铁路客运箱梁预制场设计探讨

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近年来，为适应铁路客运专线建设的快速发展，满足建设工期的要求，控制运输费用和其他成本，桥梁建设工程采用的简支整孔箱梁，多数采取以现场制梁场制造、架桥机桥位架设为主、桥位现浇和移动模架造桥为辅的方法，改变了传统工厂化的生产模式。这样一来，就需要在施工现场建设预制梁场。所以建设现场预制梁场已成为现阶段铁路客运专线建设中的重要临时工程之一。那么，建设现场箱梁预制场如何选址与布置，满足生产箱梁和施工架设的需要，并有效控制建场成本，成为工程建设中需要解决的新课题，本文在此进行分析与探讨。

1预制梁场的选址

施工现场建设预制梁场的选址，应在综合考虑预制梁场供应范围的基础上，全面考虑箱梁桥跨与梁型布置、架设时间与速度、地质状况及桥跨两端路基工程等因素。为此，预制梁场选址应遵循以下原则:(1)预制梁场应尽量选择在孔跨布置较为集中的位置，一般应位于供梁范围的中部。另外，为方便制梁场的平面布置，应尽量布设在桥梁的直线地段。(2)为方便大型制梁设备的进出梁场和砂石等原材料的供应，制梁场应尽量选择在等级较高的公路附近，保证较好的运输条件。(3)预制梁场应尽量选择在地形和地质条件较好的地方，避免产生大量的填挖土方，减少地基处理发生的费用。(4)梁场的供梁半径要合理，减少箱梁的运输距离，有效降低运梁费用，并提高运架梁的施工效率。(5)尽量在铁路用地红线内布设制梁场，减少征地拆迁，并少占耕地。(6)为保证雨季的施工安全，应考虑防洪排涝条件。预制梁场选址在满足以上原则的条件下，还应综合考虑经济、技术等方面的因素，并通过现场勘察和设计方案比选确定最佳位置。

2预制梁场的平面布置

预制梁场应布设生产区、生产辅助区、办公和生活区。其中生产区布设制梁区、存梁区、提梁区;生产辅助区布设砂石料存放区和清洗区、混凝土拌合站、构件存放区、钢绞线存放区、材料库、锅炉房和存煤场、试验室和配电房等;办公和生活区主要布设办公区、停车场、生活区和其他配套设施。

2．1平面布置原则

预制梁场的平面布置，应遵照技术先进、经济合理、环保、安全、规模适中，以及能满足生产和供梁要求的原则，并力求结构紧凑、生产工艺流程合理。且满足以下布设条件。(1)生产区和生活区分开，但又能进行有机联系。(2)生产区要结构紧凑，并按生产工艺流程分区划块，尽量减少中间环节的作业量。要有足够的作业空间和活动空间，减少相互间的干扰。(3)为保证安全生产，压力容器、高压变电器和发电房远离人流密集区。(4)预制梁场的建设规模要满足制梁周期和架梁进度的要求，条件许可时可选用双层存梁方式。(5)梁场内尽量减小箱梁的移动次数和移动距离，箱梁数量大于300孔时不宜采用移梁小车移梁。(6)设计时要考虑给排水系统、供电系统、运输系统。(7)污水、废水的排放和生活垃圾的处理要符合环保要求。

2．2预制梁场规模的确定

2．2．1制梁台座的确定制梁台座的数量取决于制梁设备的配置、制梁工序、制梁周期及制梁效率等因素。目前，通常采用的制梁工艺有外侧模固定式和外侧模移动式2种。根据以往所建梁场统计数据和制梁工艺，每月按30d计算，一个台座每月可以预制箱梁5～7孔，也就是说预制1孔箱梁需要4．3～6d，根据以往建场和运架梁经验，外侧模固定式台座可取5，外侧模移动式台座可取5．5。那么制梁台座数N可按式(1)计算:N=ηT(1)式中:η———按计划确定的一个预制梁场1d预制的箱梁数量(榀/d);T———预制每榀箱梁占用单个制梁台座时间(d•个/榀)。如一个预制梁场计划1d预制2榀箱梁，则一个预制梁场的最少制梁台座数N=η×T=2×5=10(个)。其他数据可按表1查询。表1中的数据是按正常生产条件计算出来的，没有考虑影响生产箱梁效率的特殊因素。实际制梁中，生产效率还与搬移梁设备、气候条件、砂石料质量及配合比、混凝土配合比等因素密切相关。所以，还应根据现场条件、施工组织设计和计划，通过分析计算确定预制梁台座数量。2．2．2存梁台座的确定在制梁台座完成箱梁预制后，需搬移到存梁台座上，然后完成终张拉、压浆、封锚、静载试验以及检验批次等工作，但存梁台座布置的合理性将直接影响到箱梁的预制和运架。所以，存梁台座的数量M一般由存梁占用台座的最短时间和架梁的进度来确定。其计算式为:M=ηT''K(2)式中:T''———预制每榀箱梁占用单个存梁台座的时间(38～45d•个/榀);K———存梁系数，单层存梁时取1，双层存梁时取0．6～0．7。根据《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》(TZ213—2005)的要求，在混凝土强度满足要求的前提下，制梁阶段混凝土龄期最小为10d;另从单台座制梁周期考虑，箱梁在制梁台座上完成混凝土灌注及强度达到80%设计强度后完成初张拉的龄期为3d，则箱梁在存梁台座存放7d可满足混凝土10d龄期的要求。另根据《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》(铁建设［2005］160号)的规定，箱梁全长和跨度及梁上拱等指标在终张拉后30d进行测量并验收。终张拉及压浆约1d，同时须考虑静载试验以及检验批次的要求，终张拉及压浆开始后有30d的存储时间要求。所以，计算可得箱梁在存梁台座上最少存放时间T''=7+1+30=38d。根据已建工程项目，箱梁存梁周期可按38～45d考虑。当超过45d时，宜采用双层存量(K=0．65)，以达到节约用地、减少成本的目的。综合考虑制梁台座和架设速度的关系，如果每天架设一榀箱梁，则需要5～6个制梁台座。制梁台座和存梁台座之间的比例，可根据制梁工艺流程的作业时间以及存梁方式决定。根据对已建工程项目的统计，单层存梁时，制梁台座与存梁台座之比一般为1/8～1/9;双层存梁时，制梁台座与存梁台座之比一般为1/5～1/6。

2．3预制梁场总体平面设计

2．3．1预制梁场平面布置预制梁场平面，应针对制梁台座和存梁台座进行布置，其他配套设施应围绕制梁台座和存梁台座进行布置。根据国内外铁路建设工程预制梁场的规划布置经验，预制梁场的布置有横列式和纵列式2种方式。横列式布置时，台座的长度方向垂直于线路方向;纵列式布置时，台座的长度方向顺线路走向。横列式布置的箱梁在上桥前需水平旋转90°，运梁车需调头，比较适合预制梁场距离线路较远的情况，而纵列式布置比较适合预制梁场靠近线路的情况。另外，横列式布置和纵列式布置还要考虑预制梁场的长与宽的比例等情况。不管采用那一种布置方式，台座的具体排列方式主要取决于箱梁移出台座的方式。2．3．1．1采用滑移台车出梁时当采用图1所示，台座呈“一”字形单列布置时，箱梁初张拉后，拆除一侧外侧模，由滑移台车将箱梁从制梁台座上顶起并横移至存梁台座上，箱梁装车另需配备提梁机(制梁台座和存梁台座呈纵列式布置)。图1滑移台车出梁台座布置2．3．1．2采用900t轮胎提梁机或轮轨提梁机出梁台座可采用图2所示的单列、双列、三列(也可多列)布置。箱梁初张拉后，900t提梁机纵跨制梁台座，将箱梁直接提吊出台座，并存放到存梁台座上。提吊不同制梁台座中的箱梁时，提梁机需要横移转向。2．3．1．3采用450t轮轨提梁机出梁当预制梁场采用纵列式布置，台座采用如图3所示的双列布置时，2台450t轮轨提梁机可横跨2列制梁台座，将箱梁直接提吊出台座，并存放到存梁台座上。2．3．2存梁台座的存梁方式存梁台座的存梁方式主要有单层存梁和双层存梁2种方式。但取决于采用什么方式移梁，若采用提梁机移梁，2种存梁方式均可采用;若采用移梁小车移梁，只能选择单层存梁方式。在条件许可的前提下，为节省用地，应优先选用双层存梁方式。但需要合理安排存梁位置和顺序，考虑双层存梁方式对施工工序和工期造成的影响，并满足底层箱梁张拉压浆完成后，双层存梁支点位置达到设计条件。同时在双层存梁过程中需要加强监控并及时采取相应措施以保证箱梁质量。总之，存梁方式应结合预制梁场的总体布置、技术条件、用地面积和地质条件、工期要求、工程造价等因素综合比较后确定。

3工程实例分析

商丘至合肥至杭州铁路客运专线(以下简称商合杭客运专线)建设工程，为满足桥梁工程建设的需要，经现场勘察拟在商丘至亳州段设一处雷庄预制梁场，下面对雷庄预制梁场的选址和平面布置进行阐述与分析。

3．1雷庄预制梁场的选址

拟设雷庄预制梁场位于河南省商丘市虞城县雷庄村西侧，既有京九线和新建商合杭客运专线的东侧，新建亳州特大桥的的直线地段，在供梁范围内运梁距离相对较短。该预制梁场占地面积12hm2，以耕地为主，其他附着物较少，且地势较为平坦，高差较小，基本没有拆迁工作量和填挖土方。拟建预制梁场内的所需道路，可以利用原农田内南北方向和东西方向既有水泥碎石道路经过整修作为便道，方便运输原材料进场。梁场北侧紧邻011乡道，通行条件较好，可以作为运输道路。经调查拟建预制梁场附近的王楼电力变电站设计容量较为富余，可以架设临时供电线路作为施工用电来源。并调查发现拟建预制梁场范围内有多处原农田灌溉水井，深约20m，经水质化验可以作为施工用水水源，也可以新打水井供施工用水和预制箱梁用水。

3．2预制梁场平面布置

根据初步设计阶段的施工组织设计，雷庄预制梁场主要供应亳州特大桥等所需680孔双线箱梁，并确定该预制梁场每天预制2榀箱梁，以满足工期的需要。所以，根据以上所述平面布置原则，该梁场首设生产区，制、存梁台座按纵列式布置。生产辅助区、办公区和生活区围绕生产区进行布置。根据以往经验，将制梁台座设计为外侧模移动式，并按5d生产1孔箱梁考虑，共布设10个制梁台座。预制完的箱梁在存梁台座上的存放时间按40d考虑，采用双层存梁方式，共布设52个存梁台座。如果外模板设置数量与制梁台座数量相等，活动式内模板按2个制梁台座共用1台考虑，共设外模版10套，活动式内模板5套。由于亳州特大桥属于长大桥梁，故将预制梁场设置在桥梁中部。配备1台900t轮胎式搬梁机进行移梁，配备2台450t提梁机直接提梁上桥，桥上配备1台900t运梁车运输箱梁。

4结束语

在铁路客运专线建设中，现场箱梁预制场的设计和建设不仅关系到梁场的建设投资、箱梁的生产质量和施工质量等，还对新建铁路的施工组织、建设工期起着决定性的作用。所以，本文就现场修建预制梁场如何进行选址，如何根据供梁孔数合理确定制梁台座和存梁台座数量及平面布置进行了阐述。并结合某客运专线建场实例验证了所述方法的合理性。

作者:付朝阳 单位:铁道第三勘察设计院集团有限公司