鐵路工程建設(shè)中的簡(jiǎn)支箱梁梁場(chǎng)預(yù)制施工技術(shù)

鄭超

（中鐵二十五局集團(tuán)第三工程有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

1 鐵路工程與簡(jiǎn)支箱梁概述

1.1 鐵路工程

鐵路工程指的是鐵路上的各種土木工程設(shè)施，也指修建鐵路各個(gè)階段中所應(yīng)用的技術(shù)[1]。若按照軌距劃分，將鐵路劃分為標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路、窄軌鐵路以及寬軌鐵路等類型；按照牽引動(dòng)力劃分，將鐵路分為蒸汽牽引、電力牽引以及內(nèi)燃牽引等類型；按照任務(wù)以及運(yùn)量劃分，則將鐵路分為為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)及地方鐵路。

1.2 簡(jiǎn)支箱梁

在鐵路工程建設(shè)中應(yīng)用簡(jiǎn)支箱梁結(jié)構(gòu)有助于加快施工進(jìn)度、提高施工質(zhì)量、增強(qiáng)施工安全性，并降低后續(xù)維修難度，為此簡(jiǎn)支箱梁在鐵路工程中的應(yīng)用范圍較為廣泛。

箱梁指的是橋梁工程中梁的一種，內(nèi)部是空心的，上部有翼緣，形狀類似于箱子，所以被稱之為箱梁。簡(jiǎn)支箱梁指的是將一聯(lián)連續(xù)梁分成幾段，每段長(zhǎng)約一孔，各段在預(yù)制場(chǎng)預(yù)制后張拉正彎矩鋼束，移運(yùn)吊放到墩臺(tái)頂?shù)呐R時(shí)支座上成簡(jiǎn)支狀態(tài)。

2 梁場(chǎng)選址

梁場(chǎng)的規(guī)模與范圍影響著制梁的工期與成本，為了控制工期與成本，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況明確梁場(chǎng)的選址，即根據(jù)鋪架計(jì)劃和實(shí)際情況明確選址。同時(shí)，在選址過程中綜合考慮交通情況、地質(zhì)情況、材料運(yùn)輸以及氣象變化情況，確保所有梁場(chǎng)的位置科學(xué)合理[2]；其次，在建設(shè)梁場(chǎng)的過程中應(yīng)堅(jiān)持因地制宜、成本合適、安全性高等原則，根據(jù)箱梁技術(shù)的特點(diǎn)以及地勢(shì)情況統(tǒng)籌規(guī)劃。

2.1 運(yùn)距與架梁速度的關(guān)系

架梁作業(yè)主要包括過孔、拖梁、落梁就位、砂漿錨固等環(huán)節(jié)，其中過孔與落梁就位約耗耗費(fèi)1h，拖梁耗費(fèi)2h，砂漿錨固耗費(fèi)約2h，整個(gè)流程大約需要6h。運(yùn)梁作業(yè)包括提梁、運(yùn)梁行走、喂梁以及空車返回，其中提梁會(huì)消耗1h，喂梁耗時(shí)1.5h，運(yùn)梁行走的時(shí)間應(yīng)根據(jù)運(yùn)距以及重車運(yùn)行速度計(jì)算，空車返回的時(shí)間根據(jù)運(yùn)距以及空車運(yùn)行速度計(jì)算[3]。如果一個(gè)梁場(chǎng)有1套運(yùn)架設(shè)備，若按照每天24h進(jìn)行運(yùn)架作業(yè)，那么運(yùn)距和架梁功效之間的關(guān)系如表1所示。

表1 運(yùn)距與架梁功效之間的關(guān)系

2.2 合理確定運(yùn)架梁半徑

（1）從施工的總工期角度來看，后續(xù)無砟軌道施工的運(yùn)架梁半徑在15km之內(nèi)，制架周期也應(yīng)該在1～2年內(nèi)，所以若根據(jù)一個(gè)梁場(chǎng)有一套運(yùn)架設(shè)備來算，運(yùn)架梁的半徑在10～15km范圍內(nèi)較為合適。

（2）從經(jīng)濟(jì)性角度來看，箱梁預(yù)制數(shù)量若過少則無法滿足盈虧平衡點(diǎn)的制梁數(shù)量要求。因此，對(duì)于一個(gè)每天產(chǎn)能是1榀的梁場(chǎng)來說，制梁數(shù)量超過300榀。若梁場(chǎng)的產(chǎn)能為2榀，制梁數(shù)量超過600榀，即每個(gè)制梁臺(tái)座至少預(yù)制60榀箱梁。運(yùn)梁車在運(yùn)輸過程中會(huì)遇到通過性這一問題，在綜合考慮這一問題后需采用特殊的路基處理方式處理架梁通道，或者利用低位架橋機(jī)牽引過隧道的方式。

（3）從運(yùn)梁車通過性這一角度來看，在綜合分析隧道、特殊橋梁等因素對(duì)架梁的影響后，應(yīng)采用低位架橋機(jī)或運(yùn)架一體機(jī)過隧道的方案。

2.3 制定梁場(chǎng)土建施工方案

整孔簡(jiǎn)支箱梁的自身重量非常大，且對(duì)制梁臺(tái)座與存梁臺(tái)座基礎(chǔ)的不均勻沉降有較高的要求，即要求四角高差在2mm之內(nèi)，為此在明確梁場(chǎng)位置之后開展地質(zhì)勘探工作。同時(shí)，將地質(zhì)勘探的結(jié)果當(dāng)作結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)，委托優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)工作，并從中選取結(jié)構(gòu)安全可靠、成本低的方案。

2.4 估算梁場(chǎng)占地面積

梁場(chǎng)應(yīng)用的是單層存梁，經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)每個(gè)制梁臺(tái)座的占地面積大約在15000m2，若計(jì)算制梁區(qū)、存梁區(qū)、喂梁區(qū)、混凝土拌合站與砂石料存放區(qū)、鋼筋加工與綁扎存放區(qū)以及辦公生活保障區(qū)，梁場(chǎng)的占地面積按照每一個(gè)臺(tái)座占地13000m2計(jì)算。若堅(jiān)持環(huán)保、節(jié)約土地等原則，綜合考慮不均勻沉降、存梁受力檢算等情況進(jìn)行雙層存梁，若工期允許可利用車站紅線內(nèi)用地建場(chǎng)，并充分利用車站紅線用地建場(chǎng)。但是雙層存梁的載荷非常大，普通材料無法承受這種載荷，導(dǎo)致雙層存梁這種方式?jīng)]有得到普遍應(yīng)用，然而近年來我國(guó)部分企業(yè)在不斷優(yōu)化工藝和材料，為雙層存梁的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

3 平面布置

平面布置指的是根據(jù)制梁設(shè)施的數(shù)量明確設(shè)施在梁場(chǎng)中的布置方案。

3.1 箱梁預(yù)制生產(chǎn)線的布置方式

若是單條箱梁生產(chǎn)線按照直線方式布置，即按照鋼筋綁扎臺(tái)座、制梁臺(tái)座、內(nèi)模支架的順序布置。若是兩條以上箱梁生產(chǎn)線按照平行方式交錯(cuò)分布，但是在分布時(shí)明確縱向間距與橫向間距，其中縱向間距應(yīng)分析提梁機(jī)的跨度、長(zhǎng)度與寬度以及鋼絞線預(yù)留長(zhǎng)度等因素，橫向間距需考慮制梁臺(tái)座間材料設(shè)備吊裝運(yùn)輸以及制梁區(qū)龍門式起重機(jī)的跨度。

3.2 制梁工序

當(dāng)前，經(jīng)常應(yīng)用整體式固定外模、全液壓托拉式內(nèi)模的方式制梁。在這一工序中，外模與臺(tái)座是固定的，內(nèi)模是通過內(nèi)模支架和反軌輪由卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引進(jìn)行拆模和作業(yè)，同時(shí)利用定尺油油缸控制內(nèi)模的尺寸。

3.3 制梁周期

在不同地區(qū)制梁周期不同，例如在南方地區(qū)制梁周期都在5d左右，而在北方地區(qū)由于混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)，所以制梁周期為6d。根據(jù)相關(guān)公式求出內(nèi)膜使用率為94%，外模與臺(tái)座的使用率為97%。

3.4 明確制梁臺(tái)座數(shù)量

根據(jù)制梁工序、設(shè)備配置、制梁周期以及梁場(chǎng)產(chǎn)能明確制梁臺(tái)座的數(shù)量，即根據(jù)N=TK（其中：N-制梁臺(tái)座的數(shù)量；K-梁場(chǎng)產(chǎn)能；T-單個(gè)臺(tái)座質(zhì)量周期）這一公式計(jì)算制梁臺(tái)座的數(shù)量。

3.5 明確存梁臺(tái)座數(shù)量

臺(tái)座數(shù)量會(huì)受到多種因素的影響，例如場(chǎng)地面積、制梁規(guī)模、需求、原材料供應(yīng)、梁板使用等，但從實(shí)際情況來看存梁臺(tái)座的數(shù)量是由箱梁在存梁臺(tái)座上的最短存放時(shí)間以及梁場(chǎng)產(chǎn)能決定的。從理論層面來看，可以根據(jù)M=TK（M是理論上的最少存梁臺(tái)座數(shù)量，K指的是梁場(chǎng)的產(chǎn)能，而T指的是箱梁在存梁臺(tái)座上最短的存放時(shí)間）這一公式計(jì)算最少存梁臺(tái)座的數(shù)量。但從實(shí)際情況來看，制架存梁是協(xié)調(diào)的過程，制梁進(jìn)度前慢后快，而架梁進(jìn)度是前快后慢。同時(shí)，在施工過程中也可能會(huì)出現(xiàn)運(yùn)架設(shè)備無法及時(shí)進(jìn)場(chǎng)、設(shè)備出現(xiàn)故障、架梁通道存在特殊路基段地基處理等情況，可能會(huì)對(duì)運(yùn)架施工造成影響，設(shè)備整修時(shí)間、假設(shè)主體時(shí)間、場(chǎng)地清理時(shí)間等因素也會(huì)影響到施工，因此在計(jì)算實(shí)際最少存梁臺(tái)座數(shù)量時(shí)取理論存梁臺(tái)座數(shù)量的10%～30%，增強(qiáng)存梁臺(tái)座數(shù)量計(jì)算的合理性。

3.6 梁場(chǎng)布置

根據(jù)制梁場(chǎng)的制梁工序以及生產(chǎn)效率明確制梁臺(tái)座以及存梁臺(tái)座的數(shù)量和具體的布置方式，同時(shí)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇制梁設(shè)備工裝。一般情況下，制梁臺(tái)座與存梁臺(tái)座的布置方式有兩種，即縱列式布置與橫列式布置，其中橫列式布置是最為常用的布置方式，比較適用于大型梁場(chǎng)，只利用一臺(tái)提梁機(jī)或多臺(tái)橫移臺(tái)車即可，操作較為簡(jiǎn)單；其次，根據(jù)功能將梁場(chǎng)劃分為六個(gè)區(qū)域，即制梁區(qū)、存梁區(qū)、喂梁區(qū)、鋼筋儲(chǔ)存與加工區(qū)、砂石料儲(chǔ)存于混凝土攪拌區(qū)以及辦公與生活保障區(qū)。根據(jù)工業(yè)化思路劃分各個(gè)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)各個(gè)區(qū)域的緊湊合理，確保區(qū)域劃分不僅符合制梁工藝的需求，也符合箱梁提運(yùn)架設(shè)備安裝與拆運(yùn)的需求、靜載試驗(yàn)的需求，并保障區(qū)域劃分滿足防火、環(huán)保等要求，增強(qiáng)供水、供電的便利性。

4 設(shè)備配套

若想將箱梁移出制梁臺(tái)座可采用兩種方式，第一種是利用提梁機(jī)將箱梁提吊出來，第二種是利用橫移臺(tái)車將箱梁移出。

如果按照36h可完成一個(gè)底腹板鋼筋骨架，24h可完成一個(gè)頂板鋼筋骨架的綁扎功效，配置底腹板綁扎胎具以及頂板鋼筋綁扎胎具；其次，對(duì)于固定式外模的制梁臺(tái)位，因?yàn)閮?nèi)膜的使用率達(dá)到95%，外模以及臺(tái)座的使用率達(dá)到100%，所以內(nèi)模板與外模板的數(shù)量應(yīng)該與臺(tái)座的數(shù)量相等，若是單條生產(chǎn)線相鄰臺(tái)座之間可以共用內(nèi)模。

此外，根據(jù)梁場(chǎng)的產(chǎn)能以及設(shè)備的利用率選擇設(shè)備。一般情況下，配備4～5輛混凝土輸送車運(yùn)送、一臺(tái)混凝土攪拌站，同時(shí)一個(gè)臺(tái)座配備2臺(tái)混凝土地泵和2套布料機(jī)。

5 箱梁預(yù)制質(zhì)量控制要點(diǎn)

在進(jìn)行箱梁預(yù)制施工時(shí)，將鋼筋、模板、混凝土以及預(yù)應(yīng)力當(dāng)作質(zhì)量控制要點(diǎn)，并以原材料-工序-成品檢驗(yàn)為主線，有效控制工序過程，實(shí)現(xiàn)各個(gè)工序之間的銜接循環(huán)。同時(shí)，在施工時(shí)加大對(duì)預(yù)應(yīng)力預(yù)、初、終張拉與混凝土澆筑這些過程的質(zhì)量控制力度。在進(jìn)場(chǎng)時(shí)檢驗(yàn)鋼筋，之后做好鋼筋加工、鋼筋骨架綁扎等工作，檢驗(yàn)鋼絞線錨具的質(zhì)量、混凝土原材料質(zhì)量，提高模板調(diào)整、混凝土拌和、蒸氣養(yǎng)護(hù)以及孔道壓降等環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，這樣才能夠提高箱梁預(yù)制質(zhì)量。

6 結(jié)語(yǔ)

簡(jiǎn)支箱梁梁場(chǎng)預(yù)制施工技術(shù)在鐵路工程建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，根據(jù)運(yùn)距與架梁速度的關(guān)系等各方面情況選擇梁場(chǎng)的位置，其次做好平面布置與設(shè)備配套工作，并通過有效措施提高箱梁預(yù)制的質(zhì)量，從而降低成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。