量技术克服传统测量方法的局限性，通过对被测物体的扫描，获取海量的点云数据。

　　据陈硕辉介绍，该技术主要用于网壳屋盖拼装、提升、安装，筒壳形态调整，幕墙体系基准结构形态三个阶段。

　　就这三种技术他进行了详细描述，应用钢结构网壳屋盖拼装、提升、安装三维激光扫描测量技术同步对大跨度箱型联方网壳整体提升对接口的形态进行测量，为整体提升施工在各工况下的钢结构形态提供了立体图形和直观的数据。

　　基于三维激光扫描数据进行筒壳形态调整的主动控制技术，通过对扫描数据的后处理用计算机进行模拟安装，判定钢绞线对筒壳施加的应力与筒壳实际变形与理论变形的偏差值，从而实现筒壳提升安装过程的变形主动控制。

　　幕墙体系基准结构形态三维激光扫描测量技术，为幕墙的深化设计、加工制作和安装定位提供依据;其测量数据还被用于筒壳卸载后的变形分析，作为判定网壳结构安全和施工质量的重要依据。

　　“在钢结构筒壳施工中引入三维激光扫描技术进行安装控制和形态测量，该技术实现了钢结构提升安装的主动控制，解决了大跨度钢结构筒壳提升多口对接控制、筒壳形态变化监测及幕墙体系测量定位的难题，拓展了三维激光扫描技术在建筑施工中的应用领域，具有很好的推广价值。”他讲道。

　　创新模架支撑计算方法

　　据悉，新建京沪高速铁路天津西站站房工程轨道层采用现浇型钢混凝土框架结构，施工过程中，模板面板所围成的区域决定了型钢混凝土结构的形状，而模板支撑体系则是使得模板面板在混凝土浇筑过程中维持设计形状并保证施工安全的基础。

　　陈硕辉讲到，由于大跨度型钢混凝土结构的自重及施工荷载较大，该项目通过对型钢混凝土梁模架受力状况的监测，测定劲性混凝土梁中型钢与下部支撑体系的受力情况，利用ANSYS与实测值对比、分析,确定型钢梁承担新浇注混凝土荷载比例的计算方法，确定计算模型、编制计算程序，优化模板支撑方案。

　　型钢混凝土梁模架体系计算方法与试验研究技术以天津西站工程为背景，对模架体系受力、工字型钢梁受力等参数进行了现场监测，得出工字型钢混凝土浇筑期间模架体系的实际受力情况。

　　同时，使用有限元软件ANSYS对混凝土浇筑过程进行了全过程仿真，根据现场实测数据对有限元模型进行修正，得出了具有应用价值的工字型钢混凝土梁模架体系计算模型;通过多参数分析，分析型钢混凝土梁下部支撑体系的受力情况，提出工字型钢梁承担混凝土自重比例和优化模架支撑体系的计算方法。此方法优化模板支撑体系，减少支撑材料的用量，减少工程投入、节约施工成本。

　　此外，该工程首次使用具有世界领先水平的低碳型冷热电三联供技术，将燃气发电的余热回收，用于供热，并将排烟温度降至25℃;利用地源热实现增热降温及制冷功能,减少了碳排放物排放量56%。该提高了能源利用和供热效率，实现了能源的梯级利用，在天津西站能源综合利用技术设计上，实现了重大突破。