客运专线箱梁预制先进技术与施工经验

1 高速铁路 客运专线 在制梁上的 先进技术和施工经验 中铁五局集团公司承担客运专线桥梁预制工程 始于 2006 年武广客运专线 主 要承建武广客运专线铁路第 标 DK1820 020 DK1901 261 段 293 孔双线简支箱梁的 现场预制 架设及 500 多孔桥位移动模架或支架法现浇箱梁的施工任务 大型箱梁预 制技术在随后的京沪高速铁路 哈大 石武 杭甬 成绵乐 兰新 沪昆客运专线推 广运用 目前 制梁施工已成为旗下多个分公司重要施工内容 集团公司桥梁预制施 工经验丰富 桥梁预制技术达国内同行业领先水平 1 1 主要承建项目概况 主要承建项目概况 我国的高速客运专线铁路 设计时速为 250 Km h 350Km h 轨道工程采用无砟 轨道技术 一次铺设跨区间无缝线路 轨道铺设要求精度高且具有高平顺性 高可靠 性 高稳定性 对线下基础 路基 桥梁 隧道 的建造标准和沉降要求极其严格 桥梁设计一般为无砟轨道后张法预应力混凝土双线简支箱梁 箱梁体积大 重量重 运输困难 截面类型采用单箱单室等高度的形式 梁端顶板 底板及腹板局部内侧加 厚 梁体混凝土采用 C50 高性能混凝土 箱梁技术要求高 生产工序时间长 生产工 艺复杂 同时由于箱梁供应时间短 预制场必须满足生产量和存梁要求 制梁场占地 面积大 2006 年初 为尽快掌握高速客运专线箱梁预制架设施工工艺 加快客运专线的 建设 经集团公司技术开发部主持 成立了 武广客运专线 32m 24m 简支箱梁预制 架设以及移动模架 支架法桥位现浇箱梁施工技术研究 课题组 按照课题要求开展 研究 在梁场选址 梁场大临规划 现场预制梁 移动模架桥位制梁 支架法桥位制 梁等方面 取得了丰富的施工经验及多项先进技术成果 现场预制箱梁主要研究的内容和取得的成果 现场制梁研究的主要内容为 1 现场预制梁场的场址比选 2 梁场布置 制存 梁台座和制梁模板设计及设备配套技术研究 3 预制箱梁的钢筋绑扎 混凝土灌注 和养护 预应力张拉等施工工艺研究 4 预制箱梁徐变上拱控制技术研究 5 运架 设备技术参数 设备选型及配套技术研究 6 预制架设法施工经济 质量 进度等 效果分析 取得的技术成果 1 梁场规划及大临布置工装要素配置 2 梁场生产人力 工 2 装机具 物流组织 3 箱梁生产工艺流程研究 4 箱梁预制徐变上拱度控制 混凝 土裂缝防治 大体积混凝土浇筑温控技术 混凝土外观质量提高等关键技术研究 5 箱梁检测与验收技术 6 场内箱梁顶升 移运 架设技术及安全措施 2 2 预制梁场规划设计的原则及关键技术 预制梁场规划设计的原则及关键技术 中铁五局在武广客运专线采用 15 套移动模架造桥机进行桥位预制箱梁以外 另在 最长的两座特大桥及一处桥群集中段设置了三处预制箱梁场地 在参建的哈大 石武 杭甬 成绵乐等客运专线和京沪高速铁路都设置现场预制箱梁场 场内采用移梁台车沿横移轨道移梁的 采用高位法预制箱梁 单层存梁 装车采 用提梁机提梁 场内采用搬运机进行移梁的 采用低位法预制箱梁 可双层存梁 装 车采用搬运机提梁 通过运梁车将箱梁运至桥头进行架设 通过运梁车实现架桥机在 场内调头 通过组织大型汽车和吊车进行提 运 架设备的转场与组装 2 1 设计原则 制梁场规划设计应结合桥梁施工进度 预制梁施工组织流程及施工场地自然条件 来进行 本着安全适用 技术先进 经济合理原则 统筹规划设计 以达到 制梁速 度快 质量高和建场费用低 之目的 主要考虑以下几个方面 1 1 建设投资费用建设投资费用 预制梁场的建设费用受场地占地大小影响较大 地类则决定了征地拆迁赔偿标准 制梁区作为预制场的主要组成部分 其面积的大小将直接影响预制梁场的占地大小及 征地的费用 因此 在满足桥梁施工进度的情况下如何确定最优的制梁台位规模 使 制梁区面积最小就是一个必须要考虑的内容 2 2 满足施工进度 满足施工进度 预制梁场作为桥梁工程的一个分项工程 主要任务就是为提供预制梁予以架设 按照桥梁工程特点 工期要求 场地条件及起重运输条件 合理安排预制梁场的生产 计划 确定梁场生产能力 合理布置预制梁场以满足桥梁施工的进度 3 3 工艺流程合理 工艺流程合理 根据预制梁生产要求 综合考虑各个工序之间的生产顺序 合理安排各个施工区 布置 尽量避免相互干扰作业 做到生产工序流畅 工艺流程合理 4 4 场内运输要求 场内运输要求 场内施工所用的各种物料包括钢筋 钢绞线及混凝土等 在场地运输应以运输距 离最小为目标 杜绝二次搬运 保持物料运输畅通 各个区域之间布置应按照生产工 3 艺流程来进行 确保生产过程中流动的畅通 生产流程连续化 道路上不允许堆放任 何物品 保证道路畅通 道路设置宜采用环形单向道 场区宜设置两个出入口 如只 需设置一个出口 则道路设置时 应满足考虑预制梁及物料运输时的车辆通行宽度 5 5 空间因素 空间因素 预制场地内部布置时应有效利用场地 充分利用场区地形条件 因地制宜 布置 力求紧凑 尽量缩短工艺之间的流水线路 工棚及施工人员的住房应尽量靠四周布置 既少占施工面积又可以充当围墙 既减少使用面积 又节约建设费用 6 6 安全因素 安全因素 布置时应考虑生产安全 水路 电路应该沿场地四周布置 避免影响施工 造成 事故 大临施工时还要考虑场地的排水要求 安全文明工地的建设要求等 2 2 关键技术 1 梁场的整体规划与布置 2 制梁台座数量的设计 3 存梁台座数量的设计 4 台座的基础处理 5 设备的配套与选型 2 3 梁场选址 1 桥群集中地段设置梁场 应全面考虑桥跨与梁型布置 工期 运架梁速度 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 地形较 平坦的地方 避免滑坡地段 泥石流地区 减少土石方工程和基础加固工程量 降低 工程费用 运梁车的最大可用爬坡度一般为 3 必要情况时可通过展线 将梁场布 置在地质条件比较好的地方 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运输进场 4 运梁距离较短 较短的运输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 因此运距越短越合理 极端情况下 采用龙门吊机直接提梁上桥装车 可彻底省去运梁便道费用 5 征地拆迁少 制梁场的位置要在满足制梁工期和存梁的前提下 少占用耕地 减少拆迁量 应尽量利用红线以内区域设置梁场 6 考虑防洪排涝 确保雨季施工安全 4 总之 制梁场地的选择应综合考虑各方面的因素 本着 因地制宜 节约资金 降低成本 确保安全与质量 的原则 统筹规划 在施工前要认真进行施工调查和技 术经济比较 选择最佳位置 2 4 梁场设计工作指导书 1 梁场工程概况 2 业主相关要求 3 设计内容 梁场选址及初步规划设计 后期需要详细设计 涉及到的各种专业接口 需要进 行计算 绘图及试验 主要包括存梁台座及基础处理 存梁台座基础 移梁台车或搬 运机横移通道 搬运机纵移通道 搬运机转向支撑点基础 还有材料存贮及加工区的 详细布置 搅拌站的具体布置 办公及生活区的具体布置 场内供电 供水 供热及 排水系统的设置 4 分工安排 根据局安排 梁场设计由局技术中心提供指导 帮助 由子公司抽派有梁场制梁 工作经验的人员完成具体工作 局技术中心主要负责指导制梁台座及基础处理 存梁台座基础 搬运机横移通道 搬运机纵移通道 搬运机转向支撑点基础的设计及检算 子公司负责提供梁场设计的 一切基础资料 包括设备参数 地质勘探及试验资料 并自行进行材料存贮及加工 区 搅拌站 办公及生活区的详细布置及场地硬化设计 场内供电 供水 供热及排 水系统的设置 架桥机调头场地处理 各种预埋件 预留孔道等的设置 工程量的计 算及造价比较 5 技术路线 梁场地基处理的具体方案 需根据梁场的地质条件 梁场建设工期 项目部的施 工习惯 作对比方案进行技术经济综合比较 具体来讲 存梁台座 制梁台座基础地基处理可作钻 挖 孔桩 CFG 桩两种方 案比较 移梁台车或搬运机通道作刚性路面的方案 转向支承作换填处理及 CFG 桩处 理两种方案的比较 架机桥调头场要充分利用路基 减少梁场用地及地基处理费用 6 地质勘察及试验内容 根据以往设计经验 如果相关参数采用估算值 结果偏差很大 可能造成浪费 所以需要通过地质勘察及试验提供更准确的参数 5 1 梁场地质钻探 钻孔相对位置图另附 共钻 15 个孔 每孔钻至基岩内 2m 深 需要提供各孔孔口标高 各土层分层深度 承载力极限值及征值 钻孔桩及 CFG 桩的桩周摩阻力极限值及特征值 桩端承载力极限值及特征值 2 地基浅层平板载荷试验 场内选取有代表性的 3 个点进行试验 提供表层地基基本承载力极限值及特征值 地基反力系数 7 相关设备参数 以往梁场设计过程中 各种设备参数来源不统一 部分参数在设计过程中发生了 几次变化 一方面的反复修改设计增加工作量 另一方面是可能由于沟通不畅 不能 及时按实际采购的设备参数设计 发生错误 本梁场设计过程时 请项目部机电负责 人提供梁场相关设备参数并签字确认 避免误用 相关设备参数包括以下内容 架桥机 运梁车 搬运机 50t 龙门吊的主要参数 包括外形尺寸 轴重 轴 距 接地比压等参数 搬运机还应提供转向支承时轮胎分载百分比 模板厂家提供的外模总图 内模总图 预制台位布置图 移模台座基础图 端 部托架基础图 8 需设计绘制的图纸 序号图 名 1 制梁场平面布置图 2 制梁场制存梁台位断面图 3 制梁场 32m 梁制梁台座构造图 4 制梁场 32m 24m 梁共用制梁台座构造图 5 制梁场制梁台座配筋图 6 制梁场单层存梁台座基础布置及构造图 7 制梁场单层存梁台座基础配筋图 8 制梁场双层存梁台座基础布置及构造图 9 制梁场双层存梁台座基础配筋图 10 制梁场静载试验台座基础布置及构造图 11 制梁场静载试验台座基础配筋图 12 制梁场存梁支墩构造及配筋图 13 制梁场 50T 龙门吊基础构造及配筋图 14 制梁场搬运机纵 横移通道或移梁台车横移通道平面布置图 15 制梁场搬运机纵 横移通道构造图或移梁台车横移通道构造图 16 制梁场运梁通道构造图 17 制梁场材料运输道路布置图 18 制梁场排水系统图 19 制梁场施工供水布置图 6 20 制梁场施工供电布置图 21 制梁场施工供热管道布置图 2 5 工程实例 根据中铁五局武广客运专线乌龙泉至花都段第 4 标段的设计图纸和承担的预制架 设箱梁工程量及该段指导性施组要求 结合现场对制梁场地面积及场地条件的施工调 查情况 决定将宜章 郴州 永兴三个制梁场定位于桥群集中的中间位置 由于桥台 后路基上 桥上桥下均不具备建制梁场的条件 设计上均采用在路基一侧外设预制梁 场 沿运梁便道上路基的方式 同时根据设计的桥梁平面布置 综合考虑运架效率 三个制梁场架梁时不需考虑隧道和非预制现浇梁的影响 在梁场具体选址时结合设计 确定的大致位置重点考虑了以下因素 1 1 梁场标高的确定 梁场标高的确定 由于梁场占地面积大 场地平整时土方工程量一般都比较大 为此 合理确定梁 场基准高程具有重要意义 梁场基准高程应根据以下原则确定 填挖大致相平 尽量 与路基顶高程相同 梁场与路基最大高差满足运梁便线最大纵坡小于 3 的要求 经过多次测量比选 宜章制梁场主体标高为 234 2m 占地 95 亩 运梁便道坡度设计 为 2 2 郴州制梁场主体标高为 285 0m 占地 91 亩 运梁便道平坡上路基 永兴 制梁场主体标高为 170 8m 占地 135 亩 运梁便道平坡上路基 梁场小型临建设施 根据地势灵活布置 制梁场的挖填方数量见下页表 1 梁场挖填方数量计算表 2 2 运架半径的确定 运架半径的确定 运架半径的确定 梁场一般设置在线路供应范围中部 主要供应范围较长的情况 当供应范围较短 桥梁集中时或总供应范围满足运架梁时间要求 也可放在端头 以 尽量减小架桥机的调头次数 减少运梁距离 满足架梁的高效要求 本工程为了尽可能减少运梁的时间 经过研究每个梁场均向两个方向供梁 架桥 机需调头三次 架桥机桥间转移最大距离为 500m 制梁场架设顺序为宜章 郴州 永兴 三个制梁场的架设顺序见图 1 三个梁场运架半径见表 2 架桥机架设顺序 宜章 制梁场 DK1884 170 85 浒口特大桥 2 郴州 制梁场 1 DK1881 936 40 章水河特大桥 DK1867 835 22 软家屋2 大桥 DK1867 489 70 软家屋大桥 DK1867 183 81 软家屋1 大桥 DK1865 820 33 曹家特大桥 2 111 永兴 制梁场 DK1826 116 94 候家大桥 DK1825 153 14 八公分特大桥 DK1823 971 49 臼林村特大桥 DK1822 539 72 铁龙头特大桥 DK1821 484 29 陈家湾大桥 DK1820 646 00 陈家湾特大桥 111 222 图图 1 1 架桥机架设顺序图架桥机架设顺序图 7 表表 2 2 梁场供应情况统计表梁场供应情况统计表 大里程供应小里程供应 桥梁箱梁距离 桥 梁 箱梁距离 平均 供应 半径 梁场 名称 上线里程 座孔km座孔kmkm 备 注 宜章 梁场 DK1883 425173 32m1 28132 32m2 691 985 郴州 梁场 DK1866 600314 32m1 34150 32m1 601 47 永兴 梁场 DK1823 20034 24 68 32m3 0835 24 47 32m3 173 125 3 3 梁场地基加固方式确定 梁场地基加固方式确定 三个梁场所在区域为亚热带季风湿润气候区 四季变化明显 霜期较短 夏季湿 热 冬季干寒 年平均气温 18 极端最高气温 41 3 极端最低气温 9 0 年 平均降水量在 1200 1750 之间 日最大降水量为 259 5 气候温暖湿润 雨量充 沛 降雨强度大 夏季湿度高 降雨量集中在春 夏两季 汛期 4 9 月 降雨量 占全年雨量 65 左右 洪水发生时间与降雨相应 多出现在 3 7 月 梁场所处区域地下水主要为孔隙水 岩溶水 埋深一般为 0 8m 谷地地下水发 育 随季节有所变化 根据水质分析 地表水及地下水对混凝土无侵蚀性 梁场的地 质条件见表 3 8 表表 1 1 梁场挖填方量数量计算表梁场挖填方量数量计算表 序号 距中线距离 m 挖方面积 距离 m 挖方体积 m3 填方面积 填方体积 m3 备注 6811 88 37 7072623 3 8 981 46 6881669 2 201681 7 17 70738114 3175 61 387 72 436 83 353 92 377 100 049 118 405 128 624 138 089 147 194 159 554 174 554 185 686 4 935 4 1080 2 1477 7 1404 4 1181 6 994 7 109 3 99 1 10 219 9 465 9 105 101 3 128 5 292 9 14 699 11 049 10 917 9 024 7 672 18 356 14914 83045 12 36 15 10 446 10 102 12 769 1023 9438 1087 5285 1 2 15 428 19275 47125 23128 14155 15922 16145 14115 681 9819 4656 4234 944 1912 6952 11721 3506 14548 54875 12725 7858 7145 56665 14258 30775 1918 4235 6052 074 14494 7172 1545 8 1981 3 1737 8 1210 4 1496 1 1640 5 12163 50 10527 4788 367 2 8813 06 25550 54 19109 80 19252 68 16780 58 12959 16 26165 56 13828 86 12770 65 1202 4 823 5 1117 3 9222 91 11994 14 17473 50 1212 5 12094 90 1103 2 385 2 385 7 581 2 822 7517 91 4921 81 6401 36 10824 28 260 226 9 351 14 335 277 457 245 891 1095 7 1101 8 1008 9 13 241 547 9 980 4 195 102 207 871 221 112 236 54 1240 4 合计 288 829 33 5 255931 545 673 5 17 231 11 372 251376 39 13 14 15 1913 3 22 23 16 17 18 19 20 21 12 11 4 5 6 7 8 9 10 宜宜章章梁梁场场挖挖填填方方数数量量计计算算表表 1 2 3 399 4 1563 2 370 5560 10 2640 51 298 96 383 24 33 9527 1 6826 6116 序 号 桩号 距离 m 挖方面积 挖方体积 m3 填方面积 填方体积 m3 备注 郴郴州州梁梁场场挖挖填填方方数数量量计计算算表表 15 133 15 868 18 525 15 828 13 778 14 199 16 DK1866 787 016 255405 2205249876 1824合计 19 DK1866 842 384913 681546 25 17 19 61616145 7776 20DK1866 862732 5035 18 DK1866 825 384734 9806832 5772 19 252 17 DK1866 806 132 19 116 879 0996262 5788 14013 623611720 0312 336 5787 14585 1246 8938 3227 365 0798 15859 5818 780 1996 15 DK1866 771 1481333 3908 17553 8988 22628 2924 441 4176 8120 9943 5585 5074 631 8652 5726 7474 11254 2947 13 DK1866 740 7961417 8199561 047 24 298 15 21923399 3510 14 DK1866 756 0151657 1983 11 DK1866 700 796915 411 15 702 1371 569 13954 9704 12 DK1866 716 498862 0658852 7492 2019441 834024540 9850 17463 1222 27698 331417176 2100 9077 4654 1110 908 10 DK1866 680 7961028 77241082 5295 22 138 12 862 16214 1601 9DK1866 667 934795 6263 9381 281216767 4389 22774 5627 11732 708014105 9966 9512 931215902 5001 7DK1866 628 266401 1118966 3987 18 681 17 53 8DK1866 645 796669 1998946 6006 932 5 8163 6525 6DK1866 609 585617 3488736 1333 15 135 214 7657926 968 4DK1866 580 251185 799947 7245 4594 9966 5DK1866 594 45461 4292 12627 3825 2DK1866 550 645244 0793575 3831 3631 2993 3DK1866 566 473 1DK1866 532 12202 2274497 9345 4133 91589941 6043 11889 6066 2759 490212914 7566 13348 6538 序 号 里 程 挖方面积 m2 距 离 m 挖方数量 m3 填方面积 m2 距 离 m 填方数量 m3 备 注 278581 3919294971 7401 16824 33525 14 514945 00645 合 计 1150 8157 1092 4290 968 9512 1512817 698 11288 4994 4444 7312 93918 74625 2217919 1606 14 3460 0365 14 73871 189875 15 33872 312955 15 4874 625 184119 9615 122580 7434 15 6276 639 156309 71475 156838 5855 15 263 8567 242 3280 392 6336 478 1989 483 6033 353 2819 488 0134 423 7980 226 1520 231 6215 198 5024 262 8358 12745 50282 12131 3934 8482 12695 21769 8283 20754 1854 14340 8322 14664 20775 11579 64056 5635 2195 5754 684 9077 8215 14625 2355 9 22 15 14 5 785 5534 15 15 15 15 18 12 15 14 7 14 843 3872 1041 5299 937 5454 771 4810 DK1823 595 5 52 7583 126 6002 316 4743 434 8883 332 4029 877 9733 1072 0581 1233 9625 889 6690 DK1823 535 DK1823 544 DK1823 566 DK1823 581 27 DK1823 371 DK1823 386 DK1823 401 DK1823 416 DK1823 431 DK1823 446 DK1823 464 DK1823 476 DK1823 521 23 24 25 26 21 永永兴兴梁梁场场挖挖填填方方计计算算表表 DK1823 491 DK1823 505 7 1156 1762 799 0515 776 4098 15 3 22 3323 05875 17 18 19 20 13 14 15 16 157627 74075 5 6 7 8 9 10 11 12 1512520 24125 1510049 51325 1516147 452 1514705 859 1011939 608 2021618 344 806 5063 533 4288 1618973 1144 1516374 828 1519061 64675 1520276 1645 1106 7628 1055 0716 1097 9220 862 8592 1064 0873 1119 2231 1422 3298 1281 1588 1234 5920 2025421 44 1307 5520 DK1823 326 DK1823 341 DK1823 356 12426 03225 10506 51225 6429 8165 12950 135 14602 6815 11205 14925 1496 10225 DK1823 266 DK1823 281 DK1823 291 DK1823 311 15 684 8432 846 6121 810 1922 590 6761 695 2872 599 7263 1347 2979 146 7220 15 1 15 DK1823 251 3 4 DK1823 2202 16 DK1823 236 194 2271DK1823 200 207343 887 540 1616 9800 0384 15 15 15 11485 91475 15 15 10 20 1345 18875 9 表表 3 3 梁场地质条件表梁场地质条件表 梁场 名称 地貌特征工程地质条件 宜章 梁场 梁场所处区域 大部分为丘间谷地 丘陵 山头浑圆 丘坡自然坡度 10 25 地形起 伏较大 相对高差 35m 溶沟槽发育 局部地段基岩裸露 谷地地势平缓 略 有起伏 多劈为民 房 旱地 经济林 上线路路肩标高 237 9m 梁场地表为植耕土 主要地层为 1 黏土 粉质黏土 含砾黏土 褐黄色 褐红色 硬塑 主要成分为黏泥 岩土施工等级为 级 0 180Kpa 分布于 丘坡表层 2 黏土 粉质黏土 含砾黏土 褐黄色 褐红色 硬塑 岩土施工等级为 级 0 150Kpa 分布于丘谷 3 黏土 粉质黏土 含砾黏土 褐黄色 褐红色 软塑 岩土施工等级为 级 0 100Kpa 大都发育在基岩面或丘谷 表层 4 石灰系下统岩关阶组灰岩 灰色 弱风化 隐晶质结构 块状构造 岩质较坚硬 岩溶发育 岩土施工等级 级 0 1000Kpa 郴州 梁场 梁场所处区域 大部分为丘坡地带 丘坡自然坡 10 20 丘坡植 被教发育 谷地地 势平缓 略有起伏 多辟为水田 旱地 梁场地表为植耕土 主要地层为 1 黏土 黄色 褐黄色 流塑状 黏粒为主 含少许石英砂 粒及强风化白云质灰岩碎石 角砾 类 类 2 细砂 中砂 黄褐色 稍密 中密 以长石 石英砂为主 黏粒约占 5 10 分选性较好 类 3 粗砂 砾砂 黄褐色 稍密 中密 以长石 石英砂为主 黏粒约占 5 10 含少许强风化白云质灰岩圆砾 卵石 分选性 较差 类 4 角砾土 黄褐色 稍密 中密 以白云质灰岩 灰岩角砾 为主 局部为碎石土 黏土充填 分选性差 黏粒约占 10 类 5 圆砾 黄褐色 稍密 中密 以白云质灰岩 灰岩角砾为主 局部为卵石 黏土 中细砂充填 分选性较好 类 永兴 梁场 梁场所处区域 大部分为丘坡地带 丘坡自然坡 10 20 丘坡植 被较发育 谷地地 势平缓 略有起伏 多辟为水田 旱地 1 粉质黏土 软塑 1 1 类 0 120kpa 2 粉质黏土 硬塑 1 2 类 0 200kpa 3 粉质黏土 流塑 1 3 类 0 60kpa 4 灰岩 全风化 2 1 类 0 250kpa 5 灰岩 强风化 2 2 类 0 350kpa 6 灰岩 弱风化 2 3 类 0 1000kpa 7 构造角砾岩 3 0 500kpa 由于箱梁重量大 根据客运专线箱梁预制对地基基础的要求 存梁时四个支承点 高差不大于 2mm 这对梁场地基处理提出了很高的要求 要求地基处理后达到稳定 均匀和密实 所以必须对地基进行加固处理 结合三个梁场的地质条件 我们对多个 地基处理方案进行了比较 钻孔桩 10 钻孔桩能很好的解决地基沉降问题 是较好的地基处理方式 但在本工程中由于 箱梁预制场地处岩溶发育区 地表溶槽 地下溶洞发育 难以完全探明 需先进行岩 溶注浆 且岩溶地区桩基施工难度及风险大 加之在箱梁预制场回填土时 其中夹有 大块的硬质灰岩 给钻孔桩施工带来了很大的不便 对地基基础沉降量有很高要求的 运梁道路由于是一个整体 地基无法采用桩基处理 并且施工费用高 施工周期长 这样的方案不可取 分层回填 分层回填在处理回填土时不失为一种有效手段 但分层回填在施工中有很多不可 预见的因素影响 且箱梁预制场所在地区为山区 容易产生不均匀沉降 加之箱梁预 制场施工时雨季不可避免 所以分层回填压实的质量无法保证 强夯法 强夯法经过 30 多年的应用和发展 证明其对地基加固显著 能够有效的提高地 基强度 降低压缩性 提高土层均匀性 减小地基的不均匀沉降 改善土体抵抗振动 液化能力和消除土的湿陷性 且强夯法使用设备简单 施工方便 速度快 费用少 既能提高地基的承载力 又能增强稳定性 通过上述方案的对比研究并通过现场试验确定其适用性和处理效果后 确定采用 强夯法对地基进行加固 然后进行钢筋混凝土浅埋基础施工 预制场基础施工中通过 对高填土黏性土地基采用强夯处理 取得了良好的技术经济效果 4 4 水 电接入及周边环境要求 水 电接入及周边环境要求 附近是否有满足要求的砂石料场 是否有满足材料进出及大型设备进场的道路 要求宽度满足要求 接入梁场新建或改建便道工程量较小 附近有高压电力线 引入 制梁场的动力线线路要较短 可打井取地下水作为工程用水和饮用水或有条件接通当 地自来水 在综合考虑以上因素后确定了梁场的具体位置 三个梁场施工条件见表 4 表表4 4 制梁场施工条件表制梁场施工条件表 梁 场 名称 交通条件生产生活用水生产生活用电 宜 章 梁 场 梁场所处区域交通便利 经107国道横跨 京珠高速公路 穿越京广铁路后通过沙 坪至用口乡村水泥厂专用公路可到达寒 水隧道进口 再经过浒口特大桥贯通便 在梁场内选址打 井取水 铺设供 水主管路至梁场 内200立方蓄水池 利用用口变电所电力 架设10KVA高压输电线路 连接到梁场 根据施工 需要量 设置两台 11 道接入制梁场 除贯通便道为泥结碎石 路面外其余道路皆为水泥路面 达到四 级公路标准 630KVA的变压器 郴 州 梁 场 梁场所处区域交通便利 经 107 国 道穿越京广铁路后通过良田至江口乡村 公路可到达曹家特大桥 再经过曹家特 大桥贯通便道接入制梁场 除贯通便道 及良田至江口段部分为泥结碎石路面外 其余道路皆为水泥路面 达到四级公路 标准 在郴州梁场内选 址打井取水 铺 设供水主管路至 梁场内200立方蓄 水池 利用现有高压线路 架 设10KVA高压输电线路连 接到梁场 根据施工需 要 设置两台630KVA的 变压器 永 兴 梁 场 梁场所处区域交通便利 经107国道 进入055县道到达洋塘乡后通过洋塘至西 龙村乡村公路可到达永兴 除乡村公路 部分为泥结碎石路面外其余道路皆为水 泥路面 达到四级公路标准 利用中铁五局经 理部八总队现有 水源 开口接至 梁场梁场内200立 方蓄水池 利用现有高压线路 架 设10KVA高压输电线路连 接到梁场 根据施工需 要 设置两台630KVA的 变压器 5 5 运输条件确定 运输条件确定 大型箱梁预制场中各个施工单元由于存在大量物料需要运输 比如原材料 1 石 料 水泥 钢筋等 成品混凝土 各种设备等 因此施工场地交通运输量大 强度 高 合理安排工程建设施工场地交通运输问题 对于确保工程顺利施工和节约工程费 用投资有重要意义 施工场地运输一般包括 对外交通和对内交通 对外交通是指施工现场与外界之 间的交通运输 对内运输主要是指施工场地范围内各个施工单元与主体工程施工场地 之间的交通运输 从施工场地选择来看 对外交通对施工场地选择的影响较小 桥梁施工场地内各施工单元之间的运输量大 运输强度高 地形相对比较复杂 在运输中有时会遇到相当大的困难 合理安排运输路线及运输量十分重要 对内交通 对各个施工单元位置的选择产生很大的影响 施工场地内的交通运输具有以下特点 施工场地内运输一般为单向运输 如将骨料运送到混凝土搅拌站 将混凝土运 送到施工现场 大型预制梁运送到桥梁工地等 各场地之间的距离一般不应该设置的 太远 施工场地内的运输距离一般来说不会太远 但某些物料运输中受物料的特点限 制 需要在运达目的地之前保证其特性 如混凝土运输中必须保持它在途中不凝结 不离析 施工场地运输中一般多采用较大吨位的车辆 车型较宽 能满足重大件运输 12 预制梁场生产过程中须用到大型设备及大量的钢筋等材料 运输量较大 而且 桥梁 预制梁大多重达几吨甚至几十吨 运输极不方便 因此 结合桥梁工程实际情况 预 制梁场的选址应有利于大型设备 大宗物资及预制梁的运输 以减少运输过程中带来 的不便及增加运输成本 6 6 大临投入的确定 大临投入的确定 在保证生产产量和质量的前提下节约投资费用 是施工单位主要考虑的问题之一 征地类别决定征地费用 而征地费用往往成为工程项目投资主要考虑的因素之一 因 此 如何使选择的预制梁场场址经济合理 是预制梁场建设必须考虑的问题 梁场选址时还统筹兼顾考虑作为后续无砟轨道施工作业及物资存储基地 可分段 为无砟轨道施工打开工作面 形成快速流水作业 提高施工设备利用率 降低设备投 入费用 减少物资设备周转次数 提高梁场的使用价值和利用效率 7 7 三处梁场的实施情况 三处梁场的实施情况 现场预制梁场的平面布局取决于生产能力和运架能力的确定 并考虑制梁场采用 的生产工艺 配套设施 机械化程度及作业效率 人员配备 箱梁的外型尺寸 存梁 区最少存梁数 并综合考虑场区道路 作业空间等因素 根据本项目工期要求每个梁 场按每日预制 1 1 5 孔 运架 1 1 5 孔最为合理 生产要素也按此进行相应配置 梁 场布局还要考虑在梁场与线路间修建运梁便道 梁场规划时预留架桥机拼装场地及运 梁便道的设置条件 运梁便道满足运梁车爬坡与转弯的要求等 制梁场平面布置制梁场平面布置 以梁场的设计生产能力为目标 统筹规划设计 并进行技术经济分析 以达到 制梁速度快 质量高和建场费用低 的目的 梁场按功能分区布置 结构紧凑 尽量减少中间环节作业量 减少施工干扰 生产区和生活区相互分开 但又有机联系 本着 安全第一 的原则 蒸汽锅炉 高压变电器 发电机房与生产 生活区 保持安全距离 水路 电路 蒸汽管道 混凝土输送管路统一规划 线路相对固定 实现输送 线路最短化 充分利用机械设备 发挥总体功能 保证场内各种物资及半成品的移运 便捷 本着 以人为本 的原则 保证人员充足的安全作业空间 保证机具设备有足 够的运作空间 保证运梁出场经济 便捷 安全 科学的原则 13 制梁场功能规划布局制梁场功能规划布局 根据以上布置原则 结合制梁工艺流程和工艺特点 在梁场按 9 个区进行规划布 置 本着物流最捷化的原则 其相互位置如下 钢筋加工 存放区 紧临钢筋绑扎区布置 加工钢筋半成品及预埋件 钢绞线 下料 存放梁体钢筋 钢绞线 型钢等原材料及预埋件 钢筋绑扎区 分顶板钢筋及底腹板钢筋绑扎台位 紧临制梁台座设置 制梁区 制梁区作为预制梁场的主要组成部分 预制梁的生产和各种关键性的 机械设施布置主要都集中于这一区域 设制梁台座 内模存放台及钢筋吊架存放台 张拉机具存放区 存梁区 紧临制梁台座 沿制梁台座纵列布置 装 运 梁区 设置于存梁区外侧 并靠近铁路正线 与运梁便道相接 该区还 将作为架桥机组装及调头 运梁车折返场地 要结合运架梁工艺及设备参数综合设置 该区后期可作为桥面附属小型预制构件加工场地 拌合站 尽可能围绕制梁台座布置 以砼泵送或输送距离最近为原则 另配套 设置砂石料场 胶凝材料筒仓等 生活办公区 设置于生产线外 解决梁场管理人员 作业人员的住宿及办公和 娱乐的场地 并在拌合站附近设置试验室 配套设置区 配电房 发电室 锅炉房 水池 垃圾处理场 污水处理场水 电干线路等配套设施在以上各区就位后 依附设置 运输便道 用于与外界以及工程主体施工区联系的通道 制梁所需的原材料 设备等物资需要通过运输便道送到各个功能区 成品梁也是通过运输便道运往桥梁主 体施工区 相关功能区之间的材料运输等 设计中运梁便道沿制梁场四周灵活布置 宜章 郴州 永州三个制梁场布局较为合理 体现了物流的最捷化思想 其平面 布置图见图 2 图 3 图 4 14 运 梁 便 道 材 料 进 场 便 道 20t 26m门吊 50t 40m门吊 450t 32m门吊 450t 32m门吊 钢 筋 加 工 区 制 梁 区 50t 40m门吊 提 梁 区 图图 2 2 宜章制梁场平面布置图宜章制梁场平面布置图 15 制梁台座 2 50t 40m门吊 470t 32m门吊 470t 32m门吊 32 制梁台座 3 制梁台座 4 4 运梁便道 1 制梁台座 1 DK1866 644 76 DK1866 865 钢筋加工棚 架桥机拼装及调头区 拌和楼拌和楼 粗骨料2 已检仓 粗骨料1 已检仓 细骨料 已检仓 粗骨料2 待检仓 粗骨料1 待检仓 细骨料 待检仓 弃碴场 运输道路 运输道路 发电房配电变压器 线路右线 线路左线 DK1866 750 DK1866 800 DK1866 850 DK1866 550 DK1866 600 DK1866 650 DK1866 700 顶板钢筋绑扎台位 1 底腹板钢筋绑扎台位 1 168 6m 8m 40m 11 5m 钢铰线下料区 50t 40m门吊 男厕所 女厕所 男澡堂女澡堂 生活 锅炉房 住房及办公室 住房 广州曹家特大桥武汉 60主排水涵管 跌水井 料 库 厨房 仓库及小卖部 实 验 室 男厕女厕 DK1866 505 住 房 沉 淀 池 住 房 住 房 运梁便道 会议室 2 3 4 5 6 图图 3 3 郴州制梁场平面布置图郴州制梁场平面布置图 16 制梁台座 3 制梁台座 4 制梁台座 5 50t 40m门吊 470t 32m门吊 470t 32m门吊 23456 制梁台座 2 顶板钢筋绑扎台位 1 静载试验台座 制梁台座 6 32 24m 制梁台座 1 1 顶板钢筋绑扎台位 2 底腹板钢筋绑扎台位 1 底腹板钢筋绑扎台位 2 钢筋加工棚 2 3 4 5 6 7 20t 26m门吊 改移道路 运梁便道 过水管涵 定位网加工棚 机加工 收发库管 料库1料库2料库3 50t 40m门吊 会议室 办公室 生产部 副场长 门卫 机物部 副场长 工程部 安质部 总 工 标养室 力学室 分析室 试验室 沉淀池 男 女 沉淀池 改移道路 变压器 配电房 发电房 沉 淀 池 场内道路 图图 4 4 永兴制梁场平面布置图永兴制梁场平面布置图 17 3 3 箱梁预制总体施工方案和施工工艺 箱梁预制总体施工方案和施工工艺 箱梁采用高位法或低位法预制 梁场采用移梁台车沿横移轨道移梁或用搬运机移 梁 箱梁装车采用提梁机或搬运机提梁 通过运梁车将箱梁运至桥头 架桥机架设 箱梁模板采用分块固定式 局部可拆卸 底模 机械可拆式整体滑移钢外模或固 定钢外模 液压收缩式整体内模 采用移梁台车移梁的相邻两台座共用一套模板 采 用搬运机移梁的相邻两台座共用一套内模 每台座均固定一套外模 底模 侧模根据 需要设置压缩量和反拱度 内模入模用 2 台 50t 43m 龙门吊吊装 出模用卷扬机牵 引纵向移出 钢筋工程分底 腹板钢筋和桥面钢筋分别在专用绑扎胎模上绑扎成型 再通过 2 台 50t 43m 龙门吊配合用特制的吊架吊装就位拼装成型 混凝土灌筑采用 连续灌筑 一次成型 梁体混凝土在 6h 内灌筑完成 具体采用 2 座 HSZD120m3混凝 土搅拌站配料搅拌 2 台 HBT80 混凝土输送泵泵送砼和 2 台 BLG 19 布料杆对称布料 灌筑入模 或采用混凝土罐车送料和汽车泵泵送入模 插入式振动棒辅以高频附着式 振动器的方法进行振捣 箱梁砼养生采用蒸汽养护和自然养护相结合的方式进行 箱梁预应力管道采用抽拔橡胶管成孔 人工配合小机具穿预应力钢绞线 分三次 施加预应力 带模预张拉和初张拉完成后由制梁台位通过 900 吨移梁机起顶横移或吊 装至存梁台位 待箱梁混凝土强度和弹性模量达到设计值 且龄期不少于 10 天即进 行终张拉 预应力孔道采用真空辅助压浆工艺进行孔道压浆 封锚采用 C50 无收缩混凝土 待达到 30 天存梁期后 测量箱梁徐变上拱度 经检查合格 办理箱梁出场合格证后 才允许运输架设 桥面防水层 保护层及防撞墙 电缆槽等附属工程在箱梁架设完成后施工 3 1 制梁方案分析 1 1 制梁方案采用移梁台车移梁的横列式台位设计和吊入式内模的制梁工序 其优制梁方案采用移梁台车移梁的横列式台位设计和吊入式内模的制梁工序 其优 缺点如下 缺点如下 优点 a 此工艺设备要求不高 技术容易掌握 人员容易培训 b 2 个制梁台座共用一套内 外 端模 工装设备费用投入较小 钢筋采用底 18 腹板钢筋及顶板钢筋 2 次吊装 预制区龙门吊吊重能力要求不高 且采用的移梁平车 单价较低 设备费用低 C 整体液压收缩式钢内模液压系统可实现油缸的伸缩无极调速 并省去中间砼 支墩和独立轨道系统 既经济 方便 又提高了施工效率 缺点 a 采用有轨导向 轮子少 受力集中且轮压较大 对基础承载力和不均匀沉降 要求高 一般采用强夯或钻孔桩基础 且每个制梁台座需对应 2 条或 2 条以上 有不 同跨度共用台座的情况下 的滑道 此部分场建费用较大 b 采用顺序移梁方式移梁 倒运箱梁的速度较慢 效率低 总体耗能大 只能 根据架梁顺序进行制梁 C 制梁台座循环周期 5 7 天 多数工序在制梁台座上进行 制梁速度提高受限 3 2 梁场规模 梁场的规模主要根据其所需要的生产能力确定 生产能力与生产工艺要求的时间 梁场供应箱梁的范围 制架梁工期 架梁进度及施工总工期有着密切关系 1 1 梁场供应箱梁的范围 梁场供应箱梁的范围 在现有技术条件下 一台架桥机配一台运梁平车运架梁经济供应范围一般在单向 20km 以内 2 2 制架梁工期的确定 制架梁工期的确定 制架梁工期是结合总工期 桥梁下部工程及铺轨工程工期综合考虑的 它直接影 响着梁场的规模 3 3 架梁进度的确定 架梁进度的确定 在确定了制架梁工期后 架梁所需要的综合进度应为 t n T 其中 n 为制架梁孔数 T 为制架梁工期 d t 为综合进度 孔 d 3 3 制梁台座 制梁台座是整个梁场的核心 所有设施均以制梁台座为中心展开布置 制梁台座 不仅是承载模板安装 拆卸作业及模筑砼的浇筑 还是张拉作业台 承担着箱梁初张 拉带来的荷载 梁场制梁台座采用 品 字形错开布置 制梁台座的控制重点是控制不均匀沉降 及张拉后台座两端的变形 台座中部基础采用 C30 钢筋混凝土整体筏式结构并预设反 19 拱以适应模板安装 制梁台座设计施工还要考虑其它少量梁型 如 24 米梁 的通用性 根据 32 米箱梁的外型尺寸 模板外型尺寸及张拉作业要求及保证一定的安全作 业空间 制梁台座尺寸为 34mx15 2m 制梁台座间横向间距 5 米 纵向间距 42 44m 两台座间设内模整修台位 制梁台座由基础 台面及附属三部分组成 基础部分根据地质情况采取强夯等措 施处理 台面部分为钢筋砼结构 附属部分为移梁轨道 外模滑移轨道 蒸气管道 预埋件 孔洞 等 存梁台座采用简支支撑的结构形式 每个存梁台座设四个支撑点 存梁台座由 2 道两条高度为 152mm 的 P50kg m 型重轨组成的滑移轨道和 1 4m 高的存梁支墩组成 根据场内地质勘探资料 通过设计检算 存梁支墩要求四支点高差 2mm 及满足 施工工艺要求以确定梁场制梁台座 存梁台座 静载试验台座 提梁设备基础 梁体 横移轨道基础采用何种基础形式 对于制梁台座还要考虑因张拉后梁体上拱 荷载向两端集中 荷载相当大 结合 地质资料 制梁台座两端各 5m 范围内采用钢筋砼加强结构 中间区段对基层强夯换 填处理后 设计砼板块基础 制存梁台座布置见图 5 1 1 制梁台座数量的确定原则 制梁台座数量的确