先张法U形梁快速施工与机械设备配套技术

晁庚奇

(中国铁建国际集团有限公司, 北京　100855)



先张法U形梁快速施工与机械设备配套技术

晁庚奇

(中国铁建国际集团有限公司, 北京100855)

摘要：为满足合同工期紧迫的要求,使1232片U形梁达到快速预制、运输和架设的目的,从施工方案和资源配置着手,紧紧围绕快速施工,介绍梁场的选址、梁场的布置、张拉台座的布置、模板设计、混凝土浇筑、运梁车配备以及大吨位吊车配备等技术研究等内容,采用上述技术方案,在10个月内成功完成了1232片U形梁的预制和架设施工任务,确保了合同工期。

关键词：轻轨；先张法； U形梁；快速施工；机械设备；配套

1工程概况

某国际轻轨工程，地处热带沙漠气候，全线长17.6 km，其中高架桥设计总长度为13.36 km，占全线长度的74.38%，共设计有25 m-U形梁782片、12.5 m-U形梁450片[1]，均采用整体先张法预制。U形梁顶宽5 527 mm，底宽4 738 mm，高1 853 mm，底板厚280 mm，腹板厚250 mm，单片最大质量为125 t，详见图1。由于合同工期异常紧迫，所有的梁必须在10个月内完成预制架设才能够满足合同工期要求，因此对梁的预制、运输及架设速度是个极大的考验。

图1　U形梁横断面(单位：mm)

2快速预制及机械设备配套技术

2.1梁场选址

本着方便原材料和成品梁运输的原则，达到快速施工的目的，经现场踏勘，梁场位置选定在高速公路、既有公路以及水渠交汇形成的三角形地带，共占地8.80 hm2。此处位于线路的起点，距离正线450 m；地势较为平坦，整平工作量小；为政府公共用地，无偿使用，且没有任何拆迁工作量；生产生活用水以及用电较为便利。以上条件为梁场的快速建设创造了条件，仅用4个月就达到了生产能力。

2.2梁场布置

梁场布置要综合考虑以下几个原则[2-3]。

(1)由于当地的水泥、砂石料等地材较为丰富，价格也较为适中；当地商品混凝土价格偏高且运距相对较远；当地劳动效率较为低下。基于以上情况，综合考虑采用自制混凝土。

(2)根据预制梁的数量，确定制梁台座和存量台座的数量，再确定钢筋绑扎台座数量、拌和站存料场等配套工区等的大小。

(3)梁场布置要紧凑合理，按照施工流程进行布置，同时考虑运架设备的安装和拆卸。

(4)依据制梁工艺、移梁和运梁要求，合理布置生产生活区、存梁区、运梁便线及材料存放区等配套。

(5)梁场内交通、供水供电等要合理且符合安全要求。

根据上述原则，布置440 m×90 m的制梁和存梁区、150 m×30 m的材料存放区、30 m×20 m的试验室、40 m×20 m的混凝土搅拌站、50 m×20 m的砂石料堆放区、30 m×20 m的洗砂区以及100 m×30 m的生活办公区，详见图2。

图2　梁场布置示意

制梁区配备4台MG120t-H40m-LK9m型龙门吊、2台MG10t-H40m-LK9m龙门吊，存梁区配备4台MG120t-H40m-LK9m型龙门吊，混凝土搅拌站配备HZS180、HZS90拌和站各1座、每座拌和站配备FIP43-AIS40型制冰机1台，洗砂区配备重型单螺旋XLZ-914型洗砂机2台。

梁场的合理布置以及相应设备的配置，为U形梁的快速预制和运输打下了基础，创造了条件。

2.3台座布置

本项目共有25 m-U形梁782片、12.5 m-U形梁450片，共计1232片，预制工期9个月，月平均要完成137片，日平均要完成5片。为满足这一要求，设立2条预制梁生产线，每条生产线宽40 m，包括制梁区、存梁区和运梁区。2条生产线之间预留10 m宽的施工便道，便于混凝土罐车、泵车的通行，方便小型工器具的运输。

在每条生产线制梁区内布置5个长110 m、宽6.6 m的长线台座，每个长线台座可一次性完成4片25 m-U形梁和8片12.5 m-U形梁的预制。

在存梁区内，第一条生产线布置56个25 m-U形梁的存梁台座、30个12.5 m-U形梁的存梁台座，第二条生产线布置56个25 m-U形梁的存梁台座、26个12.5 m-U形梁的存梁台座[4-5]，并且端头运梁区要满足运梁车装车和转弯的要求，详见图3。

图3　台座布置示意

所有的台座施工仅用了3.5个月，制梁台座和存梁台座快速施工和布置的合理性，为快速装车、运梁以及架设奠定了基础。

2.4 模板

预制梁模板采用整体钢模，外模支撑为钢桁架，内模悬吊在顶部的钢桁架上，钢桁架采用16号槽钢加工而成，内外模及底模采用8 mm厚的钢板加工而成[6]，详见图4。

图4　U形梁预制模板

每条生产线预制梁模板配置情况：(1)25 m-U形梁，8套底模，4套边模及内模；(2)12.5 m-U形梁，8套底模，8套边模及内模。边模及内模可整体吊装，利用龙门吊在台座之间往返倒用，以提高模板的利用率。

边模、内模与底模的合理匹配，以及边模和内模可整体吊装性，确保了U形梁的快速预制。

2.5混凝土浇筑

1个张拉台座可一次性浇筑25 m-U形梁4片或12.5 m-U形梁8片，混凝土量近200 m3。混凝土的浇筑时间长短，是影响U形梁快速预制的关键因素。为缩短混凝土浇筑时间，达到快速施工的目的，且保证预制梁的质量，经对比分析多种浇筑方案，最终确定选择从每片梁的两端同时向中间浇筑的方案。每端配备1台CYZ51Q型混凝土泵车(臂架长37 m)、2台HNJ5253GJBA型混凝土罐车(9 m3)、4台FRZ-50型插入式风动混凝土振捣棒(棒头直径32 mm)[7-8]，详见图5。

图5　U形梁混凝土浇筑

按照上述方案，1个张拉台座U形梁混凝土浇筑平均完成时间为12 h，达到了快速预制的目的。

本项目预制梁场的建设共用了4个月，其中预制张拉台座施工用了3.5个月。预制模板从设计到安装调试完毕共用了6个月，其中模板国内设计1个月、国内加工制作2.5个月、海上运输及清关2个月、安装调试0.5个月。1个长线台座上的预制梁生产周期为5 d，其中钢筋绑扎与预埋件安装1.5 d，预应力钢绞线布设与张拉0.5 d，内外模板安装0.5 d，混凝土浇筑0.5 d，混凝土养护并在强度达到80%[9-10]以上时拆模与放张2 d。

3快速运输及机械设备配套技术

3.125 m-U形梁快速运输及机械设备配套技术

25 m-U形梁共有782片，要在9个月内完成运输，以满足架设的需要，月平均运输87片，日平均运输3片，为此配备4台LTP3600型轴线运梁车。此种类型的运梁车液压板货台面长×宽为1 600 mm×3 600 mm/轴，货台面高度为80 mm，行驶时可根据需要上下调整2 300 mm；各轴线均可液压转向或助动转向；单腔与双腔风泵制动；鹅颈加载范围0～45 t，满载时根据路况调整行驶速度，控制在15 km/h以内；各单元体间可进行不同形式的组合，本车配置为动力鹅颈+4轴线+6轴线+牵引面板组合形式；轮胎为8.25R15双线钢丝轮胎，加厚钢圈；最大载重245 t。其具有自动向牵引车加载、货台高度可调、轮轴负荷均匀、转弯半径小、倒车方便，以及在上下坡道及斜坡上行驶可调整车身保持水平位置，保证货物的稳定性等优点，详见图6。每台LTP3600型轴线运梁车每天至少可以运1片梁，在运距5 km范围内可运2片梁，达到了快速运梁的目的。

图6　25 m-U形梁运梁车(单位：mm)

3.212.5 m-U形梁快速运输及机械设备配套技术

图7　12.5 m-U形梁运梁车

12.5 m-U形梁共有450片，要在9个月内完成运输，以满足架设的需要，月平均运输50片，日平均运输2片，为此配备2台德国生产的自行式轮胎运梁车。此种类型的运梁车由遥控装置、动力装置和行走装置组成，其中行走装置由12轴48轮胎的车架构成，行车速度控制在15 km/h以内，最大载重180 t，详见图7。每台自行式轮胎运梁车每天至少可运1片梁，在运距5 km范围内可运2片梁，确保了快速运梁。

4快速架设及机械设备配套技术

4.1 架设方案的确定

方案1：选用200 t架桥机架设。由于梁的截面为U形，两侧壁高1 570 mm，两侧壁间净间距仅有4 000 mm，桥上运梁和喂梁问题无法得以解决[11]。

方案2：选用300 t轮胎式吊车架设25 m-U形梁，200 t履带式吊车架设12.5 m-U形梁。此方案无需考虑桥上运梁和喂梁的问题，只需运梁车将梁运至架设墩位，利用吊车将其吊装就位即可[12]。

综合上述情况，选用方案2进行架设预制U形梁。

4.225 m-U形梁快速架设及机械设备配套技术

配备2台GROVE GMK6300全路面吊车。此种类型的吊车最大起重能力为300 t；起吊臂可360°旋转；伸缩主臂5节，由高强度细晶粒结构钢焊接而成，主臂长15.5～60 m，主臂臂头带有9个滑轮，伸缩时间360 s；基本配重50 t，分为4块(分别为8、14、14、14 t)独立配重，以便运输；4个双级液压伸缩支腿，均可独立水平、垂直动作，支腿全伸跨距为8.7 m×8.5 m；最高行驶速度为79 km/h；最大爬坡能力为50%，详见图8。2台GROVE GMK6300全路面吊车每天至少能架设3片梁，日架设最高纪录为5片，达到了快速架设的目的。

图8　25 m-U形梁架设施工

4.312.5 m-U形梁快速架设及机械设备配套技术

配备2台DEMAG公司生产的200 t履带式吊车。履带式吊车虽然行走速度相对轮胎式吊车较慢，但是其具有场地适应性强、吊装时移动方便灵活、转场时无需将配重块卸掉，以及起吊时安全性能高等优点，特别是在起重臂较长、起吊幅度较大时，其优势更为明显。2台200 t履带式吊车日平均架设3片梁，日最高架设纪录为6片，保证了快速架设，确保了工期目标。见图9。

图9　12.5 m-U形梁架设

5结语

对于工程量大、工期紧迫的国际工程项目，要在合同工期内按期完工，就必须认真研究合同和技术文件，做好详尽的现场踏勘，充分调查和了解项目所在国的劳力、材料以及机械设备市场情况，在此基础上认真组织编写施工组织设计，尤其要注重施工方案和资源的配置。

本国际工程项目，通过对合同的研判，要在10个月内完成1 232片U形梁的预制、运输和架设，施工方案和资源配置就必须突出一个“快”字：梁场的选址要有利于快速形成生产能力，梁场和张拉台座的布置要有利于快速预制与装运，模板设计要有利于快速安装和拆卸，混凝土施工要有利于快速浇筑，运梁车配备要有利于快速运梁，大吨位吊车配备要有利于快速架设。采用上述方案，达到了快速预制、运输和架设的目的，确保了合同工期。

参考文献：

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High-Speed Construction of Pre-tensioned U Girder and Associated EquipmentChao Geng-qi

(China Railway Construction Corporation (International) Ltd., Beijing 100855, China)

Abstract：This paper introduces the selection of girder yard location, the distribution of yards, the arrangement of tensioning table, the design of template, the casting of concrete, the assigning of vehicles and great tonnage cranes, the construction method and resource allocation, which are required to meet the construction schedule and quickly deliver to the site the prefabricated U-girder of 1232 pieces to complete the project within 10 months.

Key words：Light rail; Pre-tensioned system; U girder; High-speed construction; Machine and equipment; Associated equipment

中图分类号：U239.3; U445.3

文献标识码：B

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2015.02.017

文章编号：1004-2954(2015)02-0069-04

作者简介：晁庚奇(1974—)，男，1997年毕业于兰州铁道学院桥梁工程专业，高级工程师，E-mail:750612393@qq.com。

收稿日期：2014-04-12； 修回日期：2014-05-29