先張法U形梁快速施工與機(jī)械設(shè)備配套技術(shù)

晁庚奇

(中國鐵建國際集團(tuán)有限公司, 北京　100855)

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先張法U形梁快速施工與機(jī)械設(shè)備配套技術(shù)

晁庚奇

(中國鐵建國際集團(tuán)有限公司, 北京100855)

摘要：為滿足合同工期緊迫的要求,使1232片U形梁達(dá)到快速預(yù)制、運(yùn)輸和架設(shè)的目的,從施工方案和資源配置著手,緊緊圍繞快速施工,介紹梁場的選址、梁場的布置、張拉臺(tái)座的布置、模板設(shè)計(jì)、混凝土澆筑、運(yùn)梁車配備以及大噸位吊車配備等技術(shù)研究等內(nèi)容,采用上述技術(shù)方案,在10個(gè)月內(nèi)成功完成了1232片U形梁的預(yù)制和架設(shè)施工任務(wù),確保了合同工期。

關(guān)鍵詞：輕軌；先張法； U形梁；快速施工；機(jī)械設(shè)備；配套

1工程概況

某國際輕軌工程，地處熱帶沙漠氣候，全線長17.6 km，其中高架橋設(shè)計(jì)總長度為13.36 km，占全線長度的74.38%，共設(shè)計(jì)有25 m-U形梁782片、12.5 m-U形梁450片[1]，均采用整體先張法預(yù)制。U形梁頂寬5 527 mm，底寬4 738 mm，高1 853 mm，底板厚280 mm，腹板厚250 mm，單片最大質(zhì)量為125 t，詳見圖1。由于合同工期異常緊迫，所有的梁必須在10個(gè)月內(nèi)完成預(yù)制架設(shè)才能夠滿足合同工期要求，因此對梁的預(yù)制、運(yùn)輸及架設(shè)速度是個(gè)極大的考驗(yàn)。

圖1　U形梁橫斷面(單位：mm)

2快速預(yù)制及機(jī)械設(shè)備配套技術(shù)

2.1梁場選址

本著方便原材料和成品梁運(yùn)輸?shù)脑瓌t，達(dá)到快速施工的目的，經(jīng)現(xiàn)場踏勘，梁場位置選定在高速公路、既有公路以及水渠交匯形成的三角形地帶，共占地8.80 hm2。此處位于線路的起點(diǎn)，距離正線450 m；地勢較為平坦，整平工作量??；為政府公共用地，無償使用，且沒有任何拆遷工作量；生產(chǎn)生活用水以及用電較為便利。以上條件為梁場的快速建設(shè)創(chuàng)造了條件，僅用4個(gè)月就達(dá)到了生產(chǎn)能力。

2.2梁場布置

梁場布置要綜合考慮以下幾個(gè)原則[2-3]。

(1)由于當(dāng)?shù)氐乃?、砂石料等地材較為豐富，價(jià)格也較為適中；當(dāng)?shù)厣唐坊炷羶r(jià)格偏高且運(yùn)距相對較遠(yuǎn)；當(dāng)?shù)貏趧?dòng)效率較為低下?；谝陨锨闆r，綜合考慮采用自制混凝土。

(2)根據(jù)預(yù)制梁的數(shù)量，確定制梁臺(tái)座和存量臺(tái)座的數(shù)量，再確定鋼筋綁扎臺(tái)座數(shù)量、拌和站存料場等配套工區(qū)等的大小。

(3)梁場布置要緊湊合理，按照施工流程進(jìn)行布置，同時(shí)考慮運(yùn)架設(shè)備的安裝和拆卸。

(4)依據(jù)制梁工藝、移梁和運(yùn)梁要求，合理布置生產(chǎn)生活區(qū)、存梁區(qū)、運(yùn)梁便線及材料存放區(qū)等配套。

(5)梁場內(nèi)交通、供水供電等要合理且符合安全要求。

根據(jù)上述原則，布置440 m×90 m的制梁和存梁區(qū)、150 m×30 m的材料存放區(qū)、30 m×20 m的試驗(yàn)室、40 m×20 m的混凝土攪拌站、50 m×20 m的砂石料堆放區(qū)、30 m×20 m的洗砂區(qū)以及100 m×30 m的生活辦公區(qū)，詳見圖2。

圖2　梁場布置示意

制梁區(qū)配備4臺(tái)MG120t-H40m-LK9m型龍門吊、2臺(tái)MG10t-H40m-LK9m龍門吊，存梁區(qū)配備4臺(tái)MG120t-H40m-LK9m型龍門吊，混凝土攪拌站配備HZS180、HZS90拌和站各1座、每座拌和站配備FIP43-AIS40型制冰機(jī)1臺(tái)，洗砂區(qū)配備重型單螺旋XLZ-914型洗砂機(jī)2臺(tái)。

梁場的合理布置以及相應(yīng)設(shè)備的配置，為U形梁的快速預(yù)制和運(yùn)輸打下了基礎(chǔ)，創(chuàng)造了條件。

2.3臺(tái)座布置

本項(xiàng)目共有25 m-U形梁782片、12.5 m-U形梁450片，共計(jì)1232片，預(yù)制工期9個(gè)月，月平均要完成137片，日平均要完成5片。為滿足這一要求，設(shè)立2條預(yù)制梁生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線寬40 m，包括制梁區(qū)、存梁區(qū)和運(yùn)梁區(qū)。2條生產(chǎn)線之間預(yù)留10 m寬的施工便道，便于混凝土罐車、泵車的通行，方便小型工器具的運(yùn)輸。

在每條生產(chǎn)線制梁區(qū)內(nèi)布置5個(gè)長110 m、寬6.6 m的長線臺(tái)座，每個(gè)長線臺(tái)座可一次性完成4片25 m-U形梁和8片12.5 m-U形梁的預(yù)制。

在存梁區(qū)內(nèi)，第一條生產(chǎn)線布置56個(gè)25 m-U形梁的存梁臺(tái)座、30個(gè)12.5 m-U形梁的存梁臺(tái)座，第二條生產(chǎn)線布置56個(gè)25 m-U形梁的存梁臺(tái)座、26個(gè)12.5 m-U形梁的存梁臺(tái)座[4-5]，并且端頭運(yùn)梁區(qū)要滿足運(yùn)梁車裝車和轉(zhuǎn)彎的要求，詳見圖3。

圖3　臺(tái)座布置示意

所有的臺(tái)座施工僅用了3.5個(gè)月，制梁臺(tái)座和存梁臺(tái)座快速施工和布置的合理性，為快速裝車、運(yùn)梁以及架設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

2.4 模板

預(yù)制梁模板采用整體鋼模，外模支撐為鋼桁架，內(nèi)模懸吊在頂部的鋼桁架上，鋼桁架采用16號槽鋼加工而成，內(nèi)外模及底模采用8 mm厚的鋼板加工而成[6]，詳見圖4。

圖4　U形梁預(yù)制模板

每條生產(chǎn)線預(yù)制梁模板配置情況：(1)25 m-U形梁，8套底模，4套邊模及內(nèi)模；(2)12.5 m-U形梁，8套底模，8套邊模及內(nèi)模。邊模及內(nèi)?？烧w吊裝，利用龍門吊在臺(tái)座之間往返倒用，以提高模板的利用率。

邊模、內(nèi)模與底模的合理匹配，以及邊模和內(nèi)?？烧w吊裝性，確保了U形梁的快速預(yù)制。

2.5混凝土澆筑

1個(gè)張拉臺(tái)座可一次性澆筑25 m-U形梁4片或12.5 m-U形梁8片，混凝土量近200 m3?；炷恋臐仓r(shí)間長短，是影響U形梁快速預(yù)制的關(guān)鍵因素。為縮短混凝土澆筑時(shí)間，達(dá)到快速施工的目的，且保證預(yù)制梁的質(zhì)量，經(jīng)對比分析多種澆筑方案，最終確定選擇從每片梁的兩端同時(shí)向中間澆筑的方案。每端配備1臺(tái)CYZ51Q型混凝土泵車(臂架長37 m)、2臺(tái)HNJ5253GJBA型混凝土罐車(9 m3)、4臺(tái)FRZ-50型插入式風(fēng)動(dòng)混凝土振搗棒(棒頭直徑32 mm)[7-8]，詳見圖5。

圖5　U形梁混凝土澆筑

按照上述方案，1個(gè)張拉臺(tái)座U形梁混凝土澆筑平均完成時(shí)間為12 h，達(dá)到了快速預(yù)制的目的。

本項(xiàng)目預(yù)制梁場的建設(shè)共用了4個(gè)月，其中預(yù)制張拉臺(tái)座施工用了3.5個(gè)月。預(yù)制模板從設(shè)計(jì)到安裝調(diào)試完畢共用了6個(gè)月，其中模板國內(nèi)設(shè)計(jì)1個(gè)月、國內(nèi)加工制作2.5個(gè)月、海上運(yùn)輸及清關(guān)2個(gè)月、安裝調(diào)試0.5個(gè)月。1個(gè)長線臺(tái)座上的預(yù)制梁生產(chǎn)周期為5 d，其中鋼筋綁扎與預(yù)埋件安裝1.5 d，預(yù)應(yīng)力鋼絞線布設(shè)與張拉0.5 d，內(nèi)外模板安裝0.5 d，混凝土澆筑0.5 d，混凝土養(yǎng)護(hù)并在強(qiáng)度達(dá)到80%[9-10]以上時(shí)拆模與放張2 d。

3快速運(yùn)輸及機(jī)械設(shè)備配套技術(shù)

3.125 m-U形梁快速運(yùn)輸及機(jī)械設(shè)備配套技術(shù)

25 m-U形梁共有782片，要在9個(gè)月內(nèi)完成運(yùn)輸，以滿足架設(shè)的需要，月平均運(yùn)輸87片，日平均運(yùn)輸3片，為此配備4臺(tái)LTP3600型軸線運(yùn)梁車。此種類型的運(yùn)梁車液壓板貨臺(tái)面長×寬為1 600 mm×3 600 mm/軸，貨臺(tái)面高度為80 mm，行駛時(shí)可根據(jù)需要上下調(diào)整2 300 mm；各軸線均可液壓轉(zhuǎn)向或助動(dòng)轉(zhuǎn)向；單腔與雙腔風(fēng)泵制動(dòng)；鵝頸加載范圍0～45 t，滿載時(shí)根據(jù)路況調(diào)整行駛速度，控制在15 km/h以內(nèi)；各單元體間可進(jìn)行不同形式的組合，本車配置為動(dòng)力鵝頸+4軸線+6軸線+牽引面板組合形式；輪胎為8.25R15雙線鋼絲輪胎，加厚鋼圈；最大載重245 t。其具有自動(dòng)向牽引車加載、貨臺(tái)高度可調(diào)、輪軸負(fù)荷均勻、轉(zhuǎn)彎半徑小、倒車方便，以及在上下坡道及斜坡上行駛可調(diào)整車身保持水平位置，保證貨物的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，詳見圖6。每臺(tái)LTP3600型軸線運(yùn)梁車每天至少可以運(yùn)1片梁，在運(yùn)距5 km范圍內(nèi)可運(yùn)2片梁，達(dá)到了快速運(yùn)梁的目的。

圖6　25 m-U形梁運(yùn)梁車(單位：mm)

3.212.5 m-U形梁快速運(yùn)輸及機(jī)械設(shè)備配套技術(shù)

圖7　12.5 m-U形梁運(yùn)梁車

12.5 m-U形梁共有450片，要在9個(gè)月內(nèi)完成運(yùn)輸，以滿足架設(shè)的需要，月平均運(yùn)輸50片，日平均運(yùn)輸2片，為此配備2臺(tái)德國生產(chǎn)的自行式輪胎運(yùn)梁車。此種類型的運(yùn)梁車由遙控裝置、動(dòng)力裝置和行走裝置組成，其中行走裝置由12軸48輪胎的車架構(gòu)成，行車速度控制在15 km/h以內(nèi)，最大載重180 t，詳見圖7。每臺(tái)自行式輪胎運(yùn)梁車每天至少可運(yùn)1片梁，在運(yùn)距5 km范圍內(nèi)可運(yùn)2片梁，確保了快速運(yùn)梁。

4快速架設(shè)及機(jī)械設(shè)備配套技術(shù)

4.1 架設(shè)方案的確定

方案1：選用200 t架橋機(jī)架設(shè)。由于梁的截面為U形，兩側(cè)壁高1 570 mm，兩側(cè)壁間凈間距僅有4 000 mm，橋上運(yùn)梁和喂梁問題無法得以解決[11]。

方案2：選用300 t輪胎式吊車架設(shè)25 m-U形梁，200 t履帶式吊車架設(shè)12.5 m-U形梁。此方案無需考慮橋上運(yùn)梁和喂梁的問題，只需運(yùn)梁車將梁運(yùn)至架設(shè)墩位，利用吊車將其吊裝就位即可[12]。

綜合上述情況，選用方案2進(jìn)行架設(shè)預(yù)制U形梁。

4.225 m-U形梁快速架設(shè)及機(jī)械設(shè)備配套技術(shù)

配備2臺(tái)GROVE GMK6300全路面吊車。此種類型的吊車最大起重能力為300 t；起吊臂可360°旋轉(zhuǎn)；伸縮主臂5節(jié)，由高強(qiáng)度細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)鋼焊接而成，主臂長15.5～60 m，主臂臂頭帶有9個(gè)滑輪，伸縮時(shí)間360 s；基本配重50 t，分為4塊(分別為8、14、14、14 t)獨(dú)立配重，以便運(yùn)輸；4個(gè)雙級液壓伸縮支腿，均可獨(dú)立水平、垂直動(dòng)作，支腿全伸跨距為8.7 m×8.5 m；最高行駛速度為79 km/h；最大爬坡能力為50%，詳見圖8。2臺(tái)GROVE GMK6300全路面吊車每天至少能架設(shè)3片梁，日架設(shè)最高紀(jì)錄為5片，達(dá)到了快速架設(shè)的目的。

圖8　25 m-U形梁架設(shè)施工

4.312.5 m-U形梁快速架設(shè)及機(jī)械設(shè)備配套技術(shù)

配備2臺(tái)DEMAG公司生產(chǎn)的200 t履帶式吊車。履帶式吊車雖然行走速度相對輪胎式吊車較慢，但是其具有場地適應(yīng)性強(qiáng)、吊裝時(shí)移動(dòng)方便靈活、轉(zhuǎn)場時(shí)無需將配重塊卸掉，以及起吊時(shí)安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，特別是在起重臂較長、起吊幅度較大時(shí)，其優(yōu)勢更為明顯。2臺(tái)200 t履帶式吊車日平均架設(shè)3片梁，日最高架設(shè)紀(jì)錄為6片，保證了快速架設(shè)，確保了工期目標(biāo)。見圖9。

圖9　12.5 m-U形梁架設(shè)

5結(jié)語

對于工程量大、工期緊迫的國際工程項(xiàng)目，要在合同工期內(nèi)按期完工，就必須認(rèn)真研究合同和技術(shù)文件，做好詳盡的現(xiàn)場踏勘，充分調(diào)查和了解項(xiàng)目所在國的勞力、材料以及機(jī)械設(shè)備市場情況，在此基礎(chǔ)上認(rèn)真組織編寫施工組織設(shè)計(jì)，尤其要注重施工方案和資源的配置。

本國際工程項(xiàng)目，通過對合同的研判，要在10個(gè)月內(nèi)完成1 232片U形梁的預(yù)制、運(yùn)輸和架設(shè)，施工方案和資源配置就必須突出一個(gè)“快”字：梁場的選址要有利于快速形成生產(chǎn)能力，梁場和張拉臺(tái)座的布置要有利于快速預(yù)制與裝運(yùn)，模板設(shè)計(jì)要有利于快速安裝和拆卸，混凝土施工要有利于快速澆筑，運(yùn)梁車配備要有利于快速運(yùn)梁，大噸位吊車配備要有利于快速架設(shè)。采用上述方案，達(dá)到了快速預(yù)制、運(yùn)輸和架設(shè)的目的，確保了合同工期。

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High-Speed Construction of Pre-tensioned U Girder and Associated EquipmentChao Geng-qi

(China Railway Construction Corporation (International) Ltd., Beijing 100855, China)

Abstract：This paper introduces the selection of girder yard location, the distribution of yards, the arrangement of tensioning table, the design of template, the casting of concrete, the assigning of vehicles and great tonnage cranes, the construction method and resource allocation, which are required to meet the construction schedule and quickly deliver to the site the prefabricated U-girder of 1232 pieces to complete the project within 10 months.

Key words：Light rail; Pre-tensioned system; U girder; High-speed construction; Machine and equipment; Associated equipment

中圖分類號：U239.3; U445.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2015.02.017

文章編號：1004-2954(2015)02-0069-04

作者簡介：晁庚奇(1974—)，男，1997年畢業(yè)于蘭州鐵道學(xué)院橋梁工程專業(yè)，高級工程師，E-mail:750612393@qq.com。

收稿日期：2014-04-12； 修回日期：2014-05-29