350Km客运专线梁场规划设计

•客运专线大量使用的预应力钢筋混凝土双线整孔简支箱梁，断面开阔、重量大，不能采用“工厂预制，铁路运输，工地架设”这一传统方法施工，只能在施工现场选址并设置临时预制场预制箱梁，然后通过专用运架设备完成箱梁架设，因此客运专线的大规模建设必将首先在施工现场建设大量的箱梁预制场。•国外高速铁路箱梁预制场和国内秦沈客运专线箱梁预制场建设经验表明，箱梁预制场投入设备多，建场周期长，建场费用大。因此，为保证预制箱梁的质量和预制效率，合理使用建场费用，施工单位必须首先对箱梁预制场进行系统地科学地规划设计。•现结合中国铁道建筑总公司科研课题“客运专线箱梁预制场工业化研究”成果及京津城际轨道交通杨村梁场的建设经验简要介绍了梁场的规划设计原则和方法，供规划设计梁场时参考。一、引言二、客运专线双线箱梁的特点：1、箱梁预制标准高。如首次对箱梁使用寿命提出100年的要求，同时对预力张拉偏差、残余收缩徐变偏差、箱梁外形尺寸偏差等也提出极高的要求；2、箱梁的跨度大，断面开阔，浇注的混凝土体积大；3、箱梁的重量大，场内成品梁的移位困难；4、量大工期短，要求制梁速度快。总之，铁路双线箱梁的预制难度之大，是各施工单位从未曾遇到过的。概述德、法等西方国家由于高铁线路较短，因此其箱梁多采用现浇法施工，很少预制架设箱梁。而韩国及我国台湾地区由于高铁线路较长，大量的双线箱梁采用预制架设施工，因此预制了大量的混凝土双线箱梁。如台湾高铁总长345km，其中251km的双线箱梁桥中的81.8％的桥是采用预制架设工法完成，共设置了7个制梁场，完成4345跨箱梁的预制，周期约5年。其箱梁预制技术较先进，设备较完善，可代表当今世界双线箱梁预制的最高水平，预制特点如下：三、箱梁预制在国内外的发展状况①与国内客专预制双线箱梁相比，虽然台湾的预制箱梁的大的结构尺寸与国内的差不多，但其结构形式却更为简捷明快，有利于预制，预应力形式有完全先张的、完全后张的及先张＋后张三种方式。每个梁场预制箱梁的跨度一般有：35m、30m、28m、24m等。②箱梁预制速度快，质量好。台湾高铁全世界招标，吸引了世界上许多有预制经验的承包商，因此采用了世界上最先进的箱梁预制技术和预制设备。如，由于采用先进的预制技术和设备，每两个台座两天可生产3跨箱梁，预制台座数量少，节省了大量的台座投资；三、箱梁预制在国内外的发展状况概述再如，为提高台座利用率，缩短制梁周期，采用钢筋骨架分解绑扎技术、预制台座外胎具上钢筋快速绑扎技术及钢筋骨架整体搬运技术，缩短绑扎时间；外模与台座相对固定，提高外模的安装精度高，同时也缩短安装时间；采用液压控制的自动缩放式内模，自动化程度高，既省力又省时等。为最大程度地保证了箱梁混凝土的养护质量，采用由计算机控制的混凝土蒸汽养护设备进行箱梁混凝土的养护，温度控制准确，热效率高。③箱梁在梁场的移动多采用龙门吊完成，个别的采用专用移动台车通过轨道移动（台车结构也极为复杂）。国内对于大跨度、大断面的箱梁预制主要以秦沈客运专线和杭州湾大桥为主要标志，其技术大家都了解，这儿不再介绍。三、箱梁预制在国内外的发展状况四、制梁场规划设计的总原则及关键技术1.制梁场规划设计的原则•制梁场规划设计应本着安全适用，技术先进，经济合理总原则，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。四、制梁场规划设计的总原则及关键技术2.制梁场规划设计的关键技术①梁厂的整体规划与布置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设备的配套与选型五、梁场位置的确定原则1.桥群集中地段设置梁场。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提出了很高的要求。因此，制梁场的位置应尽量选在地质条件好的地方，减少土石方工程和基础加固工程量，尽量降低工程费用。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；五、梁场位置的确定原则4.运梁距离较短。较短的运输距离可确保箱梁运输安全和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。在条件允许的情况下，借用车站位置设置制梁场也是一个不错的选择；6.考虑防洪排涝，确保雨季施工安全。总之，场址的选择应综合考虑各方面的因素，既有经济层面的，也有技术层面的。根据目前已开工的客专梁场规划设计情况，梁场位置的确定受制于经济因素强于技术因素。六、制梁台座数量的确定原则制梁台座数量取决于：1.制梁设备配置情况、2.制梁工序、3.单台座制梁周期或单台座制梁效率4.梁场制梁效率等1)梁场自建混凝土搅拌站，采用双系统强制搅拌机，电子计量系统计量原材料，确保成品混凝土的质量和产量。2)一个台座配4台泵送混凝土和4台布料机灌注混凝土，振动机配捣固棒捣固混凝土，确保混凝土的浇注的连续性和捣固密实度。3)制梁台座外分别绑扎箱梁底腹板钢筋骨架和顶板钢筋骨架，台座内组装成整体钢筋笼，缩短钢筋绑扎时间。4)采用与台座铰接式外侧模，与台座相对固定式底模，侧模、底模与台座采用“一配一”的模式，缩短立模与脱模时间，又可保证立模精度。六、制梁台座数量的确定原则1.制梁设备配置1)采用自动液压收缩内模，内模与台座也采用“一配一”的模式，缩短立模与脱模时间。2)采用计算机控制的蒸汽养护系统进行箱梁混凝土的养护，确保混凝土养护质量，缩短养护时间；3)初张拉后，采用龙门吊机将箱梁从制梁台座中吊至存梁台座上，减少箱梁占用台座时间；4)采用信息管理系统对箱梁预制施工过程进行全面管理，提高制梁施工管理水平，保证箱梁预制质量。六、制梁台座数量的确定原则1.制梁设备配置箱梁进入存梁区整备内模压试件制试件整底模侧模、安支座板箱梁出台座初张拉拆外模、出内模预张拉拆端模、松内模蒸汽养护混凝土浇注混凝土检查各部绑扎顶板骨架绑扎底腹板骨架吊装底腹板骨架吊装顶板骨架吊装内模吊装端模合拢外侧模合拢外侧模吊装底腹板骨架绑扎底腹板骨架检查各部浇注混凝土蒸汽养护混凝土拆端模、松内模预张拉拆外模、出内模初张拉箱梁出台座整底模侧模、安支座板制试件压试件箱梁进入存梁区吊装顶板骨架吊装端模绑扎顶板骨架整备内模爬入内模六、制梁台座数量的确定原则2.制梁工序制定吊入内模式制梁程序爬入内模式制梁程序1)吊入内模式制梁周期48696747694929088848280784850525458606264464472706866562636384042施工项目序号总工时48绑扎底腹板骨架136绑扎顶板骨架2吊装底腹板骨架4合拢外侧模243726浇注混凝土8检查各部6吊装顶板骨架85吊装端模49吊装内模020406081012141634323028242220184初张拉1箱梁出台座整理底模侧模安装支座板342拆外模出内模预张拉拆端模松内模4蒸汽养护混凝土4816101211151413静停4六、制梁台座数量的确定原则3.制梁周期计算2)爬入内模式制梁周期8696747694929088848280784850525458606264464472706866562636384042施工项目序号总工时48绑扎底腹板骨架136绑扎顶板骨架2吊装底腹板骨架4合拢外侧模243726浇注混凝土8检查各部6吊装顶板骨架85吊装端模44初张拉131箱梁出台座14整理底模侧模安装支座板3151142拆外模出内模12预张拉10拆端模松内模49蒸汽养护混凝土481602040608101214163432302824222018静停4爬入内模4两种制梁工序的制梁周期均为：一个台座需4天预制一榀箱梁。六、制梁台座数量的确定原则3.制梁周期计算3)单台座制梁效率确定•两种制梁工序的制梁周期均为：一个台座需4天预制一榀箱梁，因此单台座制梁效率η＝0.25榀/天。•应该看到上图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48小时，采用计算机控制的蒸汽养护系统进行箱梁混凝土的养护，养护时间根本无需48小时，大概时间为35小时左右，因此单台座制梁效率η＝0.25榀/天还是偏保守的。六、制梁台座数量的确定原则3.制梁周期计算4.制梁台座数量•台座数量M＝N/η（个）•其中：•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/天）•η——单台座制梁效率（榀/天）六、制梁台座数量的确定原则七、制梁台座布置方式的确定原则总的来说，制梁台座有两种布置方式：纵列式和横列式。纵列式布置方式是台座的长度方向顺线路走向，横列式台座的长度方向垂直于线路走向。横列式布置的箱梁上桥前需水平旋转900，运梁车需调头，因此这种布置方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出台座的方式。目前，出梁方式有两种：龙门吊机出梁和滑移台车出梁，龙门吊机又分轮胎式的和轮轨式的两种。台座呈“一”字形单列布置，初张拉箱梁后，拆除一侧外侧模，由滑移台车将箱梁从台座上顶起并横移至存梁台座上，箱梁装车需另配龙门吊机。七、制梁台座布置方式的确定原则1.采用滑移台车出梁时台座可单列、双列及更多列布置（图中为双列），初张拉箱梁后，900t龙门吊机纵跨制梁台座，将箱梁直接提吊出台，并存放到存梁台座上。提吊不同台座中的箱梁时，龙门吊机需要横移变轨。七、制梁台座布置方式的确定原则2.采用900t轮胎龙门吊机或轮轨龙门吊机时•制梁台座布置方式的确定原则台座双列布置，两台450t轮轨式龙门吊机横跨两列制梁台座，将箱梁直接提吊出台，并存放到存梁台座上。七、制梁台座布置方式的确定原则3.采用采用450t轮轨龙门吊机时