高速鐵路高填方陡坡地段預制梁廠規(guī)劃與施工

羅紅中LUO Hong-zhong

（中鐵十七局集團第三工程有限公司，石家莊 050081）

0 引言

高速鐵路項目預制梁廠主要場建工程包括：制梁區(qū)、存梁區(qū)、場內(nèi)道路（移梁通道、材料運輸?shù)缆罚?、生產(chǎn)和生活房屋（包括施工駐地、辦公房屋、試驗室、料庫等）、生產(chǎn)生活用水用電、混凝土拌和站、鋼筋加工場及其它施工設施[1]。預制箱梁廠選址、規(guī)劃、施工在整個項目施工中起到?jīng)Q定性的作用，應充分結合整體施工組織設計，年度生產(chǎn)任務，統(tǒng)籌考慮預制箱梁廠建設，其施工進度及生產(chǎn)效率應與整體施工組織相匹配。預制箱梁廠作為大臨施工中控制性工程，彩鋼房數(shù)量、地基處理方案、地面硬化厚度三項為預制箱梁廠成本控制主控項，其規(guī)劃及建設規(guī)模直接影響大臨工程成本[2]。

預制箱梁廠選址是規(guī)劃的重點，根據(jù)設計指定位置，實地勘察，應考慮地形地貌、交通條件、橋梁先架段、箱梁上橋方式等因素。當用地條件受限，現(xiàn)場地勢起伏較大或存在軟弱地基等情況下，要對各項指標進行綜合測算，測算其建設成本及建設周期對線下工程的影響是否合理，經(jīng)過論證后選定梁廠位置。

高速鐵路工程中，由于預制梁廠占地面面積較大常規(guī)以150-180畝用地為標準，每個標段500-800片預制任務不等。應合理的選擇箱梁廠的位置，制定其生產(chǎn)規(guī)模。本文以XX項目遼寧段TJ-2標預制梁廠建設為例，由于用地條件等因素限制，預制梁廠建設位置為高填方陡坡地段，預制梁廠建設具有難度大，建設標準高，生產(chǎn)任務重等特點。尤其是高填方地基處理成為預制梁廠建設的難點，如何合理的選擇填方地段地基處理方案，成為預制梁廠建設制約性因素。通過預制梁廠建設，總結其選址、規(guī)劃、臺座設計、不均勻沉降控制施工經(jīng)驗，為后期類似梁廠建設提供參考。

1 工程概況

新建XX高鐵SBLN-TJ-2標段位于遼寧省撫順市，沿線經(jīng)過沈陽市、沈撫新區(qū)、撫順市，設置梁廠一座，平均運距16km，梁廠占地175畝。梁廠供應箱梁569孔，其中32m雙線箱梁523孔、24m雙線箱梁40孔；非標箱梁6孔。梁廠設制梁臺座10個，存梁臺座70個，靜載試驗臺1個，發(fā)梁臺座3個，鋼筋綁扎臺座8個。設計生產(chǎn)能力65孔/月，最大存梁能力140孔。

2 高填方陡坡地段預制梁廠方案規(guī)劃與比選

2.1 方案一：線路兩側設置梁廠方案

本梁廠才用橫列式布置，線路兩側均場地均可應用，為進一步降低大臨工程成本，根據(jù)現(xiàn)場填挖工程量、線路標高、箱梁上橋方式確定地面標高，距離線路2公里范圍內(nèi)有可利用的路基棄方，因此可適當擴大填方，減少挖方工程量。本梁廠初步擬采用雙側布置方案，充分利用挖方區(qū)域，橋下利用運梁通道，優(yōu)點是可充分利用挖方區(qū)域，地基承載力高，地基處理成本低，梁廠施工速度快；缺點由于跨線路，箱梁存梁區(qū)域與制區(qū)域跨線路，運梁繁雜，受線路高度制約，導致運梁成本增加，材料進場及運輸難度較大，見圖1。

2.2 方案二：線路一側設置梁廠方案

預制梁廠采用線路一側設置，由于位于陡坡地段，現(xiàn)場最大高差14m，橫列式布置，導致存梁區(qū)與制梁區(qū)一部分位于填方區(qū)域，填方高度3-14m。為充分利用挖方區(qū)域，線路右側統(tǒng)一設置梁廠，左側設置線下拌和站及生活區(qū)。優(yōu)點梁廠整體布局緊湊，充分利用征地面積，材料進出場順暢，便于統(tǒng)一管理。缺點在于位于填方區(qū)域壓實度要求高，地基處理成本高，填方量大預制梁廠范圍挖填不平衡需借土填筑。

圖1兩側設置預制梁廠方案

圖3存梁臺座設計圖

2.3 方案三：線下與梁廠雙側設置方案

根據(jù)整體施工組織調(diào)整情況，制、存梁臺座設置進一步優(yōu)化，原有數(shù)量減少，則在充分利用填方區(qū)域的基礎上，高填方區(qū)域建設人員生活區(qū)，降低填方段地基處理成本，充分利用線路兩側便道，節(jié)省征地費用。優(yōu)點在于梁廠布局緊湊，整體標準化滿足要求，根據(jù)不同的功能分區(qū)充分利用建設用地，結合線路調(diào)整結果，滿足提梁上橋要求；考慮梁廠建設經(jīng)濟型、適用性、可操作性，由于梁廠建設涉及整體線下工程施工組織安排，梁廠施工前進行專項的高填方區(qū)域方案編制論證，見圖2。

圖2線下與梁廠雙側設置方案圖

通過對三種方案進行比選，最終選定為方案三為最終設置方案，為充分利用清單中梁廠大臨用地面積，線下拌和站及生活區(qū)與梁廠集中設置，充分利用進場便道，結合變更后線路標高，提高原有梁廠場內(nèi)標高，減少填方數(shù)量，加強過程中控制，保證填方區(qū)路基壓實度，順利完成梁廠建設。

3 制梁臺座及存梁臺座規(guī)劃及設計

3.1 制梁臺座規(guī)劃與設計

根據(jù)總體施工組織安排，制梁廠合理設置臺座數(shù)量，預留增設臺座場地。根據(jù)制梁進度合理增減制梁臺座。根據(jù)整體制梁生產(chǎn)任務初步計算梁廠臺座數(shù)量，總體生產(chǎn)569孔箱梁，初步規(guī)劃設置10個制梁臺座，每孔箱梁占用臺座120小時（5天），則：每月可預制箱梁數(shù)量10×（30/5）=60孔。每月有效施工天數(shù)按25天計算，則：每月可預制箱梁數(shù)量60×（25/30）=50孔。正常日生產(chǎn)能力為50/30=1.67孔/天，箱梁預制工期為569/1.67=341天，設置10個臺座滿足總體生產(chǎn)要求，由于存在非標準梁，其中設置非標梁臺座1個，考慮單獨存放非標梁。

由于部分制梁臺座位于高填方區(qū)，制梁臺座基礎需要進行專業(yè)設計，根據(jù)計算填、挖區(qū)域地基承載力不低于140kPa，壓實系數(shù)不應小于0.97。制梁臺座采用整體基礎，制梁臺座上要對梁體進行初張拉，初張拉后箱梁中部拱起，重量全部由兩端支撐，因此，端部基礎底面積較大（8.5×10m2），見圖3。

工況1：考慮全梁重（32m梁重715t）和基礎自重：

工況2：張拉預應力筋后的地基反力計算；

梁自重由制梁臺座兩端承受，中部拱起；

考慮全梁重（32m梁重715t）和基礎自重，基礎尺寸B=8.5，L=10m，壓力為一半梁重（3575kN），臺座自重（1063kN）及模板總重量（1000kN），端部模板按300kN考慮，故：梁底應力=（3575+1063+1000+300）+（8.5×10）=70kPa＜140kPa。

3.2 存梁臺座規(guī)劃與設計

存梁臺座共2種：擴大基礎、承臺+樁基礎。挖方地段且持力層為第20-42層的混合花崗巖（強風化）采用擴大基礎；填方區(qū)的存梁臺座采用承臺+樁基礎。根據(jù)規(guī)范要求，箱梁初張拉后梁體混凝土強度和彈模達到100%且齡期不小于10天后方可終張拉、壓漿、封端，壓漿強度達到設計強度后方可架梁。

箱梁存放時間按40天計算，則梁廠存梁臺座最少設置數(shù)量為：1.67孔/天×40天=66.8孔，梁廠設置32m雙線存梁臺座61個，24m存梁臺座20個，總體規(guī)劃設置存梁臺座80個，其中共用臺座10個。非標箱梁單獨設置存放臺座。

填方地段存梁臺座采用樁基+承臺。按雙層存梁考慮，落梁時的動力系數(shù)按1.1考慮，存梁臺座如圖3。存梁臺座單樁荷載計算：

地基應力計算，考慮存2根梁的重量及基礎自重，其中考慮起吊梁時的動力系數(shù)1.05，32m存梁臺座的單樁承受豎向荷載：

F=（7150*1.05+2*6.3*1*25）/2=3911kN

樁基礎采用鋼筋混凝土灌注樁基礎，樁徑1200mm，32m存梁臺座單樁豎向承載力特征值R=8000kN，入巖深度（第4層強風化片麻巖）≥8m；根據(jù)地勘報告的孔位圖以及圖層分布圖確定每個存梁臺座的樁長。對應地勘報告的孔號25，孔口標高74.30，樁頂標高85.00，取樁長=30m。

計算單樁承載力特征值：

4 填方地段制、存梁區(qū)地基處理方案

4.1 高填方梁廠地基處理方式選擇

根據(jù)對現(xiàn)場地質(zhì)勘探情況，梁廠區(qū)域表層土為素填土，以此為粉質(zhì)粘土，全風化、強風化、中風化片麻巖，地基承載力特征值200至1800kPa不等。根據(jù)以往對梁廠地基處理經(jīng)驗，高填方區(qū)域選擇復合地基承載力處理方式，經(jīng)過對幾種方案的比選，CFG樁基及地基強夯方式為最優(yōu)方案。梁廠位于市郊，噪音影響較小，最終選擇為地基強夯的處理方式，進行高填方區(qū)域存梁臺座處理方式。（表1）

表1高填方地段梁廠處理方案對比表

4.2 地基強夯

由于場區(qū)大量新進填土，采用強夯處理來提高地基承載力。強夯區(qū)域主要為：提梁機通道4～9#通道以及部分提梁機轉(zhuǎn)向通道。強夯的技術要求：采取強夯處理來提高地基承載力，夯擊遍數(shù)為三遍，夯錘采用18t鑄鋼錘，直徑Φ2400，第一遍及第二遍為點夯，單擊夯能不小于2000kN·m，第一遍每點夯擊數(shù)暫定為10擊，第二遍每點夯擊數(shù)暫定為8擊。第三遍為滿夯，單擊夯擊能為2000kN·m，每點夯擊數(shù)為2擊，點與點之間互相搭接，搭接長度為四分之一夯錘直徑。強夯后地基承載力特征值達到150kPa以上，有效加固深度6m以上。見圖4。

圖4強夯錘擊點布置圖

5 梁廠不均勻沉降監(jiān)控

在預壓期的軟弱地基中，尤其是高填方路基填土區(qū)域，由于梁廠預制梁自重大，存放時間長，地基處理方式尤為重要，選擇合理的處理方式外還應重視對不均勻沉降的觀測，實時掌握梁廠制梁臺座、運梁通道的不均勻沉降數(shù)據(jù)，規(guī)范中要求預制梁的撓度變形不允許超過2mm。因此必須對預制梁廠進行長期的監(jiān)測和控制以滿足預制梁在施工過程中的質(zhì)量要求[3]。通過對相關案例研究從全過程分析影響預制梁廠沉降的因素和規(guī)律，必須建立制梁臺座及通道沉降觀測標志，制定全過程的沉降觀測數(shù)據(jù)，并做好相關的應急處理措施，本梁廠鑒于高填方陡坡地段研究，建立一套采用三維激光檢測控制方案，以達到良好的控制效果。從而保證預制梁的施工質(zhì)量[4]。

6 結語

本文通過對高填方陡坡地段梁廠建設為例，全面總結了地形受限、不良地質(zhì)條件下建設大型預制梁廠的經(jīng)驗，通過對地基處理、制、存梁臺座建設、運梁通道監(jiān)控等措施，結合整體及年度制梁工期目標，全過程保證預制梁廠制梁質(zhì)量目標，為類似工程提供相關數(shù)據(jù)，以供參考。