铁路工程建设通用参考图《混凝土拌和站》内容要点及应用解析

张立青,唐 鑫

(1.中铁第五勘察设计院集团有限公司,北京 102600;2.江苏大学汽车与交通工程学院,江苏镇江 212013)

1 概述

随着铁路建设的科学发展，以混凝土拌和站为代表的大型临时工程在铁路工程建设中的重要性逐渐明确，所体现出来的问题也日渐突出，如征地与建设问题，环保、水保、复垦问题，安全和质量问题，投资问题[1-5]。

规划与设计是混凝土拌和站建设的基础工作，从国内早期铁路拌和站的建设情况来看，在混凝土拌和站规划与设计技术上，一般以经验指导进行，在选址、整体规划、平面布置、土建结构设计、主要机械设备配置等方面缺乏成熟技术指导，从而可能造成拌和站选址和规划不系统、土地利用率低、土建工程量大、机械配置不合理等现象。为做好混凝土拌和站的规划设计与建设管理工作，贯彻和落实国家有关土地利用政策，规范拌和站规划，优化工艺布局和工装配置，降低建设成本，中铁五院集团公司主持编制铁路工程建设通用参考图《混凝土拌和站》，该套通用图已于2012年8月发布，图号为通临(2012)8401，对该通用图编制原则、设计参数、主要内容、适用范围及主要注意事项进行简介，供使用通用图时参考。

2 技术特点和适用范围[6]

2.1 技术特点

该通用图主要有如下技术特点：从全线混凝土供应角度，结合拌和站环境、工期、造价、地质情况等因素综合考虑，制订拌和站选址原则；提出拌和站标准化设计理念，根据混凝土拌和站系列化要求，制定平面布置通用图；对拌和站生产能力、存料场占地面积等关键参数进行指标量化，并提出各种主要参数的计算公式；突破铁路传统基于容许应力法的设计方法，采用基于极限状态法且适合铁路大临的设计方法对拌和站主要土建结构物进行设计；根据拌和站生产能力，科学提出拌和站主要机械配置数量参考表[7-8]。

2.2 适用范围

该通用图适用于新建铁路工程混凝土拌和站建设，主要针对铁路工程线下工程系列混凝土拌和站、预制构件混凝土拌和站进行编制，线下工程混凝土拌和站包括2HZS35～2HZS200系列混凝土拌和站，预制构件混凝土拌和站包括预制梁场、无砟轨道板场和双块式轨枕场混凝土拌和站等。使用通用图时应注意以下边界条件：

(1)主要针对铁路工程中普遍应用的拆迁式拌和站编制，移动式拌和站和船式拌和站未予纳入；

(2)拌和站平面布置采用单列式布置，即混凝土出料口布置在一侧，每台搅拌机各配置1套储料及称量设备，以保证混凝土生产效率、质量，保障混凝土供应持续性、稳定性及混凝土运输方便；

(3)考虑质量、效率、用地和环保等要求，骨料生产场地与装备未纳入参考图编制，拌和站应保证粗细骨料进场质量，若质量存在问题，宜在骨料生产场地和骨料清洗场提前解决，本图提供的骨料清洗场仅供参考；

(4)骨料存放场中粗、细骨料按公路运输考虑，线下工程混凝土拌和站粗、细骨料主要原材按存储5 d混凝土生产需求量计算，预制构件混凝土拌和站粗、细骨料按存储15 d计算；

(5)铁路混凝土拌和站宜配置为全自动混凝土生产成套设备，通用图采用周期式双卧轴强制式(HZS)搅拌主机，宜配置为双搅拌机站或多搅拌机站；在特定工程环境下，如隧道洞口站，或较近处设置有其他混凝土拌和站作备用站等，能保证混凝土连续供应满足工程要求，宜设置为单搅拌机站；

(6)搅拌站基础及拌和站结构设计均按临时结构考虑，基础及结构设计寿命为5年，现场混凝土拌和站未考虑地震荷载，在抗震设防烈度为7～9度地区工作时，宜按本地区设防烈度进行设计和采取相应的抗震措施，拌和站建设时，必须结合当地的工程技术条件对拌和站结构重新进行检算、计算和设计，通用图仅适用于限定地形、地质、荷载等工程技术条件下参考使用。

通用图基于以上工程技术经济条件进行编制，在现场进行拌和站规划与设计过程中，应根据工程实际情况进行技术经济比较后确定合理方案。

3 内容组成[6]

通用图主要由设计说明书和施工图组成，施工图部分主要内容如下：

(1)线下工程2HZS35～2HZS200拌和站规划与布局图，主要包括线下工程2HZS35～2HZS200拌和站规划与布局、拌和站主要工程数量、搅拌站主要配置等；

(2)线下工程2HZS35～2HZS200搅拌站基础图，主要针对持力地基承载力特征值为200 kPa地基的2HZS35～2HZS200搅拌站基础布置和基础设计等；

(3)预制梁场2HZS120拌和站规划与布局图，主要包括箱梁、T梁预制场2HZS120拌和站规划与布局、拌和站主要工程数量等；

(4)无砟轨道板场2HZS120拌和站规划与布局图，主要包括Ⅰ型板、Ⅱ型板预制场2HZS120拌和站规划与布局、拌和站主要工程数量等；

(5)双块式轨枕场2HZS60拌和站规划与布局图，主要包括Ⅰ型枕、Ⅱ型枕预制场2HZS60拌和站规划与布局、拌和站主要工程数量等；

(6)线下工程HZS120拌和站规划与布局图，主要包括线下工程HZS120单机拌和站规划与布局、拌和站主要工程数量等；

(7)2HZS90～2HZS180搅拌站板式基础图，主要针对持力地基承载力特征值为150 kPa地基的2HZS90～2HZS180搅拌站板式基础布置和基础设计等；

(8)骨料清洗场平面布置图；

(9)骨料棚图，主要包括横向10 m、15 m、20 m跨度的骨料棚设计图及工程数量等；

(10)骨料隔仓砌砖布置图；

(11)排水及路面图。

4 若干原则及注意点说明

4.1 几个术语

该通用图中将混凝土拌和站、搅拌站和搅拌机等相关术语进行了定义，以求规范现场术语，主要如下。

(1)混凝土拌和站：指包括混凝土搅拌站、骨料存放区、试验检测区、保障系统、办公区和生活区等具备混凝土生产、运输、试验等功能的综合区域。

(2)混凝土搅拌站：指由供料、贮料、配料、搅拌、出料、控制等系统及结构部件组成，用于生产混凝土的成套机械设备及相关区域。

(3)混凝土搅拌机：指将一定配合比的水泥、骨料、水等搅拌物料搅拌成混凝土的机械。

4.2 拌和站分类和基本组成

据拌和站供应混凝土目标的不同，通用图将拌和站分为线下工程混凝土拌和站和预制构件混凝土拌和站。拌和站主要由搅拌站(拌和区)、骨料存放区、试验检测区、保障系统、生活区和办公区组成[9]。

4.3 拌和站生产能力[10]

(1)拌和站的生产能力主要由配备的搅拌站生产率、数量、工作班数、生产不平衡度等确定，线下工程混凝土拌和站理论生产率可按下式确定

Qh=n·Qz

(1)

式中Qh——拌和站理论生产率，m3/h；

n——搅拌站配备搅拌机的数量；

Qz——根据搅拌周期确定的单台搅拌机生产率，m3/h。

需要特别注意的是，铁路工程混凝土拌和站小时生产能力应根据搅拌站搅拌铁路混凝土实际投料时间、实际搅拌周期、实际出料时间等综合确定拌和站小时生产能力，不能根据搅拌站厂家铭牌标称生产率确定，必要时应根据工程试验确定拌和站小时生产能力。

(2)线下工程混凝土拌和站日产能力可按下式确定

Qd=a·C·t·Qh

(2)

式中Qd——拌和站日产能力，m3/d；

a——日产能力不均衡系数，可取0.5～0.8；

C——每日有效工作班数；

t——每班有效工作小时数；

Qh——拌和站理论生产率，m3/h。

(3)线下工程混凝土拌和站年产能力可按下式确定

Qy=K·y·Qd

(3)

式中Qy——拌和站年产能力，m3/a；

K——年产能力不均衡系数，可取0.65～0.7；

y——年有效工作天数；

Qd——拌和站日产能力，m3/d。

线下工程混凝土拌和站生产应具备适当超前能力，可按以下经验设置线下工程混凝土拌和站生产能力：年产量20万m3以下混凝土拌和站，拌和站宜选择2HZS90以下；年产量20万～30万m3混凝土拌和站，拌和站宜选择2HZS90～150；年产量30万m3及以上混凝土拌和站，拌和站宜选择2HZS150以上。

预制构件(箱梁、T梁、轨道板、轨枕等)场内混凝土拌和站应根据预制构件生产数量、生产进度、混凝土要求、构件质量标准等工程技术和经济条件计算确定拌和站各种生产能力参数，预制构件混凝土拌和站主要参数计算可参考文献[11]。

4.4 平面布局

根据料仓、计量料斗等的相对位置不同，通用图将拌和站布置形式分为“一”型、“二”型和“L”型等型式，应根据工程装备和场地条件确定拌和站的平面布置形式。“一”型、“二”型和“L”型拌和站平面布置见图1～图3[12]。

4.5 骨料存放面积计算原则[11]

(1)骨料存放区面积的确定应考虑拌和站总体规划、拌和站类型、生产速度、当地原材料生产供应情况与运输方式确定。当采用公路运输方式时，线下工程混凝土拌和站场内骨料存放区存料规模不宜小于5 d生产用量，预制构件混凝土拌和站场内存料规模不宜小于15 d生产用量，采用铁路、水路等其他运输方式时，应根据交通调度和混凝土供应计划要求综合确定储存用量。

图1 “一”型铁路混凝土拌和站基本平面布置

图2 “二”型铁路混凝土拌和站基本平面布置

图3 “L”型铁路混凝土拌和站基本平面布置

(2)线下工程混凝土拌和站骨料年需求量可按下式计算

(4)

式中Qgy——骨料的年需要量，m3；

G——拌和站混凝土年生产量，m3；

A——每m3混凝土所需骨料的质量，kg/m3；

γ——骨料密度，kg/m3；

f——骨料的损耗系数，可取5%。

(3)线下工程混凝土拌和站骨料储存量可按下式计算

(5)

式中P——储存量，m3；

Qgy——骨料的年需要量，m3；

T——年工作天数；

n——储存周期，d。

(4)线下工程混凝土拌和站骨料堆场面积可按下式计算

(6)

式中F——堆场面积，m2；

P——堆场应堆放的骨料数量，m3；

q——每一平方米堆场面积骨料储存定额，m3/m2，采用铲车为堆料工具时，可取2.0～3.0；

K——堆场面积利用系数，可取0.7。

通用图中计算表格为确定线下工程混凝土拌和站骨料占地面积为基于限定工程条件下的计算结果，现场应根据工程实际进行拌和站骨料占地面积计算和调整。预制构件场内混凝土拌和站则应根据预制构件规划生产数量、生产进度和所供混凝土自身要求等确定混凝土拌和站骨料占地面积。

4.6 基础及附属结构

通用图将搅拌站基础及附属结构分为配料机基础、皮带机基础、主机基础、粉仓基础、雨棚和骨料仓砌砖挡墙等，其设计遵循以下原则：

(1)搅拌站基础应满足承载力、刚度、稳定性和地基变形要求；搅拌站基础的各种沉降应小于搅拌站的容许沉降值，不同基础沉降差不宜超过4 mm。与搅拌站设备支撑的连接部位应进行局部承压分析；

(2)搅拌站基础根据地质情况和荷载的不同，可采用明挖基础、板式基础、桩基础等形式，各种基础宜各自独立；

(3)拌和站结构设计按铁路大型临时工程考虑，使用寿命为5年；

(4)搅拌站基础应按照设备制造单位提供的技术参数，对每种不同的基础分别进行荷载分析，取每种基础的最不利工况进行基础设计；

(5)拌和站基础和结构由于受条件限制而位于特殊土地基上，如湿陷性黄土、膨胀土、冻土等地基上，其设计应符合相应规范的规定；在不良地质上设置搅拌站基础，应先进行地基处理，消除其不良性质后方可进行基础设计和施工，混凝土拌和站地基处理技术可参考文献[13]。

通用图基础及拌和站结构为限定地质、荷载等工程条件下编制，具体搅拌站基础及拌和站结构应结合具体工程条件另行地基、基础、结构计算和设计，设计成果应包含设计图纸和计算书等。

4.7 拌和站安装、调试、试验与验收

通用图专门对拌和站安装、调试、试验和验收作出了规定，主要如下。

(1)建设与设备安装：拌和站应按场地规划、辅助工程规划、地基处理、基础、混凝土和钢结构相应规范及要求进行施工，并按相应规范进行验收。

(2)设备调试：搅拌站设备调试应包括以下内容，检查各气路元件的气密性、电气元件的接线；检查各开关、阀门及信号的灵活性;检查各电机转向；试验和标称；设置计算机相关参数。

(3)试验：搅拌站试验应包括空运转试验和负载试验。

(4)验收：搅拌站进行空运转试验和负载试验后，方可按相关规定进行验收。

5 结语

铁路工程建设通用参考图《混凝土拌和站》依托不同行业不同形式的拌和站规划设计经验，充分吸收相关课题科研成果进行编制，力求达到混凝土拌和站规划设计标准化目标。

[1] 中华人民共和国铁道部.铁建设[2008]189号 铁路大型临时工程和过渡工程设计暂行规定[S].北京：中国铁道出版社，2008．

[2] 张言华.大临工程设置与投资控制合理性分析[J].铁路工程造价管理，2010(11):9-12．

[3] 中华人民共和国铁道部.铁建设[2009]89号 关于加强铁路大型临时工程设计和审查工作的通知[Z].北京：铁道部办公厅，2009．

[4] 中华人民共和国铁道部.铁建设函[2011]787号 关于尽快启动铁路工程可靠度标准编制工作的通知[Z].北京：铁道部办公厅，2011．

[5] 中华人民共和国铁道部.建技函[2011]203号 关于印发“铁路工程结构极限状态法设计标准转轨工作实施方案”评审会专家意见的通知[Z].北京：铁道部建设管理司，2011．

[6] 中铁第五勘察设计院集团有限公司.通临(2012)8401 混凝土拌和站[S].北京：铁道部经济规划研究院，2012．

[7] 中铁第五勘察设计院集团有限公司.铁路混凝土拌和站建设技术研究报告[R].北京：中铁第五勘察设计院集团有限公司，2011．

[8] 中华人民共和国铁道部.铁建设[2012]113号 铁路混凝土拌和站机械配置指导意见[S].北京：中国铁道出版社，2012．

[9] 中华人民共和国铁道部.TB10441—2008 铁路建设项目现场管理规范[S]. 北京：中国铁道出版社，2008．

[10] 赵国堂，李化建.高速铁路高性能混凝土应用管理技术[M].北京：中国铁道出版社，2009.

[11] 张立青.铁路混凝土拌和站建设技术探析[J].国防交通工程与技术，2012(6):17-21．

[12] 中铁三局集团有限公司，中铁第五勘察设计院集团有限公司，等.铁路工程混凝土拌和站技术指南(报批稿)[S].北京，2011．

[13] 张立青.铁路客运专线箱梁预制场地基处理设计[J].路基工程，2010(1):103-105，108．

[14] 王金.《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》内容要点及应用解析[J].铁道标准设计，2012(6):70-73，78．