石武客运专线某梁场规划与设计

王 刚

(中铁十九局集团第五工程有限公司,辽宁大连 116100)

1 概述

客运专线大量使用的后张法预应力混凝土简支箱梁,断面大、质量大,不能采用“工厂预制,铁路运输,工地架设”这种传统方法施工,只能在施工现场选址并设置临时预制场预制箱梁,然后通过专用运架设备完成箱梁架设,因此客运专线的大规模建设施工前必须先在施工现场建设大量的箱梁预制场。

国外高速铁路和国内京沪等高速铁路的箱梁预制场经验表明,箱梁预制场投入设备多,建设周期长,建设费用大。因此,为保证预制箱梁的质量和预制效率,合理使用建场费用,施工单位必须首先对箱梁预制场进行科学系统的规划设计。

笔者结合京沪高速铁路、石武客运专线的箱梁预制场的建设经验,对梁场规划设计原则和方法作一介绍,供规划建场时参考。

2 制梁场规划设计的总原则

制梁场规划设计应本着安全适用,技术先进,经济合理总原则,统筹规划设计,以达到“制梁速度快、质量高和建场费用低”的目的。制梁场的布置应有利于桥梁的预制、存放、运输及架设。制梁场地的选择主要根据架梁计划而定,同时要考虑交通状况、原材料来源、地形地貌、地质概况、水电供应和环保要求等因素,一般设在桥梁比较集中的地段内。

3 梁场选址应遵守的原则

(1)桥群集中地段设置梁场。梁场选址时应全面考虑桥跨与梁型布置、工期、运架梁速度、地质状况及桥跨两端路基工程等因素。一般选择在桥群中心或两端附近。

(2)临建工程量小。尽量选择在地形平坦,地质条件较好的地点设梁场,以减少梁场土石方和运梁便道工程量,减少制、存梁台座及提梁机轨道基础处理的工程量。运梁车的最大可爬坡坡度一般为3%,必要时可通过展线,因此梁场布置时要考虑这一点。

(3)交通方便。应在交通方便、水源充足、电力可靠、通信良好区域设置梁场。制梁场位置应尽量与既有公路或施工便道相连,利于大型制梁设备和大量制梁材料的运输进场。

(4)运梁距离较短。较短的运输距离可确保箱梁运输安全,提高架梁的施工速度,降低运输费用。极端情况下,采用跨墩龙门吊直接提梁上桥装车,可彻底省去运梁便道费用。

(5)征地拆迁少。制梁场的位置要在满足制梁工期和存梁的前提下,少占耕地,减少拆迁量,复耕量少,最好是永临结合的区域设梁场。

(6)考虑防洪排涝,确保雨季施工安全。

总之,场址的选择应综合考虑各方面的因素,既有经济层面的,也有技术层面的。根据目前已开工的客运专线梁场规划设计情况,梁场位置的确定受制于经济因素强于技术因素。

4 制梁台座数量的确定

制梁台座的数量取决于制梁设备配置、制梁工序、制梁周期及梁场制梁效率等。

4.1 制梁设备配置

(1)梁场自建混凝土拌和站,采用双系统强制搅拌机,电子计量系统计量原材料,确保成品混凝土的质量和产量。如箱梁混凝土浇筑宜在6 h内完成,32 m梁浇筑时混凝土供应量不小于55 m3/h,1台HZS120搅拌站实际拌和能力为V1=2.0×60/2.5=48 m3(厂家定义每盘料搅拌时间为150s,每盘料为2.0 m3),因此配置2台HZS120搅拌站即可满足1 d预制2片梁的要求。

(2)1个台座配2台混凝土输送泵和2台混凝土布料机,附着式振捣器配合插入式振捣器捣固混凝土,确保混凝土浇筑的连续性和捣固密实度。

(3)制梁台座外分别在钢筋绑扎胎具上进行箱梁底腹板和顶板钢筋骨架的分体绑扎,台座内组装成整体钢筋笼,或在整体绑扎胎具上进行钢筋骨架的绑扎,缩短钢筋绑扎时间。

(4)采用与台座铰接式外侧模,与台座相对固定式底模,侧模、底模与台座采用“一配一”的方式,缩短立模与脱模时间,保证立模精度。

(5)采用自动液压式缩放内模,内模与台座也采用“一配一”的模式,缩短立模与脱模时间

(6)采用计算机控制的蒸汽养护系统进行箱梁混凝土的养护,确保混凝土养护制梁,缩短占用制梁台座时间。

(7)采用信息管理系统对箱梁预制施工过程进行全面管理,提高制梁施工管理水平,确保箱梁预制质量。

4.2 制梁工序

箱梁的预制工序一般有2种:一种是吊入内模式,二是爬入内模式。第一种是先将内模吊装于底腹板钢筋骨架中,再吊入顶板钢筋骨架形成钢筋笼。第二种是先将顶板钢筋骨架吊装于底腹板钢筋骨架上形成钢筋笼后,再使内模爬入钢筋笼中。其中第二种方式需在制梁台座正对的场地提前设置内模滑动的平台。石武客运专线新乡梁场采用第一种方式。2种箱梁预制工序下单台座制梁周期比较见表1。

表1 2种箱梁预制工序下单台座制梁周期

制梁台座的数量应结合制梁设备配置状况、制梁工序、制梁周期及梁场每天产能等因素综合确定。制梁台座数量

式中,K为每天产能,即梁场每天预制成品箱梁的数量,榀/d。一般梁场的每天产能应等于运架梁的效率,因此该参数应根据本段运架工程的总工期确定。t为单台座制梁周期(d/榀)。新乡梁场设计生产能力2.5榀/d,单个台座占用时间按照4 d考虑,因此共设置了10个制梁台座。

5 存梁台座数量的确定

存梁台座的数量应根据箱梁在存梁台座上最少存放时间及梁场每天产能确定。

(1)箱梁在存梁台座上最少存放时间 T的确定:理论上按部现行的制梁技术条件要求,箱梁混凝土龄期不少10 d,扣除在制梁台座中已有龄期3～4 d,终张拉前占用存梁台座时间最少为6～7 d。但大多数情况下由于混凝土后期强度增长缓慢,6～7 d的时间不够,一般需要15 d左右,张拉施工用时1 d。另外,按部现行的制梁技术要求,终张拉后箱梁必须在存梁台座上放置30 d。因此箱梁在存梁台座上最少存放时间 T为38～45 d。

(2)理论梁场最少存梁台座数量为:M=K T,其中K为梁场每天产能,榀/d。

(3)根据理论计算,新乡梁场配置了70个存梁台座,满足最大生产能力下的存梁能力。

6 制梁台座布置方式的确定原则

(1)结合制梁场的生产效率,制梁顺序,确定制梁台座和存梁台座数量及其布置方式,以及制梁设备的选择。

(2)制存梁台座的布置方式有2种,纵列式和横列式。箱梁从制梁台座到存梁台座的移动方向和箱梁的纵轴线方向一致者为纵列式,垂直者为横列式。纵列式布置紧凑,适合于小型梁场,使用450t提梁机提梁,土地利用率高;横列式是目前大量采用的布置方式,适合于大型或超大型梁场,使用1台搬梁(轮轨式或轮胎式均可)设备即可。

(3)按照标准化生产,梁场内平面应分为5个功能区,钢筋储存与加工区、砂石料储存与混凝土搅拌区、制梁区、存梁区及装车区、办公和生活保障区。

7 出梁方法及出梁设备的选用原则

箱梁在台座上完成初张拉后即可从制梁台座中提到存梁台座上,进行养护和终张拉,简称出梁。目前流行的出梁方法有2种:滑移台车横移出梁法和提梁机提吊出梁法,其中提梁机又分为轮轨式和轮胎式2种形式。这2种提梁方法各有优缺点各有其使用范围。

目前国内正在筹建的梁场出梁方式和设备情况是:大多数梁场采用提梁机出梁,且制梁台座多于4个的基本上采用轮胎式提梁机,只有极少数梁场采用滑移台车出梁。相比较而言,提梁机出梁的优点是:轨道数量少,2条提梁机轨道可同时负责数个台座的出梁,使用方便快捷,台座的排列方式灵活。缺点是一次性投入设备费用高。因此选用的原则是:梁场的规模大,制梁速度快,制运架为同一个工程标的情况。图1为石武客运专线某梁场平面布置。

图1 石武客运专线某梁场平面布置

8 结语

(1)从运架梁的经济性和利于后续无砟轨道施工考虑,一个梁场以每天产2榀梁,配1套运架设备,制梁数量大于600榀,合理的运架梁半径在10～15 km,涵盖范围在20～30 km比较合理。

(2)纵列式梁场的布置紧凑,适合于小型梁场。使用2台450 t提梁机出梁,土地利用率高;横列式适合于大型或超大型梁场,使用1台提梁机(轮轨式或轮胎式均可),使用方便,是目前大量采用的布置方式。

(3)梁场建设是一个系统工程,投资大,建场周期短,同时又是一个临时工程,因此应特别重视梁场的规划设计,统筹规划,才能起到事半功倍的效果。

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