鐵路箱梁預(yù)制梁場建設(shè)的優(yōu)化方案

劉蔚林

（中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京100055）

1 工程概況

某工程A 制梁場，依據(jù)原方案需建設(shè)在DK10+700 線路右側(cè)區(qū)域，項(xiàng)目所在地主要為農(nóng)業(yè)用地；施工區(qū)域內(nèi)環(huán)境復(fù)雜度高，有大量居民區(qū)，且整平量達(dá)到了70m3?？紤]到此問題，對梁場建設(shè)區(qū)域做了進(jìn)一步改進(jìn)，將其變更為DK08+200 線路左側(cè)，此處多為空地，不存在過多的征拆費(fèi)用；區(qū)域內(nèi)地勢平坦，有效減少整平量。還需展開B 預(yù)制梁場建設(shè)工作，依據(jù)原方案需建設(shè)在DK86+900 線路左側(cè)區(qū)域，但該處主要以林地與耕地居多，且有村莊存在于此?；诖?，對梁場建設(shè)區(qū)域做進(jìn)一步改進(jìn)，即變更為DK85+400 線路右側(cè)，該區(qū)域遠(yuǎn)離居民區(qū)，且避免了新建便道的麻煩，符合施工要求。

2 基礎(chǔ)處理優(yōu)化

分析大量歷史經(jīng)驗(yàn)得知，鐵路預(yù)制梁場建設(shè)費(fèi)用成本較高，以基礎(chǔ)處理費(fèi)用最為突出，占總量的63%左右，這意味著做好基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作尤為重要。一方面，要提升基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載力；另一方面，要盡可能控制基礎(chǔ)處理成本。合理的優(yōu)化方案必須注重基礎(chǔ)形式與結(jié)構(gòu)物2 方面，在本項(xiàng)目中，使用到了大量鉆孔灌注樁，基于對地基承載力的分析，進(jìn)一步優(yōu)化為CFG樁，以有效縮減基礎(chǔ)處理成本。參考地質(zhì)勘察資料，在此基礎(chǔ)上展開地基承載力分析工作，多因素對比后確定合適的基礎(chǔ)形式，具體內(nèi)容見表1。

表1 箱梁場常有地基處理形式統(tǒng)計(jì)

考慮到梁場結(jié)構(gòu)在運(yùn)行中的使用頻率以及損毀問題，對構(gòu)筑物做進(jìn)一步劃分，分為重要結(jié)構(gòu)物與一般結(jié)構(gòu)物，并分別賦予不同的結(jié)構(gòu)重要系數(shù)。

3 運(yùn)梁方式優(yōu)化

注重運(yùn)梁上橋方式的選擇：利用運(yùn)梁車將施工所需結(jié)構(gòu)經(jīng)由便道就位于指定區(qū)域；利用跨噸龍門將箱梁置于運(yùn)輸車中，并進(jìn)一步到達(dá)指定架設(shè)區(qū)域。

基于B 預(yù)制梁場原方案，既定在大橋65～67 號橋墩上適配施工所需的2 臺跨墩龍軌式提梁機(jī)，以實(shí)現(xiàn)吊裝箱梁上橋的效果。軌道總長度為115m，采用的是CFG 樁，樁間土處理施工使用到三合土，在此基礎(chǔ)上做進(jìn)一步壓實(shí)處理，條形梁基于C30 鋼混混凝土材料制作而成。受實(shí)際施工環(huán)境變動，更改了制梁場建設(shè)區(qū)域，此時(shí)路基填筑高度明顯下降，基于提梁機(jī)便可完成裝梁作業(yè)，通過設(shè)置運(yùn)梁便道的方式以達(dá)到運(yùn)梁車上橋的效果。分析項(xiàng)目所在區(qū)域地形情況以及運(yùn)梁車性能，將整個(gè)運(yùn)梁便道劃分為3 個(gè)階段：場內(nèi)30m 移梁通道與運(yùn)梁便道銜接區(qū)域，長度50m；爬坡段，長度150m；運(yùn)梁便道與路基銜接區(qū)域，長度為50m。

分析實(shí)際地形得知，運(yùn)梁便道施工要解決6.2m 高差問題，同時(shí)考慮到設(shè)備運(yùn)行狀況，經(jīng)分析后將綜合坡度設(shè)定為2.8%，形成的運(yùn)梁便道總寬度13.4m。經(jīng)多方面對比后，考慮到建設(shè)成本、使用性能等多方面因素，改進(jìn)后的方案更具可行性，相比于450t 跨墩龍門方案而言，所需成本減少了284.96萬元。

3.1 運(yùn)梁方式選擇原則

從不同角度出發(fā)，運(yùn)梁方式的選擇需遵循以下原則：

1）分析填筑與開挖土石方實(shí)際狀況，通常情況下以低矮路基的運(yùn)梁方式為宜。

2）分析梁場所在區(qū)域的地質(zhì)情況，若梁場與兩端橋頭處于較大間距狀態(tài)，則選用跨墩龍門方式。

3）分析結(jié)構(gòu)物規(guī)格，若高度過大，較為可行的是跨墩龍門方式。

3.22 種方式的優(yōu)缺點(diǎn)

運(yùn)梁便道具有較高可行性，施工效率高，可與路基一同展開施工作業(yè)；易于維護(hù)，且無需特意安排專員，所需成本也更低；無需使用特種設(shè)備，有效控制安全風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)勢。當(dāng)然，也存在一定的局限性問題，如伴隨填方施工的持續(xù)推進(jìn)，填方后期需運(yùn)走，以免給路基邊坡穩(wěn)定性造成影響；且存在爬坡路段，加大了運(yùn)梁車施工難度。

跨墩龍門的主要優(yōu)勢則是工程效率高，且僅需要小面積便可展開施工作業(yè)，不存在新征用土地的問題。但該方案也存在著一定的局限性，如建設(shè)周期較長，加大了地基處理工作量，竣工后若要達(dá)到復(fù)耕效果難度較大，存在大量廢料浪費(fèi)問題，不符合環(huán)保施工的基本理念；對人員與配套設(shè)備的要求較高，加大了管理與維護(hù)難度；使用到了450t 輪軌式提梁機(jī)這一特種設(shè)備，在運(yùn)行過程中普遍存在較大風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 場內(nèi)布局優(yōu)化

分析所在區(qū)域地形情況，在不影響大型設(shè)備行走的基礎(chǔ)上，盡可能縮小整平面積。關(guān)于梁場坡度的設(shè)置，A 制梁場以橫向1%、縱向1.5%為宜，且采用雙面坡度方案，提升施工效率，土方倒運(yùn)量縮減了1×105m3。為推動拌和站施工持續(xù)進(jìn)行，縮減大棚使用面積，適配的配料機(jī)要呈“一”字形[1]。在梁場周邊適配庫房、配單房等基礎(chǔ)設(shè)置，達(dá)到集約型配套的效果，有效縮減場地資源。同時(shí)展開進(jìn)場通道和提梁轉(zhuǎn)向通道的設(shè)置，以起到節(jié)材的效果。

3.4 附屬設(shè)施優(yōu)化

在支墩頂部設(shè)置軌輪裝置，方便箱梁預(yù)制過程中梁體內(nèi)模的順利移動，擺脫對50t 龍門吊的依賴性，在展開箱梁預(yù)制時(shí)可大幅縮減對龍門吊的占用時(shí)間，單孔預(yù)制可節(jié)省2h 左右，確保龍門吊能夠被應(yīng)用于鋼筋骨架吊裝作業(yè)中。在展開梁場排水管布設(shè)時(shí)，兼并展開蒸汽管設(shè)置，二者達(dá)到緊密貼合狀態(tài)，最后使用保溫棉對2 類管道做進(jìn)一步的包裹，抵御冬季低溫的影響。此外，要做好對提梁通道周邊2m 范圍的處理，澆筑5cm 厚混凝土并達(dá)到硬化狀態(tài)，形成的平臺可為壓漿臺車、施工材料提供存放場所，在提梁機(jī)行走過程中并不會對存梁區(qū)壓漿作業(yè)造成不良影響，避免了挪移壓漿設(shè)備的麻煩。

4 制存梁臺座數(shù)設(shè)置優(yōu)化

為滿足雙層存梁臺座存梁要求，需注重工藝優(yōu)化，可充分利用架梁準(zhǔn)備過程中所得的預(yù)制存梁，由此達(dá)到提高架梁進(jìn)度的效果。換言之，要求雙層存梁臺座的下層存梁必須達(dá)到飽和狀態(tài)，一方面可明顯縮短預(yù)制梁的存放時(shí)間，另一方面推動了梁場運(yùn)架作業(yè)的持續(xù)開展[2]。關(guān)于存梁臺座上層梁，施工中需要在架梁達(dá)到飽和狀態(tài)后存放，架梁過程中以箱梁運(yùn)距為準(zhǔn)合理設(shè)置架梁速度，且此環(huán)節(jié)與制梁相對獨(dú)立，彼此互不干擾。因此，架梁開始后，若制梁數(shù)量低于架梁量，則極易引發(fā)制梁存放虧損問題（表明無法達(dá)到架梁準(zhǔn)備階段所提出的存梁數(shù)量要求）。持續(xù)施工且完成上層梁架設(shè)后，綜合考慮制梁效率、箱梁運(yùn)距等因素，在此基礎(chǔ)上確定合適的架梁工期。并計(jì)算各制存梁臺座的使用狀況，看是否達(dá)到工期要求。

經(jīng)施工現(xiàn)場各方商討后，確定了架梁速度最低值，即1 孔/d。若遵循傳統(tǒng)方式進(jìn)一步確定預(yù)制臺座，所需數(shù)量最少為5 個(gè)。與此同時(shí)，當(dāng)制梁臺座數(shù)量為3 個(gè)或4 個(gè)時(shí)，所適配的制梁進(jìn)度需進(jìn)一步調(diào)整，為0.6 孔/d 或0.8 孔/d，隨之帶來了可操作性欠佳的問題。

制訂優(yōu)化方法：若某鐵路工程因發(fā)展需求而建設(shè)1 處制存梁場，假定本工程中制梁臺座數(shù)量為N，工程工期28d，出于對工期要求，確定制梁精度為ω（滿足ω=N/5 要求）。通過對架設(shè)方向、箱梁運(yùn)距（S）的分析，針對本次架梁工程共劃分為6個(gè)子過程i，進(jìn)一步求得與架梁進(jìn)度Vi的關(guān)系，具體內(nèi)容如表2 所示。

架梁順序 箱梁運(yùn)距/km 子過程i 取值 架梁進(jìn)度Vi/（孔/d）0≤S≤8 1 28≤S≤12 2 1.512≤S≤20 3 1后架方向先架方向0≤S≤8 4 28≤S≤12 5 1.512≤S≤20 6 1

基于對上述內(nèi)容分析得知，若第i個(gè)子過程所對應(yīng)的架梁進(jìn)度明顯超過制梁進(jìn)度，會隨之產(chǎn)生架梁孔與制梁孔差值δi，具體可通過式（1）表示：

式中，ti為第i個(gè)子過程架梁時(shí)間，d；Xi為第i個(gè)子過程實(shí)際發(fā)生的架梁數(shù)；w為平均制梁進(jìn)度，%；λi為架梁時(shí)間，d。

在上述基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對制存梁場展開分析，通過式（2）求得在許可范圍內(nèi)的架梁總工期T：

由此得知，在不影響工期的前提下，基于傳統(tǒng)方法時(shí)制梁臺座數(shù)量為10 個(gè)，且需要的存梁臺座為70 個(gè)。經(jīng)優(yōu)化處理后，制梁臺座數(shù)量為7 個(gè)，并且大幅減少了存梁臺座數(shù)量，僅為49 個(gè)，減幅為30%，依據(jù)現(xiàn)行工程造價(jià)，減少投資240 萬元，同時(shí)也節(jié)約了16%的場地占用。

5 結(jié)語

綜上所述，鐵路預(yù)制梁場建設(shè)工作至關(guān)重要，會對后續(xù)施工帶來直接影響，但項(xiàng)目占地面積大、周邊環(huán)境復(fù)雜度高，必須注重預(yù)制梁場的選址、方案選擇等工作，在保障質(zhì)量的同時(shí)縮減工程成本。