高速铁路客运专线预制梁场规划建设及施工管理综述.docx

高速铁路客运专线预制梁场规划建设及施工管理综述薛宁鸿 , 张文格(中铁七局集团第三工程有限公司 , 陕西咸阳712000 )摘 要 :就目前国内高速铁路客运专线预制梁场的规划建设及施工管理 ,结合郑西客运专线及石武客运专线项目进行了分析 综述 ,着重阐述梁场各组成单元的规划建设 、移运梁方法 、设备 组合和施工管理的特点 。关键词 :客运专线 ; 桥梁施工 ; 预制梁场 ; 规划设计虑桥墩高度 、提梁机高度与提梁机及跨墩龙门吊机之间的相互匹配 。( 5 )运梁架梁通道的通畅 : 梁场的设置要考虑运 架梁通道上影响架梁关键工程的工期 ,合理安排施工 顺序 。( 6 )节约占地 、永临结合 。制梁场的位置在满足 制梁工期和存梁的前提下 ,尽量考虑永临结合 ,减少征 地拆迁的工程量 。( 7 )考虑防洪排涝和当时环保水保的要求 , 确保 雨季施工安全 。总体来说 ,预制梁场一种是设置在桥群 (桥梁 )中 部 ;一种是设在桥梁的两端 。2 12 梁场选址需要考虑的几个关键因素( 1 )运架梁通道的影响如三电改迁 、征地拆迁 、特殊结构施工 、图纸不到 位 、地方阻挠等 。举例 :郑西客运专线未央制梁场距离西铜高速公路连续梁仅 16孔 ,由于连续梁图纸和征地拆迁的影响 ,实际架梁的开始时间比原计划推迟了 6 个月左右 ,因此 ,对该桥的 2 个制梁场原计划承担的预 制梁数量做了调整 ,该梁场实际制梁架梁数量减少了约 150孔 ,这种调整对总体施工方案的实施造成了很 大影响 。( 2 )桥墩高度的制约 (桥墩太高可能也会对跨线 门机高度有影响 )举例 :某桥侧制梁场采用轮胎式搬梁机 ,由于跨线 门机跨度的原因 ,轮胎式搬梁机把预制梁搬运至跨线门机支腿内侧时 ,支腿门架要伸入已经架梁的箱梁的 翼缘板下方 ,因此该梁场选在了桥墩高度大于 8 m 的 地段 。( 3 )技术经济分析比较预制梁总数量在 600700孔时 ,应对设置 1 个还 是 2 个制梁场 ,投入 1 套还是 2 套运架设备方案进行综合经济 、技术分析比较后确定 。中图分类号 : U238; U445文献标识码 : B文章编号 : 1004 22954 ( 2010) S1 20085 2041 概述箱梁预制工作是客运专线建设中技术含量高 、设备投入大 、质量要求严的单项工程之一 。双线 32 m 整 孔箱梁的质量接近 900 t,再加上梁场规模大 ,费用高 , 建设周期长 ,工期紧 ,预制梁场的整体规划布局及重点 部位的设计施工就成为箱梁预制成败的关键 。2 梁场选址原则梁场场址的选择应综合考虑经济技术各个方面的因素 。根据目前各开工的客运专线规划设计情况 ,梁 场位置的确定受制于经济因素强于技术因素 。2 11 选址原则( 1 ) 统筹规划的原则 : 应全面考虑桥跨与梁型布 置 ,工期 、运架速度 、地理环境 、地质状况及桥跨两端路 基工程等因素进行梁场选址 ,一般选择在桥群重心或 两端附近 。( 2 )临时工程量小 : 客运专线箱梁对制梁台座和 存梁台座的承载能力和不均匀沉降均提出了很高的要 求 。因此 ,制梁场的位置应尽量选在地质状况好的地 方 ,以减少土方工程和基础加固 工 程量 , 降 低工 程 费 用 。另外 ,运梁车的最大爬坡坡度一般不超过 3 % ,必要时可通过展线 ,将梁场布置在条件比较好的地方 。( 3 )交通方便 : 制梁场的位置应尽量与既有公路 或施工便道相连 ,利于大型制梁设备和大量制梁材料 进场 ;( 4 )运梁距离较短并与提梁设备匹配 。较短的运梁距离可确保箱梁运输安全 ,提高架梁的施工进度 ,降 低运输费用 ,采用跨墩龙门直接提梁上桥装车时 ,要考3 制梁场的总体布置3 11 制梁场主要区域划分( 1 )制梁区 (包括制梁台座 、内模存放台座 ) ;( 2 )存梁区 (包 括 存 梁 台 座 、检 测 台 座 和 提 梁 通 道 ) ;( 3 )提梁区 (龙门吊轨道及临时存放台座 ) ;收稿日期 : 2010 203 212作者简介 :薛宁鸿 ( 1966 ) , 男 , 高级工程师 , 2004 年毕业于石家庄铁道学院 。铁道标准设计RA ILWA Y S TANDA RD D ES IGN 2 0 1 0 (增刊 1 )85薛宁鸿 ,张文格 高速铁路客运专线预制梁场规划建设及施工管理综述桥梁 ( 4 )混凝土 拌 和 及 料 场 区 (包 括 砂 石 料 场 、筛 洗区 、拌和站 ) ;( 5 )辅助生产区 (锅炉房 、存煤场 、发电机房 、变压 器 、混凝土输送车等设备存放区 、材料库 、机加工棚 、试 验室 、上水系统 、污水处理系统 ) ;( 6 )钢筋加工存放及绑扎区 ;( 7 )生活及办公区等 。3 12 区域规划的原则( 1 )各区域功能尽量单一 ,减少施工交叉干扰 ;( 2 )钢筋加工棚和绑扎台座设在梁场的一端 , 避 免与制梁区混凝土 、模板等的交叉施工 ;( 3 )在考虑道路宽度 、台座间距 、工装布置时要充 分顾 及 到 选 用 设 备 的 外 形 尺 寸 、性 能 和 各 项 参 数 的 影响 ;( 4 )梁场的地形条件决定了排水的方向 , 变压器 应尽量设在边角地带 ,使架设高压线长度最短 ,水井及水泵设置在拌和站附近 ,锅炉房设在制梁台座的中部 ,减小供气压力和热力管线长度 ;( 5 )根据当地砂石料的质量情况 , 考虑是否设置 筛洗区 ,并采用不同的料仓布置形式 ;( 6 )根据不同提梁上桥方式 , 轮胎式提梁机通道可以选择设置在存梁区的一侧或中间 ;( 7 )在桥梁中部设置跨线龙门吊上桥时 , 跨线龙 门吊轨道的具体位置要考虑轮胎式提梁机横向通道桥 墩位置是否冲突 ,跨墩龙门吊与桥墩 、临时存放台座的 横向布置要考虑架桥机拼装的净空需要 ;( 8 )在梁场设计时要充分考虑现场拼装运梁车及 架桥机的位置和方向 ;( 9 )蒸 汽 锅 炉 设 在 距 离 办 公 生 活 区 和 拌 和 站 附 近 ,可以考虑冬季利用蒸汽进行取暖保温 ;( 10 )办公区和生活区尽量设在靠近存梁台座一 侧 ,以减小施工生产区噪声对其的影响 。3 13 制梁台座数量的确定和布置方式( 1 )制梁台座主要有两种布置方式 : 纵列式和横 列式 ,横列式比较适合于梁场远离线路的情况 ,而纵列 式比较适合于梁场靠近线路的情况 ,每一种布置方式 中 ,多个台座的具体排列方式 ,主要取决于箱梁搬出台座的方式 ,目前 ,出梁方式主要有两种 : 龙门吊出梁和 滑移台车出梁 ,龙门吊机又分轮胎式和轮轨式两种 ;( 2 )制梁台座的数量取决于制梁周期和效率及工 期要求 ,制梁设备配置情况 ,制梁工序 ,存梁台座数量 , 架梁起止时间等 ;( 3 )制梁台座和存梁台座主要有两种布置方式 :纵列式和横列式 。 一般所讲的梁场属于纵列式还是横列式 ,均指的是存梁场的存梁方式 。4 制梁场设备配置要点( 1 )梁场自建混凝土拌和站 , 采用双系统强制搅拌机 ,电子计量系统计量原材料 ,产量按照高峰期每天 混凝土的用量确定 。( 2 )根据箱梁混凝土浇筑工艺 , 配备 3 台以上的混凝土输送泵和混凝土布料机 (或者混凝土泵车 ) ,混 凝土振捣以附着式振动为辅 ,插入式振动器为主 ,确保 混凝土浇筑的连续性 。( 3 )制梁台座外分别绑扎箱梁底腹板和顶板钢筋 骨架 ,台 座 内 组 装 成 整 体 钢 筋 骨 架 , 缩 短 钢 筋 绑 扎时间 。( 4 )采用与台座铰接式外侧模 , 与台座相对固定 的底模 ,侧模和底模与制梁台座采用一配一的模式 ,缩 短立模和脱模时间 ,保证立模精度 。( 5 )自动液压缩放钢内模 , 内模与制梁台座采用“一配一 ”、“一配二 ”、“二配三 ”等模式 , 缩短立模与 脱模时间 。( 6 )采用计算机控制的蒸汽养护系统进行箱梁混 凝土养护 ,确保混凝土养护质量 ,缩短养护时间 ;( 7 )初张拉后 ,采用轮胎式提梁机将箱梁从制梁台座吊至存梁台座上 ,缩短箱梁占用制梁台座的时间 。5 制梁工序制梁工序主要分为 :内模吊入式和内模爬入式 ,这两种制梁工序的主要区别在于内模安装时的时机及方 法不同 。第一种是 :先将内模吊入底腹板钢筋骨架内 ,再吊装顶板钢筋骨架形成整体钢筋笼 ;第二种是 :在底腹板钢筋和顶板钢筋整体绑扎成型 、吊入台座后 ,使内 模爬入钢筋笼中 。目前各梁场两种方式都有使用 ,各 有利弊 ,采用内模吊入式的居多 ,两种方式对制梁周期 的影响不大 。6 制梁周期和效率6 11 单台座制梁效率的确定两种制梁工序的单台座制梁周期为 56 d /榀 ,单 台座制梁效率 = 0117 012榀 / d。6 12 制梁台座数量确定台座数量 M = N / (个 )其中 : N 为梁场制梁效率 ,即按照工期计划确定的 梁场一天需要完成箱梁预制的数量 (榀 / d ) ;为单台 座制梁效率 (榀 / d) 。由于现场各种因素的影响 ,制梁前期往往无法连 续施工 ,造成了中途赶工期的现象 ,此时 ,梁场制梁效 率就要提高 ,再扩大规模也很困难 ,因此 ,在开始规划 时最好能预留 1 2个制梁台座 。铁道标准设计RA ILWA Y S TANDA RD D ES IGN 2 0 1 0 (增刊 1 )86薛宁鸿 ,张文格 高速铁路客运专线预制梁场规划建设及施工管理综述桥梁 6 13 制梁工效分析箱梁预制是以在制梁台座上的各环节的为主线周 期循环的 ,以荥阳梁场箱梁预制周期分析 ,每个循环最 短 78 h,最不利需 148 h (约 3156 d) ,平均 415 d一个 循环 ,计划安排 6 d一个循环 。我 单 位 石 武 客 运 专 线 第 五 分 部 制 梁 总 数 量 为1 052片 ,共 18 个台座 , 每个台座平均每个月 4187 片 梁 ,每月生产能力 18 5 = 90片 ,共需 12个月可完成 , 目前制梁工期 2009年 3 月 4日至 2010 年 5 月 31 日 , 约 15个月 。从上述分析来看 , 18 个台座能够满足制 梁工期要求 ,但拆迁和劳动力是关键 。8 梁场布局优化的重点8 11 制梁台座的布置( 1 )制梁台座并排或交错布置 。( 2 )根据内模吊入或爬入方式的不同 , 2 套内模可 共用 1个内模存放区 。( 3 )台座间距要考虑布料机 , 罐车及提梁机等的 布置和通行 。8 12 存梁台座的布置( 1 )为节约用地 ,存梁台座可采用高低重叠存梁 ,但需要根据架梁顺序安排好存放位置 ,避免二次倒梁 ,也可采用双层存梁 。( 2 )双层存梁时需要考虑与存梁台座高度及提梁 机高度的匹配 。( 3 )根据提梁机的净高度设置高低 、存梁台座的 高度 ,也可以在架梁前将箱梁临时放在高台位的存梁台座上 ,以方便盆式橡胶支座的安装 。8 13 模板的选择( 1 )底模 :一般采用与制梁台座“一配一 ”;( 2 )外侧模 : 根据单个台座的循环周期和制梁工 期 ,外模和制梁台座采用“一配一 ”或“一配二 ”;( 3 )内模 :根据内模的拆模时间和循环周期 ,内模 和外模采用 1 1、1 2或者 2 3 等 ;与内模的吊入方 式有关 。8 14 钢筋加工及绑扎台座的布置制梁台座和钢筋绑扎台座的相对位置 : 钢筋绑扎 台座设在制梁台座的两端或者一端 ,龙门吊起吊钢筋骨架的走行时间区别不大 ,设在一端 ,钢筋存放和加工比较集中 ,半成品钢筋搬运对梁场的运输影响较小 ,设 在两端 ,适合两个工作同时施工 ,可以开展劳动竞赛 , 对绑扎速度有利 ,8 15 提梁机通道的设置根据不同的提梁方式 ,提梁机通道可设在台座中 部或一侧 ,采用跨墩龙门吊提梁上桥时可设在存梁台 座中部 ,采用运梁匝道上主线路基可设在存梁台座靠 近桥梁的一侧 。8 16 跨墩龙门吊的位置( 1 )跨墩龙门吊与桥墩高度的匹配 。跨墩门机的 位置需要根据墩高和龙门吊的净高选择桥墩高度适合 的地段 ,如跨 墩 龙门 吊高 度 足够 , 可 不受 具 体墩 高的 制约 。( 2)提梁机通道与桥墩位置的匹配 。由于龙门吊跨度限制和提梁机轮胎与桥墩在横向位置重叠 ,因此 ,在整个龙门吊轨道范围内提梁机通道要避开桥墩位置 。8 17 工装设备的相互匹配( 1 )龙门吊高度的确定 。要考虑钢筋骨架吊具 、7 存梁台座数量的确定和布置方式( 1 )存梁台座数量的确定受多种因素的影响 ,如 :制梁进度 、制梁台座数量 、轮回周期 、生产许可证取证 周期 ,架梁开始时间和架梁速度 , 运 梁 通道 是否 通 畅等 ,而取证周期和运梁通道为主要的影响因素 。郑西 客运专线各梁场的存梁台座数量均为制梁台座的 8 倍 左右 。( 2 )存梁台座布置形式相对于制梁台座分为横列 式和纵列式 ,与制梁台座平行布置的为横列式 ,与制梁台座同向布置的为纵列式 ,布置方式的确定主要根据 采用的提梁设备和地形条件而定 。通常梁场设计为狭 长且采用轨道式龙门吊提梁时 ,存梁台座布置可设计 为纵列式 ;当采用轮胎式提梁机出梁 ,存梁台座布置宜 设计为横列式 。( 3 )出梁方式 。箱梁在制梁台座中完成初张拉后 即可搬移到存梁台座上 ,进行养护及张拉 ,目前主要的 出梁方式有 2种 ,滑移台车横移出梁法和龙门吊提吊 出梁 ,其中龙门吊吊机又分为轮轨式和轮胎式龙门吊 两种形式 ,这两种搬移方法各有 优 缺点 , 各 有其 适 用 范围 。滑移台车横移法出梁优点是滑移台车体积小 ,重量轻 ,一次性投入的设 备少 。缺点是滑移轨道数量多 ,一个制梁台座必须设 置 2 条滑移轨道 ,轨道基础处理费用较高 ,速度慢 ,使 用麻烦 ,对各工序影响大 ,每架设一榀箱梁 ,同列 (排 )中的其他箱梁均要挪动一次 。选用的原则是梁场的地 质要好 ,梁场规模小 ,台座紧邻线路呈一字形布置 。龙门吊机提吊出梁优点是轨道数量少 ,轨道处理费用相对较低 ,两条 龙门吊机的轨道可同时负责数个台座的出梁 ,使用方便快捷 ,一般情况下一个梁场配一套吊机即可 ,台座的 排列方式比较灵活 ,移梁快 ,对保证架梁工期有利 ; 缺 点是 ,一次性投入的设备费用高 ; 适合于梁场规模大 , 制梁速度要求快的预制场 。铁道标准设计RA ILWA Y S TANDA RD D ES IGN 2 0 1 0 (增刊 1 )87薛宁鸿 ,张文格 高速铁路客运专线预制梁场规划建设及施工管理综述桥梁 ( 6 )为了达到第一片梁的节点工期目标 , 除了制梁场建设的工作内容外 ,还必须吃透和消化施工图纸 ,充分掌握预制梁施工工艺作为另外一个重点进 行突 破 。比如 ,为了浇筑第一片梁 ,我们还采购高性能混凝土垫块 、抽拔棒 ,与抽拔棒可一起采购或完成的存梁台 位板式橡胶支座 、振动梁 、收面平台 、布料杆基础预制块 、布料杆 、地泵 、蒸汽养生设备 、张拉平台 、钢筋绑扎胎具 、钢筋吊具 、预应力设备 、压浆设备 、小龙门吊 (否 则 ,钢筋笼不能就位 ) , 采用多元合金共渗 、达克乐等技术 处 理 的 预 埋 件 、接 触 网 立 柱 的 具 体 里 程 及 位 置(图纸 ) , 配 合 比 , 脱 模 剂 选 择 及 其 试 验 , 含 气 量 测 定 仪 ,弹模测定新型试验架等试验 设 备 , 静载 试验 反力 架 、静载试验液压系统配置等 。( 7 )现场管理方面 ,充分考虑架梁顺序 ,编制制梁 顺序 ,卡准接触网立柱基础的位 置 , 尽 全力 做到 先制先架 。( 8 )如果采用双层存梁 ,在第二层上面张拉及压 浆均不方便 , 而且考虑先制先架 的 架梁 顺序 , 做 好调度 ,把终张拉完成的梁尽量倒到上面 ,后续的未完成终 张拉的梁放在第一层完成终张拉和压浆 。( 9 )不提倡在制梁台位上完成终张拉 , 可能出现裂缝 ,为 避 免 初 张 拉 的 裂 缝 , 要 在 底 模 设 计 上 特 殊 考虑 。( 10 )建设梁场技术工作量大 , 特殊结构多 , 又属 于临时工程 ,项目负责人要对梁场方案编制 、现场交底 及收方 、取证准备 ,预制梁施工工艺研究 ,人力调配等各个环节加强管理 。蒸汽养生罩等在已浇筑梁体上的吊运安全 。( 2 )模板与蒸养罩的配置 , 根据需要配备蒸养罩 的数量 ,侧模与台座“一配一 ”的可以将两侧帆布固定 在侧模上 ,只需吊运按照蒸养罩顶棚和两端的帆布 。8 18 混凝土运输方式的选择由于高性能混凝土的泵送阻力较大 ,采用长距离 泵送容易发生堵管现象 ,经过各梁场的比较 ,推荐使用罐车运输混凝土 。9 针对梁场方案编制的几个问题( 1 )编制梁场方案 ,宜尽可能采用整数尺寸 ,以方便现场施工 ;( 2 )预制梁场建设的核心是系统集成 , 重点在接 口处理 ;( 3 )要有空间尺寸概念 ,不能冲突和打架 ,要留有 合理的富余量 ,比如门机的支腿在重载下可能发生水平位移等 ;( 4 )预制梁场规划和建设 , 最好采用面向施工全 过程的计算机仿真 ,即一切方案 、交底在编制的时候全 部按照实际尺寸绘制 , 因为梁场 的 尺寸 太多 , 比 较 繁 琐 ,必要的时候可以带入坐标制图 ,直接捕捉坐标 ,便于现场测量放线校核 ,为便于作图 ,可以通过在布局中 旋转视窗实现 ;( 5 )横移变轨区与制梁区宜尽量接近 ;( 6 )对于在桥侧设置的预制梁场 ,试验台位及试验 架可设置在跨线提梁机辐射范围内 ,以增加存梁区域 。1 0 梁场生产及技术管理1 1 结语( 1 )目前高铁建设速度快 , 模板及各种大件设计的招标采购需要尽早着手 ,设备的采购也要分清楚轻 重缓急 。大型设备 、模板等采购进场 ,存在加工周期 , 制约梁场生产进度 。( 2 )劳动力组织 ,至少安排 2 3 支预制梁施工队 (含模板 、钢筋 、混凝土 、抽拔棒 、钢绞线等工作内容 ) , 张拉和压浆工作统一组织另外施工队 ,能够相互制衡 , 便于开展