鐵路客運箱梁預制場設計探討

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近年來，為適應鐵路客運專線建設的快速發展，滿足建設工期的要求，控制運輸費用和其他成本，橋梁建設工程采用的簡支整孔箱梁，多數采取以現場制梁場制造、架橋機橋位架設為主、橋位現澆和移動模架造橋為輔的方法，改變了傳統工廠化的生產模式。這樣一來，就需要在施工現場建設預制梁場。所以建設現場預制梁場已成為現階段鐵路客運專線建設中的重要臨時工程之一。那么，建設現場箱梁預制場如何選址與布置，滿足生產箱梁和施工架設的需要，并有效控制建場成本，成為工程建設中需要解決的新課題，本文在此進行分析與探討。

1預制梁場的選址

施工現場建設預制梁場的選址，應在綜合考慮預制梁場供應范圍的基礎上，全面考慮箱梁橋跨與梁型布置、架設時間與速度、地質狀況及橋跨兩端路基工程等因素。為此，預制梁場選址應遵循以下原則:(1)預制梁場應盡量選擇在孔跨布置較為集中的位置，一般應位于供梁范圍的中部。另外，為方便制梁場的平面布置，應盡量布設在橋梁的直線地段。(2)為方便大型制梁設備的進出梁場和砂石等原材料的供應，制梁場應盡量選擇在等級較高的公路附近，保證較好的運輸條件。(3)預制梁場應盡量選擇在地形和地質條件較好的地方，避免產生大量的填挖土方，減少地基處理發生的費用。(4)梁場的供梁半徑要合理，減少箱梁的運輸距離，有效降低運梁費用，并提高運架梁的施工效率。(5)盡量在鐵路用地紅線內布設制梁場，減少征地拆遷，并少占耕地。(6)為保證雨季的施工安全，應考慮防洪排澇條件。預制梁場選址在滿足以上原則的條件下，還應綜合考慮經濟、技術等方面的因素，并通過現場勘察和設計方案比選確定最佳位置。

2預制梁場的平面布置

預制梁場應布設生產區、生產輔助區、辦公和生活區。其中生產區布設制梁區、存梁區、提梁區;生產輔助區布設砂石料存放區和清洗區、混凝土拌合站、構件存放區、鋼絞線存放區、材料庫、鍋爐房和存煤場、試驗室和配電房等;辦公和生活區主要布設辦公區、停車場、生活區和其他配套設施。

2．1平面布置原則

預制梁場的平面布置，應遵照技術先進、經濟合理、環保、安全、規模適中，以及能滿足生產和供梁要求的原則，并力求結構緊湊、生產工藝流程合理。且滿足以下布設條件。(1)生產區和生活區分開，但又能進行有機聯系。(2)生產區要結構緊湊，并按生產工藝流程分區劃塊，盡量減少中間環節的作業量。要有足夠的作業空間和活動空間，減少相互間的干擾。(3)為保證安全生產，壓力容器、高壓變電器和發電房遠離人流密集區。(4)預制梁場的建設規模要滿足制梁周期和架梁進度的要求，條件許可時可選用雙層存梁方式。(5)梁場內盡量減小箱梁的移動次數和移動距離，箱梁數量大于300孔時不宜采用移梁小車移梁。(6)設計時要考慮給排水系統、供電系統、運輸系統。(7)污水、廢水的排放和生活垃圾的處理要符合環保要求。

2．2預制梁場規模的確定

2．2．1制梁臺座的確定制梁臺座的數量取決于制梁設備的配置、制梁工序、制梁周期及制梁效率等因素。目前，通常采用的制梁工藝有外側模固定式和外側模移動式2種。根據以往所建梁場統計數據和制梁工藝，每月按30d計算，一個臺座每月可以預制箱梁5～7孔，也就是說預制1孔箱梁需要4．3～6d，根據以往建場和運架梁經驗，外側模固定式臺座可取5，外側模移動式臺座可取5．5。那么制梁臺座數N可按式(1)計算:N=ηT(1)式中:η———按計劃確定的一個預制梁場1d預制的箱梁數量(榀/d);T———預制每榀箱梁占用單個制梁臺座時間(d•個/榀)。如一個預制梁場計劃1d預制2榀箱梁，則一個預制梁場的最少制梁臺座數N=η×T=2×5=10(個)。其他數據可按表1查詢。表1中的數據是按正常生產條件計算出來的，沒有考慮影響生產箱梁效率的特殊因素。實際制梁中，生產效率還與搬移梁設備、氣候條件、砂石料質量及配合比、混凝土配合比等因素密切相關。所以，還應根據現場條件、施工組織設計和計劃，通過分析計算確定預制梁臺座數量。2．2．2存梁臺座的確定在制梁臺座完成箱梁預制后，需搬移到存梁臺座上，然后完成終張拉、壓漿、封錨、靜載試驗以及檢驗批次等工作，但存梁臺座布置的合理性將直接影響到箱梁的預制和運架。所以，存梁臺座的數量M一般由存梁占用臺座的最短時間和架梁的進度來確定。其計算式為:M=ηT''K(2)式中:T''———預制每榀箱梁占用單個存梁臺座的時間(38～45d•個/榀);K———存梁系數，單層存梁時取1，雙層存梁時取0．6～0．7。根據《客運專線鐵路橋涵工程施工技術指南》(TZ213—2005)的要求，在混凝土強度滿足要求的前提下，制梁階段混凝土齡期最小為10d;另從單臺座制梁周期考慮，箱梁在制梁臺座上完成混凝土灌注及強度達到80%設計強度后完成初張拉的齡期為3d，則箱梁在存梁臺座存放7d可滿足混凝土10d齡期的要求。另根據《客運專線鐵路橋涵工程施工質量驗收暫行標準》(鐵建設［2005］160號)的規定，箱梁全長和跨度及梁上拱等指標在終張拉后30d進行測量并驗收。終張拉及壓漿約1d，同時須考慮靜載試驗以及檢驗批次的要求，終張拉及壓漿開始后有30d的存儲時間要求。所以，計算可得箱梁在存梁臺座上最少存放時間T''=7+1+30=38d。根據已建工程項目，箱梁存梁周期可按38～45d考慮。當超過45d時，宜采用雙層存量(K=0．65)，以達到節約用地、減少成本的目的。綜合考慮制梁臺座和架設速度的關系，如果每天架設一榀箱梁，則需要5～6個制梁臺座。制梁臺座和存梁臺座之間的比例，可根據制梁工藝流程的作業時間以及存梁方式決定。根據對已建工程項目的統計，單層存梁時，制梁臺座與存梁臺座之比一般為1/8～1/9;雙層存梁時，制梁臺座與存梁臺座之比一般為1/5～1/6。

2．3預制梁場總體平面設計

2．3．1預制梁場平面布置預制梁場平面，應針對制梁臺座和存梁臺座進行布置，其他配套設施應圍繞制梁臺座和存梁臺座進行布置。根據國內外鐵路建設工程預制梁場的規劃布置經驗，預制梁場的布置有橫列式和縱列式2種方式。橫列式布置時，臺座的長度方向垂直于線路方向;縱列式布置時，臺座的長度方向順線路走向。橫列式布置的箱梁在上橋前需水平旋轉90°，運梁車需調頭，比較適合預制梁場距離線路較遠的情況，而縱列式布置比較適合預制梁場靠近線路的情況。另外，橫列式布置和縱列式布置還要考慮預制梁場的長與寬的比例等情況。不管采用那一種布置方式，臺座的具體排列方式主要取決于箱梁移出臺座的方式。2．3．1．1采用滑移臺車出梁時當采用圖1所示，臺座呈“一”字形單列布置時，箱梁初張拉后，拆除一側外側模，由滑移臺車將箱梁從制梁臺座上頂起并橫移至存梁臺座上，箱梁裝車另需配備提梁機(制梁臺座和存梁臺座呈縱列式布置)。圖1滑移臺車出梁臺座布置2．3．1．2采用900t輪胎提梁機或輪軌提梁機出梁臺座可采用圖2所示的單列、雙列、三列(也可多列)布置。箱梁初張拉后，900t提梁機縱跨制梁臺座，將箱梁直接提吊出臺座，并存放到存梁臺座上。提吊不同制梁臺座中的箱梁時，提梁機需要橫移轉向。2．3．1．3采用450t輪軌提梁機出梁當預制梁場采用縱列式布置，臺座采用如圖3所示的雙列布置時，2臺450t輪軌提梁機可橫跨2列制梁臺座，將箱梁直接提吊出臺座，并存放到存梁臺座上。2．3．2存梁臺座的存梁方式存梁臺座的存梁方式主要有單層存梁和雙層存梁2種方式。但取決于采用什么方式移梁，若采用提梁機移梁，2種存梁方式均可采用;若采用移梁小車移梁，只能選擇單層存梁方式。在條件許可的前提下，為節省用地，應優先選用雙層存梁方式。但需要合理安排存梁位置和順序，考慮雙層存梁方式對施工工序和工期造成的影響，并滿足底層箱梁張拉壓漿完成后，雙層存梁支點位置達到設計條件。同時在雙層存梁過程中需要加強監控并及時采取相應措施以保證箱梁質量。總之，存梁方式應結合預制梁場的總體布置、技術條件、用地面積和地質條件、工期要求、工程造價等因素綜合比較后確定。

3工程實例分析

商丘至合肥至杭州鐵路客運專線(以下簡稱商合杭客運專線)建設工程，為滿足橋梁工程建設的需要，經現場勘察擬在商丘至亳州段設一處雷莊預制梁場，下面對雷莊預制梁場的選址和平面布置進行闡述與分析。

3．1雷莊預制梁場的選址

擬設雷莊預制梁場位于河南省商丘市虞城縣雷莊村西側，既有京九線和新建商合杭客運專線的東側，新建亳州特大橋的的直線地段，在供梁范圍內運梁距離相對較短。該預制梁場占地面積12hm2，以耕地為主，其他附著物較少，且地勢較為平坦，高差較小，基本沒有拆遷工作量和填挖土方。擬建預制梁場內的所需道路，可以利用原農田內南北方向和東西方向既有水泥碎石道路經過整修作為便道，方便運輸原材料進場。梁場北側緊鄰011鄉道，通行條件較好，可以作為運輸道路。經調查擬建預制梁場附近的王樓電力變電站設計容量較為富余，可以架設臨時供電線路作為施工用電來源。并調查發現擬建預制梁場范圍內有多處原農田灌溉水井，深約20m，經水質化驗可以作為施工用水水源，也可以新打水井供施工用水和預制箱梁用水。

3．2預制梁場平面布置

根據初步設計階段的施工組織設計，雷莊預制梁場主要供應亳州特大橋等所需680孔雙線箱梁，并確定該預制梁場每天預制2榀箱梁，以滿足工期的需要。所以，根據以上所述平面布置原則，該梁場首設生產區，制、存梁臺座按縱列式布置。生產輔助區、辦公區和生活區圍繞生產區進行布置。根據以往經驗，將制梁臺座設計為外側模移動式，并按5d生產1孔箱梁考慮，共布設10個制梁臺座。預制完的箱梁在存梁臺座上的存放時間按40d考慮，采用雙層存梁方式，共布設52個存梁臺座。如果外模板設置數量與制梁臺座數量相等，活動式內模板按2個制梁臺座共用1臺考慮，共設外模版10套，活動式內模板5套。由于亳州特大橋屬于長大橋梁，故將預制梁場設置在橋梁中部。配備1臺900t輪胎式搬梁機進行移梁，配備2臺450t提梁機直接提梁上橋，橋上配備1臺900t運梁車運輸箱梁。

4結束語

在鐵路客運專線建設中，現場箱梁預制場的設計和建設不僅關系到梁場的建設投資、箱梁的生產質量和施工質量等，還對新建鐵路的施工組織、建設工期起著決定性的作用。所以，本文就現場修建預制梁場如何進行選址，如何根據供梁孔數合理確定制梁臺座和存梁臺座數量及平面布置進行了闡述。并結合某客運專線建場實例驗證了所述方法的合理性。

作者:付朝陽 單位:鐵道第三勘察設計院集團有限公司