摘 要：郑州东站是全国最大的铁路工程之一，其站房中国建筑金属结构信息网工程涉及的结构形式比较复杂，有78米大跨度，有高低跨的对接，有17米长的悬挑结构，也有玻璃幕墙结构，以及石材幕墙结构等结构。其构件形式也十分多样，有矩形钢柱、圆管钢柱、实腹梁、矩形桁架、H型钢桁架、圆管桁架、铰接斜撑、铸钢节点、正三角桁架、倒三角形桁架、四边形桁架、形桁架等形式构件。其安装最大特点是吊机不能在地面进行施工，整个安装也不适合滑移技术的要求，因此本项目采用了主吊机高空作业，屋面桁架高空组装的技术解决了本项目中的难点。此项目难度之大、形象之深远，皆可为后续工程提供难能可贵的经验。
1、工程概况
郑州东站含两家总包单位，两家单位均为铁道系统单位，我司上海宝冶集团有限公司承接了郑州东站东区站房东区（P~X轴）中国建筑金属结构信息网以及雨棚南北（C~V轴）全部中国建筑金属结构信息网工程。由于站房中国建筑金属结构信息网工程量大，约为8万吨，施工十分复杂，技术含量高，其中东区中国建筑金属结构信息网约为26000吨（不含9.4米以下劲形钢柱），因此本文仅以站房东区（P~X轴）中国建筑金属结构信息网施工为例。
郑州东站位于郑州市郑东新区，范围是东风东路以东、七里河南路以南、博学路以西、商鼎路以北所围合的区域，是新建石武（石家庄-武汉）客运专线和徐兰（徐州-兰州）客运专线十字交汇枢纽，将汇集铁路客运、公路客运、轨道交通、城市公交等多种交通方式，实现多种交通方式的有机衔接。
东站站房建筑共三层，分别为地面层、站台层和高架层（含高架夹层），站房主体建筑外墙东西进深502.7m，南北面宽245.2m，站房主体最高点距离地面52.3m。32条火车轨道线从站台层通过,站台层高度为10.15米如图1~3。
图2：郑州东站中国建筑金属结构信息网横剖面图
图3：郑州东站中国建筑金属结构信息网纵剖面图
2.1、钢管桁架的制作精度控制
本工程屋盖为管桁架结构，截面尺寸超大，支撑采取工厂散杆件加工，预拼装解体后运输到现场，由现场进行组装。因此如何保证制作精度成为本工程制作的一大难点。
2.2、站台层上部中国建筑金属结构信息网的安装
站台层上部中国建筑金属结构信息网体量非常大，结构东西长186米（仅P~X轴）、南北宽245米，站台层不能直接走吊机，外部吊装吊机无法覆盖这么大面积，给安装带来极大困难。
2.3、高架层、夹层和屋面均有大跨度，胎架选型和材料准备困难。
2.4、胎架数量多、层次多，卸载存在困难
本工程屋盖桁架的安装大量使用了支撑胎架，如何卸载、撤除支撑胎架，保证结构不出现大的结构变形是本工程施工又一难点。
2.5、拼装和构件堆放困难
现场轨道层和中国建筑金属结构信息网安装同步进行，现场缺乏场地，构件拼装和构件堆场困难。
2.6、栈桥和坡道搭设
由于吊机不能在地面层施工，吊机走位方向垂直轨道方向，因此需要为吊机搭设栈桥和坡道，栈桥搭设存在。
2.7、吊机下车
由于吊机上车是搭设坡道还有场地，下车时已经没有坡道搭设位置，下车存在困难。
2.8、安装组织困难
由于结构层数多，吊机不宜展开，土建等相关作业交叉严重，构件不能直接运输到吊装位置，因此安装组织十分困难。
3、安装方案介绍及执行过程
由于制作在上海加工厂制作，因此方案主要介绍现场安装施工的技术。站房中国建筑金属结构信息网安装分三个水平层次，分别为：高架层、夹层、屋面，以及每层之间还有钢柱。为了保证安装，结合现场实际情况，做了以下几个方面的准备：
3.1、 制定作业流水方向
根据总包分工情况，以结构平面图P轴为界（第一版图纸P轴为伸缩缝，第二版图纸改在M轴），P~X轴为东区，P~A轴为西区，两个区域安装单位自行确定施工方案和施工顺序。
根据图纸东区以18~19线中心线为对称轴，站台层、高架层、商业夹层、屋面均以18~19线中心线为对称轴，高架层、商业夹层为框架结构，对吊装顺序没有太多要求，各个方向均可以满足吊装，但是18~19线地面层有已经施工完成的结构部分，此部分不能承重，尤其是大吊机的荷载。其次，屋面为整体桁架，除了支撑杆，所有纵横桁架均通过焊接连接成一起，另外屋面桁架数字轴线标高一致，字母轴线桁架标高有起伏，屋面也以18~19线中心线为对称轴，因此我司决定以垂直于对称轴方向为主桁架，以平行于对称轴的桁架为次桁架，这样有利于屋面桁架的安装，见图4。
结合总包要求、结构组成形式、地铁站上方不能走吊机等现实因素，主吊机的吊装吊装方向也是从P向X轴进行吊装。这样也避免相互交叉施工，相互制约的问题。
3.2、 选定吊车
选择吊车主要考虑作业半径、起重高度、以及起重量，因为本项目特殊要求，还需要考虑吊机自重、吊机外形、吊机爬坡能力。
由于轨道层垂直与吊机行走路线，因此吊机必须在轨道层之上进行行走施工，因此吊机的作业面标高将高于10.15米。根据高架层钢柱最重单件构件为48吨，作业半径可以尽量小；最高屋面建筑物标高为52.3米，为南北方向主桁架，因此起重高度选择为52米（构件高度42米，钢丝绳、吊钩高度10米），作业半径为22米~24米，构件起重量控制在20吨。再结合资源情况，300吨和250吨吊机均能满足使用要求，其中300吨吊机使用效率会高些，性能的安全储备会更好，但是租赁价格会稍贵些，也是可以承受的，但是对栈桥桩基、基础、栈桥承载力会提出更高的要求，总的成本会增加很多，因此本项目最终选用的还是250吨履带吊。
由于吊机要从地面标高-1.5米标高行走到10.15米以上，因此需要吊机进行爬坡，根据各家吊机爬坡能力指数，均控制在15~17度之间。后来根据现场道路和场地条件，在8~9线和28~29线分别搭设栈桥，坡度控制在9度。
之所以考虑吊机自重，是因为重量越大对下部要求越高，因此选择吊机首先选择自重较轻的吊机，从多家吊机型号中最后选择了日本住友SCX2500型和扶挖QUY250型，主臂选用60.2米，副臂选用24米，仰角30°，其自重基本均在210吨~220吨，考虑吊物，总重在250~260吨左右。
之所以考虑日本住友SCX2500和扶挖QUY250型两种型号，也是因为其外形尺寸，尤其是履带宽窄和中心距基本一致，即履带中心距均为6400mm，履带宽度分别为1120mm，1200mm，履带长度分别为7860mm、8188mm。
3.3、 编制吊车行走栈桥通道方案；
吊机规格、类型、走向确定之后，然后确定栈桥方案。栈桥方案主要涉及：桩基、承台、立柱、柱平台、转弯平台、走道路基箱，见图5~6。
3.3.1计算过程中假设的参数有：
吊机全配重自重220吨
吊机起重量主臂48吨，副臂20吨，不同时使用
走道路基箱安装2.4吨/米自重进行计算，最终的选材基本控制在了2.0~2.2吨/米
动载系数取1.4
静载系数取1.2
栈桥最大跨度22米
吊机履带中心距为6400mm
3.3.2选取计算模型
3.3.3选取材料进行试算
材料主要采用公司废料、余料，计算的参数主要有：
构件刚度计算：保证构件挠度小于L/400。
构件强度计算：保证所有杆件应力比不大于0.9，预留安全系数。
构件稳定性计算：保证整体稳定和局部稳定。
最终选用的四肢格构柱截面为H390*300*10*16，由于选用余料，因此材质统一定为Q235B。余料截面惯性矩大于H390*300*10*16的材料均可使用；路基箱选用的是H700*300*13*21的截面，材质统一定为Q235B，图7如下：
柱顶平台采用于H390*300*10*16的材料，大小为4.5M*8.4M，横跨两个柱（每件柱子四个柱脚，柱子中心距为6.4米，和吊机履带中心距一致）；转换平台（主要用于吊机进行调头位置）采用H700*300*13*21的截面，大小为11M*12M；
桩选用直径D=700mm钻孔灌注桩,桩长L=23.0m,本图中支架3(两桩承台下桩)均采用直径D=700mm的钻孔灌注桩；桩顶设置承台，并进行柱脚埋件预埋。
栈桥设计顶部标高为10.990米，高于站台层840mm，。
3.3.4栈桥制作、安装
桩和承台由土建单位施工，栈桥制作和安装由我司施工,见图8~11。
栈桥的整个安装过程采用250吨履带吊安装。安装顺序从里到外，满足上坡之后既可以自行向前安装。
3.4、 高架层、夹层、屋面胎架材料
胎架设置主要通过SAP2000计算刚度和稳定性，我司采用了多种形式的胎架结构，有格构式普通胎架，也有单管支撑租赁的胎架，经过计算均满足要求。
支撑的设置关键是底部需要有承台，顶部需要自行设置调节段（因为租赁的胎架高度为整数高度）和缆风绳；从第二层高架层起，通向屋面的胎架设置转换梁，以便于能从高架层直接树立胎架，见图12。
3.5、选择构件堆放及拼装场地，编制大临方案；
大临方案的编制主要设置考虑用水、用电、以及工人的正常生活，还有拼装场地行车的行走路线，构件的堆放，施工道路，门卫等等。
由于26000吨构件需要堆放，现场又没有场地，因此我部租赁了2块场地，均在金水东路附近，合计面积20000余平米。
现场构件的拼装，主要涉及屋面管桁架，以及玻璃幕墙，水槽、罩棚等等。拼装首先需要构件之间的关键定位尺寸，其次安装关键尺寸搭设胎架，胎架需要定位准确、牢固、安全、使用方便等特点。
玻璃幕墙桁架结构形式，桁架水平分五层，我司为了方便安装，底部采用水平分度，上部采用我司为竖向分段。右图为玻璃幕墙现场拼装焊接过程中，其中节点部位均为铸钢件，我司采用药性焊丝E501T-1，见图13~14。
屋面管桁架拼装全部在现场，我司根据桁架的形式制作了多种形式的胎架，右图为倒三角形桁架的胎架。为了保证安装精度，桁架在拼装过程中即完成了预拼装。
3.6、 吊机下车
吊机下车是采用高空解体法进行的，即先租用300吨汽车吊，然后在场地东侧，地铁基坑旁站位协助解体，并吊运到地面。解体步骤为：先拆除副臂、主臂；其次拆除配重；然后通过吊机自身千斤顶顶起吊车；拆除吊机两侧履带；使用300吨汽车吊调运250吨吊机主体。
具体见下页附图15~19。
图15：栈桥及吊机行走布置图
4、现场实际安装实况照片
在保证了前期准备工作完成之后，所有工作即可转到施工现场，现场采用了6台250吨主吊机进行同步作业。安装进行分区分层流水作业，即吊机从P轴把构件从上到下一次全部安装完成再向后倒退，一直到退出作业区。
5、总结
一个项目的成败关键看项目前期的组织策划和技术准备，技术准备又是所有工作开展的基础。一个好的技术方案不但节约有利于项目的实施，也能保证安全、质量，也能节约成本，减少现场施工的工作量。本项目之所以能顺利实施，除了公司及各个部门的大力配合，也和前期做了大量技术准备及论证工作有关。
6、参考文献
【1】刘振兴：建筑工程施工分部分项技术交底操作规范大全，银声音像出版社，2010年
【2】北京土木建筑学会：中国建筑金属结构信息网工程施工技术措施，经济科学出版社，2005年6月
第一作者简介：任长林、男，1979年8月21日出生于陕西省兴平市马嵬镇张村，就职于上海宝冶集团有限公司中国建筑金属结构信息网分公司，担任本单位郑州东站中国建筑金属结构信息网工程项目部主任工程师，二级建造师资质。单位地址：上海市宝山区罗店工业园区罗新路305号，邮编：201900
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