高速鐵路簡支箱梁的現(xiàn)澆與預(yù)制方案研究

羅超 LUO Chao

（中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，武漢 430063）

0 引言

高速鐵路簡支箱梁具有受力明確、構(gòu)造簡單、耐久性好、施工便捷等優(yōu)點，是高速鐵路橋梁的主要結(jié)構(gòu)形式。簡支箱梁結(jié)合橋隧工程情況、拆遷工程量、場地條件等因素可采用現(xiàn)澆或預(yù)制架設(shè)的施工方式。預(yù)制架設(shè)的施工方式是在梁場預(yù)制，通過運梁設(shè)備運送梁至指定地點，再通過架橋機(jī)架設(shè)的施工方式，其能滿足工廠化生產(chǎn)條件，質(zhì)量易控制，速度快，節(jié)省工期，是高速鐵路簡支梁最常用的施工方式；現(xiàn)澆的施工方式主要適用于架橋機(jī)難以到達(dá)，或距離梁場較遠(yuǎn)的簡支梁施工。

預(yù)制簡支箱梁需設(shè)置梁場，占地面積較大，需投入較多的設(shè)備和資金；現(xiàn)澆簡支箱梁受墩高、橋下通航等條件影響較大，如何合理選擇現(xiàn)澆或預(yù)制施工方案，是施工組織設(shè)計的一項重點和難點。本文以新建福州至廈門鐵路DK16+385.27～DK42+331.83 段線路簡支箱梁施工方案為切入點，從工期、運梁通道、梁場選址等方面進(jìn)行研究，并通過比較分析，以期對類似工程建場方案的確定提供參考。

1 工程概況

新建福州至廈門鐵路DK16+385.27～DK42+331.83 段線路范圍內(nèi)分布有雷公山特大橋、上梧店中橋、福清西站特大橋、五里中橋、五里特大橋、太城溪特大橋、東坑底特大橋等含簡支箱梁的橋梁9 座，其中，特大橋5 座，大橋2座，中橋2 座，簡支箱梁合計123 孔，其中24m 簡支箱梁15 孔，32m 簡支箱梁108 孔。另外，本段范圍分布有楊梅山隧道（10669m）、石竹山隧道（2054m）等2 座高風(fēng)險隧道。

2 現(xiàn)澆、預(yù)制方案選擇的總體思路

結(jié)合《鐵路工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（鐵總建設(shè)[2018]94 號）的相關(guān)要求，簡支箱梁現(xiàn)澆、預(yù)制施工方案的選擇應(yīng)遵循以下原則：

①工廠化。在考慮技術(shù)方案、工廠措施、大型臨時設(shè)施布局和機(jī)械設(shè)備配置時，統(tǒng)籌布局，盡可能工廠化生產(chǎn)。

②工期要求。應(yīng)考慮區(qū)段內(nèi)控制工期工程的施工工期，若控制工期工程的最早完成時等于鋪軌工程的最遲開始時間，則區(qū)段內(nèi)簡支梁不應(yīng)考慮通過控制工期工程架設(shè)簡支梁。

③建筑限界。在考慮預(yù)制架設(shè)施工簡支箱梁時，應(yīng)考慮運梁通道上運梁車負(fù)載通過橋隧等結(jié)構(gòu)物時，能否滿足其建筑限界要求。

④技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選。在隧道工程比例大，橋梁工程分散的山區(qū)，應(yīng)從現(xiàn)澆（包括現(xiàn)澆支架）、預(yù)制（包括梁場場建工程）等方面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，選擇最優(yōu)方案。

3 現(xiàn)澆、預(yù)制方案

《鐵路大型臨時工程和過渡工程設(shè)計規(guī)范》（鐵總建設(shè)[2018]143 號）中關(guān)于制梁場規(guī)模的描述為：“平原地帶制梁場由于受控因素較少，每個梁場的經(jīng)濟(jì)規(guī)模為200～700孔，丘陵及山區(qū)地帶制梁場由于受控于建場費用高等因素，隧道建梁場的設(shè)置規(guī)模也不宜小于100 孔”。新建福州至廈門鐵路DK16+385.27～DK42+331.83 段線路受控因素介于上述兩種條件之間，且簡支箱梁合計123 孔，既適用現(xiàn)澆施工，也適用預(yù)制架設(shè)施工。

3.1 現(xiàn)澆方案

考慮石竹山隧道、楊梅山隧道等高風(fēng)險隧道、太城溪特大橋94.8+125m 獨塔轉(zhuǎn)體斜拉橋工期風(fēng)險較大，按現(xiàn)澆施工123 孔簡支梁考慮，并結(jié)合墩高、橋下通航和通行要求、每座橋簡支梁數(shù)量等因素，分別按以下現(xiàn)澆方案：福清西站特大橋（17 孔）支架現(xiàn)澆、雷公山特大橋（22 孔）移動模架現(xiàn)澆、五里特大橋（24 孔）移動模架現(xiàn)澆、太城溪特大橋（12 孔）移動模架現(xiàn)澆、東坑底特大橋（29 孔）移動模架現(xiàn)澆、墓亭大橋（4 孔）支架現(xiàn)澆、青潭溪大橋（9 孔）移動模架現(xiàn)澆、上梧店中橋（4 孔）支架現(xiàn)澆、五里中橋（2 孔）支架現(xiàn)澆。

鐵路簡支箱梁支架現(xiàn)澆機(jī)構(gòu)及示意圖如圖1、圖2所示。

圖2 鐵路簡支箱梁支架現(xiàn)澆示意圖

3.2 預(yù)制架設(shè)方案

3.2.1 制梁場場址的確定

根據(jù)擬建橋梁的分布，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查情況，制梁場擬選場址位于福清西站特大橋9 號到23 號墩左側(cè)DK37+995～DK38+457 處，所占土地均屬鐵路紅線及規(guī)劃福清西站東廣場紅線范圍內(nèi)。緊鄰橋臺，便于運梁便道施工；場地開闊平坦、地質(zhì)情況良好、地勢較高無洪澇風(fēng)險；緊鄰324國道、沈海高速交通便利；56%橋梁運距小于5km，橋群集中；運梁通道具備形成條件。

3.2.2 制梁場規(guī)模的確定

結(jié)合項目沉降觀測期、無砟軌道施工工期、鋪軌工期、制存梁數(shù)量等因素，并根據(jù)《鐵路大型臨時工程和過渡工程設(shè)計規(guī)范》，梁場規(guī)模確定如下：制梁臺座6 個（其中1個24m 存梁臺座，5 個32m 制梁臺座），雙層存梁臺座26個（其中2 個24/32m 存梁臺座，24 個32m 制梁臺座），靜載試驗臺座1 個。場內(nèi)采用輪胎式搬運機(jī)搬梁，運架一體機(jī)路基上橋方式出梁。

3.2.3 制梁場費用及指標(biāo)

根據(jù)擬定的制梁場規(guī)模，并結(jié)合場地地形、地質(zhì)條件進(jìn)行制存梁臺座等工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算工程數(shù)量，根據(jù)計算，制梁場費用為1130.57 萬元/處、折合9.19 萬元/孔。鐵路簡支箱梁預(yù)制模版結(jié)構(gòu)及箱梁實物圖如圖3、圖4所示。

圖3 鐵路簡支箱梁預(yù)制模版結(jié)構(gòu)圖

圖4 鐵路簡支箱梁預(yù)制實物圖

4 現(xiàn)澆、預(yù)制方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比分析

4.1 技術(shù)對比分析

方案比選范圍內(nèi)的石竹山隧道、楊梅山隧道等高風(fēng)險隧道、太城溪特大橋94.8+125m 獨塔轉(zhuǎn)體斜拉橋等工點工期風(fēng)險較大，采用預(yù)制架設(shè)方案有一定工期風(fēng)險，但根據(jù)實施性施工組織設(shè)計安排，石竹山隧道、楊梅山隧道具備架梁通過時間與簡支梁架設(shè)時間滿足指導(dǎo)性施工規(guī)定的工期要求，另外，太城溪特大橋94.8+125m 獨塔轉(zhuǎn)體斜拉橋，其橋梁凈空及結(jié)構(gòu)檢算均具備運架設(shè)備通過條件。因此，方案比選范圍內(nèi)的123 孔簡支梁選用現(xiàn)澆方案或預(yù)制方案施工均可行。

4.2 經(jīng)濟(jì)對比分析

結(jié)合現(xiàn)澆梁及預(yù)制梁工程數(shù)量、現(xiàn)澆支架、移動模架與梁場等方面的數(shù)量差異，按照項目批復(fù)的編制原則，并依照鐵建設(shè)[2010]223 號，鐵路橋涵工程預(yù)算定額計算兩種方案的工程投資，如表1 所示。

表1 現(xiàn)澆、預(yù)制方案費用比較表

通過對比可知，現(xiàn)澆方案不受控制工期工程施工工期影響，可流水作業(yè)，工期壓力較小，而預(yù)制方案實現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)，可提高簡支箱梁施工質(zhì)量；從工程造價來看，現(xiàn)澆方案需搭設(shè)支架或采用移動模架等措施，預(yù)制方案需在橋位附近建設(shè)簡支梁制（存）梁場，結(jié)合各施工措施及臨時工程建設(shè)，預(yù)制方案較現(xiàn)澆方案增加投資約222 萬元。

通過上述分析，在梁場建場經(jīng)濟(jì)規(guī)模既適用現(xiàn)澆施工，也適用預(yù)制架設(shè)施工的情況下，在工期壓力大、地質(zhì)條件好（便于搭設(shè)支架）、地勢相對平坦的條件下，現(xiàn)澆梁可平行作業(yè)，較好較快地完成簡支梁的制造；在不影響后續(xù)無砟軌道、鋪軌等后續(xù)工作，且梁場選址能充分利用紅線或規(guī)劃用地的條件下，預(yù)制架設(shè)能實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)、提高簡支箱梁施工質(zhì)量，但因需要建設(shè)梁場等大臨工程，工程投資相對較高，現(xiàn)澆、預(yù)制方案的選擇應(yīng)綜合地質(zhì)條件、施工工期、工程投資等項目情況。

5 結(jié)束語

在梁場建場經(jīng)濟(jì)規(guī)模既適用現(xiàn)澆施工，也適用預(yù)制架設(shè)施工的情況下，兩種方案的比選需綜合考慮工期、運梁通道上的控制工程、現(xiàn)澆支架地基處理難度、梁場選址等諸多因素。本文以新建福州至廈門鐵路DK16+385.27～DK42+331.83 段線路簡支箱梁施工方案為切入點，從工期、運梁通道、梁場選址、工程造價等方面進(jìn)行研究，并通過比較分析，以期對類似工程施工方案的確定提供參考。