公路預(yù)制梁場(chǎng)的選址及布設(shè)方案研究

摘 要：為科學(xué)、合理地確定公路預(yù)制梁場(chǎng)的設(shè)計(jì)方案，提升施工效率、保證施工質(zhì)量并降低施工成本，本文研究了公路預(yù)制梁場(chǎng)的選址與布局設(shè)計(jì)方法，從交通條件、工作環(huán)境、資源利用、生產(chǎn)成本方面分析了公路預(yù)制梁場(chǎng)的選址影響因素，總結(jié)了梁場(chǎng)的設(shè)計(jì)原則。基于梁場(chǎng)的整體布局設(shè)計(jì)與產(chǎn)能計(jì)算模式，討論了公路預(yù)制梁場(chǎng)的制梁臺(tái)座、龍門吊配置、模板數(shù)量、鋼筋綁扎胎具、養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)等設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。

關(guān)鍵詞：公路工程，預(yù)制梁場(chǎng)，選址，布設(shè)方案

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.24.039

0 前 言

公路工程的橋梁施工中，上部結(jié)構(gòu)一般采用現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制的形式進(jìn)行，梁體制作完成后運(yùn)輸至橋址并吊裝完成。梁體的施工質(zhì)量與制作進(jìn)度直接影響到整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的施工質(zhì)量及成本控制，預(yù)制梁場(chǎng)的設(shè)計(jì)為公路工程的控制性項(xiàng)目之一[1-3]。然而，作為公路工程輔助性大型臨時(shí)工程[3]，梁場(chǎng)建設(shè)處于整個(gè)項(xiàng)目的從屬地位，且不同項(xiàng)目預(yù)制梁場(chǎng)的地形地貌、氣候水文、既有線路情況、人員與物料配比等情況不盡相同，難以采用標(biāo)準(zhǔn)化的形式定性、定量地描述梁場(chǎng)選址問題[3-5]。因此，公路工程預(yù)制梁場(chǎng)的設(shè)計(jì)與布局問題缺乏足夠的重視。實(shí)際工程中，往往依據(jù)管理與施工人員多年的經(jīng)驗(yàn)來確定梁場(chǎng)的布局，以生產(chǎn)目標(biāo)為指導(dǎo)，采用經(jīng)驗(yàn)化的方式確定工期與產(chǎn)量關(guān)系，進(jìn)而設(shè)置梁場(chǎng)的布局[4-7]，梁場(chǎng)的布置往往缺乏方案比選及科學(xué)化的設(shè)計(jì)，會(huì)出現(xiàn)無法滿足生產(chǎn)需求或生產(chǎn)過剩的極端情況，會(huì)帶來場(chǎng)地浪費(fèi)、人員與物資配置失衡、進(jìn)度失調(diào)等問題[6-10]。

為進(jìn)一步細(xì)化公路工程預(yù)制梁場(chǎng)的設(shè)計(jì)與布局問題，減少場(chǎng)地浪費(fèi)，提高資源配置效率，本文研究了公路工程預(yù)制梁場(chǎng)的設(shè)計(jì)影響因素及布設(shè)細(xì)節(jié)，為實(shí)際公路工程中預(yù)制梁場(chǎng)的設(shè)計(jì)提供參考。

1 公路預(yù)制梁場(chǎng)的選址

1.1 選址影響因素

預(yù)制梁場(chǎng)是公路工程施工的一個(gè)重要組成部分，選址應(yīng)滿足主體工程建設(shè)的基本需要，同時(shí)符合技術(shù)先進(jìn)、綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)合理的總要求，實(shí)現(xiàn)制梁速度快、成梁質(zhì)量高，資源利用率高、建場(chǎng)費(fèi)用低等目的。因此，在預(yù)制梁場(chǎng)的選址中，應(yīng)綜合考慮交通條件、工作環(huán)境、資源利用、生產(chǎn)成本四個(gè)方面的因素[1-4]。交通條件是預(yù)制梁在整個(gè)生產(chǎn)過程中不可或缺的一環(huán)，包括生產(chǎn)資料運(yùn)輸?shù)膶?duì)外交通、場(chǎng)內(nèi)功能區(qū)的內(nèi)部交通、成品梁運(yùn)輸。工作環(huán)境是預(yù)制梁場(chǎng)內(nèi)職工生產(chǎn)與生活的環(huán)境包括生產(chǎn)安全性、生產(chǎn)的便利性、以及生活條件等。資源的有效利用是預(yù)制梁場(chǎng)設(shè)計(jì)中需重點(diǎn)考慮的要素之一，包括機(jī)械化程度、土地利用率、梁臺(tái)和模具利用率等方面。預(yù)制梁的生產(chǎn)成本與梁場(chǎng)設(shè)計(jì)和成本控制有關(guān)，主要包括土地成本、土地平整成本、設(shè)備運(yùn)行和勞動(dòng)力成本等[1-4]。

1.2 梁場(chǎng)選址原則

梁場(chǎng)的選址應(yīng)依據(jù)架設(shè)區(qū)段內(nèi)橋梁和周圍結(jié)構(gòu)物的分布情況，從滿足工期、造價(jià)合理等綜合分析，確定制梁場(chǎng)位置。梁場(chǎng)選址應(yīng)考慮以下原則：

（1）確定制梁場(chǎng)位置前應(yīng)充分調(diào)研其他地質(zhì)情況，減少地基處理工程量、降低工程投資。梁場(chǎng)應(yīng)便于排泄雨水，不受洪水浸淹，不設(shè)在低洼浸水地帶。盡可能提高地基承載力，防止地基下沉。

（2）梁場(chǎng)應(yīng)綜合考慮對(duì)應(yīng)的施工范圍、工程量大小、現(xiàn)場(chǎng)氣象條件、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、施工工藝等因素，水電供應(yīng)是保證預(yù)制梁生產(chǎn)的基本條件，廠址選在供水、供電方便可靠的地方。

（3）梁場(chǎng)在滿足工期和存梁的情況下，應(yīng)充分利用既有的各項(xiàng)設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)水源、電源、運(yùn)輸?shù)缆返?，減少臨時(shí)工程，少占農(nóng)田、耕地，減少拆遷量，避免占用河道，避開洪水、泥石流等自然災(zāi)害，并注意環(huán)境保護(hù)。

2 公路預(yù)制梁場(chǎng)布設(shè)方案設(shè)計(jì)

2.1 整體布局設(shè)計(jì)

公路預(yù)制梁場(chǎng)常見的布置形式有橫列式和縱列式。橫列式利用門吊橫向移梁，制梁臺(tái)座和存梁方向與門吊的走行軌道垂直，適合于垂直線路外側(cè)或鄰近既有線的情況，可在梁場(chǎng)端頭安裝跨線門吊提梁，也可直接運(yùn)梁到路基或利用馬道運(yùn)梁上路基。橫梁式梁場(chǎng)布置如圖1所示。

由圖1可知，在運(yùn)梁道路困難的山區(qū)位置，橫梁式梁場(chǎng)可以利用垂直線路的狹長(zhǎng)平地建設(shè)梁場(chǎng)，在既有路基或提梁門吊上運(yùn)梁。利用單臺(tái)門吊移梁，減少了門吊的數(shù)量，能有效降低成本。橫列式梁場(chǎng)可根據(jù)場(chǎng)地寬度設(shè)置雙排梁場(chǎng)，完成圖1所示的左側(cè)一區(qū)制梁后，利用轉(zhuǎn)向門吊繼續(xù)進(jìn)行場(chǎng)區(qū)右側(cè)的二區(qū)梁體預(yù)制工作，可有效地確保梁場(chǎng)制梁能力。由于橫梁式梁場(chǎng)使用的轉(zhuǎn)向門吊的跨度和噸位都相對(duì)較小，不適用于長(zhǎng)度超過35 m梁的預(yù)制；當(dāng)梁場(chǎng)的場(chǎng)地寬度是預(yù)制梁長(zhǎng)度的2倍左右且布置兩排梁場(chǎng)時(shí)，場(chǎng)內(nèi)空間相對(duì)不足，往往不能有效利用場(chǎng)地空間。

縱列式梁場(chǎng)利用兩臺(tái)門吊抬梁移梁，制梁臺(tái)座和存梁方向順門吊走行軌道布置，一般平行于線路外側(cè)設(shè)置，或依托部分已經(jīng)完成的線路設(shè)置，可在梁場(chǎng)端頭一側(cè)直接安裝跨線門吊提梁上橋，也可直接運(yùn)梁上路基或利用馬道運(yùn)梁上路基，從而提高場(chǎng)地的有效利用率?？v列式梁場(chǎng)的布設(shè)如圖2所示。

由圖2可知，縱梁式梁場(chǎng)可有效利用順線路外側(cè)的狹長(zhǎng)場(chǎng)地，平行于擬建線路的梁場(chǎng)設(shè)置方式，可實(shí)現(xiàn)路基之上建梁場(chǎng)，可根據(jù)場(chǎng)地寬度設(shè)置雙排梁場(chǎng)，也可利用路基延長(zhǎng)存梁區(qū)，極大地提高了現(xiàn)場(chǎng)周轉(zhuǎn)效率與空間利用率。由于縱列式梁場(chǎng)采用2臺(tái)門吊抬梁，可以完成重型及長(zhǎng)度超過35 m的梁的預(yù)制工作。對(duì)于縱列式梁場(chǎng)，由于每排制梁或存梁區(qū)后期作業(yè)均需要梁端有超過5 m的間距，因此場(chǎng)地的占地面積相對(duì)較大。

2.2 制梁臺(tái)座及龍門吊設(shè)計(jì)

依據(jù)梁場(chǎng)的產(chǎn)能進(jìn)行臺(tái)座與吊具設(shè)計(jì)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)要素與干擾因素，大量設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)表明，梁場(chǎng)每個(gè)月的平均最大生產(chǎn)天數(shù)為25天，臺(tái)座循環(huán)周期為8天。定義梁場(chǎng)的每月計(jì)劃預(yù)制產(chǎn)量為片梁，梁場(chǎng)的單日產(chǎn)能為：

制梁臺(tái)座平面布置結(jié)合圖1、2所示的梁場(chǎng)布局，同時(shí)滿足制梁、起移梁的作業(yè)空間要求。結(jié)構(gòu)尺寸滿足梁體各工序受力要求，臺(tái)座地基要保證梁體施工期間不產(chǎn)生過大的不均勻沉降。其中，先張法臺(tái)座包括固定橫梁、活動(dòng)橫梁、傳力柱等結(jié)構(gòu)，傳力柱一般采用混凝土澆筑而成。梁板臺(tái)座需鋪設(shè)8mm厚鋼板，制梁臺(tái)座按設(shè)計(jì)要求在起吊位置設(shè)置對(duì)應(yīng)的吊裝孔，寬300 mm，高150 mm，可依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)吊裝條件微調(diào)。

制梁臺(tái)座需根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)置預(yù)拱度，梁端設(shè)倒角及支座范圍內(nèi)不設(shè)置預(yù)拱度。制梁臺(tái)座的預(yù)拱度按二次拋物線方程設(shè)置：

式中， 通過臺(tái)座線型的拋物線上點(diǎn)得到，依據(jù)臺(tái)座的跨中坐標(biāo)求得。

存梁臺(tái)座須經(jīng)檢算合格后投入使用，一般采用通長(zhǎng)條基，每隔6～10 m設(shè)置2 mm寬的沉降縫，內(nèi)填瀝清麻絮，防止雨水浸入基礎(chǔ)。為節(jié)約用地，一般采用雙層存梁，臺(tái)座的擴(kuò)大基礎(chǔ)上放置工字鋼、橡膠支座板或者方木存梁。存梁臺(tái)座前后0.5 m 范圍內(nèi)設(shè)置坡度大于2%的排水坡。

龍門吊的配置與設(shè)計(jì)綜合考慮吊具行走速度、模板與臺(tái)座及生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行。龍門吊跨度根據(jù)其軌道間距確定，起吊高度為3倍梁高+吊具+吊繩+支座與輪底距+安全空間，噸位根據(jù)梁體的總重確定。

龍門吊所用鋼絲繩的力學(xué)性能與材料特性需符合設(shè)計(jì)要求，吊具的基礎(chǔ)必須經(jīng)設(shè)計(jì)檢算。龍門吊單側(cè)軌道基礎(chǔ)縱坡不超過龍門吊爬坡坡度的2%，基礎(chǔ)根據(jù)單側(cè)支腿的間距，每隔15 m左右設(shè)置2 mm寬度的沉降縫。存梁臺(tái)座前后0.5 m范圍內(nèi)設(shè)置坡度大于2%的排水坡。

模板的重量根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)研究成果得到。工程中常用的不同類型與長(zhǎng)度的梁，其單位長(zhǎng)度模板重量如表1所示。

為實(shí)現(xiàn)模板與臺(tái)座較好的配合，當(dāng)側(cè)模采用普通模板時(shí)制梁臺(tái)座高度應(yīng)設(shè)置為300～350 mm，當(dāng)箱梁側(cè)模采用液壓模板時(shí)制梁臺(tái)座高度不低于650 mm。

鋼筋綁扎胎具結(jié)合圖1、2所示的梁場(chǎng)布局進(jìn)行配置，保證結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工便捷，且不影響鋼筋的施工。胎具強(qiáng)度、剛度滿足鋼筋制作要求。胎具示意圖如圖3（a）所示。

鋼筋吊具的強(qiáng)度與剛度須滿足鋼筋起吊要求，鋼筋吊具如圖3（b）所示。當(dāng)梁長(zhǎng)小于30 m且起吊重量小于 5 t 時(shí)，可采用單點(diǎn)吊具，吊繩豎直角控制在45°～60°范圍內(nèi)。梁長(zhǎng)超過30 m時(shí)采用雙點(diǎn)起吊，吊點(diǎn)最佳設(shè)置位置約為0.2倍吊具長(zhǎng)度。

2.4 養(yǎng)護(hù)與排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

養(yǎng)生系統(tǒng)需使用增壓泵抽水增壓，管道采用熱熔PE管，沿場(chǎng)內(nèi)排水溝布置。主管道直徑100 mm，支管道直徑50 mm，梁體養(yǎng)生系統(tǒng)至少設(shè)置兩種獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的自動(dòng)式和固定式噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)，以備其中一種系統(tǒng)發(fā)生故障備用。養(yǎng)生池位于制梁區(qū)附近，周圍使用240 mm厚的磚砌墻，底面澆注250 mm厚、帶鐵絲網(wǎng)片的混凝土，鐵絲直徑4 mm，網(wǎng)格尺寸100×100 mm。

梁場(chǎng)水溝根據(jù)整體標(biāo)高與匯水面積，結(jié)合周邊管網(wǎng)綜合考慮。主排水溝設(shè)置坡度大于2%的縱坡，截面內(nèi)尺寸大于300×300 mm，布置于各個(gè)區(qū)域的四周，支排水溝根據(jù)需要設(shè)置，在制梁區(qū)硬化前預(yù)留。為提高雨篦子的強(qiáng)度并保證其正常使用壽命，用角鋼包邊保護(hù)篦子，有車輛經(jīng)過的水溝，主路及承重支路采用尺寸為300×500×30 mm鑄鐵材質(zhì)的雨篦子。非承重支路雨篦子可采用塑料材質(zhì)，尺寸為300×200×20 mm。沉淀池放置于主排水溝廢水收集處并且需保證洗車臺(tái)的廢水能排入其內(nèi)。

3 結(jié) 語

本文分析了公路預(yù)制梁場(chǎng)選址的主要影響因素，包括交通條件、工作環(huán)境、資源利用、生產(chǎn)成本，并總結(jié)歸納了梁場(chǎng)選址的原則。通過介紹公路預(yù)制梁場(chǎng)常見的橫列式和縱列式布局設(shè)計(jì)及其特點(diǎn)與適用范圍，基于梁場(chǎng)的單日產(chǎn)能計(jì)算模式，分析了制梁臺(tái)座、存梁臺(tái)座、龍門吊、模板及鋼筋綁扎胎具的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。結(jié)合對(duì)公路預(yù)制梁場(chǎng)的整體布局及工裝設(shè)計(jì)，總結(jié)了公路預(yù)制梁場(chǎng)的養(yǎng)護(hù)與排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)布局和相關(guān)參數(shù)。實(shí)際工程中可參考研究結(jié)果進(jìn)行公路預(yù)制梁場(chǎng)的選址及布局設(shè)計(jì)。

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作者簡(jiǎn)介

李天賜，本科，工程師，研究方向?yàn)楣饭こ淌┕ぁ?/p>

（責(zé)任編輯：劉憲銀）