鐵路工程建設(shè)通用參考圖《混凝土拌和站》內(nèi)容要點(diǎn)及應(yīng)用解析

張立青,唐 鑫

(1.中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,北京 102600;2.江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院,江蘇鎮(zhèn)江 212013)

1 概述

隨著鐵路建設(shè)的科學(xué)發(fā)展，以混凝土拌和站為代表的大型臨時(shí)工程在鐵路工程建設(shè)中的重要性逐漸明確，所體現(xiàn)出來(lái)的問(wèn)題也日漸突出，如征地與建設(shè)問(wèn)題，環(huán)保、水保、復(fù)墾問(wèn)題，安全和質(zhì)量問(wèn)題，投資問(wèn)題[1-5]。

規(guī)劃與設(shè)計(jì)是混凝土拌和站建設(shè)的基礎(chǔ)工作，從國(guó)內(nèi)早期鐵路拌和站的建設(shè)情況來(lái)看，在混凝土拌和站規(guī)劃與設(shè)計(jì)技術(shù)上，一般以經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)進(jìn)行，在選址、整體規(guī)劃、平面布置、土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、主要機(jī)械設(shè)備配置等方面缺乏成熟技術(shù)指導(dǎo)，從而可能造成拌和站選址和規(guī)劃不系統(tǒng)、土地利用率低、土建工程量大、機(jī)械配置不合理等現(xiàn)象。為做好混凝土拌和站的規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)管理工作，貫徹和落實(shí)國(guó)家有關(guān)土地利用政策，規(guī)范拌和站規(guī)劃，優(yōu)化工藝布局和工裝配置，降低建設(shè)成本，中鐵五院集團(tuán)公司主持編制鐵路工程建設(shè)通用參考圖《混凝土拌和站》，該套通用圖已于2012年8月發(fā)布，圖號(hào)為通臨(2012)8401，對(duì)該通用圖編制原則、設(shè)計(jì)參數(shù)、主要內(nèi)容、適用范圍及主要注意事項(xiàng)進(jìn)行簡(jiǎn)介，供使用通用圖時(shí)參考。

2 技術(shù)特點(diǎn)和適用范圍[6]

2.1 技術(shù)特點(diǎn)

該通用圖主要有如下技術(shù)特點(diǎn)：從全線混凝土供應(yīng)角度，結(jié)合拌和站環(huán)境、工期、造價(jià)、地質(zhì)情況等因素綜合考慮，制訂拌和站選址原則；提出拌和站標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)理念，根據(jù)混凝土拌和站系列化要求，制定平面布置通用圖；對(duì)拌和站生產(chǎn)能力、存料場(chǎng)占地面積等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行指標(biāo)量化，并提出各種主要參數(shù)的計(jì)算公式；突破鐵路傳統(tǒng)基于容許應(yīng)力法的設(shè)計(jì)方法，采用基于極限狀態(tài)法且適合鐵路大臨的設(shè)計(jì)方法對(duì)拌和站主要土建結(jié)構(gòu)物進(jìn)行設(shè)計(jì)；根據(jù)拌和站生產(chǎn)能力，科學(xué)提出拌和站主要機(jī)械配置數(shù)量參考表[7-8]。

2.2 適用范圍

該通用圖適用于新建鐵路工程混凝土拌和站建設(shè)，主要針對(duì)鐵路工程線下工程系列混凝土拌和站、預(yù)制構(gòu)件混凝土拌和站進(jìn)行編制，線下工程混凝土拌和站包括2HZS35～2HZS200系列混凝土拌和站，預(yù)制構(gòu)件混凝土拌和站包括預(yù)制梁場(chǎng)、無(wú)砟軌道板場(chǎng)和雙塊式軌枕場(chǎng)混凝土拌和站等。使用通用圖時(shí)應(yīng)注意以下邊界條件：

(1)主要針對(duì)鐵路工程中普遍應(yīng)用的拆遷式拌和站編制，移動(dòng)式拌和站和船式拌和站未予納入；

(2)拌和站平面布置采用單列式布置，即混凝土出料口布置在一側(cè)，每臺(tái)攪拌機(jī)各配置1套儲(chǔ)料及稱量設(shè)備，以保證混凝土生產(chǎn)效率、質(zhì)量，保障混凝土供應(yīng)持續(xù)性、穩(wěn)定性及混凝土運(yùn)輸方便；

(3)考慮質(zhì)量、效率、用地和環(huán)保等要求，骨料生產(chǎn)場(chǎng)地與裝備未納入?yún)⒖紙D編制，拌和站應(yīng)保證粗細(xì)骨料進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量，若質(zhì)量存在問(wèn)題，宜在骨料生產(chǎn)場(chǎng)地和骨料清洗場(chǎng)提前解決，本圖提供的骨料清洗場(chǎng)僅供參考；

(4)骨料存放場(chǎng)中粗、細(xì)骨料按公路運(yùn)輸考慮，線下工程混凝土拌和站粗、細(xì)骨料主要原材按存儲(chǔ)5 d混凝土生產(chǎn)需求量計(jì)算，預(yù)制構(gòu)件混凝土拌和站粗、細(xì)骨料按存儲(chǔ)15 d計(jì)算；

(5)鐵路混凝土拌和站宜配置為全自動(dòng)混凝土生產(chǎn)成套設(shè)備，通用圖采用周期式雙臥軸強(qiáng)制式(HZS)攪拌主機(jī)，宜配置為雙攪拌機(jī)站或多攪拌機(jī)站；在特定工程環(huán)境下，如隧道洞口站，或較近處設(shè)置有其他混凝土拌和站作備用站等，能保證混凝土連續(xù)供應(yīng)滿足工程要求，宜設(shè)置為單攪拌機(jī)站；

(6)攪拌站基礎(chǔ)及拌和站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均按臨時(shí)結(jié)構(gòu)考慮，基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壽命為5年，現(xiàn)場(chǎng)混凝土拌和站未考慮地震荷載，在抗震設(shè)防烈度為7～9度地區(qū)工作時(shí)，宜按本地區(qū)設(shè)防烈度進(jìn)行設(shè)計(jì)和采取相應(yīng)的抗震措施，拌和站建設(shè)時(shí)，必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓こ碳夹g(shù)條件對(duì)拌和站結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行檢算、計(jì)算和設(shè)計(jì)，通用圖僅適用于限定地形、地質(zhì)、荷載等工程技術(shù)條件下參考使用。

通用圖基于以上工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件進(jìn)行編制，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拌和站規(guī)劃與設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定合理方案。

3 內(nèi)容組成[6]

通用圖主要由設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和施工圖組成，施工圖部分主要內(nèi)容如下：

(1)線下工程2HZS35～2HZS200拌和站規(guī)劃與布局圖，主要包括線下工程2HZS35～2HZS200拌和站規(guī)劃與布局、拌和站主要工程數(shù)量、攪拌站主要配置等；

(2)線下工程2HZS35～2HZS200攪拌站基礎(chǔ)圖，主要針對(duì)持力地基承載力特征值為200 kPa地基的2HZS35～2HZS200攪拌站基礎(chǔ)布置和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等；

(3)預(yù)制梁場(chǎng)2HZS120拌和站規(guī)劃與布局圖，主要包括箱梁、T梁預(yù)制場(chǎng)2HZS120拌和站規(guī)劃與布局、拌和站主要工程數(shù)量等；

(4)無(wú)砟軌道板場(chǎng)2HZS120拌和站規(guī)劃與布局圖，主要包括Ⅰ型板、Ⅱ型板預(yù)制場(chǎng)2HZS120拌和站規(guī)劃與布局、拌和站主要工程數(shù)量等；

(5)雙塊式軌枕場(chǎng)2HZS60拌和站規(guī)劃與布局圖，主要包括Ⅰ型枕、Ⅱ型枕預(yù)制場(chǎng)2HZS60拌和站規(guī)劃與布局、拌和站主要工程數(shù)量等；

(6)線下工程HZS120拌和站規(guī)劃與布局圖，主要包括線下工程HZS120單機(jī)拌和站規(guī)劃與布局、拌和站主要工程數(shù)量等；

(7)2HZS90～2HZS180攪拌站板式基礎(chǔ)圖，主要針對(duì)持力地基承載力特征值為150 kPa地基的2HZS90～2HZS180攪拌站板式基礎(chǔ)布置和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等；

(8)骨料清洗場(chǎng)平面布置圖；

(9)骨料棚圖，主要包括橫向10 m、15 m、20 m跨度的骨料棚設(shè)計(jì)圖及工程數(shù)量等；

(10)骨料隔倉(cāng)砌磚布置圖；

(11)排水及路面圖。

4 若干原則及注意點(diǎn)說(shuō)明

4.1 幾個(gè)術(shù)語(yǔ)

該通用圖中將混凝土拌和站、攪拌站和攪拌機(jī)等相關(guān)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行了定義，以求規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)術(shù)語(yǔ)，主要如下。

(1)混凝土拌和站：指包括混凝土攪拌站、骨料存放區(qū)、試驗(yàn)檢測(cè)區(qū)、保障系統(tǒng)、辦公區(qū)和生活區(qū)等具備混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸、試驗(yàn)等功能的綜合區(qū)域。

(2)混凝土攪拌站：指由供料、貯料、配料、攪拌、出料、控制等系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)部件組成，用于生產(chǎn)混凝土的成套機(jī)械設(shè)備及相關(guān)區(qū)域。

(3)混凝土攪拌機(jī)：指將一定配合比的水泥、骨料、水等攪拌物料攪拌成混凝土的機(jī)械。

4.2 拌和站分類和基本組成

據(jù)拌和站供應(yīng)混凝土目標(biāo)的不同，通用圖將拌和站分為線下工程混凝土拌和站和預(yù)制構(gòu)件混凝土拌和站。拌和站主要由攪拌站(拌和區(qū))、骨料存放區(qū)、試驗(yàn)檢測(cè)區(qū)、保障系統(tǒng)、生活區(qū)和辦公區(qū)組成[9]。

4.3 拌和站生產(chǎn)能力[10]

(1)拌和站的生產(chǎn)能力主要由配備的攪拌站生產(chǎn)率、數(shù)量、工作班數(shù)、生產(chǎn)不平衡度等確定，線下工程混凝土拌和站理論生產(chǎn)率可按下式確定

Qh=n·Qz

(1)

式中Qh——拌和站理論生產(chǎn)率，m3/h；

n——攪拌站配備攪拌機(jī)的數(shù)量；

Qz——根據(jù)攪拌周期確定的單臺(tái)攪拌機(jī)生產(chǎn)率，m3/h。

需要特別注意的是，鐵路工程混凝土拌和站小時(shí)生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)攪拌站攪拌鐵路混凝土實(shí)際投料時(shí)間、實(shí)際攪拌周期、實(shí)際出料時(shí)間等綜合確定拌和站小時(shí)生產(chǎn)能力，不能根據(jù)攪拌站廠家銘牌標(biāo)稱生產(chǎn)率確定，必要時(shí)應(yīng)根據(jù)工程試驗(yàn)確定拌和站小時(shí)生產(chǎn)能力。

(2)線下工程混凝土拌和站日產(chǎn)能力可按下式確定

Qd=a·C·t·Qh

(2)

式中Qd——拌和站日產(chǎn)能力，m3/d；

a——日產(chǎn)能力不均衡系數(shù)，可取0.5～0.8；

C——每日有效工作班數(shù)；

t——每班有效工作小時(shí)數(shù)；

Qh——拌和站理論生產(chǎn)率，m3/h。

(3)線下工程混凝土拌和站年產(chǎn)能力可按下式確定

Qy=K·y·Qd

(3)

式中Qy——拌和站年產(chǎn)能力，m3/a；

K——年產(chǎn)能力不均衡系數(shù)，可取0.65～0.7；

y——年有效工作天數(shù)；

Qd——拌和站日產(chǎn)能力，m3/d。

線下工程混凝土拌和站生產(chǎn)應(yīng)具備適當(dāng)超前能力，可按以下經(jīng)驗(yàn)設(shè)置線下工程混凝土拌和站生產(chǎn)能力：年產(chǎn)量20萬(wàn)m3以下混凝土拌和站，拌和站宜選擇2HZS90以下；年產(chǎn)量20萬(wàn)～30萬(wàn)m3混凝土拌和站，拌和站宜選擇2HZS90～150；年產(chǎn)量30萬(wàn)m3及以上混凝土拌和站，拌和站宜選擇2HZS150以上。

預(yù)制構(gòu)件(箱梁、T梁、軌道板、軌枕等)場(chǎng)內(nèi)混凝土拌和站應(yīng)根據(jù)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)數(shù)量、生產(chǎn)進(jìn)度、混凝土要求、構(gòu)件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等工程技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件計(jì)算確定拌和站各種生產(chǎn)能力參數(shù)，預(yù)制構(gòu)件混凝土拌和站主要參數(shù)計(jì)算可參考文獻(xiàn)[11]。

4.4 平面布局

根據(jù)料倉(cāng)、計(jì)量料斗等的相對(duì)位置不同，通用圖將拌和站布置形式分為“一”型、“二”型和“L”型等型式，應(yīng)根據(jù)工程裝備和場(chǎng)地條件確定拌和站的平面布置形式?！耙弧毙?、“二”型和“L”型拌和站平面布置見(jiàn)圖1～圖3[12]。

4.5 骨料存放面積計(jì)算原則[11]

(1)骨料存放區(qū)面積的確定應(yīng)考慮拌和站總體規(guī)劃、拌和站類型、生產(chǎn)速度、當(dāng)?shù)卦牧仙a(chǎn)供應(yīng)情況與運(yùn)輸方式確定。當(dāng)采用公路運(yùn)輸方式時(shí)，線下工程混凝土拌和站場(chǎng)內(nèi)骨料存放區(qū)存料規(guī)模不宜小于5 d生產(chǎn)用量，預(yù)制構(gòu)件混凝土拌和站場(chǎng)內(nèi)存料規(guī)模不宜小于15 d生產(chǎn)用量，采用鐵路、水路等其他運(yùn)輸方式時(shí)，應(yīng)根據(jù)交通調(diào)度和混凝土供應(yīng)計(jì)劃要求綜合確定儲(chǔ)存用量。

圖1 “一”型鐵路混凝土拌和站基本平面布置

圖2 “二”型鐵路混凝土拌和站基本平面布置

圖3 “L”型鐵路混凝土拌和站基本平面布置

(2)線下工程混凝土拌和站骨料年需求量可按下式計(jì)算

(4)

式中Qgy——骨料的年需要量，m3；

G——拌和站混凝土年生產(chǎn)量，m3；

A——每m3混凝土所需骨料的質(zhì)量，kg/m3；

γ——骨料密度，kg/m3；

f——骨料的損耗系數(shù)，可取5%。

(3)線下工程混凝土拌和站骨料儲(chǔ)存量可按下式計(jì)算

(5)

式中P——儲(chǔ)存量，m3；

Qgy——骨料的年需要量，m3；

T——年工作天數(shù)；

n——儲(chǔ)存周期，d。

(4)線下工程混凝土拌和站骨料堆場(chǎng)面積可按下式計(jì)算

(6)

式中F——堆場(chǎng)面積，m2；

P——堆場(chǎng)應(yīng)堆放的骨料數(shù)量，m3；

q——每一平方米堆場(chǎng)面積骨料儲(chǔ)存定額，m3/m2，采用鏟車為堆料工具時(shí)，可取2.0～3.0；

K——堆場(chǎng)面積利用系數(shù)，可取0.7。

通用圖中計(jì)算表格為確定線下工程混凝土拌和站骨料占地面積為基于限定工程條件下的計(jì)算結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)行拌和站骨料占地面積計(jì)算和調(diào)整。預(yù)制構(gòu)件場(chǎng)內(nèi)混凝土拌和站則應(yīng)根據(jù)預(yù)制構(gòu)件規(guī)劃生產(chǎn)數(shù)量、生產(chǎn)進(jìn)度和所供混凝土自身要求等確定混凝土拌和站骨料占地面積。

4.6 基礎(chǔ)及附屬結(jié)構(gòu)

通用圖將攪拌站基礎(chǔ)及附屬結(jié)構(gòu)分為配料機(jī)基礎(chǔ)、皮帶機(jī)基礎(chǔ)、主機(jī)基礎(chǔ)、粉倉(cāng)基礎(chǔ)、雨棚和骨料倉(cāng)砌磚擋墻等，其設(shè)計(jì)遵循以下原則：

(1)攪拌站基礎(chǔ)應(yīng)滿足承載力、剛度、穩(wěn)定性和地基變形要求；攪拌站基礎(chǔ)的各種沉降應(yīng)小于攪拌站的容許沉降值，不同基礎(chǔ)沉降差不宜超過(guò)4 mm。與攪拌站設(shè)備支撐的連接部位應(yīng)進(jìn)行局部承壓分析；

(2)攪拌站基礎(chǔ)根據(jù)地質(zhì)情況和荷載的不同，可采用明挖基礎(chǔ)、板式基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等形式，各種基礎(chǔ)宜各自獨(dú)立；

(3)拌和站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按鐵路大型臨時(shí)工程考慮，使用壽命為5年；

(4)攪拌站基礎(chǔ)應(yīng)按照設(shè)備制造單位提供的技術(shù)參數(shù)，對(duì)每種不同的基礎(chǔ)分別進(jìn)行荷載分析，取每種基礎(chǔ)的最不利工況進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；

(5)拌和站基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)由于受條件限制而位于特殊土地基上，如濕陷性黃土、膨脹土、凍土等地基上，其設(shè)計(jì)應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)范的規(guī)定；在不良地質(zhì)上設(shè)置攪拌站基礎(chǔ)，應(yīng)先進(jìn)行地基處理，消除其不良性質(zhì)后方可進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工，混凝土拌和站地基處理技術(shù)可參考文獻(xiàn)[13]。

通用圖基礎(chǔ)及拌和站結(jié)構(gòu)為限定地質(zhì)、荷載等工程條件下編制，具體攪拌站基礎(chǔ)及拌和站結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合具體工程條件另行地基、基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)計(jì)算和設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)成果應(yīng)包含設(shè)計(jì)圖紙和計(jì)算書(shū)等。

4.7 拌和站安裝、調(diào)試、試驗(yàn)與驗(yàn)收

通用圖專門對(duì)拌和站安裝、調(diào)試、試驗(yàn)和驗(yàn)收作出了規(guī)定，主要如下。

(1)建設(shè)與設(shè)備安裝：拌和站應(yīng)按場(chǎng)地規(guī)劃、輔助工程規(guī)劃、地基處理、基礎(chǔ)、混凝土和鋼結(jié)構(gòu)相應(yīng)規(guī)范及要求進(jìn)行施工，并按相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)收。

(2)設(shè)備調(diào)試：攪拌站設(shè)備調(diào)試應(yīng)包括以下內(nèi)容，檢查各氣路元件的氣密性、電氣元件的接線；檢查各開(kāi)關(guān)、閥門及信號(hào)的靈活性;檢查各電機(jī)轉(zhuǎn)向；試驗(yàn)和標(biāo)稱；設(shè)置計(jì)算機(jī)相關(guān)參數(shù)。

(3)試驗(yàn)：攪拌站試驗(yàn)應(yīng)包括空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)和負(fù)載試驗(yàn)。

(4)驗(yàn)收：攪拌站進(jìn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)和負(fù)載試驗(yàn)后，方可按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)收。

5 結(jié)語(yǔ)

鐵路工程建設(shè)通用參考圖《混凝土拌和站》依托不同行業(yè)不同形式的拌和站規(guī)劃設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，充分吸收相關(guān)課題科研成果進(jìn)行編制，力求達(dá)到混凝土拌和站規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化目標(biāo)。

[1] 中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵建設(shè)[2008]189號(hào) 鐵路大型臨時(shí)工程和過(guò)渡工程設(shè)計(jì)暫行規(guī)定[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2008．

[2] 張言華.大臨工程設(shè)置與投資控制合理性分析[J].鐵路工程造價(jià)管理，2010(11):9-12．

[3] 中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵建設(shè)[2009]89號(hào) 關(guān)于加強(qiáng)鐵路大型臨時(shí)工程設(shè)計(jì)和審查工作的通知[Z].北京：鐵道部辦公廳，2009．

[4] 中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵建設(shè)函[2011]787號(hào) 關(guān)于盡快啟動(dòng)鐵路工程可靠度標(biāo)準(zhǔn)編制工作的通知[Z].北京：鐵道部辦公廳，2011．

[5] 中華人民共和國(guó)鐵道部.建技函[2011]203號(hào) 關(guān)于印發(fā)“鐵路工程結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)軌工作實(shí)施方案”評(píng)審會(huì)專家意見(jiàn)的通知[Z].北京：鐵道部建設(shè)管理司，2011．

[6] 中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.通臨(2012)8401 混凝土拌和站[S].北京：鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院，2012．

[7] 中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.鐵路混凝土拌和站建設(shè)技術(shù)研究報(bào)告[R].北京：中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2011．

[8] 中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵建設(shè)[2012]113號(hào) 鐵路混凝土拌和站機(jī)械配置指導(dǎo)意見(jiàn)[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2012．

[9] 中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10441—2008 鐵路建設(shè)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)管理規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，2008．

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