客运专线箱梁预制先进技术与施工经验.doc

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+020DK1901+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、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/h350Km/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、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)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）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）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）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）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）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。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。（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）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）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。图1 架桥机架设顺序图表2 梁场供应情况统计表 梁场名称上线里程大里程供应小里程供应平均供应半径备注桥梁箱梁距离桥梁箱梁距离座孔km座孔kmkm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+47-32m3.173.1253）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12001750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（49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37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。表1 梁场挖填方量数量计算表 .表3 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1025，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1020，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1020，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=120kpa2、粉质黏土,硬塑,(1)2 类 0=200kpa3、粉质黏土,流塑,(1)3 类 0=60kpa4、灰岩,全风化, (2)1 类 0=250kpa5、灰岩,强风化, (2)2 类 0=350kpa6、灰岩,弱风化, (2)3 类 0=1000kpa7、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）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4 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。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）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。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）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）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。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。图2 宜章制梁场平面布置图图3 郴州制梁场平面布置图图4 永兴制梁场平面布置图3、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)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：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）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）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）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4244m。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。图5 制存梁台座布置示意图1）制梁台座数量的确定原则制梁台座的数量取决于制梁设备配置、制梁工序、制梁周期及梁场制梁效率等。一个制梁场主要机械设备需要配置跨制梁区的龙门吊、钢筋装卸龙门吊、提梁机、拌合站、混凝土输送泵、布料机、蒸汽养生系统以及模板系统等设备。2）制梁工序及时间本工程后张法双线整孔预应力简箱梁采用的吊入式内模制梁工艺，流程如图6：底模检测调整并打磨、涂油安装支座预埋板和防落梁预埋板底、腹板钢筋吊装就位并整备安装外侧模并打磨、涂油底、腹板钢筋绑扎成型内模吊装就位端模吊装就位、安装锚垫板顶板钢筋吊装就位并整备顶板钢筋绑扎成型监理对钢筋及预埋件检查验收内模检查、打磨、涂油端模检查、打磨、涂油砼搅拌、输送、振捣、抹面砼蒸汽养护或自然养护蒸养罩、蒸汽准备钢筋及钢绞线定位网加工安装、穿橡胶管拆预埋件、拔橡胶管移蓬罩、松模板、拆端模穿钢绞线钢绞线制作、编束预张拉混凝土达到设计强度的50%侧模内模移出台座混凝土达到设计强度的80%初张拉箱梁移至存梁台位自然养护终张拉混凝土达到设计强度的100%、弹模达到相应值且龄期10d压浆、封端出厂检验合格提梁、运梁、架梁制作砼试件制作砼试件图6 后张法无碴轨道双线整孔预应力混凝土简支箱梁施工工艺流程图防水层、保护层及附属工程施工制作砼试件内循环外循环3）单台座制梁周期及其制梁效率(1)以上制梁工序下单台座制梁周期见表5表5 单台座箱梁周期 序号施工工序施工工序占用时间（h）制梁台座占用时间（h）备注1底模整修442侧模整修223底腹板钢筋笼绑扎24在绑扎胎具上绑扎4底腹板钢筋笼吊装445内模拼装12在内模拼装台上拼装6内模整体吊安、定位447立端模228桥面钢筋绑扎20在绑扎胎具上绑扎9桥面钢筋吊装、整理88含桥面预埋件安装及监理检查整改10砼浇筑6611养护383812拆端模、松内模3313预张拉8814拆外模出内模101015初张拉4416吊移梁33小计13296(2)单台座制梁效率确定以上吊入式内模制梁工序的单台座制梁周期均为4 d /榀,单台座制梁效率 = 0.25榀/d。由表8可看到，计算制梁周期时每一个工序的时间比较充裕，其中养护时间为38 h，采用计算机控制的蒸汽养护系统进行箱梁混凝土的养护，养护时间无需38 h，大概时间为35 h左右，因此单台座制梁效率 = 0.25榀/d还是比较偏保守的。4）制梁台座数量台座数量M =N /式中：N 梁场制梁效率，即按计划确定的梁场一天完成箱梁预制的数量，榀/d；单台座制梁效率，榀/d。根据梁场建设周期、梁的现场认证、架梁时间和速度并结合整个项目的工期安排并考虑到存梁台座数量、架梁的制约、模板倒用、湖南地方的天气及不可预见的因素，宜章和郴州制梁场制梁效率按1榀/d计，永兴制梁场制梁效率按1.5榀/d计。由此可知宜章和郴州制梁需设32m制梁台座各4个, 永兴制梁场需设32m制梁台座5个，32m和24m合用台座1个。3.4存梁台座将预制完成的箱梁从制梁台座移出安放在存梁台座上，箱梁要完成终张拉、压浆、封锚、防水层和检查、检验等工作，其布置的合理性直接影响着箱梁制运架的效率。存梁台座数量根据工艺要求中梁占用台座的最短时间及架梁进度确定。其数量计算公式为：n = N K式中：N 梁场制梁效率,榀/d；K为箱梁在存梁台座上最少存放时间，d。无特殊要求时，K = 30 d。按时速350km客运专线预制梁暂行技术条件，箱梁在存梁台座上最少存放时间K 的确定依据是：1）终张拉应在梁体混凝土强度及弹性模量达到设计值后、龄期不少于10 d 时进行。2）完成终张拉及压浆、封锚等各工序约需要3 d。3）按照设计要求，“终拉完成并且管道压浆强度达到设计强度后方可进行运架梁施工”，同时预制梁需观测终张拉后30 d 的上拱度后才能架设。如设计无此要求则可在压浆封锚后15 d （此时间受养护措施和气温影响）即可架设。以上合计箱梁占用存梁台座时间为28 d 或43 d，故一般取K = 30 d 或45 d。实际施工时按K = 30 d 取值，由此可得宜章、郴州制梁各设32m梁存梁台座28个，永兴制梁场设置32m梁存梁台座35个、32m与24m梁共用存梁台座7个。3.5砼供应、输送设施图7 HSZD100m3混凝土搅拌站拌合站是梁体混凝土的生产供应区。要求采用电子称量系统自动计量、计算机控制系统。拌合主机的生产能力要求满足单片梁混凝土浇筑时间不超过6个小时。要求实际产量达到60m3/h以上，并考虑保证浇筑的持续进行，需按双机配置。拌合机的产能要按梁场每最大浇筑量配置并考虑有效的作业时间配置2座及以上120m3/h拌合站。拌合站如图7所示：图8 梁场砂石料存放场砂石料存储场规划：根据每天最大砼浇筑量计算出每天砂石料用量，并考虑根据砂石料运输难易程度考虑3至5天的存量。对于砂石料要按隔仓分级存储，地面硬化处理，有条件的地方在顶部搭设顶棚，采用轻钢结构彩钢屋面棚架防雨，如砂石料质量指标达不到要求还要配置筛洗装置。砂石料存放场具体如图8所示。筒仓的配置：梁体高性混凝土要求胶凝材料有水泥、矿粉、粉煤灰等。梁场每个拌合站各配置100t水泥筒仓2个、IO0t磨细矿渣筒仓1个、100t粉煤灰筒仓1个。砼输送设备有拖式砼输送泵、砼输送泵车、砼搅拌运输车、布料机等。3.6生产线的配套1）龙门吊配置梁场设1台20吨龙门吊，跨度26m。用于钢筋及预埋钢配件卸料、存放。梁场设2台50吨龙门架，跨度43m，基础位置根据制梁台座位置确定，主要用于制梁区钢筋骨架和内模的吊装、侧模组装及小型构件的场间转移。梁场设2台470吨龙门吊，主要用于箱梁在提梁区的移运与装车。基础上铺设P50重型轨，单条轨道按双轨设计，间距1.5m。梁场设900吨搬运机，主要用于箱梁转存、移运与装车。具体龙门吊见图9。 图9 梁场龙门吊图2）模板配置箱梁模板主要由底模、侧模、端模和内模组成。模板的配置根据台座的数量和施工工艺确定。采用移梁台车横移箱梁方案的，模板采用底模固定，侧模滑动的“2对1流水线”施工工艺；采用搬运机移梁方案的，模板采用 底模、外模固定，内模“2对1流水线”的施工工艺。见图10。图10 梁场模板组图3）钢筋绑扎胎具及吊具配置根据制梁场的实际情况和制梁台座、模板等的周转周期，确定钢筋绑扎胎具及吊具。胎具、吊具式样见图11。图11 梁场钢筋绑扎胎具及吊具图4）预埋件、预埋孔设置预埋件与预留孔应在模板和钢筋笼安装的同时严格按设计要求安装或预留，不得遗留，要保证设置齐全、位置准确。预埋件格按设计材质、尺寸及工艺要求加工，外露部分按设计要求进行采用达克乐技术进行防腐处理。梁底预埋支座板 支座板在安装之前必须进行检查验收，内容包括支座板的大小规格、平整度、螺栓套筒位置、孔径大小、套筒垂直度及预埋筋等，检查验收要有记录，不合格者绝不允许使用。支座板安装时，位置必须准确。每块支座板安装时用两颗螺栓与钢底模连接固定，固定支座板的螺栓孔位置偏差不得大于1mm，支座预埋钢板安装固定后的横向中线偏离设计位置不得大于2mm，纵向中心线偏离设计位置不得大于3mm。支座板须保持平整，安装在底模上的四个支座板相对高差不得大于2mm，每块边缘高差不得大于1mm，支座预埋板四个套筒中心位置（横向、纵向、对角线距离）偏差不得大于2mm，套筒垂直梁底板且外露底面平整无损、无飞边、并进行涂装防锈处理，预埋钢板及套筒需采用达克乐技术进行防腐处理。防撞墙防撞墙在梁体架设后进行现场灌注，预制梁体时在防撞墙相应部位预埋防撞墙钢筋，以确保防撞墙与梁体的整体性。防撞墙预埋钢筋距梁体中心线位置偏差不得大于10mm。防撞墙断缝用油毛毡填塞，断缝下端的泄水孔周围涂刷防水涂料，并将电缆槽内保护层顺坡过渡到防撞墙内侧。电缆槽预制梁体时应在电缆槽竖墙相应部位预埋钢筋，使竖墙与梁体连接为一体，以保证电缆槽竖墙在桥面上的稳定性，竖墙预埋钢筋距梁体中心线的位置偏差不得大于10mm。在桥面设置接触网支柱基础及下锚拉线基础时，为保证通信电缆的通过，应注意在基础相应部位预留通信电缆通过的孔道。接触网支柱接触网支柱跨距一般为50m左右，在梁跨的1/4、3/4处设置，实际设置根据总体布置设置。如需在桥上设置接触网一般支柱基础，预制梁体时应在相应的位置预埋接触网锚固螺栓及加强钢筋，如在桥面板设置接触网锚柱，除预埋锚固螺栓及加强钢筋外，还应注意在相应位置设置下锚拉线基础预留钢筋。在梁体顶板钢筋吊装到位后，必须检查接触网支柱基础或拉线基础的位置，防止吊装过程中跑位。调试好后，基础中心距箱梁中心的位置偏差为+20mm，预埋螺栓与基础表面的垂直度不得超过1mm，预埋螺栓延线路方向连线与线路中心线夹角小于2，若同孔梁上存在多个支柱基础，多个支柱基础的间距误差必须控制在00.5m范围。人行道栏杆（挡板）及声屏障人行道外侧设置人行道栏杆（挡板）或声屏障，其范围由总体设计单位根据箱梁所处位置确定。人行道栏杆所需遮板、人行道挡板及声屏障均为预制件，通过预留钢筋与竖墙预留钢筋绑扎后现浇竖墙混凝土安装于桥面。通风孔设置在梁体两侧腹板上设置直径为100mm的通风孔，若通风孔与预应力筋相碰，应适当移动位置，并保证与预应力筋的保护层大于1倍管道直径，在通风孔处增设直径170mm的螺旋筋。桥上排水系统梁体采用两侧排水方式，在防撞墙外侧与B竖墙间设置泄水管，电缆槽内积水通过防撞墙流到防撞墙内侧泄水孔，泄水孔直径为160mm。泄水孔成孔预埋件由直径为160mm的PVC管制成，其通过螺杆与侧模固定，位置偏差为10mm。泄水孔须与梁体表面垂直，偏差不得超过2mm。保护层铺设时，应设置2的流水坡，同时梁体设于平坡上时，应沿纵向由跨中向两端设置3左右的流水坡。积水通过排水管导管引到桥下。在泄水孔处增设直径为220mm的8钢筋环进行加强。梁端排水措施为使桥面排水系统在桥面接缝处连续，在梁端设置防水伸缩装置。制梁时应按附属设施图的相应要求在相应位置预埋钢筋，架梁完成后在现场安装伸缩装置。当有中继站电缆上桥时，应在桥面板开槽处断开伸缩装置。梁底泄水孔的设置为保证箱内排水的需要，在箱梁底板沿纵向设置间距不大于4m直径为90mm的泄水孔。在灌注底板混凝土时，应在底板上表面根据泄水孔设置的位置设置一定的汇水坡，避免箱内积水。在泄水孔处增设直径为150mm的8钢筋环进行加强。梁底泄水孔由内模支架的脚柱成孔，在泄水孔位置设有一内径为95mm的圆形卡环，卡环与底模焊接牢固，内模支架的脚柱放在卡环内，位置偏差控制在5mm。检查孔的设置根据维修养护和施工架设时的操作空间需要，在梁端底板纵向中心线处设置0.251.5m的检查孔。桥牌 桥牌位置中心距梁端500mm，距梁底1500mm；待梁体成型后按尺寸要求打膨胀螺栓，螺栓孔位置要求放正，垂直腹板外侧立面，桥牌在安装时，其横向和竖向位置偏差控制在10mm内，倾斜角度不大于1。吊孔箱梁设四处吊点，每处吊点由2个吊孔组成，距梁体纵中心线1830mm，第一个距梁端750mm，第二个与