某高速公路项目40mT梁预制场建设方案比选

摘 要：本文结合某高速公路项目T梁预制梁场建设选址、工艺、工期、工程造价、施工安全等因素，考虑桥面预制场建设及原有小箱梁预制梁场台座改制两种方案，在满足工期、安全、质量管理目标前提下，通过各项因素比选，最终确定适合本项目T梁预制场建设的施工方案。

关键词：40mT梁;预制梁场建设;安全;质量;成本

1.工程概况

某高速公路工程项目某互通1#桥YZ21#、YZ22#、YY19-21#跨为40m预制T梁，共计37片。T梁高度2.5m，隔板间距0.64m+6.36m+6.5m×4+6.36m+0.64m，马蹄宽度60cm，顶板宽度1.7m（2.05m），单片T梁重量最大136.5t，最大梁长40.1m。合同总体工期截止2020年6月份。项目共有小箱梁2324片，已完成2161片，现有小箱梁预制台座34个，分为两个预制区，每个预制区设置17个预制台座，2个绑扎台座，1个提梁台座，每个预制区设有80t龙门吊2台（起吊净空8.5m），设有10t龙门吊1台，桥面设有轮胎式80T龙门吊一对用于存梁梁板吊装，预制梁钢筋加工厂及拌合站、生活区设置在现有梁场两侧，距离50-20m以内，梁板养护采用大魁河河流水，用电采用附近50m处630KW变压器供电。施工按照某高速公路项目两阶段施工图第二册第七分册 《主梁施工通用图》TY10-9-01进行施工。

2.T梁预制梁场建设方案

结合本项目施工环境及地形地貌，拟定两个方案进行T梁预制比选，第一是在原有箱梁预制场进行台座改制，综合节点工期、运梁通道等因素;第二是在已经施工完桥面整体化层大雁2#桥27#至35#跨桥面进行T梁预制，须考虑龙门吊设置、电力供应、材料转运、台座安装拆除等因素。

2.1方案一

将现有预制Ⅱ区小箱梁台座改制为40mT梁台座，原有预制梁场为25m、30m小箱梁共用台座支墩破除，台座承载力及结构尺寸与T梁预制台座不相符，基础需进行木桩（直径10cm）+C30钢筋混凝土扩大基础加固处理，并考虑F匝道纵坡运梁通道建设、存梁区设置及施工工期要求。

40mT梁最大重量136.5t，较预制箱梁118t重17.5t，地基承载力须重新验算。

梁场区表面多为素填土，下为淤泥层，（地基土强度较低），地基承载力采用60Kpa，用打入木桩的方法加强地基承载力，木桩采用φ10cm-4m长的松木。

2.1.1预制台座地基设计

40米T梁台座基础：从上往下依次为：梁底模板采用5mm不锈钢复合板，宽度60cm，梁底模板按3m一节，梁底模板下分布3根[10槽钢分配梁，槽钢两侧采用L30mm角钢包边。台座采用I25工字钢，工字钢长为53cm，中间部分间距为50cm，端头扩大基础间距35cm;台座基础厚度30cm，宽150cm;梁端扩大基础尺寸为长3.0m，宽3.0m，高0.5m，采用C30混凝土浇筑。

2.1.2台座基础验算荷载

（1）梁体自重荷载：G=V*R，

V：梁体体积，

R：钢筋混凝土容重，按2.6t/m3取值。40mT梁边梁重量最大，取边梁梁重136.5t/片计算。

（2）验算项目：制梁台座扩大基础地基承载验算

验算取按最不利工况条件下受力情况进行验算，其余情况不再进行验算。

2.1.3复合地基承载力计算

地基均采用打入木桩加强承载力，打入木桩后的地基按复合地基计算，打入木桩其容许承载力按摩擦桩计算其单桩承载力，摩擦桩单桩承载力按下式计算：

Ra=U*∑α* li *τi

Ra：单桩承载力（KN）

U：桩周长（m）

α：土体影响系数，打入桩取1.0

li ：桩在第i层土内的长度（m）

τi：第i层土的桩侧摩阻力标准值（KPa）

现场采用松木木桩，松木胸径为10cm，稍径不小于6cm，平均直径取8cm，单根长4m，松木。

根据地质状况计算台座地基打入木桩单桩承载力。

Ra1=0.08*3.14*1.0*4*20=20.1KN（樁长范围全部按淤泥质层计算）。

采用面积比法计算复合地基承载力如下

Pf=m*P1+λ（1-m）P2

Pf：复合地基承载力（KPa）

m：面积置换率

P1：木桩的换算承载力（KPa）

P2： 桩间土的承载力（KPa）

λ：桩间土支承力发挥系数，取值0.7。

复合地基承载力计算表

综上计算：复合地基承载力均为166.6KPa。

2.1.4基础底承载力验算

a.制梁台座荷载分析

台座受力情况1：台座梁长范围内全部受力，即混凝土浇筑完成，还未拆除模板。

此情况下，由于梁体未进行张拉，预制台座承受的荷载为均布荷载，荷载取值为梁体的钢筋混凝土和模板的自重之和。

台座受力情况2：梁台座两端受力，即在梁体预制后，梁体混凝土达到了设计和规范要求，完成了对梁体的张拉。张拉前已经拆除了梁模板。

梁体在张拉后，梁中段产生上挠，中段部位有一定上拱量，因此梁体中段与台座分离，梁体重量由台座全长承受变为台座两端承受梁体的全部重量。因此台座两端的地基承载力计算按台座受力情况2的荷载进行计算，对于台座中间段，按台座受力情况1的荷载进行计算。

在台座受力情况1下，制梁台座梁长范围内承受均布荷载，荷载计算时按梁长方向取一延米进行计算。荷载按每延米的梁体、模板的自重，及台座及基础混凝土的自重相加，在计算荷载时混凝土容重取值按2.6t/m3。

在台座受力情况2下，仅计算梁体自重产生的荷载，梁体全部荷载分布在台座两端，即每端承受的荷载为梁重荷载的1/2， 40mT梁进行验算，边梁自重最大，本次验算按边梁的梁自重进行验算。

制梁台座基础承载力验算表

b.结论：由上表得出，各部位扩大基础承载力均大于荷载总和，且安全系数大于规范要求，满足施工要求。

计划改制预制T梁台座8个，绑扎台座2个（腹板+顶板绑扎台座各1个），预制梁台座采用定制型钢台座拼装，目前材料已经具备，T梁模板已经运至现场具备施工条件。预制台座布置具体详见下图。

该方案优缺点：投入相对较小，且施工组织简便，临近生活区、钢筋加工区、拌合站，材料无需转运，施工工效相对较高;工期风险较大，可能会造成小箱梁工期滞后进而影响桥面系整体施工计划，需加强施工组织及管理，桥面存梁及匝道梁板运输风险相比较大。

2.2规划方案二

在已完成桥面施工段大雁2#桥28-35#跨左右幅设置预制区及存梁区，可设置预制梁台座6个，胎架台座2个，存梁台座3排，龙门吊采用30m跨径，跨越左右幅中间护栏，右幅设置为预制区，左幅设置为存粱区，预制区、存粱区需预留行车通道。台座基础采用C40细石混凝土找平，安装型钢定制台座。安装跨徑30m的80t龙门吊2台（需外租），并配置10t龙门吊1台（需外租），龙门吊轨道基础为0.6×0.2m，轨道长度165m，并考虑超高段纵横坡影响。梁场距离变压器300m。

该方案优缺点：利用桥面进行桥面预制场建设，施工场地受限，龙门吊投入较大，原材料、半成品需转运，成本相对较大，桥面污染严重，需进行台座基础建设及后续拆除，桥面安装龙门吊安全风险较大，受承载力限制，不可在同一排台座进行梁板张拉施工，对成品有一定的影响。

3.方案比选

预制梁场选择考虑施工进度，施工配套设施及机械设备、人员等因素影响，以“场地布局科学合理，各工序有序施工无相互干扰，场内材料运输道路最短，各工种人员及机械配置合理，确保制梁进度计划，保证制梁质量安全，同时梁场的建设费用最低”为目的。因此，预制场布置原则主要考虑以下几个因素。

3.1进度及生产因素

预制梁场的选址和梁场布置，首先应该满足施工进度要求，根据桥梁总体施工计划，按排好梁的预制进度计划，在确定了梁的预制计划后，再进行梁场的整体布局和台座数量的确定。同时还应考虑梁场的供水、供电、交通运输、场地地形地质、周边环境等条件因素。

按方案一（原有梁场改制台座）：按计划需在2019年12月25日开始台座改制，届时按施工计划完成小箱梁预制2248片，剩余小箱梁76片，剩余小箱梁预制台座14个，绑扎台座2个，按每月每个台座生产2.5片梁计，完成剩余小箱梁施工生产需要65天，考虑春节假期影响（30天计），2020年3月底可完成小箱梁预制。T梁台座改制2020年1月15日完成施工，设置8个预制台座，T梁预制2020年2月15日开始，每个台座每月完成2片T梁预制，完成T梁预制需70天，故2020年4月底完成T梁预制。改制台座方案施工工期能满足总体施工计划要求。

按方案二（桥面设置预制T梁台座）：按计划需在2019年11月25日开始梁场建设，包括龙门吊安装，需45天，2020年1月初完成T梁梁场建设，根据施工场地条件可设置6个预制台座，春节后2月15日开始进行梁板预制，按每个台座每月完成2片T梁预制，完成T梁预制需90天，故2020年5月中旬完成T梁预制。桥梁梁板预制施工工期能满足总体施工计划要求，但相对方案一较滞后，而且桥面制梁可能存在材料、半成品衔接不畅，造成窝工等损失。

如考虑桥面建设T梁场，原有预制梁场生产小箱梁，按计划可在2020年1月中旬完成全部小箱梁预制，较方案二可提前2个月完成小箱梁预制，考虑T梁施工生产完成较晚，场地拆除复垦较方案二晚3个月，方案二较方案一临时租地费用较少。

故从施工工期及进度角度考虑，选择在原有梁场改制台座制梁更合理。

3.2交通因素

场内施工所用的各种材料包括钢材成品、半成品，混凝土、预应力材料、仓库存储转运等，以适应场地运输的最小距离为宜，杜绝二次运输，保证材料运输畅通。在原有梁场预制T梁不发生材料及半成品二次倒运;预制梁成品需转运至桥面存储，方案二较方案一平均运距增加1.5km。

3.3费用因素

预制梁建设考虑征地费用，材料及设备投入费用，设施安装拆除费用。

场地租赁：按当地租赁费用每平方每月8元计，原有预制梁场占地8200平方，方案一较方案二比较，多投资19.6万元。

半成品材料：方案一在原有预制梁场进行T梁台座建设施工，材料一次运输存贮到位，不发生二次倒运费用。方案二在桥面进行梁场建设，由于预制梁钢筋、水泥、混凝土、钢绞线存储在现有梁场内，需进行二次倒运，每片梁发生二次倒运费用1.26万元，故方案二较方案一多发生二次倒运费用46.6万元。

梁板二次倒运：方案二不发生预制梁二次倒运，方案一需将成品梁板运至桥面存储，每片梁二次倒运费0.15万元，故方案一多发生梁板二次倒运费用5.55万元。

设备：方案二需增设80t龙门吊一对，10t龙门吊一个，按进退场时间计算，需使用6个月，按租赁计算，一对80t龙门吊每月租赁费用5万元，10t龙门吊每月租赁费用2万元，龙门吊检验费用每台0.65万元，故方案二较方案一多发生费用44万元。

台座建设：测算方案一每个台座建设费用2.5万元，设置8个;方案二每个台座安拆费用3.2万元，设置6个。故方案一较方案二多投入0.8万元。

综合第3.3节方案二较方案一多投入65万元。

3.4安全因素

预制场布置时考虑成品运输通道安全性能及保证安全的措施费用。方案二需在桥面设置龙门吊，且龙门吊跨度较大，在考虑风力（台风地区）等条件影响下，方案二安全风险较方案一更大，不确定因素较多，且桥面制梁在张拉后，桥面受荷载集中，可能会造成成品梁板承载超限。故选择在现有预制梁场建设T梁台座较为合理。

3.5环境影响因素

预制梁场存在振捣噪音，应远离居民居住区及办公场所，桥面制梁距离大魁村北街居民民房较近，晚间施工混凝土会影响周边居民休息。

4.结束语

通过现场勘测，结合本工程施工进展及成本、安全等方面，分析2个T梁预制场建设的各项影响因素，包括进度、安全、交通运输、费用及环境因素，通过分析可知，本工程在原有梁场改制原有预制小箱梁台座，建设T梁梁场更合理、更经济、更有效，故选择方案一实施T梁梁场建设。建议在梁场建设时，考虑T梁运输合理选用运梁机械，保证施工顺利推进，在梁场建设时考虑提高功效，需设置T梁钢筋绑扎胎架，节省台座占用时间，加快梁板预制施工。

参考文献：

（1）某高速公路工程项目大雁互通两阶段设计图《主梁通用图》。

（2）某高速公路项目实时性施工组织设计。

（3）甄宝山，现场制梁预制场选择与布置[J] 铁道建筑技术，2005（5）;P27-29。

（4）于亮清，施工现场桥梁预制场的选择与布置[J] 山西建筑，2002，24（8）;P48-49.

（5）李玲玲等，桥上制梁预制梁场布置形式探讨[J] 湖南交通科技，2013.02

（6）冯义涛，高速公路预制梁场规划设计方案[J]  铁道建筑技术，

2017.05

（7）袁清虎，标准化T梁预制施工技术及工艺分析[J]交通世界2017.14

作者简介：

严艳芬，女，1986年8月出生，江西新余人，中铁二十四局集团新余公司工程师。