鄭超
(中鐵二十五局集團(tuán)第三工程有限公司,湖南 長(zhǎng)沙 410007)
鐵路工程指的是鐵路上的各種土木工程設(shè)施,也指修建鐵路各個(gè)階段中所應(yīng)用的技術(shù)[1]。若按照軌距劃分,將鐵路劃分為標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路、窄軌鐵路以及寬軌鐵路等類型;按照牽引動(dòng)力劃分,將鐵路分為蒸汽牽引、電力牽引以及內(nèi)燃牽引等類型;按照任務(wù)以及運(yùn)量劃分,則將鐵路分為為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)及地方鐵路。
在鐵路工程建設(shè)中應(yīng)用簡(jiǎn)支箱梁結(jié)構(gòu)有助于加快施工進(jìn)度、提高施工質(zhì)量、增強(qiáng)施工安全性,并降低后續(xù)維修難度,為此簡(jiǎn)支箱梁在鐵路工程中的應(yīng)用范圍較為廣泛。
箱梁指的是橋梁工程中梁的一種,內(nèi)部是空心的,上部有翼緣,形狀類似于箱子,所以被稱之為箱梁。簡(jiǎn)支箱梁指的是將一聯(lián)連續(xù)梁分成幾段,每段長(zhǎng)約一孔,各段在預(yù)制場(chǎng)預(yù)制后張拉正彎矩鋼束,移運(yùn)吊放到墩臺(tái)頂?shù)呐R時(shí)支座上成簡(jiǎn)支狀態(tài)。
梁場(chǎng)的規(guī)模與范圍影響著制梁的工期與成本,為了控制工期與成本,應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況明確梁場(chǎng)的選址,即根據(jù)鋪架計(jì)劃和實(shí)際情況明確選址。同時(shí),在選址過(guò)程中綜合考慮交通情況、地質(zhì)情況、材料運(yùn)輸以及氣象變化情況,確保所有梁場(chǎng)的位置科學(xué)合理[2];其次,在建設(shè)梁場(chǎng)的過(guò)程中應(yīng)堅(jiān)持因地制宜、成本合適、安全性高等原則,根據(jù)箱梁技術(shù)的特點(diǎn)以及地勢(shì)情況統(tǒng)籌規(guī)劃。
架梁作業(yè)主要包括過(guò)孔、拖梁、落梁就位、砂漿錨固等環(huán)節(jié),其中過(guò)孔與落梁就位約耗耗費(fèi)1h,拖梁耗費(fèi)2h,砂漿錨固耗費(fèi)約2h,整個(gè)流程大約需要6h。運(yùn)梁作業(yè)包括提梁、運(yùn)梁行走、喂梁以及空車返回,其中提梁會(huì)消耗1h,喂梁耗時(shí)1.5h,運(yùn)梁行走的時(shí)間應(yīng)根據(jù)運(yùn)距以及重車運(yùn)行速度計(jì)算,空車返回的時(shí)間根據(jù)運(yùn)距以及空車運(yùn)行速度計(jì)算[3]。如果一個(gè)梁場(chǎng)有1套運(yùn)架設(shè)備,若按照每天24h進(jìn)行運(yùn)架作業(yè),那么運(yùn)距和架梁功效之間的關(guān)系如表1所示。
表1 運(yùn)距與架梁功效之間的關(guān)系
(1)從施工的總工期角度來(lái)看,后續(xù)無(wú)砟軌道施工的運(yùn)架梁半徑在15km之內(nèi),制架周期也應(yīng)該在1~2年內(nèi),所以若根據(jù)一個(gè)梁場(chǎng)有一套運(yùn)架設(shè)備來(lái)算,運(yùn)架梁的半徑在10~15km范圍內(nèi)較為合適。
(2)從經(jīng)濟(jì)性角度來(lái)看,箱梁預(yù)制數(shù)量若過(guò)少則無(wú)法滿足盈虧平衡點(diǎn)的制梁數(shù)量要求。因此,對(duì)于一個(gè)每天產(chǎn)能是1榀的梁場(chǎng)來(lái)說(shuō),制梁數(shù)量超過(guò)300榀。若梁場(chǎng)的產(chǎn)能為2榀,制梁數(shù)量超過(guò)600榀,即每個(gè)制梁臺(tái)座至少預(yù)制60榀箱梁。運(yùn)梁車在運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)遇到通過(guò)性這一問(wèn)題,在綜合考慮這一問(wèn)題后需采用特殊的路基處理方式處理架梁通道,或者利用低位架橋機(jī)牽引過(guò)隧道的方式。
(3)從運(yùn)梁車通過(guò)性這一角度來(lái)看,在綜合分析隧道、特殊橋梁等因素對(duì)架梁的影響后,應(yīng)采用低位架橋機(jī)或運(yùn)架一體機(jī)過(guò)隧道的方案。
整孔簡(jiǎn)支箱梁的自身重量非常大,且對(duì)制梁臺(tái)座與存梁臺(tái)座基礎(chǔ)的不均勻沉降有較高的要求,即要求四角高差在2mm之內(nèi),為此在明確梁場(chǎng)位置之后開(kāi)展地質(zhì)勘探工作。同時(shí),將地質(zhì)勘探的結(jié)果當(dāng)作結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù),委托優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)工作,并從中選取結(jié)構(gòu)安全可靠、成本低的方案。
梁場(chǎng)應(yīng)用的是單層存梁,經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)每個(gè)制梁臺(tái)座的占地面積大約在15000m2,若計(jì)算制梁區(qū)、存梁區(qū)、喂梁區(qū)、混凝土拌合站與砂石料存放區(qū)、鋼筋加工與綁扎存放區(qū)以及辦公生活保障區(qū),梁場(chǎng)的占地面積按照每一個(gè)臺(tái)座占地13000m2計(jì)算。若堅(jiān)持環(huán)保、節(jié)約土地等原則,綜合考慮不均勻沉降、存梁受力檢算等情況進(jìn)行雙層存梁,若工期允許可利用車站紅線內(nèi)用地建場(chǎng),并充分利用車站紅線用地建場(chǎng)。但是雙層存梁的載荷非常大,普通材料無(wú)法承受這種載荷,導(dǎo)致雙層存梁這種方式?jīng)]有得到普遍應(yīng)用,然而近年來(lái)我國(guó)部分企業(yè)在不斷優(yōu)化工藝和材料,為雙層存梁的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
平面布置指的是根據(jù)制梁設(shè)施的數(shù)量明確設(shè)施在梁場(chǎng)中的布置方案。
若是單條箱梁生產(chǎn)線按照直線方式布置,即按照鋼筋綁扎臺(tái)座、制梁臺(tái)座、內(nèi)模支架的順序布置。若是兩條以上箱梁生產(chǎn)線按照平行方式交錯(cuò)分布,但是在分布時(shí)明確縱向間距與橫向間距,其中縱向間距應(yīng)分析提梁機(jī)的跨度、長(zhǎng)度與寬度以及鋼絞線預(yù)留長(zhǎng)度等因素,橫向間距需考慮制梁臺(tái)座間材料設(shè)備吊裝運(yùn)輸以及制梁區(qū)龍門式起重機(jī)的跨度。
當(dāng)前,經(jīng)常應(yīng)用整體式固定外模、全液壓托拉式內(nèi)模的方式制梁。在這一工序中,外模與臺(tái)座是固定的,內(nèi)模是通過(guò)內(nèi)模支架和反軌輪由卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引進(jìn)行拆模和作業(yè),同時(shí)利用定尺油油缸控制內(nèi)模的尺寸。
在不同地區(qū)制梁周期不同,例如在南方地區(qū)制梁周期都在5d左右,而在北方地區(qū)由于混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長(zhǎng),所以制梁周期為6d。根據(jù)相關(guān)公式求出內(nèi)膜使用率為94%,外模與臺(tái)座的使用率為97%。
根據(jù)制梁工序、設(shè)備配置、制梁周期以及梁場(chǎng)產(chǎn)能明確制梁臺(tái)座的數(shù)量,即根據(jù)N=TK(其中:N-制梁臺(tái)座的數(shù)量;K-梁場(chǎng)產(chǎn)能;T-單個(gè)臺(tái)座質(zhì)量周期)這一公式計(jì)算制梁臺(tái)座的數(shù)量。
臺(tái)座數(shù)量會(huì)受到多種因素的影響,例如場(chǎng)地面積、制梁規(guī)模、需求、原材料供應(yīng)、梁板使用等,但從實(shí)際情況來(lái)看存梁臺(tái)座的數(shù)量是由箱梁在存梁臺(tái)座上的最短存放時(shí)間以及梁場(chǎng)產(chǎn)能決定的。從理論層面來(lái)看,可以根據(jù)M=TK(M是理論上的最少存梁臺(tái)座數(shù)量,K指的是梁場(chǎng)的產(chǎn)能,而T指的是箱梁在存梁臺(tái)座上最短的存放時(shí)間)這一公式計(jì)算最少存梁臺(tái)座的數(shù)量。但從實(shí)際情況來(lái)看,制架存梁是協(xié)調(diào)的過(guò)程,制梁進(jìn)度前慢后快,而架梁進(jìn)度是前快后慢。同時(shí),在施工過(guò)程中也可能會(huì)出現(xiàn)運(yùn)架設(shè)備無(wú)法及時(shí)進(jìn)場(chǎng)、設(shè)備出現(xiàn)故障、架梁通道存在特殊路基段地基處理等情況,可能會(huì)對(duì)運(yùn)架施工造成影響,設(shè)備整修時(shí)間、假設(shè)主體時(shí)間、場(chǎng)地清理時(shí)間等因素也會(huì)影響到施工,因此在計(jì)算實(shí)際最少存梁臺(tái)座數(shù)量時(shí)取理論存梁臺(tái)座數(shù)量的10%~30%,增強(qiáng)存梁臺(tái)座數(shù)量計(jì)算的合理性。
根據(jù)制梁場(chǎng)的制梁工序以及生產(chǎn)效率明確制梁臺(tái)座以及存梁臺(tái)座的數(shù)量和具體的布置方式,同時(shí)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇制梁設(shè)備工裝。一般情況下,制梁臺(tái)座與存梁臺(tái)座的布置方式有兩種,即縱列式布置與橫列式布置,其中橫列式布置是最為常用的布置方式,比較適用于大型梁場(chǎng),只利用一臺(tái)提梁機(jī)或多臺(tái)橫移臺(tái)車即可,操作較為簡(jiǎn)單;其次,根據(jù)功能將梁場(chǎng)劃分為六個(gè)區(qū)域,即制梁區(qū)、存梁區(qū)、喂梁區(qū)、鋼筋儲(chǔ)存與加工區(qū)、砂石料儲(chǔ)存于混凝土攪拌區(qū)以及辦公與生活保障區(qū)。根據(jù)工業(yè)化思路劃分各個(gè)區(qū)域,實(shí)現(xiàn)各個(gè)區(qū)域的緊湊合理,確保區(qū)域劃分不僅符合制梁工藝的需求,也符合箱梁提運(yùn)架設(shè)備安裝與拆運(yùn)的需求、靜載試驗(yàn)的需求,并保障區(qū)域劃分滿足防火、環(huán)保等要求,增強(qiáng)供水、供電的便利性。
若想將箱梁移出制梁臺(tái)座可采用兩種方式,第一種是利用提梁機(jī)將箱梁提吊出來(lái),第二種是利用橫移臺(tái)車將箱梁移出。
如果按照36h可完成一個(gè)底腹板鋼筋骨架,24h可完成一個(gè)頂板鋼筋骨架的綁扎功效,配置底腹板綁扎胎具以及頂板鋼筋綁扎胎具;其次,對(duì)于固定式外模的制梁臺(tái)位,因?yàn)閮?nèi)膜的使用率達(dá)到95%,外模以及臺(tái)座的使用率達(dá)到100%,所以內(nèi)模板與外模板的數(shù)量應(yīng)該與臺(tái)座的數(shù)量相等,若是單條生產(chǎn)線相鄰臺(tái)座之間可以共用內(nèi)模。
此外,根據(jù)梁場(chǎng)的產(chǎn)能以及設(shè)備的利用率選擇設(shè)備。一般情況下,配備4~5輛混凝土輸送車運(yùn)送、一臺(tái)混凝土攪拌站,同時(shí)一個(gè)臺(tái)座配備2臺(tái)混凝土地泵和2套布料機(jī)。
在進(jìn)行箱梁預(yù)制施工時(shí),將鋼筋、模板、混凝土以及預(yù)應(yīng)力當(dāng)作質(zhì)量控制要點(diǎn),并以原材料-工序-成品檢驗(yàn)為主線,有效控制工序過(guò)程,實(shí)現(xiàn)各個(gè)工序之間的銜接循環(huán)。同時(shí),在施工時(shí)加大對(duì)預(yù)應(yīng)力預(yù)、初、終張拉與混凝土澆筑這些過(guò)程的質(zhì)量控制力度。在進(jìn)場(chǎng)時(shí)檢驗(yàn)鋼筋,之后做好鋼筋加工、鋼筋骨架綁扎等工作,檢驗(yàn)鋼絞線錨具的質(zhì)量、混凝土原材料質(zhì)量,提高模板調(diào)整、混凝土拌和、蒸氣養(yǎng)護(hù)以及孔道壓降等環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量,這樣才能夠提高箱梁預(yù)制質(zhì)量。
簡(jiǎn)支箱梁梁場(chǎng)預(yù)制施工技術(shù)在鐵路工程建設(shè)中發(fā)揮著重要作用,根據(jù)運(yùn)距與架梁速度的關(guān)系等各方面情況選擇梁場(chǎng)的位置,其次做好平面布置與設(shè)備配套工作,并通過(guò)有效措施提高箱梁預(yù)制的質(zhì)量,從而降低成本,增加經(jīng)濟(jì)效益。