石武客运专线驿城制梁场整体规划与设计及经济性研究

马 骏

(中铁十八局集团第一工程有限公司,河北涿州 072750)

1 工程概况

石武客运专线驿城制梁场位于河南省驻马店市驿城区朱古洞村DK927+500线路里程左侧,占地面积14.7hm2(220亩)。梁场承担SWZQ-8标段驻马店特大桥DK914+043.93～DK931+987.41段和确山特大桥DK932+942.57～DK936+363.625箱梁预制任务,共制梁640榀,其中31.5 m跨度箱梁627榀,23.5m跨度箱梁13榀。

2 梁场选址原则

(1)桥群集中地段设置梁场。全面考虑梁跨与梁型布置、工期、架桥机类型、地质状况等因素进行梁场选址,一般选择在桥群中心附近,或靠近桥群中心位置但远离特殊结构物和高压线的地段。

(2)临时工程量小。制梁场选址应选在地质条件较好的地方,尽量减少土石方工程和基础加固工程量,降低工程费用。

(3)征地拆迁少。制梁场的选址要在满足制梁工期和存梁的前提下,尽量少占用耕地,减少拆迁量。

(4)交通方便。尽量与已有公路和施工道路相连,利于大型设备和大量材料的运输。

(5)运梁距离较短。箱梁的运输和架设是施工组织的一个关键工序,较短的运输距离可确保箱梁运输的安全和提高运、架梁的施工进度,供应距离越近越合理。

(6)考虑防洪排涝,确保雨季施工安全。

依据以上6条原则驿城制梁场设置在驻马店特大桥DK927+500线路左侧。此位置距离107国道仅3 km,梁场门口有1条地材运输通道和矿山专用高压线路。计划梁场的北向为架梁方向。此方向没有特殊结构物和难以拆迁的设施。

3 制梁台座数量确定

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为梁场每天产能,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制定。t为单台座制梁周期(d/榀)。梁场有效制梁时间为13个月,共计640榀箱梁,则每月计划完成50榀,每天1.6榀,考虑冬季施工进度放缓,除去冬季施工的时间每天完城2榀箱梁才能有效地满足工期的要求,综合考虑我场设置制梁台座10个。

4 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)存梁台座的数量

式中 V——梁场制梁速度,榀/d;

K——箱梁在存梁台座上最少存放时间,d,无特殊要求时,K=30 d。

箱梁在存梁台座上最少存放时间K的确定依据:初张后终张前时间间隔10 d;终张拉工时约1 d;压浆封端工时约2 d;压浆封端工后存放时间约15 d(此时间受养护措施和气温影响),故:K=10+1+2+15=28 d,考虑其他影响因素,取K=30 d。

(2)实际梁场所需存梁台座数量的确定:考虑到梁场的制梁速度是前期慢后期快,而运架梁的速度是前期快后期慢,二者不协调;以及运架设备不能按时进场运架施工,运架设备故障,运架线路上路基、现浇梁或者连续梁等尚未完工等不能按时正常运架施工等因素的影响,梁场实际所需存梁台座数量需要在理论最少存梁台座数量基础上增加一定富余量,以缓冲不利因素的影响。增加的富余数量应根据具体工况分析确定,无特殊情况应为最少台座数量的10%～30%。

综合以上两方面的因素梁场设置了88个存梁台,其中有8个存梁台为24 m与32 m的箱梁共存。

5 制梁设备与工装

我公司在武广客运专线流芳制梁场现有的大型设备如 TLMEL900提梁机、40 t/40 m 龙门吊、2台/2 t蒸汽锅炉、32.6 m/900 t箱梁模板10套等大型设备与工装配置驿城制梁场。这样,节约资金的同时又对设备工装资源进行了充分的利用。梁场为了满足工期的需要进行过3次技术优化,采用了如表1所示的设备工装配置。

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6 梁场布置原则

(1)结合制梁场的工期要求和供应箱梁的数量,首先要确定制梁台座和存梁台座的数量,再确定搅拌站及存料场的大小。

(2)制梁场布置应紧凑合理,不仅要考虑制架梁施工流程,还要兼顾运架设备的安装和拆除。

(3)根据预制梁施工工艺、移梁和运梁工序的要求,合理布置制梁区、存梁区、运梁道、材料存放区。

(4)预制梁场布置要使场内交通、供水、供电、供气、防火、防洪排涝、环保尽量合理。

7 梁场布置形式

根据以往的客运专线梁场规划布局,梁场的布置方式有2种:纵列式和横列式。所谓纵列式就是钢筋绑扎、制梁、存梁、提梁上车等区域首尾相接,出梁方向与梁体纵向中心线一致;而横列式则是制梁台座与存梁台座平行设置,出梁方向与梁体纵向中心线方向垂直。不同的布置形式对地形要求、场地规划与占地数量以及配置的主要设备也不一样。本梁场就所征地和既有设备工装情况,决定采用横列式梁场布置,移梁利用已有的提梁设备TLMEL900轮胎式提梁机。

驿城制梁场制梁台、存梁台、喂梁台分别与线路方向平行,采用T LMEL900提梁机移梁,主要提梁道、移梁道与运梁道垂直,并与喂梁道在一条直线上。这样既节约了占地,又使移梁机少转3次方向,安全快捷。经过多次的设计优化,驿城制梁场采用图1的设计方案。

图1 驿城梁场平面布置(单位:m)

8 梁场临建的实施

梁场的临建是前期梁场规划与设计的实施阶段,我国前期所建的客运专线梁场大部分都比较大,预制箱梁在500片以下且占地在20 hm2左右的梁场不在少数。这不仅占用了大量的耕地,同时也给施工单位造成的一定的资金浪费,也使得施工企业的效益白白流失。

梁场临建应遵循以下原则:(1)科学核实梁场的地质资料;(2)分清主次优先施工基础设施和可生产的设备基础;(3)切实重视临建工程质量,确保质量零缺陷、保障安全;(4)在临建施工的过程中不断对设计进行优化,严格控制临建成本;(5)确保工期要求,尽量多留出制梁的时间。

按照以上施工原则和现场情况,分4个区域进行施工,即制梁区、存梁区、混凝土拌和区、其他附属区域。

8.1 制梁区

制梁区的建设是梁场建设的核心部位,制梁区内制梁台的布置和施工的质量直接影响到制梁工作的进度和预制箱梁的质量。根据设计单位提供的设计图纸和自行规划的制梁区安排如下施工,采用钻孔桩桩基础加混凝土地基板再施工3道混凝土连续墙的施工方案。该制梁台的设计具有安全可靠、施工速度快和便于操作的特点。两端采用6根桩基础大大缩短了施工周期,3道连续墙设计为预制箱梁的浇筑提供了可靠的保障。制梁台座如图2所示。

图2 制梁台座(单位:cm)

8.2 存梁台座

存梁台的数量按照制梁进度和线下架梁通道的施工工期考虑共设置88个,其中8个考虑32、24 m箱梁共存。这样可将已用过的24 m存梁台充分利用。存梁台座见图3。

图3 存梁台座(单位:cm)

8.3 混凝土拌和区

混凝土拌和区是梁场混凝土工程施工的前提,固然刚刚进场的时期每个梁场都要购买一部分商品混凝土,而商品混凝土的价格再加上运输的费用都比较高,拌和站的及早建设并投入使用对一个项目的经济效益来说尤为重要。所以驿城制梁场把拌和站的建设放在了第一项建设内容,上场仅用了12 d的时间就将2台HZS120拌和机组装好并投入了使用,为项目节约了大量的资金,取得了良好的经济效益。

8.4 其他附属区域

其他设施,如办公区、生活区、洗石区、筛砂区、复耕土存放区等应该本着节约占地,反复优化位置和占地面积的原则进行规划和建设。例如我场的场内表皮土就没有外运,有两个消化渠道,一部分用于场部、生活区和钢筋加工棚场地的加高且便于场内排水,节省了相关的费用;另一部分堆放到复耕土存放区,这样节约了资金,减少了工程量,同时也加快了梁场临建的速度。再如我场的变压器、发电机和蒸汽锅炉房均设置在梁场的中部位置,这样既减少了电压损失、蒸汽管道损失等,同时也节省了材料、降低了煤和油的消耗量。

9 结语

当前我国正在大量的新建客运专线,大吨位整孔简支箱梁现场越来越多,从梁场的设计到预制箱梁的施工越趋于工厂化标准化施工,这就要求预制梁场必须进行科学合理的规划、设计和精细的施工。为保证制、存梁的质量与安全,必须严格控制临建的工程质量,这不仅直接影响到预制箱梁施工质量,而且关系到梁场的建设成本问题,同时对施工进度、控制和节约成本并提高预制梁的施工效率起着决定性的作用。驿城制梁场从建场到浇筑首孔900 t箱梁,共计历时60 d,真正使中铁十八局集团公司“打造了石武速度,铸造石武品牌”。

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