高速鐵路預制梁場布置方設計

1、高速鐵路預制梁場布置設計1概況1.1高速鐵路發(fā)展概述近幾年高速鐵路大規(guī)模開工建設，為節(jié)約用地、少占良田、解決路基工后沉降控制問題、縮短建設周期，設計上大量采用了高架橋，京津城際鐵路全長120km，橋梁長度100.6km，橋梁占83.8%，京滬高速鐵路全長1318.2km,橋梁長度1054.4km,橋梁占80%。橋梁上部結構設計的形式又主要以整孔簡支預制架設箱梁為主，因此梁場在高鐵建設中的重要性更顯突出，我國目前高速鐵路箱梁預制在秦沈客運專線預制箱梁工藝為基礎上，對鋼筋整體綁扎起吊、箱梁橫移、運輸、設備等技術進行了優(yōu)化。1.2梁場制梁的優(yōu)點高速鐵路對箱梁預制標準要求較高，混凝土體積大，采用場內預

2、制可達到工廠化生產條件，有效改善施工作業(yè)環(huán)境，施工工藝條件、環(huán)境穩(wěn)定?；炷猎牧霞盎炷涟柚瓶梢约泄?，有利于原材料質量檢測和監(jiān)管，縮短混凝土供應運輸距離，提高了鋼筋、混凝土的施工質量。梁場預制因施工條件的改善和勞動效率的提高，縮短單件制造周期，如模架現澆施工周期在10天以上，預制梁周期一般不超過6天。2制梁場布置設計梁場設計布置、位置選擇合理與否嚴重影響施工工期和經濟性，要本著技術先進，經濟合理總原則。在滿足建設工期要求前提下對箱梁預制場進行科學規(guī)劃設計，以求達到“制梁速度快、質量高和建場費用低”之目的。2.1梁場選址原則在橋群集中地段設置梁場。全面考慮橋跨與梁型布置、工期、運架梁速度、

3、地質狀況及橋跨兩端路基工程等因素進行梁場選址，一般選擇在橋群中心或兩端附近。根據目前運架梁施工技術水平，一套運架設備(即一臺運梁車一臺架橋機)在25km里程范圍內平均一天可完成一榀箱梁的架設。但在可能的情況下，盡量縮短運梁距離，提高架梁進度，降低運輸費用，一般應控制在15km以內。梁場位置選擇在橋梁的直線地段，不僅可以減小所用箱梁架設提升吊機的跨度，減小輪壓，而且對提升吊機結構和其軌道基礎的設計也有利。 架梁前的控制工程必須先期完成，充分考慮高壓線路遷改、房屋拆遷的影響和在運架梁線路里程范圍內現澆梁、路基等妨礙運梁車通行工程，必須在架梁前完成。制梁原材料及大型設備運輸必須通暢方便。制梁場的位置

4、應盡量與既有公路或施工便道相連，利于大型制梁設備和大量制梁材料運輸進場。征地拆遷少，復耕量少。在滿足制梁工期和存梁的前提下，制梁場應選在占用耕地少、拆遷量少以及工程完工后復耕量少的地方。因此應盡量利用車站、紅線以內區(qū)域設置梁場，在可能的情況下盡量永臨結合。地質狀況好，盡量減少梁場主要結構物的地基處理費用。高速鐵路箱梁對制梁臺座和存梁臺座的承載能力和不均勻沉降均提出了很高的要求，因此制梁場的位置應盡量選在地質條件好的地方，減少土石方工程和基礎加固工程量，降低工程費用。另外，運梁車的最大可用爬坡度一般為3，必要時可通過展線，將梁場布置在地質條件比較好的地方。待選場址內應用電、取水方便，并不宜有高壓

5、電線通過?？紤]防洪排澇，確保雨季施工安全?？傊?，場址的選擇應綜合考慮經濟、工期、技術各方面的因素。 2.2梁場劃分預制梁場按功能主要劃分為生產區(qū)、生產輔助區(qū)、辦公生活區(qū)三大部分組成。梁場生產區(qū)與生活區(qū)要分開包括民工，生產區(qū)進行封閉式管理，安裝地磅，對進出材料過磅驗收，嚴格控制材料進出。生產區(qū)：分為制梁區(qū)、存梁區(qū)、提梁區(qū)。制梁區(qū)主要布置有鋼筋制作區(qū)、鋼筋存放區(qū)、鋼筋綁扎區(qū)、制梁臺座、模板清理存放區(qū)、蒸養(yǎng)蓬罩存放區(qū)；存梁區(qū)包括存梁臺座和提梁機行走便道；提梁區(qū)包括箱梁裝車區(qū)或提梁站。生產區(qū)基礎處理是制梁場基礎處理中最重要也是投入最大的。生產輔助區(qū)：布置有混凝土拌合站、砂石料存放區(qū)、鍋爐房、存煤場、鋼

6、構件存放區(qū)、鋼絞線存放區(qū)、材料庫房、機修區(qū)等。該類場地一般拌和站筒倉基礎、龍門吊軌道需作特別處理，其余為一般按施工道路等級硬化處理。辦公生活區(qū)：主要有生活區(qū)、辦公區(qū)、停車場等生活設施。該類場地荷載小，一般作壓實硬化處理即可。生產輔助區(qū)、辦公生活區(qū)的規(guī)模和占地面積圍繞生產區(qū)制梁生產能力合理確定，拌和站的砂石料場儲料能力除根據日均制梁能力確定外，還需要根據制梁場所在地砂、石料運輸方式和生產季節(jié)性確定，水路船運要考慮冬季枯水期要有足夠的場地儲料，不應少于1個月的生產能力。2.3確定制、存梁臺座數量根據制梁數量、工期要求確定制、存梁臺座數量，再根據臺座數量確定梁場占地、拌合站規(guī)模、模板套數等。制梁場臺

7、座數量確定： 每月制梁數量(X) =制梁數量(G)/有效制梁工期(Y)臺座數量(N)X/n（個）n單臺座預制一孔梁循環(huán)周期（一般按照6天/孔.臺位）存梁臺座數量確定: 最少存梁臺座的數量MK1×T K1梁場制梁效率（孔/天） T箱梁在存梁臺座上最少存放時間（天） 其中T=T1+T2。T1-根據設計要求，初張拉時箱梁混凝必須達到設計強度的80，根據已有施工經驗，T1一般為4天6天。T2-初張拉工時約1天。設計要求終張后30天方可架設。因此，T= 46+1+30=3537天?？紤]施工中不確定因素影響，存梁一般按梁場2個月的生產能力考慮。若施工環(huán)境較為復雜，制梁可能受影響，設計時制梁臺位先

8、可少讓，預留位置，存梁臺位可多設。2.4制、存梁臺座布置設計 制梁臺位制梁臺座有兩種布置方式：縱列式和橫列式，縱列式布置方式是臺座的長度方向順線路走向，橫列式臺座的長度方向垂直于線路走向。橫列式布置的箱梁上橋前需水平旋轉90º，運梁車需調頭，這種布置方式比較適合于梁場遠離線路的情況，而縱列式比較適合于梁場靠近線路的情況。臺座布置除考慮預制時方向宜盡量和架設時相對應外，還與箱梁從制梁臺座到提升橋面時出移方法和機械設備相關，每一種布置方式中，多個臺座的具體排列方式主要取決于箱梁移出臺座的方式。存梁臺位存梁可分為單層存梁和雙層存梁，采用哪一種方式主根據移梁設備確定，同時考慮地基加固處理與征

9、地費用等進行經濟對比，盡量降低成本。采用滑移時只能單層存梁。地基加固32m箱梁自重800多噸，制、存梁臺位對地基承載力和不均勻沉降要求高，要根據不同的地質條件和當地資源情況選擇合理的加固方式，在滿足承載力要求的同時還要滿足沉降要求。在地質條件較好的地方可采用明挖擴大基礎，地質條件差的地方通常采用鉆孔樁、CFG樁、預應力管樁、夯擴樁等進行強固處理。存梁區(qū)要設靜載試驗臺位、支座安裝臺位、裝梁區(qū)及運梁車調頭場地。2.5制存梁區(qū)設計應注意問題當采用軌道式移梁時，走道應為沉入示，以方便張拉、壓漿設備及其他設在存梁區(qū)走行移動。制、存梁場地面高程確定考慮開挖土方平衡，減少開挖外運工程量，同時保證排水通暢民。

10、存梁臺位支柱位置應將支座位置讓出，以便檢查和支座安裝。走道混凝土施工時應預留電纜、供水、排水管道。 3移梁方式目前移方式有兩種：龍門吊機移梁和移梁臺車移梁，龍門吊機又分輪胎式和輪軌式兩種。3.1移梁臺車橫移出梁臺座呈“一”字形單列布置，如圖1。初張拉箱梁后，外側模拆出后縱移到下一臺座騰空橫移方向，由移梁臺車將箱梁從臺座上頂起并橫移至存梁臺座上，箱梁裝車需另配龍門吊機。圖1根據移梁臺車驅動和走行方式，可分為滑移式和輪軌式，滑移式目前以MGB滑塊在磨光鋼板或不銹鋼板上相對滑動，驅動方式是以水平千斤頂為動力。輪軌式是以輪對在鋼軌上通過電動或液壓馬達驅動方式行走。3.2900t搬運機提升橫移出梁臺座可

11、單列、雙列及更多列布置，如圖2。初張拉箱梁后，900t龍門吊機縱跨制梁臺座，將箱梁直接提吊出臺座，并存放到存梁臺座上。提吊不同臺座中的箱梁時，龍門吊機輪胎需在千斤頂輔下進行90º轉向，橫移到目標臺座后再將輪胎轉回原來狀態(tài)。圖2900t搬運機凈跨要求大于梁長，其走行可為輪胎或輪軌式龍門吊機。3.3、450t輪軌龍門吊機提升縱移出梁臺座雙列布置一般較為經濟，兩臺450t輪軌式龍門吊機橫跨兩列制梁臺座，將箱梁直接提吊出臺，并存放到存梁臺座上。3.4、450t輪軌式龍門吊機提升縱、橫移出梁根據目前大噸位龍門吊制造能力和經濟合理性，輪軌縱橫移搬運機跨度為36m，每檔內布置2列制梁臺座較為經濟，

12、梁體鋼筋預先整體綁扎由1臺雙天車龍門吊通過吊架吊裝到模板內，內?？烧w拖移入模。兩臺450t輪軌式龍門吊機橫跨兩列制梁臺座，將箱梁直接提吊出臺，并存放到存梁臺座上。其橫移梁到提升站或其它列存梁臺座時，輪軌式龍門吊機提梁到橫移區(qū)內，通過支腿千斤頂將一端頂起，輪軌在水平轉向千斤頂輔助下旋轉90º，再松開支腿千斤頂將走行輪軌落于橫移軌道上。按同樣步驟操作將另一端走行輪轉向落于橫移軌道上，待2臺龍門吊走行都轉向90º后，龍門吊即可實現將箱梁搬運橫移到提升站或其它列存梁臺座，同列內橫移可通過輪軌龍門吊天車移運實現。3.5移梁方式比較3.5.1滑移優(yōu)點每兩個制梁臺位共用一套內外側模及端

13、模，在模板的投入上相對較?。ㄒ惶啄０寮s180200萬）箱梁從制梁臺位移至存梁臺位，不需要大型的施工設備，移梁臺車體積小，質量輕，即使是一個梁場同時投入一套以上的移梁設備，相對一次性投入的移梁設備費用也較小由于預制臺位一線平行與橋梁軸線布置，臺位之間施工時的相互干擾較小。箱梁移梁時局部防裂較為有利。制、存梁臺位之間的布置較為緊湊。3.5.2滑移缺點由于每兩個制梁臺位共用一套內外側模及端模，每施工完一片箱梁后，模板轉入下一個制梁臺位時模板的調整時間較長。移梁滑道基礎一般需要設計成樁基礎結構形式，以保證在移梁的過程防止移梁支點的不均勻沉降，從而在梁場的建設費用投入上相對較大。臺車移梁速度較慢，人工費

14、用較多，由于預制臺位與存梁臺位在橫橋向對應布置，一孔梁在一個制梁臺位預制后，相應的存梁位置也基本確定，存梁位置的靈活性受到一定的限制（特別是靜載實驗梁的選擇上受到一定的影響）。鋼筋的綁扎及吊裝分為底腹板鋼筋和頂板鋼筋分別綁扎，分別吊裝，施工時間相對較長，吊裝過程中易變形。難以考慮在應急情況下的雙層存梁方案。移梁時平面交叉軌道需要重復拆裝。3.5.3移梁機優(yōu)點每個制梁臺位均配置了一套外模，外側模板直接側向旋轉，完成拆裝過程，施工時調整速度相對較快。每套與制梁臺座對應的內模，存放在制梁臺位的端部，可實現整體進出，拼裝速度快。箱梁鋼筋綁扎時，在鋼筋綁扎胎具上整體成型，直接調入以拼裝好的外模內，整體性

15、好不易變形。箱梁從制梁臺位移至存梁臺位時，由于由移梁機直接提至存梁臺位，移梁機走行輪較多接地比壓較小，地基的處理要求相對較低，一般通過換填、強夯、碾壓即可，施工投入相對較小。由于由移梁機直接提至存梁臺位，使用效率高，可考慮雙層存梁的方案，存梁占地相對較少。由于移梁機可90度轉向行走，箱梁的存放靈活3.5.3移梁機缺點施工中由于模板的投入與制梁臺位一對一，因此模板的投入相對較大。提梁機由于自動化程度較高，易損件較多，一旦出現故障可能直接影響到施工。鋼筋綁扎臺位位于制梁臺位的一端，一個臺位的鋼筋吊裝時易于其他臺位形成平面干擾，安全保障差。箱梁初張拉完成后，提梁機直接通過吊梁孔提梁至存梁臺位時，易使

16、梁體出現局部裂紋。采用搬運機方案機械設備的一次性投入相對臺車移梁要大，但是臺車移梁方案的投入主要基礎施工投入大，需要做樁基、擴大基礎或復合地基處理。其投入是一次性的，不能搬遷，臨時用地復墾困難。輪軌式搬運機機械設備成本、基礎處理工程量介于輪胎式搬運機和臺車移運兩者之間，設備造價較輪胎式小，但基礎處理投入較輪胎式搬運機高。4梁箱裝車箱梁裝車方式有兩種方式：提梁上橋裝車直運梁式和梁場裝車爬坡上橋運梁式。提梁上橋裝車直運梁式對高速鐵路32m(雙線)箱梁必須配置兩臺450t提梁機，設備投資大，增加提升上橋的工序和安全控制點，但在遇到特大橋（如30km長的特大橋）的情況下，可使梁場位置更合理；梁場裝車爬

17、坡上橋運梁式可利用臺后路基運梁上橋，運梁的安全性高和成本低。即使臺后路基不能利用，必須在橋臺后修建臨時運梁便道和爬坡道，其運梁成本也低于提梁上橋裝車直運梁式。5梁場主要機械、設備配置預制梁場主要的大型工裝設備有：鋼模板、混凝土攪拌站、搬移梁設備、混凝土的澆注及運輸設備、生產區(qū)龍門吊、變壓器、300kw.h以上發(fā)電機（備用）。5.1鋼模板方案32m箱梁一套模板外模重約120t，端模8t，內模70t，共重200t，加工費用170-200萬。設計若有非標準梁、20m、24m梁模板及臺位設計時應考慮方便改制預制。整體式內模、整體固定式外模箱梁底腹板和頂板鋼筋一次整體綁扎和整體吊裝，相應的內模整體拖入就

18、位，由此要求內模液壓系統必須是全自動液壓內模。每個制梁臺位一套外模，兩個臺位共用一套內模。整體式內、外模避免了外模拖移就位、內模分節(jié)拆除后需再拼裝成整體的矛盾，可實現箱梁鋼筋整體一次綁扎成形，避免底腹板、頂板鋼筋分開綁扎吊裝時頂板與底腹板倒角鋼筋現場綁扎質量差、時間長的缺點，縮短了制梁臺座制梁周期，但模板投入大。側移式外模側移式外模是指箱梁側?？煽v向移動，每2個臺位配1套外模。箱梁混凝土強度達到設計強度的80%后，外模滑移到下一個臺位。對于使用橫移臺車移梁方案的梁場，由于移梁時必須移開外模，因此必須采用側移式外模方案。分節(jié)式內模在客專鐵路建設早期，因內模設計、制造技術和臺座布置出模場地限制，預

19、制箱梁內模大部分為分節(jié)拆除，采用該型式只須保證同一節(jié)內模的液壓油缸同步即可，其同步和精度問題較好解決。而整體出模的自動液壓內模要求油缸同步數量較多，一般變截面和標準斷面截面分開先收梁端變截面段，再收中間標準截面段，標準截面內模兩側分別收縮油缸，要求同側收縮油缸全部達到同步，以避免不同步造成內模變形，內模收、放時原則上位移同步優(yōu)先于壓力同步。由于液壓泵站一般設置在兩端，分節(jié)拆除時需將液壓管接頭拆開，為保證高壓油管接頭反復拆、接質量，一般選用質量較高的快速接頭。采用整進整出內模則也有利于液壓系統和油管路的布置。5.2鋼筋吊裝方案預制箱梁鋼筋采用在胎具上綁扎，然后龍門吊機進行整體吊裝，目前主要分一次

20、吊裝和兩次吊裝即底腹板和頂板分開，主要根據龍門吊起吊能力和內模入模方式確定，32m箱梁鋼筋重60t，一次吊裝一般采用兩臺50t龍門吊機。鋼筋吊架設計應用足夠的剛度和穩(wěn)定性確保起吊過程鋼筋籠的整體性。5.3混凝土攪拌站配置方案高速鐵路使用的是高性能耐久性混凝土，為保證混凝土質量和供應速度，梁場需就近自建混凝土攪拌站。梁場拌和站需采用雙系統強制攪拌機，電子計量系統計量原材料，確保成品混凝土的質量和產量。根據高速鐵路要求一片梁在6小時內澆注完成，每盤料攪拌時間為120s150s，冬季施工時攪拌時間需適當延長，所以拌和站高性能混凝土實際生產能力不小于60m3/h，若考慮同時供應兩片梁混凝土，則相應增大。5.4混凝