临时钢栈道及配套轨道式运输车在北京大兴国际机场结构施工中的应用

北京新机场航站楼核心区工程地下2层、地上局部5层，为超大平面钢筋混凝土框架结构（图1、图2），平面超长超宽（565?m×437?m），首层平面面积达16万㎡，基础底板顶高为–18.250m，板厚2.5m。本工程主体结构施工材料用量巨大，主要材料包括钢筋、混凝土、模板、脚手架、劲性钢结构及隔震支座等，其中仅钢筋总量达21万t，混凝土量达105万m3，劲性钢结构约1万t，隔震支座1152套。结构施工支撑模架及脚手架用量约10万t，模板及脚手板等板材材料200万㎡。

图1??核心区超大平面基坑三维图

图2??主体混凝土结构示意（计算机截图）

核心区主体结构施工阶段共布置27台塔式起重机进行材料运输（图3），由于本工程南北、东西跨度均较大，核心部位11台塔式起重机不能直接从楼外料场吊料，需其他塔式起重机传递喂料，其中最不利位置塔式起重机需要由其他3台塔式起重机为其接力传料，才能完成其覆盖区域结构施工的材料吊运，严重影响整体使用效率。

图3??施工塔式起重机布置示意（计算机截图）

根据施工总体部署，深区（基坑中间约280?mm宽的深槽区）地下2层基础底板及竖向结构施工所需材料及物料均利用南北两条下基坑马道运至相应工作面，并将深区两侧浅区作为临时料场，为深区服务。地下2层顶板及浅区基础底板（含）以上结构材料运输由塔式起重机吊运。

在结构施工期间，材料及物料运输是一大难题。为解决主体结构施工所需各种材料和物料的高效运输及支撑体系的搭拆，解决中间部位11台塔式起重机需由其他塔式起重机喂料导致的大量吊次损失问题，利用设计预留的4~6?m宽结构后浇带设置两座通长钢栈道，使用轨道式无线遥控运输车形成物料的运输体系。 

1??栈道方案总体设计

（1）南、北栈道桥面宽度均为6.0?m，北桥线形为东、西两端直线形与中间部分圆曲线相接，圆曲线半径230?m，全长547?m；南桥线形为直线，全长369?m，两条栈道用钢量约2?300?t。栈道平面布置如图4所示。

图4??栈道平面布置

（2）为控制结构施工中的不均匀沉降和超大平面混凝土结构裂缝，本工程设置了1?m宽的施工后浇带和4~6?m宽的结构后浇带（图5），利用上述结构后浇带位置，设两条呈东向走向的钢栈道（北栈道、南栈道），以尽量不影响结构施工。

图5??后浇带分布示意

（3）栈道跨越深区和东西浅区，桥头至东西两侧料场远端的轨道长度约60?m。桥面标高接近自然地坪，以便设置轨道和装卸进出场材料。每座桥分4组配备8辆运输车，运输车服务的料场相对固定，东、西区分开运行。

（4）栈道立面和平面位置须避开主体结构柱和主要梁的位置，栈道桥面以下的结构底板及楼板4?m宽结构后浇带根据图纸预留。栈道桥面以上各楼层顶板结构后浇带适当加宽。

（5）栈道采用钢结构，桥面设材料运输轨道，使用轨道式无线遥控运输车运输材料，在楼座外料场用汽车式起重机装卸，楼座内装卸则由塔式起重机完成。

（6）轨道：每座桥设置2条（4根）轨道，轨道采用43号轨，轨道中距1?435?mm。

为方便栈道使用，提高运输车的运输效率，南桥和北桥各设4个道岔，（深区结构内设2个，桥两端各设1个）。

2??栈道结构设计

（1）栈道结构设计考虑传力路线清晰，所用材料规格尽可能归类，其支撑钢柱及主梁规格尽可能统一。

（2）深区栈道采用格构式塔架（主管为 ?351×12）组成支撑系统，浅区由 ?600×16钢管柱门式架组成支撑系统。格构塔架和钢管柱门式架支撑系统上部为H型钢梁支承横梁（H588×300×12×20），横梁顶部设4道通长H型钢纵梁（HN692×300×13×20）与4根轨道位置对应，纵梁之间设连系梁（HN200×100×5.5×8及HW250×250×9×14次梁），道岔处根据轨道位置设横向联系支撑钢梁，在次梁上铺设6?mm厚花纹板钢平台及轨道。

（3）深区钢栈道竖向支撑系统生根于标高–18.250?m的基础底板上，底板上预留钢柱支承埋件；由于两侧浅区底板标高变化较大，故钢管柱门式架生根标高有–3.350?m, –3.550?m, –7.080?m等。

跨后浇带处格构柱的为组式格构柱（形式1），非跨后浇带部位为单体式格构柱（形式2），如图6所示。

（a）         （b）         （c）

图6??格构立柱结构示意

（a）立柱结构形式1（跨后浇带）；（b） 立柱结构形式2； （c）立柱单体结构形式

北栈道结构如图7~图10所示。

（a）

（b）

图7??北栈道整体结构示意

（a）平面图；（b）立面图

图8??北栈道深区结构示意

图9??北栈道深区典型结构示意

图10??北侧栈道变轨道岔结构示意

3??栈道施工

栈道施工顺序为：施工准备→安装栈桥预埋件→安装钢格构柱→安装主梁→安装次梁→安装走道及栏杆→安装栈道轨道→安装运输小车。

（1）遵循“土建优先，栈道插空”原则，栈道随基础底板施工进度组织安装。土建分区组织流水施工，栈道钢结构与土建交叉配合施工，分块逐步提供施工作业面，栈道钢结构按土建底板施工分区及底板施工时间分区施工。

埋件在底板混凝土浇筑前提前插入安装，待基础底板混凝土具备上车强度后，及时将具备条件区域内的栈道钢结构插入安装完毕，使栈道的安装不影响土建施工总体进度。

（2）针对栈道平面布置广，竖向钢支撑结构不连续的特点，并考虑格构式构件体形较大的特点，综合土建结构的施工规划部署，考虑采用塔式起重机和汽车式起重机相结合的吊装方案，充分利用塔式起重机施工的空闲时间突击安装钢栈道构件。

（3）汽车式起重机及运输车行走路线利用地下2层劲性结构安装用通道，从南北两侧马道下入基坑内，在已完成并具备上车强度的基础底板上进行安装作业。 

（4）栈道钢结构安装过程中，起重机行走及构件倒运，均需跨越底板后浇带。对宽1?m以下的后浇带采用钢板衬垫铺设，宽1?m以上的后浇带则采用路基板架桥方式通过（图11）。

图11??起重机行走路线跨结构后浇带方案

（5）因现场临时用地有限，栈道构件须根据土建基础底板施工进度及时组织进场，保证满足安装进度需求，以减少钢构件现场堆放占用的场地。

4??运输车设计

栈道上设置的轨道式无线遥控运输系统，具有安全可靠、系统性强、操作便捷、运力强等特点。每条栈道有双向8辆轨道式无线遥控运输车，车辆可同时出入（图12）。

图12??钢栈道及运输车照片

（1）运输车车轮组采用单槽轮、加宽轮面设计，以便顺利通过曲线轨道和道岔位置，车轮组的钢材根据轨道钢材锰含量指标选定，做到钢性统一，以避免出现“咬轨”等现象，要求保证弯道通过性和使用耐久性。

（2）运输车采用双柴油低噪声发电机四轮驱动形式。为满足通过曲线段行驶要求，四轮驱动可提高动力，提高小车的曲线段通过性能。在运输车两端分别放置2台15?kW柴油型低噪声发电机，通过串联电路使2台发电机受控于一个启动器，以保证四轮同步。

（3）为确保运输车的使用安全，电机和减速机选取一体机，使二者保持同步平衡，该方式可与普通汽车的制动系统相反，即在正常情况下四轮处于制动抱死状态，启动时制动系统放开，停止时系统自动抱死。该方式可降低操作失控的风险，提高操作安全性。

（4）运输车采取无线遥控控制，遥控器只有前进和后退2个档位，一体机设定行驶速度及特殊的接受频率，无线遥控与其匹配后即可进行操作。遥控有效范围为500?m以内，操作手可在车后方跟随操控，操作便捷。

（5）运输车采用红外制动措施。每台车前后两端外侧设有红外制动器和红外接收板，设定制动距离为4?m，当同一轨道上有多车行驶且前后两辆车距离达到4?m时，动力方车辆自动制动，以免使用过程中发生撞车。

（6）运输车配备三级警示装置，在运输车四角装有防眩警示灯，前后设照明探照灯和红色防撞灯，无论何时作业，运输车自身的警示装置均可保证操作安全（图13）。

图13??轨道式无线遥控运输车照片

（7）运输车设计荷载重32?t（含自重7?t），运行速度40?m/min（恒速），制动距离1?m。