客运专线梁场设置方案综合性分析

孙玉兰

(哈大铁路客运专线有限公司，辽宁沈阳 110002)

哈大铁路客运专线(以下简称哈大客专)纵贯东北三省，途经3个省会城市(哈尔滨、长春、沈阳)、1个计划单列市(大连)和6个地级市(营口、鞍山、辽阳、铁岭、四平、松原)。线路正线全长903.939 km，其中辽宁省553.103 km，吉林省269.685 km，黑龙江省81.151 km。

哈大客专总工期59个自然月，跨越冬二区至冬五区，每年冬休3个月，因此施工有效月仅为44个月。其中，站前工程为44个自然月，32个有效月，而箱梁预制和架设两项在关键线路上就占了22.3个自然月，16.3个有效月。因此，作为箱梁预制和架设实施主体的梁场是哈大客专施工组织设计的关键。现根据哈大客专各梁场的现场情况进行综合性分析。

1 哈大客专梁场设置概况

哈大客专全线共设置了31个梁场，382个制梁台座，2 300个单层存梁台座，412个双层存梁台座。根据标段划分情况，梁场设置呈现出三区段性。哈大客专梁场任务划分曲线图见图1，哈大客专梁场综合指标见表1。

图1 哈大客专梁场任务划分曲线

第一区段为大连—沈阳段，梁场设置总体呈现不均衡性。该区段架梁供应范围为333.06 km，箱梁预制和架设任务为7 508孔，共设置了12个梁场，平均制架梁任务应为626孔，平均运梁半径应为13.9 km，而实际单个梁场承担的最大制架梁任务为990孔(5#)，占区段比例的13.2%，最小制架梁任务为277孔(1#)，占区段比例的3.7%;最大运梁半径为24.8 km(4#大里程)，最小运梁半径为4.3 km(7#大里程)。该区段梁场任务划分见图2。

表1 哈大客专梁场综合指标

图2 哈大客专大连—沈阳段梁场任务划分饼图

第二区段为沈阳—四平段，梁场设置相对均衡，规模普遍较大。该区段架梁供应范围为161.04 km，箱梁预制和架设任务为3 214孔，进场初期共设置了4个梁场，其任务依次为907孔、661孔、888孔、758孔。2009年5月因受地方征地拆迁和优化工期影响，新建了16#-1梁场，梁场数量增至5个，13#—15#梁场任务保持不变，16#梁场任务调整为581孔，16#-1梁场任务为258孔(含第三区段81孔)，共计3 295孔。该区段梁场任务划分见图3。

图3 哈大客专沈阳—四平段梁场任务划分饼图

第三区段为四平—哈尔滨段，梁场设置较均衡，规模适中。该区段总长度为323.57 km，箱梁预制和架设任务为8 584孔(后调整为8 503孔)，共设置了14个梁场，平均制架梁任务为607孔，平均运梁半径为11.95 km，实际各梁场的制架梁任务均未超出平均值的20%，大小里程运梁半径的比例除个别梁场外均接近于1。该区段梁场任务划分见图4。

图4 哈大客专四平—哈尔滨段梁场任务划分饼图

2 哈大客专梁场设置分析

梁场设置除需考虑线路沿线的地形地貌、水文地质、交通运输、地材资源、社会经济等因素外，还要着重考虑施工总工期、制架梁工期、资金成本等因素。下面对三个区段的特点进行分析。

2.1 第一区段

大连至沈阳段梁场设置主要受两种因素影响:

1)自然地理环境。该段从地形地貌来看以大石桥为界可分南北两段，南段即大连至大石桥段，以剥蚀丘陵为主，地形起伏变化较大，沟谷及洼地发育，因此该段路基、桥梁、隧道结构物相互交错，为梁场的设置增加了一定难度。北段即大石桥至沈阳段，为冲洪积平原，地形平坦开阔，局部地段地势稍高，因此该段除鞍山设置一座隧道外，其余地段主要为特大桥梁，梁场设置条件相对较好。

2)资金成本。哈大客专第一区段纵贯了辽宁省东南沿海经济发达地段和辽中老工业基地区，沿线不但房屋密集、企业林立，且密布海产品养殖场和经济林木作物区，梁场土地使用成本高。

因此，大连至大石桥段的梁场规模普遍较小，由图1、图2均可以看出1#—4#梁场制架梁任务较小，仅占该区段的3.7% ～6.0%，梁场占地、制存梁台座数量也都相对偏少;而大石桥至沈阳段除5#(隧道隔断)和12#(靠近沈阳市区)梁场外，其它梁场规模、制架梁任务和运梁半径等指标都比较适中。

2.2 第二区段

沈阳至四平段主要位于辽北地区，地貌单元属于辽河平原，地形较为平坦，比较有利于梁场的设置。但进场之初，本着“因地制宜、少占耕地，永临结合”的原则，该段仅设置了4个梁场，其中14#，15#，16#分别与铁岭、开原和昌图站相结合，规模较大。

2.3 第三区段

四平至哈尔滨段的地貌单元属于松嫩平原，地势总体呈中间高南北低，地形较为平坦，河流水系发达，交通便利，各方面都比较有利于梁场的设置。因此该段梁场设置总体比较均衡，梁场各指标适中合理。

3 哈大客专梁场设置综合性评定

梁场设置的效果如何可通过多种方式进行评定，而最直接可行的评定指标，则是梁场设计制梁能力的发挥程度。为此，特提出制梁台座空置率这一概念并以此进行分析。哈大客专梁场箱梁预制周期和制梁台座空置率曲线见图5。

图5 哈大客专梁场箱梁预制周期和制梁台座空置率曲线

3.1 箱梁预制周期

箱梁预制周期即梁场自生产首片箱梁起，直至所承担的箱梁预制任务完成为止所持续的施工天数(施工天数=日历天数—冬休天数)，记为Tf。

由图5可以看出:①哈大客专的箱梁预制周期(16#-1梁场除外)变化范围为245≤Tf≤468，平均值Tfa=353 d;31个梁场中有25个箱梁预制周期变化范围为300＜Tf＜450。②哈大客专的箱梁预制周期呈现出两区段性，即以16#-1梁场为界，分为南段的辽宁省内的1#—16#梁场和北段的吉林、黑龙江省内的17#—30#梁场两段。南段16个梁场箱梁预制周期相差不大，除4#，5#梁场外350＜Tf＜450;北段14个梁场箱梁预制周期非常接近，除 19#，20#，28#梁场外 250 ＜Tf＜350，其中有8个梁场箱梁预制周期均在300 d左右，南北两段Tf值区间跨度相差了约100 d。

3.2 制梁台座空置率

制梁台座空置率即每个制梁台座的空置时间占有效工作时间的比例，公式为

式中:ηv为制梁台座空置率，理想情况下ηv=0;qf为制梁台座数;Qg为箱梁预制孔数;A为先期建设的武广、郑西等线路每生产一片箱梁需占用制梁台座的持续时间，取 5.5 d/孔。

由图5可以看出:①哈大客专的制梁台座空置率计算值较高，－7.7%≤ηv≤97.3%，平均值 ηva=26.3%。②哈大客专的制梁台座空置率折线也呈现出三区段性。第一区段(1#～12#梁场)，除 1#，12#梁场外，制梁台座空置率变化范围为10% ＜ηv＜50%，平均为30%;第二区段(13#～16#梁场)，4个梁场制梁台座空置率数值较大，依次为67.6%，74.4%，97.3%，36.5%，平均为69.0%;第三区段(17#～30#梁场)，14个梁场中的9个制梁台座空置率变化范围为－7.7%≤ηv≤8.7%，制梁台座计算周转率均在5～6 d，与经验数据基本相符。

3.3 综合性分析

从制梁台座空置率计算公式可以看出，梁场规模确定的条件下制梁台座空置率ηv受唯一的自变量Tf影响。而影响箱梁预制周期Tf的因素有很多，涵盖了箱梁预制和架设施工全过程中的各种因素，具体可分为:①梁场设置方案的影响，梁场设置的不均衡性和规模过大会导致箱梁预制周期增加(南北两段Tf值区间跨度相差约100 d);②梁场内因素，如生产工人业务不熟练、设备故障率较高、梁场取证周期长等;③梁场外因素，架梁通道不畅导致箱梁预制周期增加;④其它因素，如恶劣天气影响无法施工等。

需特殊说明的是，与其他线路不同，哈大客专因处在我国东北严寒地区，冬季时间较长，受持续负温影响相对严重。最新统计数据显示，2012年哈大客专全线负温天数自南往北为128～203 d，而哈大客专的指导性施工组织确定每年12月至次年2月定为冬休期，共计90 d，因此箱梁预制周期中约有38～113 d为负温作业天，平均值Tfn=75.5 d，受此影响，制梁台座占用时间增加，制梁功效降低。因此哈大客专的制梁台座空置率均值ηva需进行修正。具体计算过程为

其中，T'fa为修正后箱梁预制周期均值;ηva为修正前制梁台座空置率均值;η'va为修正后制梁台座空置率均值;qfa为制梁台座数均值;Qga为预制箱梁数均值;B为负温作业时，每生产一片箱梁需占用制梁台座的持续时间，取7 d/孔;k为修正系数。

由上述计算可以看出，受负温影响，哈大客专制梁台座空置率均值仅为5.42%，证明设计制梁能力在箱梁预制周期内得到了较大发挥。同时说明，负温对严寒地区箱梁预制周期和制梁台座空置率影响较大。

4 结语

传统方法是综合考虑梁场位置、规模、交通运输条件、地材资源、计划工期等因素，确定梁场设置方案的，虽然也进行方案比选，但没有固定的衡量标准。本文应用制梁台座空置率进行分析，使得梁场设置方案的属性数字化，可以更加科学、经济、合理地确定梁场设置方案。

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