王 剛

(中鐵十九局集團第五工程有限公司,遼寧大連 116100)

1 概述

客運專線大量使用的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁,斷面大、質(zhì)量大,不能采用“工廠預(yù)制,鐵路運輸,工地架設(shè)”這種傳統(tǒng)方法施工,只能在施工現(xiàn)場選址并設(shè)置臨時預(yù)制場預(yù)制箱梁,然后通過專用運架設(shè)備完成箱梁架設(shè),因此客運專線的大規(guī)模建設(shè)施工前必須先在施工現(xiàn)場建設(shè)大量的箱梁預(yù)制場。

國外高速鐵路和國內(nèi)京滬等高速鐵路的箱梁預(yù)制場經(jīng)驗表明,箱梁預(yù)制場投入設(shè)備多,建設(shè)周期長,建設(shè)費用大。因此,為保證預(yù)制箱梁的質(zhì)量和預(yù)制效率,合理使用建場費用,施工單位必須首先對箱梁預(yù)制場進行科學(xué)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計。

筆者結(jié)合京滬高速鐵路、石武客運專線的箱梁預(yù)制場的建設(shè)經(jīng)驗,對梁場規(guī)劃設(shè)計原則和方法作一介紹,供規(guī)劃建場時參考。

2 制梁場規(guī)劃設(shè)計的總原則

制梁場規(guī)劃設(shè)計應(yīng)本著安全適用,技術(shù)先進,經(jīng)濟合理總原則,統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計,以達到“制梁速度快、質(zhì)量高和建場費用低”的目的。制梁場的布置應(yīng)有利于橋梁的預(yù)制、存放、運輸及架設(shè)。制梁場地的選擇主要根據(jù)架梁計劃而定,同時要考慮交通狀況、原材料來源、地形地貌、地質(zhì)概況、水電供應(yīng)和環(huán)保要求等因素,一般設(shè)在橋梁比較集中的地段內(nèi)。

3 梁場選址應(yīng)遵守的原則

(1)橋群集中地段設(shè)置梁場。梁場選址時應(yīng)全面考慮橋跨與梁型布置、工期、運架梁速度、地質(zhì)狀況及橋跨兩端路基工程等因素。一般選擇在橋群中心或兩端附近。

(2)臨建工程量小。盡量選擇在地形平坦,地質(zhì)條件較好的地點設(shè)梁場,以減少梁場土石方和運梁便道工程量,減少制、存梁臺座及提梁機軌道基礎(chǔ)處理的工程量。運梁車的最大可爬坡坡度一般為3%,必要時可通過展線,因此梁場布置時要考慮這一點。

(3)交通方便。應(yīng)在交通方便、水源充足、電力可靠、通信良好區(qū)域設(shè)置梁場。制梁場位置應(yīng)盡量與既有公路或施工便道相連,利于大型制梁設(shè)備和大量制梁材料的運輸進場。

(4)運梁距離較短。較短的運輸距離可確保箱梁運輸安全,提高架梁的施工速度,降低運輸費用。極端情況下,采用跨墩龍門吊直接提梁上橋裝車,可徹底省去運梁便道費用。

(5)征地拆遷少。制梁場的位置要在滿足制梁工期和存梁的前提下,少占耕地,減少拆遷量,復(fù)耕量少,最好是永臨結(jié)合的區(qū)域設(shè)梁場。

(6)考慮防洪排澇,確保雨季施工安全。

總之,場址的選擇應(yīng)綜合考慮各方面的因素,既有經(jīng)濟層面的,也有技術(shù)層面的。根據(jù)目前已開工的客運專線梁場規(guī)劃設(shè)計情況,梁場位置的確定受制于經(jīng)濟因素強于技術(shù)因素。

4 制梁臺座數(shù)量的確定

制梁臺座的數(shù)量取決于制梁設(shè)備配置、制梁工序、制梁周期及梁場制梁效率等。

4.1 制梁設(shè)備配置

(1)梁場自建混凝土拌和站,采用雙系統(tǒng)強制攪拌機,電子計量系統(tǒng)計量原材料,確保成品混凝土的質(zhì)量和產(chǎn)量。如箱梁混凝土澆筑宜在6 h內(nèi)完成,32 m梁澆筑時混凝土供應(yīng)量不小于55 m3/h,1臺HZS120攪拌站實際拌和能力為V1=2.0×60/2.5=48 m3(廠家定義每盤料攪拌時間為150s,每盤料為2.0 m3),因此配置2臺HZS120攪拌站即可滿足1 d預(yù)制2片梁的要求。

(2)1個臺座配2臺混凝土輸送泵和2臺混凝土布料機,附著式振搗器配合插入式振搗器搗固混凝土,確?；炷翝仓倪B續(xù)性和搗固密實度。

(3)制梁臺座外分別在鋼筋綁扎胎具上進行箱梁底腹板和頂板鋼筋骨架的分體綁扎,臺座內(nèi)組裝成整體鋼筋籠,或在整體綁扎胎具上進行鋼筋骨架的綁扎,縮短鋼筋綁扎時間。

(4)采用與臺座鉸接式外側(cè)模,與臺座相對固定式底模,側(cè)模、底模與臺座采用“一配一”的方式,縮短立模與脫模時間,保證立模精度。

(5)采用自動液壓式縮放內(nèi)模,內(nèi)模與臺座也采用“一配一”的模式,縮短立模與脫模時間

(6)采用計算機控制的蒸汽養(yǎng)護系統(tǒng)進行箱梁混凝土的養(yǎng)護,確?；炷琉B(yǎng)護制梁,縮短占用制梁臺座時間。

(7)采用信息管理系統(tǒng)對箱梁預(yù)制施工過程進行全面管理,提高制梁施工管理水平,確保箱梁預(yù)制質(zhì)量。

4.2 制梁工序

箱梁的預(yù)制工序一般有2種:一種是吊入內(nèi)模式,二是爬入內(nèi)模式。第一種是先將內(nèi)模吊裝于底腹板鋼筋骨架中,再吊入頂板鋼筋骨架形成鋼筋籠。第二種是先將頂板鋼筋骨架吊裝于底腹板鋼筋骨架上形成鋼筋籠后,再使內(nèi)模爬入鋼筋籠中。其中第二種方式需在制梁臺座正對的場地提前設(shè)置內(nèi)?；瑒拥钠脚_。石武客運專線新鄉(xiāng)梁場采用第一種方式。2種箱梁預(yù)制工序下單臺座制梁周期比較見表1。

表1 2種箱梁預(yù)制工序下單臺座制梁周期

制梁臺座的數(shù)量應(yīng)結(jié)合制梁設(shè)備配置狀況、制梁工序、制梁周期及梁場每天產(chǎn)能等因素綜合確定。制梁臺座數(shù)量

式中,K為每天產(chǎn)能,即梁場每天預(yù)制成品箱梁的數(shù)量,榀/d。一般梁場的每天產(chǎn)能應(yīng)等于運架梁的效率,因此該參數(shù)應(yīng)根據(jù)本段運架工程的總工期確定。t為單臺座制梁周期(d/榀)。新鄉(xiāng)梁場設(shè)計生產(chǎn)能力2.5榀/d,單個臺座占用時間按照4 d考慮,因此共設(shè)置了10個制梁臺座。

5 存梁臺座數(shù)量的確定

存梁臺座的數(shù)量應(yīng)根據(jù)箱梁在存梁臺座上最少存放時間及梁場每天產(chǎn)能確定。

(1)箱梁在存梁臺座上最少存放時間 T的確定:理論上按部現(xiàn)行的制梁技術(shù)條件要求,箱梁混凝土齡期不少10 d,扣除在制梁臺座中已有齡期3～4 d,終張拉前占用存梁臺座時間最少為6～7 d。但大多數(shù)情況下由于混凝土后期強度增長緩慢,6～7 d的時間不夠,一般需要15 d左右,張拉施工用時1 d。另外,按部現(xiàn)行的制梁技術(shù)要求,終張拉后箱梁必須在存梁臺座上放置30 d。因此箱梁在存梁臺座上最少存放時間 T為38～45 d。

(2)理論梁場最少存梁臺座數(shù)量為:M=K T,其中K為梁場每天產(chǎn)能,榀/d。

(3)根據(jù)理論計算,新鄉(xiāng)梁場配置了70個存梁臺座,滿足最大生產(chǎn)能力下的存梁能力。

6 制梁臺座布置方式的確定原則

(1)結(jié)合制梁場的生產(chǎn)效率,制梁順序,確定制梁臺座和存梁臺座數(shù)量及其布置方式,以及制梁設(shè)備的選擇。

(2)制存梁臺座的布置方式有2種,縱列式和橫列式。箱梁從制梁臺座到存梁臺座的移動方向和箱梁的縱軸線方向一致者為縱列式,垂直者為橫列式?？v列式布置緊湊,適合于小型梁場,使用450t提梁機提梁,土地利用率高;橫列式是目前大量采用的布置方式,適合于大型或超大型梁場,使用1臺搬梁(輪軌式或輪胎式均可)設(shè)備即可。

(3)按照標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),梁場內(nèi)平面應(yīng)分為5個功能區(qū),鋼筋儲存與加工區(qū)、砂石料儲存與混凝土攪拌區(qū)、制梁區(qū)、存梁區(qū)及裝車區(qū)、辦公和生活保障區(qū)。

7 出梁方法及出梁設(shè)備的選用原則

箱梁在臺座上完成初張拉后即可從制梁臺座中提到存梁臺座上,進行養(yǎng)護和終張拉,簡稱出梁。目前流行的出梁方法有2種:滑移臺車橫移出梁法和提梁機提吊出梁法,其中提梁機又分為輪軌式和輪胎式2種形式。這2種提梁方法各有優(yōu)缺點各有其使用范圍。

目前國內(nèi)正在籌建的梁場出梁方式和設(shè)備情況是:大多數(shù)梁場采用提梁機出梁,且制梁臺座多于4個的基本上采用輪胎式提梁機,只有極少數(shù)梁場采用滑移臺車出梁。相比較而言,提梁機出梁的優(yōu)點是:軌道數(shù)量少,2條提梁機軌道可同時負責(zé)數(shù)個臺座的出梁,使用方便快捷,臺座的排列方式靈活。缺點是一次性投入設(shè)備費用高。因此選用的原則是:梁場的規(guī)模大,制梁速度快,制運架為同一個工程標(biāo)的情況。圖1為石武客運專線某梁場平面布置。

圖1 石武客運專線某梁場平面布置

8 結(jié)語

(1)從運架梁的經(jīng)濟性和利于后續(xù)無砟軌道施工考慮,一個梁場以每天產(chǎn)2榀梁,配1套運架設(shè)備,制梁數(shù)量大于600榀,合理的運架梁半徑在10～15 km,涵蓋范圍在20～30 km比較合理。

(2)縱列式梁場的布置緊湊,適合于小型梁場。使用2臺450 t提梁機出梁,土地利用率高;橫列式適合于大型或超大型梁場,使用1臺提梁機(輪軌式或輪胎式均可),使用方便,是目前大量采用的布置方式。

(3)梁場建設(shè)是一個系統(tǒng)工程,投資大,建場周期短,同時又是一個臨時工程,因此應(yīng)特別重視梁場的規(guī)劃設(shè)計,統(tǒng)籌規(guī)劃,才能起到事半功倍的效果。

[1]TZ213—2005,客運專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南[S].

[2]新建時速300～350 km客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定[S].北京:中國鐵道出版社,2007.

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