高速鐵路箱梁預制場規(guī)劃設(shè)計原則和方法探討[1]

1、京滬高速鐵路箱梁預制場規(guī)劃設(shè)計原則和方法探討本文結(jié)合京滬高速鐵路TJ-2標德州4號梁場的建設(shè)經(jīng)驗,對梁場的規(guī)劃設(shè)計原則和方法作一介紹,供梁場規(guī)劃建場參考。一、前言京滬高速鐵路使用的時速350km /h無砟軌道后張法預應力鋼筋混凝土雙線整孔簡支箱梁,是高速鐵路橋梁上部結(jié)構(gòu)主要采用的結(jié)構(gòu)形式,而簡支箱梁體積大,梁體重820 t,受既有鐵路運輸條件限制,采用現(xiàn)場預制、架橋機架設(shè)的施工方法,該方法生產(chǎn)效率高,質(zhì)量容易控制,單孔造價較經(jīng)濟。二、預制梁場總體規(guī)劃原則梁場規(guī)劃設(shè)計原則本著安全適用、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、環(huán)保的原則,統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計,以達到制梁速度快,質(zhì)量高和建場費用低,節(jié)約用地、因地制宜,并考慮雙

2、層存梁。1、生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)既相互分開,又有機聯(lián)系2、生產(chǎn)區(qū)按工藝流程分區(qū)劃塊,結(jié)構(gòu)緊湊,盡量減少中間環(huán)節(jié)作業(yè)量,并有足夠的施工作業(yè)和活動空間,減少干擾。各區(qū)塊間由道路溝通。預制梁場主要由生產(chǎn)區(qū)、生產(chǎn)輔助區(qū)、辦公生活區(qū)三大部份組成。其中生產(chǎn)區(qū):分為制梁區(qū)、存梁區(qū)、提梁區(qū)。制梁區(qū)主要布置有鋼筋制作區(qū)、鋼筋存放區(qū)、鋼筋綁扎區(qū)、制梁臺座、模板清理存放區(qū)、蒸養(yǎng)棚罩存放區(qū);存梁區(qū)包括存梁臺座和提梁機行走便道;提梁區(qū)包括提梁站。生產(chǎn)輔助區(qū):布置有砼拌和站、砂石料存放區(qū)和清洗區(qū)、鍋爐房、存煤場、構(gòu)件存放區(qū)、鋼絞線存放區(qū)、材料庫房以及配電房、試驗室等辦公生活區(qū):主要有生活區(qū)、辦公區(qū)、停車場等生活設(shè)施3、充分保證

3、安全生產(chǎn),壓力容器、高壓變電器和發(fā)電房遠離人流密集區(qū)。4、電力線、蒸汽管道、混凝土輸送管路相對固定,線路短。在寒冷地區(qū)應考慮保溫措施。5、預制場內(nèi)盡量減小箱梁的移動次數(shù)和移動距離,通常箱數(shù)量大于300孔不宜采用移梁小車移梁。6、從環(huán)保要求,充分考慮污水、廢水的排放和建筑生活垃圾的處置。7、注意人流和貨流的分離。三、制梁選址的原則:1、制梁應盡量設(shè)置在橋群集中的路段,并全面考慮橋跨與梁型布置、工期、架設(shè)開鋪時間和速度、地質(zhì)狀況。一般選擇在橋群中間或兩端附近。2、地質(zhì)條件較好處設(shè)置梁場:高速鐵路箱梁對制梁臺座和存梁臺座的承載能力和不均勻沉降提出了很高的要求。因些,制梁場的位置應盡量選擇在地質(zhì)條件較

4、好的地方,減少土石方工程量和地基加固工程量,降低工程費用,縮短建場周期。3、原材料供應便利。箱梁體積大,每榀箱梁需要大量的材料,原材料供應矛盾十分突出,并且對粗、細骨料還有活性的限制,選址建場時都必須充分考慮料源是否豐富、穩(wěn)定,運距長短以及交通運輸是否便利等。同時也涉及堆放原材料對生產(chǎn)區(qū)占地面積的影響。4、交通方便。梁場位置應盡量與既有公路或施工便道相連,利于大型制梁設(shè)備和大量材料運輸進場。5、地方政府、當?shù)厝罕娭С?。充分注意當?shù)卣畬抑攸c鐵路工程的認可、支持,是否出臺相關(guān)協(xié)作、協(xié)助政府政策,對征地、供電、供水、臨時道路征用的配合政策。當?shù)厝罕姷挠X悟。對工程建設(shè)的支持力度,參與工程建設(shè)的熱

5、情和積極性,以及他們的文化素質(zhì),這是選擇梁場須認真對待的問題。6、不可抗力因素。不可抗力因素是指臺風、颶風、地震、洪水、山體滑坡、嚴重惡劣氣候等自然災害。人力難以抗衡。在選擇址時盡可能從當?shù)貧庀蟛块T、地質(zhì)部門了解掌握發(fā)生不可抗力因素的頻率、強度、危害程度。7、考慮防洪排澇、確保雨季施工安全?？傊?梁場場址的選擇應綜合考慮經(jīng)濟、技術(shù)、社會等到方面的因素。通過現(xiàn)場勘察,并對其他比選優(yōu)化。四、制梁臺座數(shù)量確定的原則1、單座制梁臺座效率制梁周期是指一榀梁從模板安裝、鋼筋綁扎、質(zhì)量檢查、混凝土澆注、養(yǎng)護、預張拉、初張拉、移梁出臺座的全部時間。其周期長短取決于梁場的設(shè)備配置和制梁工藝等因素。(1制梁設(shè)備配

6、置梁場自建混凝土攪拌站,采用雙系統(tǒng)強制式攪動拌機,電子計量系統(tǒng),確保成品春的質(zhì)量和產(chǎn)量。(2砼澆注時,一個臺座配置2臺砼輸送泵和2臺砼布料機,平面振動器和附著式振動器。確保砼澆注的連續(xù)性和振搗密實性。(3制梁臺座外設(shè)置底腹板和頂板鋼筋綁扎臺,鋼筋在綁扎臺上綁扎成型,在臺座內(nèi)組裝成整體,縮短鋼筋綁扎時間。(4采用全自動液壓內(nèi)模,內(nèi)模與臺座采用3:2的模式,縮短裝模與脫模的時間。(5采用蒸汔養(yǎng)護工藝,確保砼養(yǎng)護質(zhì)量,縮短養(yǎng)護時間,(6采用信息管理管理系統(tǒng)對箱梁施工過程進行全面管理,提高制梁施工管理水平,確保箱梁預制質(zhì)量。2、制梁工藝參考近幾年鐵路客運專線梁場箱梁預制經(jīng)驗及成功施工方法。目前預制梁預

7、制工藝比較成熟的有兩種:一是內(nèi)模有滑入和吊入的;二是鋼筋有整體式和分體式的兩種。內(nèi)模爬入和內(nèi)模吊入式制梁工藝基本相同,主要區(qū)別是內(nèi)模吊入只適用于分體式鋼筋綁扎,內(nèi)模爬入式適用于整體式鋼筋綁扎和鋼筋分體式綁扎。鋼筋整體式綁扎和分體式吊入主要區(qū)別是分體式不適用于內(nèi)模吊入,整體鋼筋吊裝節(jié)省門吊使用時間,加快周轉(zhuǎn)。3、單臺座制梁效率對以上兩種箱梁預制工藝,根據(jù)梁場已生產(chǎn)60孔箱梁統(tǒng)計,從工效上分析采用內(nèi)模爬入和整體式鋼筋吊入是較合理的,其工序時間表箱梁預制工藝單座臺座制梁周期從上表可知,單座制梁臺座周期為3.9d/榀,則單座制梁臺座效率單=0.256榀/d4、制梁臺座數(shù)量確定制梁臺座數(shù)量:N=/單式中

8、-制梁場制梁效率,即按總工期計劃確定的梁場每天完成箱梁預制數(shù)量(榀/d單-單座制臺座效率(榀/d。五、存梁臺座數(shù)量的確定原則:存梁臺座數(shù)量:n=K式中:- 梁場制梁效率(榀/d K-箱梁在存梁臺座上最少存放時間,無特殊要求時為30d。箱梁在存梁臺座上存放時間的確定:初張后終張拉前時間間隔(一般為6天+終張拉工作時間(1天+壓漿封錨時間(約2d+壓漿后至箱梁力學性能指標確定(約15d,此時間受養(yǎng)護措施和氣溫影響=24d ,但隨著客運專線施工受各種外界環(huán)境影響較大,施工過程也不是均衡,故通?？紤]1.52.5倍的系數(shù)。六、梁場規(guī)劃布置方式的確定原則根據(jù)國內(nèi)外梁場規(guī)布置,梁場布置方式有兩種:橫列式和縱

9、列式?？v列式布置方式是臺座的長度方向順線路走向,橫列式布置是臺座的長度方向垂直于線路方向。橫列式布置的箱梁在上橋前需水平旋轉(zhuǎn)90度,運梁車需調(diào)頭,因此這種方式比較適合于梁場遠離線路的情況,而縱列式比較適合于梁場靠近線路的情況。另外,縱列式和橫列式布置還得考慮梁場和寬長比及實際情況。每一種布置方式中,多個臺座的具體排列方式主要取決于箱梁移出臺座的方式。目前,出梁方式主要有以下3種:1、采用軌道式提梁機出梁采用軌道式提梁機(450t龍門吊出梁時,梁場平面布置圖如圖1所示。 2、采用輪胎式提梁機出梁采用900t輪胎式提梁機出梁時,梁場平面布置如圖2所示。臺座可以單列、雙列及多列布置,900t 輪胎式

10、提梁機縱跨制梁臺座,將箱梁直接提吊出來,并存放在存梁臺座上。3、采用滑移臺車橫移出梁采用滑移臺車橫移出梁時,梁場平面布置圖如圖3所示。臺座呈“一”字形單列布置,初張拉箱梁后,拆出一側(cè)外模,由移梁臺車將箱梁從臺座上頂起并橫移至存梁臺座上,但箱梁裝車需另配龍門吊或其他裝車設(shè)備。梁場布置是多樣的,不是一成不變的,也可以是以上幾種方式的組合(例臺采用軌道式提梁機橫列式布置,采用輪胎式提梁機有縱列方式布置,直接提梁上橋布置方式梁場具體規(guī)劃設(shè)計時要根據(jù)現(xiàn)場實際情況、設(shè)備配備、經(jīng)濟、技術(shù)是否先進等方面綜合考慮。七、梁場布置中其他有關(guān)處理原則;制存梁臺座地基處理,軌道地基處理,運梁道地基處等均需要根據(jù)梁場地質(zhì)

11、情況經(jīng)鉆探后確定。八、出梁方式和出梁設(shè)備的選用箱梁在制梁臺座上完成初張拉后即可移出到存梁臺座上進行養(yǎng)護和終張,此過程即簡稱出梁。根據(jù)前所述,常用的出梁方式有3種。軌道式提梁機出梁,輪胎式提梁機出梁和滑移臺車橫移出梁,這幾種出梁方法各有優(yōu)缺點和不同的適用范圍。軌道式提梁機出梁的優(yōu)點是:軌道數(shù)量少,兩條龍門吊軌道同時負責數(shù)個臺座的出梁;采用4點起吊3點不衡技術(shù),絕對保證箱梁移動的技術(shù)要求;操作方便快捷,一般情況下一個梁場配一套龍門吊即可。臺座的排列方式比較靈活(龍門吊可以通過橫移變軌實現(xiàn)縱橫方向移動。缺點是:一次性投入的設(shè)備費用高,龍門吊軌道基礎(chǔ)處理的工程量大,后期復耕難度大。因此梁場規(guī)模大,制梁

12、速度快,制運架同施工單位的情況。輪胎式提梁機出梁的優(yōu)點是:使用方便靈活,道路處理費用低,移運梁可靠,設(shè)備先進,以后制梁工程承攬打下了良好的設(shè)備、技術(shù)基礎(chǔ)。缺點是:一次性投入的設(shè)備費用較軌道式提梁機更高,對技要儲備和操作人員素質(zhì)要求高。在滿足軌道式提梁機的前提下,一般制梁臺座數(shù)量超過過4個時宜優(yōu)先采用輪胎式提梁機出梁?；婆_車橫移出梁的優(yōu)點是:滑移臺車體積小,重量輕,一次性設(shè)備投入費用少。缺點是:滑移軌道數(shù)量多,一個制梁臺座必須設(shè)置兩條滑移軌道,軌道基礎(chǔ)處理費用高;使用麻煩,每架設(shè)一榀梁,同列中的其他梁均要挪動一次;存在移梁技術(shù)風險,制梁技術(shù)要求箱梁移動時4個支點必須有共面,其誤差不得大于2mm,采用滑移臺車時受多方面因素影響,未必能保證此項技術(shù)要求;需要龍門吊其他設(shè)備裝車。因此,選擇用的原則是:梁場地質(zhì)條件較好,梁場規(guī)模小,臺座緊臨線路呈“一”字形布置。九、根據(jù)以上規(guī)劃原則,京滬高速鐵路TJ-2標德州4號梁場,其平面布置如圖4所示:德州梁場主要