高速鐵路預(yù)制梁場布置設(shè)計(jì)過程

PAGE第13頁高速鐵路預(yù)制梁場布置設(shè)計(jì)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(shè)，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(shè)周期，設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的形式又主要以整孔簡支預(yù)制架設(shè)箱梁為主，因此梁場在高鐵建設(shè)中的重要性更顯突出，我國目前高速鐵路箱梁預(yù)制在秦沈客運(yùn)專線預(yù)制箱梁工藝為基礎(chǔ)上，對鋼筋整體綁扎起吊、箱梁橫移、運(yùn)輸、設(shè)備等技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。1.2梁場制梁的優(yōu)點(diǎn)⑴高速鐵路對箱梁預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)要求較高，混凝土體積大，采用場內(nèi)預(yù)制可達(dá)到工廠化生產(chǎn)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。混凝土原材料及混凝土拌制可以集中供應(yīng)，有利于原材料質(zhì)量檢測和監(jiān)管，縮短混凝土供應(yīng)運(yùn)輸距離，提高了鋼筋、混凝土的施工質(zhì)量。⑵梁場預(yù)制因施工條件的改善和勞動(dòng)效率的提高，縮短單件制造周期，如模架現(xiàn)澆施工周期在10天以上，預(yù)制梁周期一般不超過6天。2制梁場布置設(shè)計(jì)梁場設(shè)計(jì)布置、位置選擇合理與否嚴(yán)重影響施工工期和經(jīng)濟(jì)性，要本著技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理總原則。在滿足建設(shè)工期要求前提下對箱梁預(yù)制場進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃設(shè)計(jì)，以求達(dá)到“制梁速度快、質(zhì)量高和建場費(fèi)用低”之目的。2.1梁場選址原則⑴在橋群集中地段設(shè)置梁場。全面考慮橋跨與梁型布置、工期、運(yùn)架梁速度、地質(zhì)狀況及橋跨兩端路基工程等因素進(jìn)行梁場選址，一般選擇在橋群中心或兩端附近。根據(jù)目前運(yùn)架梁施工技術(shù)水平，一套運(yùn)架設(shè)備(即一臺運(yùn)梁車＋一臺架橋機(jī))在25km里程范圍內(nèi)平均一天可完成一榀箱梁的架設(shè)。但在可能的情況下，盡量縮短運(yùn)梁距離，提高架梁進(jìn)度，降低運(yùn)輸費(fèi)用，一般應(yīng)控制在15km以內(nèi)。⑵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(shè)提升吊機(jī)的跨度，減小輪壓，而且對提升吊機(jī)結(jié)構(gòu)和其軌道基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)也有利。⑶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(yùn)架梁線路里程范圍內(nèi)現(xiàn)澆梁、路基等妨礙運(yùn)梁車通行工程，必須在架梁前完成。⑷制梁原材料及大型設(shè)備運(yùn)輸必須通暢方便。制梁場的位置應(yīng)盡量與既有公路或施工便道相連，利于大型制梁設(shè)備和大量制梁材料運(yùn)輸進(jìn)場。⑸征地拆遷少，復(fù)耕量少。在滿足制梁工期和存梁的前提下，制梁場應(yīng)選在占用耕地少、拆遷量少以及工程完工后復(fù)耕量少的地方。因此應(yīng)盡量利用車站、紅線以內(nèi)區(qū)域設(shè)置梁場，在可能的情況下盡量永臨結(jié)合。⑹地質(zhì)狀況好，盡量減少梁場主要結(jié)構(gòu)物的地基處理費(fèi)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(yīng)盡量選在地質(zhì)條件好的地方，減少土石方工程和基礎(chǔ)加固工程量，降低工程費(fèi)用。另外，運(yùn)梁車的最大可用爬坡度一般為3％，必要時(shí)可通過展線，將梁場布置在地質(zhì)條件比較好的地方。⑺待選場址內(nèi)應(yīng)用電、取水方便，并不宜有高壓電線通過。⑻考慮防洪排澇，確保雨季施工安全。總之，場址的選擇應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)、工期、技術(shù)各方面的因素。2.2梁場劃分預(yù)制梁場按功能主要?jiǎng)澐譃樯a(chǎn)區(qū)、生產(chǎn)輔助區(qū)、辦公生活區(qū)三大部分組成。梁場生產(chǎn)區(qū)與生活區(qū)要分開包括民工，生產(chǎn)區(qū)進(jìn)行封閉式管理，安裝地磅，對進(jìn)出材料過磅驗(yàn)收，嚴(yán)格控制材料進(jìn)出。生產(chǎn)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(jī)行走便道；提梁區(qū)包括箱梁裝車區(qū)或提梁站。生產(chǎn)區(qū)基礎(chǔ)處理是制梁場基礎(chǔ)處理中最重要也是投入最大的。生產(chǎn)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、鋼構(gòu)件存放區(qū)、鋼絞線存放區(qū)、材料庫房、機(jī)修區(qū)等。該類場地一般拌和站筒倉基礎(chǔ)、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(shè)施。該類場地荷載小，一般作壓實(shí)硬化處理即可。生產(chǎn)輔助區(qū)、辦公生活區(qū)的規(guī)模和占地面積圍繞生產(chǎn)區(qū)制梁生產(chǎn)能力合理確定，拌和站的砂石料場儲(chǔ)料能力除根據(jù)日均制梁能力確定外，還需要根據(jù)制梁場所在地砂、石料運(yùn)輸方式和生產(chǎn)季節(jié)性確定，水路船運(yùn)要考慮冬季枯水期要有足夠的場地儲(chǔ)料，不應(yīng)少于1個(gè)月的生產(chǎn)能力。2.3確定制、存梁臺座數(shù)量根據(jù)制梁數(shù)量、工期要求確定制、存梁臺座數(shù)量，再根據(jù)臺座數(shù)量確定梁場占地、拌合站規(guī)模、模板套數(shù)等。制梁場臺座數(shù)量確定：每月制梁數(shù)量(X)=制梁數(shù)量(G)/有效制梁工期(Y)臺座數(shù)量(N)＝X/n（個(gè)）n—單臺座預(yù)制一孔梁循環(huán)周期（一般按照6天/孔.臺位）存梁臺座數(shù)量確定:最少存梁臺座的數(shù)量M＝K1×TK1—梁場制梁效率（孔/天）T—箱梁在存梁臺座上最少存放時(shí)間（天）其中T=T1+T2。T1-根據(jù)設(shè)計(jì)要求，初張拉時(shí)箱梁混凝必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80％，根據(jù)已有施工經(jīng)驗(yàn)，T1一般為4天～6天。T2-初張拉工時(shí)約1天。設(shè)計(jì)要求終張后30天方可架設(shè)。因此，T=4～6+1+30=35～37天?？紤]施工中不確定因素影響，存梁一般按梁場2個(gè)月的生產(chǎn)能力考慮。若施工環(huán)境較為復(fù)雜，制梁可能受影響，設(shè)計(jì)時(shí)制梁臺位先可少讓，預(yù)留位置，存梁臺位可多設(shè)。2.4制、存梁臺座布置設(shè)計(jì)⑴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(zhuǎn)90o，運(yùn)梁車需調(diào)頭，這種布置方式比較適合于梁場遠(yuǎn)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(yù)制時(shí)方向宜盡量和架設(shè)時(shí)相對應(yīng)外，還與箱梁從制梁臺座到提升橋面時(shí)出移方法和機(jī)械設(shè)備相關(guān)，每一種布置方式中，多個(gè)臺座的具體排列方式主要取決于箱梁移出臺座的方式。⑵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(jù)移梁設(shè)備確定，同時(shí)考慮地基加固處理與征地費(fèi)用等進(jìn)行經(jīng)濟(jì)對比，盡量降低成本。采用滑移時(shí)只能單層存梁。⑶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(jù)不同的地質(zhì)條件和當(dāng)?shù)刭Y源情況選擇合理的加固方式，在滿足承載力要求的同時(shí)還要滿足沉降要求。在地質(zhì)條件較好的地方可采用明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)，地質(zhì)條件差的地方通常采用鉆孔樁、CFG樁、預(yù)應(yīng)力管樁、夯擴(kuò)樁等進(jìn)行強(qiáng)固處理。⑷存梁區(qū)要設(shè)靜載試驗(yàn)臺位、支座安裝臺位、裝梁區(qū)及運(yùn)梁車調(diào)頭場地。2.5制存梁區(qū)設(shè)計(jì)應(yīng)注意問題⑴當(dāng)采用軌道式移梁時(shí)，走道應(yīng)為沉入示，以方便張拉、壓漿設(shè)備及其他設(shè)在存梁區(qū)走行移動(dòng)。⑵制、存梁場地面高程確定考慮開挖土方平衡，減少開挖外運(yùn)工程量，同時(shí)保證排水通暢民。⑶存梁臺位支柱位置應(yīng)將支座位置讓出，以便檢查和支座安裝。⑷走道混凝土施工時(shí)應(yīng)預(yù)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(jī)移梁和移梁臺車移梁，龍門吊機(jī)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(cè)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(jī)。圖1根據(jù)移梁臺車驅(qū)動(dòng)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(dòng)，驅(qū)動(dòng)方式是以水平千斤頂為動(dòng)力。輪軌式是以輪對在鋼軌上通過電動(dòng)或液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方式行走。3.2900t搬運(yùn)機(jī)提升橫移出梁臺座可單列、雙列及更多列布置，如圖2。初張拉箱梁后，900t龍門吊機(jī)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(shí)，龍門吊機(jī)輪胎需在千斤頂輔下進(jìn)行90o轉(zhuǎn)向，橫移到目標(biāo)臺座后再將輪胎轉(zhuǎn)回原來狀態(tài)。圖2900t搬運(yùn)機(jī)凈跨要求大于梁長，其走行可為輪胎或輪軌式龍門吊機(jī)。3.3、450t輪軌龍門吊機(jī)提升縱移出梁臺座雙列布置一般較為經(jīng)濟(jì)，兩臺450t輪軌式龍門吊機(jī)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(jī)提升縱、橫移出梁根據(jù)目前大噸位龍門吊制造能力和經(jīng)濟(jì)合理性，輪軌縱橫移搬運(yùn)機(jī)跨度為36m，每檔內(nèi)布置2列制梁臺座較為經(jīng)濟(jì)，梁體鋼筋預(yù)先整體綁扎由1臺雙天車龍門吊通過吊架吊裝到模板內(nèi)，內(nèi)模可整體拖移入模。兩臺450t輪軌式龍門吊機(jī)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(shí)，輪軌式龍門吊機(jī)提梁到橫移區(qū)內(nèi)，通過支腿千斤頂將一端頂起，輪軌在水平轉(zhuǎn)向千斤頂輔助下旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向落于橫移軌道上，待2臺龍門吊走行都轉(zhuǎn)向90o后，龍門吊即可實(shí)現(xiàn)將箱梁搬運(yùn)橫移到提升站或其它列存梁臺座，同列內(nèi)橫移可通過輪軌龍門吊天車移運(yùn)實(shí)現(xiàn)。3.5移梁方式比較3.5.1滑移優(yōu)點(diǎn)⑴每兩個(gè)制梁臺位共用一套內(nèi)外側(cè)模及端模，在模板的投入上相對較?。ㄒ惶啄０寮s180~200萬）⑵箱梁從制梁臺位移至存梁臺位，不需要大型的施工設(shè)備，移梁臺車體積小，質(zhì)量輕，即使是一個(gè)梁場同時(shí)投入一套以上的移梁設(shè)備，相對一次性投入的移梁設(shè)備費(fèi)用也較?、怯捎陬A(yù)制臺位一線平行與橋梁軸線布置，臺位之間施工時(shí)的相互干擾較小。⑷箱梁移梁時(shí)局部防裂較為有利。⑸制、存梁臺位之間的布置較為緊湊。3.5.2滑移缺點(diǎn)⑴由于每兩個(gè)制梁臺位共用一套內(nèi)外側(cè)模及端模，每施工完一片箱梁后，模板轉(zhuǎn)入下一個(gè)制梁臺位時(shí)模板的調(diào)整時(shí)間較長。⑵移梁滑道基礎(chǔ)一般需要設(shè)計(jì)成樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，以保證在移梁的過程防止移梁支點(diǎn)的不均勻沉降，從而在梁場的建設(shè)費(fèi)用投入上相對較大。⑶臺車移梁速度較慢，人工費(fèi)用較多，由于預(yù)制臺位與存梁臺位在橫橋向?qū)?yīng)布置，一孔梁在一個(gè)制梁臺位預(yù)制后，相應(yīng)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(shí)驗(yàn)梁的選擇上受到一定的影響）。⑷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(shí)間相對較長，吊裝過程中易變形。⑸難以考慮在應(yīng)急情況下的雙層存梁方案。⑹移梁時(shí)平面交叉軌道需要重復(fù)拆裝。3.5.3移梁機(jī)優(yōu)點(diǎn)⑴每個(gè)制梁臺位均配置了一套外模，外側(cè)模板直接側(cè)向旋轉(zhuǎn)，完成拆裝過程，施工時(shí)調(diào)整速度相對較快。⑵每套與制梁臺座對應(yīng)的內(nèi)模，存放在制梁臺位的端部，可實(shí)現(xiàn)整體進(jìn)出，拼裝速度快。⑶箱梁鋼筋綁扎時(shí)，在鋼筋綁扎胎具上整體成型，直接調(diào)入以拼裝好的外模內(nèi)，整體性好不易變形。⑷箱梁從制梁臺位移至存梁臺位時(shí)，由于由移梁機(jī)直接提至存梁臺位，移梁機(jī)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(qiáng)夯、碾壓即可，施工投入相對較小。⑸由于由移梁機(jī)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。⑹由于移梁機(jī)可90度轉(zhuǎn)向行走，箱梁的存放靈活3.5.3移梁機(jī)缺點(diǎn)⑴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。⑵提梁機(jī)由于自動(dòng)化程度較高，易損件較多，一旦出現(xiàn)故障可能直接影響到施工。⑶鋼筋綁扎臺位位于制梁臺位的一端，一個(gè)臺位的鋼筋吊裝時(shí)易于其他臺位形成平面干擾，安全保障差。⑷箱梁初張拉完成后，提梁機(jī)直接通過吊梁孔提梁至存梁臺位時(shí)，易使梁體出現(xiàn)局部裂紋。⑸采用搬運(yùn)機(jī)方案機(jī)械設(shè)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(chǔ)施工投入大，需要做樁基、擴(kuò)大基礎(chǔ)或復(fù)合地基處理。其投入是一次性的，不能搬遷，臨時(shí)用地復(fù)墾困難。⑹輪軌式搬運(yùn)機(jī)機(jī)械設(shè)備成本、基礎(chǔ)處理工程量介于輪胎式搬運(yùn)機(jī)和臺車移運(yùn)兩者之間，設(shè)備造價(jià)較輪胎式小，但基礎(chǔ)處理投入較輪胎式搬運(yùn)機(jī)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(yùn)梁式和梁場裝車爬坡上橋運(yùn)梁式。提梁上橋裝車直運(yùn)梁式對高速鐵路32m(雙線)箱梁必須配置兩臺450t提梁機(jī)，設(shè)備投資大，增加提升上橋的工序和安全控制點(diǎn)，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；梁場裝車爬坡上橋運(yùn)梁式可利用臺后路基運(yùn)梁上橋，運(yùn)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(shí)運(yùn)梁便道和爬坡道，其運(yùn)梁成本也低于提梁上橋裝車直運(yùn)梁式。5梁場主要機(jī)械、設(shè)備配置預(yù)制梁場主要的大型工裝設(shè)備有：鋼模板、混凝土攪拌站、搬移梁設(shè)備、混凝土的澆注及運(yùn)輸設(shè)備、生產(chǎn)區(qū)龍門吊、變壓器、300kw.h以上發(fā)電機(jī)（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(nèi)模70t，共重200t，加工費(fèi)用170-200萬。設(shè)計(jì)若有非標(biāo)準(zhǔn)梁、20m、24m梁模板及臺位設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮方便改制預(yù)制。⑴整體式內(nèi)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(yīng)的內(nèi)模整體拖入就位，由此要求內(nèi)模液壓系統(tǒng)必須是全自動(dòng)液壓內(nèi)模。每個(gè)制梁臺位一套外模，兩個(gè)臺位共用一套內(nèi)模。整體式內(nèi)、外模避免了外模拖移就位、內(nèi)模分節(jié)拆除后需再拼裝成整體的矛盾，可實(shí)現(xiàn)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(shí)頂板與底腹板倒角鋼筋現(xiàn)場綁扎質(zhì)量差、時(shí)間長的缺點(diǎn)，縮短了制梁臺座制梁周期，但模板投入大。⑵側(cè)移式外模側(cè)移式外模是指箱梁側(cè)模可縱向移動(dòng)，每2個(gè)臺位配1套外模。箱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，外模滑移到下一個(gè)臺位。對于使用橫移臺車移梁方案的梁場，由于移梁時(shí)必須移開外模，因此必須采用側(cè)移式外模方案。⑶分節(jié)式內(nèi)模在客專鐵路建設(shè)早期，因內(nèi)模設(shè)計(jì)、制造技術(shù)和臺座布置出模場地限制，預(yù)制箱梁內(nèi)模大部分為分節(jié)拆除，采用該型式只須保證同一節(jié)內(nèi)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(dòng)液壓內(nèi)模要求油缸同步數(shù)量較多，一般變截面和標(biāo)準(zhǔn)斷面截面分開先收梁端變截面段，再收中間標(biāo)準(zhǔn)截面段，標(biāo)準(zhǔn)截面內(nèi)模兩側(cè)分別收縮油缸，要求同側(cè)收縮油缸全部達(dá)到同步，以避免不同步造成內(nèi)模變形，內(nèi)模收、放時(shí)原則上位移同步優(yōu)先于壓力同步。由于液壓泵站一般設(shè)置在兩端，分節(jié)拆除時(shí)需將液壓管接頭拆開，為保證高壓油管接頭反復(fù)拆、接質(zhì)量，一般選用質(zhì)量較高的快速接頭。采用整進(jìn)整出內(nèi)模則也有利于液壓系統(tǒng)和油管路的布置。5.2鋼筋吊裝方案預(yù)制箱梁鋼筋采用在胎具上綁扎，然后龍門吊機(jī)進(jìn)行整體吊裝，目前主要分一次吊裝和兩次吊裝即底腹板和頂板分開，主要根據(jù)龍門吊起吊能力和內(nèi)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(jī)。鋼筋吊架設(shè)計(jì)應(yīng)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(zhì)量和供應(yīng)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(tǒng)強(qiáng)制攪拌機(jī)，電子計(jì)量系統(tǒng)計(jì)量原材料，確保成品混凝土的質(zhì)量和產(chǎn)量。根據(jù)高速鐵路要求一片梁在6小時(shí)內(nèi)澆注完成，每盤料攪拌時(shí)間為120s～150s，冬季施工時(shí)攪拌時(shí)間需適當(dāng)延長，所以拌和站高性能混凝土實(shí)際生產(chǎn)能力不小于60m3/h，若考慮同時(shí)供應(yīng)兩片梁混凝土，則相應(yīng)增大。5