高速鐵路簡支箱梁的現澆與預制方案研究

羅超 LUO Chao

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，武漢 430063）

0 引言

高速鐵路簡支箱梁具有受力明確、構造簡單、耐久性好、施工便捷等優點，是高速鐵路橋梁的主要結構形式。簡支箱梁結合橋隧工程情況、拆遷工程量、場地條件等因素可采用現澆或預制架設的施工方式。預制架設的施工方式是在梁場預制，通過運梁設備運送梁至指定地點，再通過架橋機架設的施工方式，其能滿足工廠化生產條件，質量易控制，速度快，節省工期，是高速鐵路簡支梁最常用的施工方式；現澆的施工方式主要適用于架橋機難以到達，或距離梁場較遠的簡支梁施工。

預制簡支箱梁需設置梁場，占地面積較大，需投入較多的設備和資金；現澆簡支箱梁受墩高、橋下通航等條件影響較大，如何合理選擇現澆或預制施工方案，是施工組織設計的一項重點和難點。本文以新建福州至廈門鐵路DK16+385.27～DK42+331.83 段線路簡支箱梁施工方案為切入點，從工期、運梁通道、梁場選址等方面進行研究，并通過比較分析，以期對類似工程建場方案的確定提供參考。

1 工程概況

新建福州至廈門鐵路DK16+385.27～DK42+331.83 段線路范圍內分布有雷公山特大橋、上梧店中橋、福清西站特大橋、五里中橋、五里特大橋、太城溪特大橋、東坑底特大橋等含簡支箱梁的橋梁9 座，其中，特大橋5 座，大橋2座，中橋2 座，簡支箱梁合計123 孔，其中24m 簡支箱梁15 孔，32m 簡支箱梁108 孔。另外，本段范圍分布有楊梅山隧道（10669m）、石竹山隧道（2054m）等2 座高風險隧道。

2 現澆、預制方案選擇的總體思路

結合《鐵路工程施工組織設計規范》（鐵總建設[2018]94 號）的相關要求，簡支箱梁現澆、預制施工方案的選擇應遵循以下原則：

①工廠化。在考慮技術方案、工廠措施、大型臨時設施布局和機械設備配置時，統籌布局，盡可能工廠化生產。

②工期要求。應考慮區段內控制工期工程的施工工期，若控制工期工程的最早完成時等于鋪軌工程的最遲開始時間，則區段內簡支梁不應考慮通過控制工期工程架設簡支梁。

③建筑限界。在考慮預制架設施工簡支箱梁時，應考慮運梁通道上運梁車負載通過橋隧等結構物時，能否滿足其建筑限界要求。

④技術經濟比選。在隧道工程比例大，橋梁工程分散的山區，應從現澆（包括現澆支架）、預制（包括梁場場建工程）等方面進行技術經濟比選，選擇最優方案。

3 現澆、預制方案

《鐵路大型臨時工程和過渡工程設計規范》（鐵總建設[2018]143 號）中關于制梁場規模的描述為：“平原地帶制梁場由于受控因素較少，每個梁場的經濟規模為200～700孔，丘陵及山區地帶制梁場由于受控于建場費用高等因素，隧道建梁場的設置規模也不宜小于100 孔”。新建福州至廈門鐵路DK16+385.27～DK42+331.83 段線路受控因素介于上述兩種條件之間，且簡支箱梁合計123 孔，既適用現澆施工，也適用預制架設施工。

3.1 現澆方案

考慮石竹山隧道、楊梅山隧道等高風險隧道、太城溪特大橋94.8+125m 獨塔轉體斜拉橋工期風險較大，按現澆施工123 孔簡支梁考慮，并結合墩高、橋下通航和通行要求、每座橋簡支梁數量等因素，分別按以下現澆方案：福清西站特大橋（17 孔）支架現澆、雷公山特大橋（22 孔）移動模架現澆、五里特大橋（24 孔）移動模架現澆、太城溪特大橋（12 孔）移動模架現澆、東坑底特大橋（29 孔）移動模架現澆、墓亭大橋（4 孔）支架現澆、青潭溪大橋（9 孔）移動模架現澆、上梧店中橋（4 孔）支架現澆、五里中橋（2 孔）支架現澆。

鐵路簡支箱梁支架現澆機構及示意圖如圖1、圖2所示。

圖2 鐵路簡支箱梁支架現澆示意圖

3.2 預制架設方案

3.2.1 制梁場場址的確定

根據擬建橋梁的分布，結合現場調查情況，制梁場擬選場址位于福清西站特大橋9 號到23 號墩左側DK37+995～DK38+457 處，所占土地均屬鐵路紅線及規劃福清西站東廣場紅線范圍內。緊鄰橋臺，便于運梁便道施工；場地開闊平坦、地質情況良好、地勢較高無洪澇風險；緊鄰324國道、沈海高速交通便利；56%橋梁運距小于5km，橋群集中；運梁通道具備形成條件。

3.2.2 制梁場規模的確定

結合項目沉降觀測期、無砟軌道施工工期、鋪軌工期、制存梁數量等因素，并根據《鐵路大型臨時工程和過渡工程設計規范》，梁場規模確定如下：制梁臺座6 個（其中1個24m 存梁臺座，5 個32m 制梁臺座），雙層存梁臺座26個（其中2 個24/32m 存梁臺座，24 個32m 制梁臺座），靜載試驗臺座1 個。場內采用輪胎式搬運機搬梁，運架一體機路基上橋方式出梁。

3.2.3 制梁場費用及指標

根據擬定的制梁場規模，并結合場地地形、地質條件進行制存梁臺座等工程結構設計，計算工程數量，根據計算，制梁場費用為1130.57 萬元/處、折合9.19 萬元/孔。鐵路簡支箱梁預制模版結構及箱梁實物圖如圖3、圖4所示。

圖3 鐵路簡支箱梁預制模版結構圖

圖4 鐵路簡支箱梁預制實物圖

4 現澆、預制方案技術經濟對比分析

4.1 技術對比分析

方案比選范圍內的石竹山隧道、楊梅山隧道等高風險隧道、太城溪特大橋94.8+125m 獨塔轉體斜拉橋等工點工期風險較大，采用預制架設方案有一定工期風險，但根據實施性施工組織設計安排，石竹山隧道、楊梅山隧道具備架梁通過時間與簡支梁架設時間滿足指導性施工規定的工期要求，另外，太城溪特大橋94.8+125m 獨塔轉體斜拉橋，其橋梁凈空及結構檢算均具備運架設備通過條件。因此，方案比選范圍內的123 孔簡支梁選用現澆方案或預制方案施工均可行。

4.2 經濟對比分析

結合現澆梁及預制梁工程數量、現澆支架、移動模架與梁場等方面的數量差異，按照項目批復的編制原則，并依照鐵建設[2010]223 號，鐵路橋涵工程預算定額計算兩種方案的工程投資，如表1 所示。

表1 現澆、預制方案費用比較表

通過對比可知，現澆方案不受控制工期工程施工工期影響，可流水作業，工期壓力較小，而預制方案實現了工廠化生產，可提高簡支箱梁施工質量；從工程造價來看，現澆方案需搭設支架或采用移動模架等措施，預制方案需在橋位附近建設簡支梁制（存）梁場，結合各施工措施及臨時工程建設，預制方案較現澆方案增加投資約222 萬元。

通過上述分析，在梁場建場經濟規模既適用現澆施工，也適用預制架設施工的情況下，在工期壓力大、地質條件好（便于搭設支架）、地勢相對平坦的條件下，現澆梁可平行作業，較好較快地完成簡支梁的制造；在不影響后續無砟軌道、鋪軌等后續工作，且梁場選址能充分利用紅線或規劃用地的條件下，預制架設能實現工廠化生產、提高簡支箱梁施工質量，但因需要建設梁場等大臨工程，工程投資相對較高，現澆、預制方案的選擇應綜合地質條件、施工工期、工程投資等項目情況。

5 結束語

在梁場建場經濟規模既適用現澆施工，也適用預制架設施工的情況下，兩種方案的比選需綜合考慮工期、運梁通道上的控制工程、現澆支架地基處理難度、梁場選址等諸多因素。本文以新建福州至廈門鐵路DK16+385.27～DK42+331.83 段線路簡支箱梁施工方案為切入點，從工期、運梁通道、梁場選址、工程造價等方面進行研究，并通過比較分析，以期對類似工程施工方案的確定提供參考。