青藏高原高寒地区铁路桥梁预制技术与管理

青藏高原高寒地区铁路桥梁预制技术与管理

1安多县设立铺架口为了安全、优质、高效地建设青藏铁路，青藏铁路在中国铁路建设史上发挥了重要作用。换言之，从安多向两端添加了铺设地板，并设置了地板基地。其中,桥梁预制基地承担安多至拉萨段(简称安拉段)的桥梁预制。该基地地处唐古拉山以南100km左右,海拔4704m,是目前世界上海拔最高的铁路桥梁预制基地。2预应力耐久性混凝土生产的技术要求(1)工期要求。安多制梁基地从建场到完成全部成品梁工期为2003年6月至2005年9月,有效工期仅20个月,工期异常紧张。(2)产量任务要求。安多制梁基地承担了青藏铁路安多至拉萨段各种型号规格的预应力耐久性混凝土简支梁895孔,其生产规模和设计生产能力须满足铺架和工期的需求。(3)为尽量减小员工的劳动强度,保护员工健康,必须实现机械化作业,降低劳动强度和提高劳动效率。(4)必须体现“以人为本”,具备良好的生活设施,做好后勤医疗保障,保证参建员工的健康状况,杜绝高原病和人间鼠疫,实现高原病零死亡目标。(5)环保要求。青藏高原生态极为脆弱,特别是海拔4700m以上地区的自然环境和生态环境更为脆弱,一旦破坏就难以恢复。为保护好青藏高原的一草一木,基地须具备相应的环境保护措施和设施。3安多拉系统的主要困难(1)建场施工难度该地区为季节性冻土区,基地建场时间在5～8月份时值高原高寒地区雨季,且建场时安多县人口稀少,物资贫乏,缺水无电,造成建场施工难度极大。同时,后勤医疗健康保障、环保工作的高标准和高要求,大大增加了建场的工作量和难度。(2)支桥梁845孔安多制梁基地承担了安拉段各种型号规格的预应力耐久性混凝土简支桥梁895孔。海拔4704m的安多地区,严寒低温,年最大可施工时间为8个月。考虑建场时间3个月和桥梁预制后期养护时间1.5个月后,实际可施工时间仅为15.5个月。(3)预应力桥梁施工的方法安拉段预制桥梁品种共9种30类,且工艺要求复杂。施工工艺几乎包括了目前预应力桥梁施工的所有方法,有先张法、后张法、折线配筋先张法等。每种施工工艺和梁型均需配制专门的生产工艺装置和模具,制订不同的工艺和技术参数,对施工组织和技术管理提出了很高的要求。(4)桥群集中,集中布置由于青藏高原特殊的高原冻土地质条件和野生动物保护的要求,青藏铁路建设实施了很多以桥代路的变更,桥群集中。例如在羊八岭站至马乡站间仅42km,就分布有专桥2051-32m桥梁130孔。同时,铺架任务也十分集中,如2004年6～9月份,需铺架青藏07梁206孔,这就要求制梁基地存梁能力足够大。(5)立足于立足于低功率效能高原高寒地区机械设备因海拔高、大气缺氧、施工温度低等因素影响,功率效能降低很多,大多数设备均需配备增压器,否则难以正常工作;机械设备的磨损也较内地快得多,对机械配置和维护要求高。(6)km运抵基地桥梁生产所需原材料均是由汽车通过青藏公路途经700多km运抵基地。由于青藏公路道路情况较差,人员缺氧严重,造成交通事故频繁,且在海拔5231m的唐古拉山口经常发生大雪封山的情况,物资组织供应困难。4梁场设计4.1基本思想(1)施工供热设备电力采用500kW发电机供电,电力线路架空。水采用地下水井,深井泵抽水使用;高原高寒地区施工供热设备是重点,通过计算使用3台4t锅炉供热,保证人员供暖和创造低温下施工的条件。高原高寒地区土方平整必须注意场地的排水,避免雨季山洪对施工造成影响。同时必须注意环境保护,土方挖掘时,先要进行草皮移植,所有的弃土须按照要求倾倒至指定地点。(2)建立强制吸氧制度制梁基地处在青藏高原无人区边缘,缺氧严重,医疗条件极差。为体现“以人为本”,首先建立医疗站、供氧站和高压氧仓,制定强制吸氧制度,保证参建人员身体健康;其次建立员工生活区,使用生活锅炉保证供暖,基地具备良好的生活设施和丰富的精神文明生活。4.2工艺设计4.2.1安多制梁基地铺架进度针对任务重、工期紧、品种多、组织难的困难,安多制梁基地根据铺架进度对主要预制桥梁的型号、数量、供梁时间及进度要求,进行了科学认真的分析,见表1。(1)张梁平均月产量m和24m两种梁型。在2004年7月后,后张梁平均月产量要求达到57.5孔;考虑海拔4704m的高原高寒地区10～11月份劳动力、机械设备等降效,故后张梁设计月产量必须达到60孔。(2)绿色隐藏04-24m折线配筋先张梁设计月产量必须达到7.5孔,工期紧张,必须配置专门的设施保证。(3)其他小于16的情况m梁型数量少,属于非控制因素。4.2.2工艺平面布置针对安多生产任务的多样性以及桥梁预制在一段时期内某种梁型需求十分集中但其他品种生产同样缺一不可的情况,为便于根据实际情况对产量进行调整及多品种情况下装车发运桥梁,制梁基地采用了长向的工艺平面布置。该布局综合考虑了多梁型情况下生产和存梁移梁发运的关系,符合施工工序操作实际,能够有力地提高施工效率,保证桥梁及时供应。4.2.3模能力及张梁密度通过科学分析,安多制梁基地设计生产规模能力后张梁须达到60孔/月,青藏04-24m梁必须达到7.5孔/月。在此数据上计算所需的台座和模型数量如下。(1)所需台座数量的确定首先分析单片梁工序时间,见图1。主要线路占用台座时间t1为58h,模型占用时间t2为36h。如考虑工序之间的正常干扰和其他因素,可取值:t1为2.7d,t2为1.5d。①所需台座数量N1N1=A×t1/MΝ1=A×t1/Μ式中A——设计月产量(片);t1——单片梁台座占用时间,d;M——每月有效工作日(考虑物资供应、设备降效,维修,占库等等不利因素停工影响,计25d)。则N1=A×t1/M=13.4,取14。②计算模型数量N2N2=A×t2/M=7.4,取8。(2)模型的配制①专桥青藏04-24m按照上述方式计算:台座2个;模型1片。②跨度≤16m先张梁由于不是控制的关键因素,配置1条长线台座,模型按照台座长度配备。根据工艺设计考虑的生产规模和能力,考虑降低制梁基地建设成本,可以根据具体时期的生产任务对工艺参数差异不大的梁型产量及时灵活调整,设计了24(32)m混合台座,确保工期要求。4.2.4主要设备配置(1)加热设备通过供热容量计算,配置了3台4t锅炉;(2)供电设备设置发电房,配置了200kW和500kW发电机2台;(3)设备重量设置4台12.5t和4台75t龙门吊;(4)搅拌装置设置了HZD50和JS750两座搅拌站,日平均产量约200m3混凝土;(5)运输设备6台农用车和2台Z50装载机。4.2.5物资场地设计。在现场分由于高寒高海拔地区运输条件的局限性,建设施工所用原材料均经青藏公路运输,制梁基地必须设计各种原材料的存放场地,保证原材料的储存能力和储存条件。材料储存场地要求充分考虑防雨雪、排水、钢材防锈蚀、水泥防受潮等各种因素,按照有关技术质量要求进行原材料场地的设计和施工。根据运输条件和安多制梁基地的规模,设计了长120m、宽16m的物资存放场地。水泥等各类仓库面积近2000m2,配置了1台专用12.5t龙门吊。4.2.62m混合存梁台座从2003年8月开始桥梁生产,2004年6月开始铺架,按照正常生产产量计算:35孔/月×5.5月+7.5孔/月×2.5个月=211.25,取212孔。即在铺架开始前,梁场库存至少有212孔梁,故存梁能力必须大于212孔。考虑桥梁的多品种特性和降低制梁基地建设成本,可以根据具体时期的生产任务、存梁数量和品种及时灵活调整,设计了24(32)m混合存梁台座。安多桥梁预制基地平面布置见图2。5配筋先张梁和小梁台座安多制梁基地于2003年6月开始建场,于8月8日完成后张梁工艺装备和相关机械