鐵路箱梁預制梁場建設的優化方案

劉蔚林

（中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京100055）

1 工程概況

某工程A 制梁場，依據原方案需建設在DK10+700 線路右側區域，項目所在地主要為農業用地；施工區域內環境復雜度高，有大量居民區，且整平量達到了70m3。考慮到此問題，對梁場建設區域做了進一步改進，將其變更為DK08+200 線路左側，此處多為空地，不存在過多的征拆費用；區域內地勢平坦，有效減少整平量。還需展開B 預制梁場建設工作，依據原方案需建設在DK86+900 線路左側區域，但該處主要以林地與耕地居多，且有村莊存在于此。基于此，對梁場建設區域做進一步改進，即變更為DK85+400 線路右側，該區域遠離居民區，且避免了新建便道的麻煩，符合施工要求。

2 基礎處理優化

分析大量歷史經驗得知，鐵路預制梁場建設費用成本較高，以基礎處理費用最為突出，占總量的63%左右，這意味著做好基礎設計工作尤為重要。一方面，要提升基礎結構的承載力；另一方面，要盡可能控制基礎處理成本。合理的優化方案必須注重基礎形式與結構物2 方面，在本項目中，使用到了大量鉆孔灌注樁，基于對地基承載力的分析，進一步優化為CFG樁，以有效縮減基礎處理成本。參考地質勘察資料，在此基礎上展開地基承載力分析工作，多因素對比后確定合適的基礎形式，具體內容見表1。

表1 箱梁場常有地基處理形式統計

考慮到梁場結構在運行中的使用頻率以及損毀問題，對構筑物做進一步劃分，分為重要結構物與一般結構物，并分別賦予不同的結構重要系數。

3 運梁方式優化

注重運梁上橋方式的選擇：利用運梁車將施工所需結構經由便道就位于指定區域；利用跨噸龍門將箱梁置于運輸車中，并進一步到達指定架設區域。

基于B 預制梁場原方案，既定在大橋65～67 號橋墩上適配施工所需的2 臺跨墩龍軌式提梁機，以實現吊裝箱梁上橋的效果。軌道總長度為115m，采用的是CFG 樁，樁間土處理施工使用到三合土，在此基礎上做進一步壓實處理，條形梁基于C30 鋼混混凝土材料制作而成。受實際施工環境變動，更改了制梁場建設區域，此時路基填筑高度明顯下降，基于提梁機便可完成裝梁作業，通過設置運梁便道的方式以達到運梁車上橋的效果。分析項目所在區域地形情況以及運梁車性能，將整個運梁便道劃分為3 個階段：場內30m 移梁通道與運梁便道銜接區域，長度50m；爬坡段，長度150m；運梁便道與路基銜接區域，長度為50m。

分析實際地形得知，運梁便道施工要解決6.2m 高差問題，同時考慮到設備運行狀況，經分析后將綜合坡度設定為2.8%，形成的運梁便道總寬度13.4m。經多方面對比后，考慮到建設成本、使用性能等多方面因素，改進后的方案更具可行性，相比于450t 跨墩龍門方案而言，所需成本減少了284.96萬元。

3.1 運梁方式選擇原則

從不同角度出發，運梁方式的選擇需遵循以下原則：

1）分析填筑與開挖土石方實際狀況，通常情況下以低矮路基的運梁方式為宜。

2）分析梁場所在區域的地質情況，若梁場與兩端橋頭處于較大間距狀態，則選用跨墩龍門方式。

3）分析結構物規格，若高度過大，較為可行的是跨墩龍門方式。

3.22 種方式的優缺點

運梁便道具有較高可行性，施工效率高，可與路基一同展開施工作業；易于維護，且無需特意安排專員，所需成本也更低；無需使用特種設備，有效控制安全風險等優勢。當然，也存在一定的局限性問題，如伴隨填方施工的持續推進，填方后期需運走，以免給路基邊坡穩定性造成影響；且存在爬坡路段，加大了運梁車施工難度。

跨墩龍門的主要優勢則是工程效率高，且僅需要小面積便可展開施工作業，不存在新征用土地的問題。但該方案也存在著一定的局限性，如建設周期較長，加大了地基處理工作量，竣工后若要達到復耕效果難度較大，存在大量廢料浪費問題，不符合環保施工的基本理念；對人員與配套設備的要求較高，加大了管理與維護難度；使用到了450t 輪軌式提梁機這一特種設備，在運行過程中普遍存在較大風險。

3.3 場內布局優化

分析所在區域地形情況，在不影響大型設備行走的基礎上，盡可能縮小整平面積。關于梁場坡度的設置，A 制梁場以橫向1%、縱向1.5%為宜，且采用雙面坡度方案，提升施工效率，土方倒運量縮減了1×105m3。為推動拌和站施工持續進行，縮減大棚使用面積，適配的配料機要呈“一”字形[1]。在梁場周邊適配庫房、配單房等基礎設置，達到集約型配套的效果，有效縮減場地資源。同時展開進場通道和提梁轉向通道的設置，以起到節材的效果。

3.4 附屬設施優化

在支墩頂部設置軌輪裝置，方便箱梁預制過程中梁體內模的順利移動，擺脫對50t 龍門吊的依賴性，在展開箱梁預制時可大幅縮減對龍門吊的占用時間，單孔預制可節省2h 左右，確保龍門吊能夠被應用于鋼筋骨架吊裝作業中。在展開梁場排水管布設時，兼并展開蒸汽管設置，二者達到緊密貼合狀態，最后使用保溫棉對2 類管道做進一步的包裹，抵御冬季低溫的影響。此外，要做好對提梁通道周邊2m 范圍的處理，澆筑5cm 厚混凝土并達到硬化狀態，形成的平臺可為壓漿臺車、施工材料提供存放場所，在提梁機行走過程中并不會對存梁區壓漿作業造成不良影響，避免了挪移壓漿設備的麻煩。

4 制存梁臺座數設置優化

為滿足雙層存梁臺座存梁要求，需注重工藝優化，可充分利用架梁準備過程中所得的預制存梁，由此達到提高架梁進度的效果。換言之，要求雙層存梁臺座的下層存梁必須達到飽和狀態，一方面可明顯縮短預制梁的存放時間，另一方面推動了梁場運架作業的持續開展[2]。關于存梁臺座上層梁，施工中需要在架梁達到飽和狀態后存放，架梁過程中以箱梁運距為準合理設置架梁速度，且此環節與制梁相對獨立，彼此互不干擾。因此，架梁開始后，若制梁數量低于架梁量，則極易引發制梁存放虧損問題（表明無法達到架梁準備階段所提出的存梁數量要求）。持續施工且完成上層梁架設后，綜合考慮制梁效率、箱梁運距等因素，在此基礎上確定合適的架梁工期。并計算各制存梁臺座的使用狀況，看是否達到工期要求。

經施工現場各方商討后，確定了架梁速度最低值，即1 孔/d。若遵循傳統方式進一步確定預制臺座，所需數量最少為5 個。與此同時，當制梁臺座數量為3 個或4 個時，所適配的制梁進度需進一步調整，為0.6 孔/d 或0.8 孔/d，隨之帶來了可操作性欠佳的問題。

制訂優化方法：若某鐵路工程因發展需求而建設1 處制存梁場，假定本工程中制梁臺座數量為N，工程工期28d，出于對工期要求，確定制梁精度為ω（滿足ω=N/5 要求）。通過對架設方向、箱梁運距（S）的分析，針對本次架梁工程共劃分為6個子過程i，進一步求得與架梁進度Vi的關系，具體內容如表2 所示。

架梁順序 箱梁運距/km 子過程i 取值 架梁進度Vi/（孔/d）0≤S≤8 1 28≤S≤12 2 1.512≤S≤20 3 1后架方向先架方向0≤S≤8 4 28≤S≤12 5 1.512≤S≤20 6 1

基于對上述內容分析得知，若第i個子過程所對應的架梁進度明顯超過制梁進度，會隨之產生架梁孔與制梁孔差值δi，具體可通過式（1）表示：

式中，ti為第i個子過程架梁時間，d；Xi為第i個子過程實際發生的架梁數；w為平均制梁進度，%；λi為架梁時間，d。

在上述基礎上，進一步對制存梁場展開分析，通過式（2）求得在許可范圍內的架梁總工期T：

由此得知，在不影響工期的前提下，基于傳統方法時制梁臺座數量為10 個，且需要的存梁臺座為70 個。經優化處理后，制梁臺座數量為7 個，并且大幅減少了存梁臺座數量，僅為49 個，減幅為30%，依據現行工程造價，減少投資240 萬元，同時也節約了16%的場地占用。

5 結語

綜上所述，鐵路預制梁場建設工作至關重要，會對后續施工帶來直接影響，但項目占地面積大、周邊環境復雜度高，必須注重預制梁場的選址、方案選擇等工作，在保障質量的同時縮減工程成本。