高速鐵路預(yù)制箱梁場區(qū)規(guī)劃設(shè)計的關(guān)鍵問題研究

張延虎

（湖南省株洲市中鐵株洲橋梁有限公司，湖南 株洲 412000）

1 引言

截至2022 年末，全國鐵路營業(yè)里程達(dá)到15.5萬km，其中，高速鐵路營業(yè)里程達(dá)到4.2 萬km。根據(jù)《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，到2030 年，我國將基本實現(xiàn)內(nèi)外互聯(lián)互通、區(qū)際多路暢通、省會高鐵連通、地市快速通達(dá)、縣域基本覆蓋。高速鐵路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求軌道具有高平順性和嚴(yán)格的工后沉降量，以保證行車的安全性和穩(wěn)定性，因此，必須做好高速鐵路橋梁施工的質(zhì)量控制。高速鐵路橋梁上部結(jié)構(gòu)常以跨度32m、24m 雙線后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁為主，目前逐步發(fā)展跨度40m 箱梁。由于雙線箱梁斷面大、質(zhì)量大，特別是32m 箱梁重達(dá)900t，無法通過鐵路或者公路運輸，只能采取現(xiàn)場分段集中預(yù)制，即以架橋機架設(shè)為主、支架法現(xiàn)澆和移動模架預(yù)制為輔的施工方法。為此，需要根據(jù)全線路橋隧分布情況和總體工期安排，在橋群集中區(qū)設(shè)置梁場。而梁場作為鐵路建設(shè)中的大臨工程之一，具有投資規(guī)模大、建設(shè)工期長、標(biāo)準(zhǔn)高、工期緊、且一旦建成很難更改的特點，因此，做好梁場的規(guī)劃設(shè)計意義重大。

2 梁場選址原則

2.1 永臨結(jié)合

有條件時，應(yīng)盡量使用紅線征地，盡可能少占用基本農(nóng)田、保護(hù)區(qū)等征拆復(fù)墾困難區(qū)域。一方面，減少征拆費用；另一方面，降低后期復(fù)墾難度。

2.2 經(jīng)濟性

梁場選址應(yīng)盡量設(shè)在地質(zhì)條件好的區(qū)域，以避免地基基礎(chǔ)處理費用較高。當(dāng)梁場位于山區(qū)且土石方工程量較大時，應(yīng)盡量選擇土石方平衡的區(qū)域，以減少土方外運費用。

2.3 工期均衡

梁場選址時，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線遷改、長大隧道、連續(xù)梁等重難點工程，以保證工期的連續(xù)性，同時盡可能布置在供梁范圍的中部，以縮短運距。運距不宜超過20km。

2.4 三通一排水

梁場選址時，應(yīng)充分考察附近的水源、排水通道、臨時用電接入點和材料設(shè)備通道是否滿足梁場需求、是否便利。應(yīng)盡量選擇通電、通水、排水、便道便利的區(qū)域。

3 平面布置圖設(shè)計

3.1 制存梁臺座布置原則

制存梁臺座主要有兩種布置方式，即縱列式和橫列式。橫列式適用于規(guī)模較大、橫向線路布置的地段；縱列式適用于規(guī)模較小、工程量小、征拆復(fù)雜困難的地段。橫列式占地面積小，存梁場地較多；縱列式提梁機軌道占地面積大，存梁場地小，起吊運梁設(shè)備采用輪軌式提梁機。現(xiàn)階段，一般采用橫列式布置。

3.2 制梁工效指標(biāo)

根據(jù)《鐵路工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（Q/CR 9004—2018）規(guī)定的制梁工效指標(biāo)5～7 榀/（月·制梁臺座）計算。在選用指標(biāo)時，應(yīng)考慮線下工期、關(guān)鍵卡控點、資金、征拆、氣候、人文環(huán)境等因素。

3.3 月產(chǎn)能確定

根據(jù)業(yè)主指導(dǎo)施組中架梁工期，倒排生產(chǎn)周期，以確定月產(chǎn)能。需要說明的是，根據(jù)《鐵路工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（Q/CR 9004—2018）規(guī)定的架梁工效指標(biāo)（運距0～8km，2 榀/d；運距8～12km，1.5 榀/d；運距12～20km，1 榀/d）計算月產(chǎn)能時，經(jīng)常會出現(xiàn)前期產(chǎn)能高、后期產(chǎn)能低、產(chǎn)能閑置的情況，因此，需綜合線下工期、征拆等因素來確定架梁工效指標(biāo)。理想的情況是，制梁工效指標(biāo)與架梁工效指標(biāo)相同，以達(dá)到制架均衡的施工目標(biāo)。

3.4 制梁臺座數(shù)量

制梁臺座數(shù)量可參考以下公式計算：

其中，N 為制梁臺座數(shù)量，M 為月產(chǎn)能（榀/月），η 為制梁工效指標(biāo)[榀/（月·制梁臺座）]。

3.5 存梁臺座數(shù)量

存梁臺座數(shù)量決定梁場存儲能力是否滿足箱梁預(yù)制和架設(shè)的工期要求。梁場理論存梁臺座數(shù)量可用以下經(jīng)驗公式計算（雙層存梁）：

其中，N 為存梁臺座數(shù)量，η 為每日預(yù)制箱梁數(shù)量（榀/d），T 為每榀箱梁占用單個存梁臺座最少存放時間（一般以40d 計），K 為存梁系數(shù)（雙層存梁取0.6～0.8）。

3.6 鋼筋綁扎胎卡具數(shù)量

鋼筋籠采用整體式綁扎，鋼筋綁扎胎卡具數(shù)量應(yīng)根據(jù)制梁能力和綁扎工效確定，可參考以下計算公式：

其中，N 為綁扎胎卡具數(shù)量，M 為制梁能力（榀/d），η 為綁扎工效（一般以0.5 榀/d 計）。

3.7 區(qū)域布置原則

梁場主要分為制梁區(qū)、存梁區(qū)、混凝土拌和及料場區(qū)、鋼筋加工區(qū)、辦公生活區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)。梁場區(qū)布置需遵循以下原則：

（1）安全環(huán)保。辦公生活區(qū)應(yīng)盡量設(shè)置在存梁區(qū)一側(cè)，以減少施工噪聲影響；雨量充沛地區(qū)應(yīng)設(shè)置多處排水點，以防止雨季內(nèi)澇。

（2）流水線施工。應(yīng)提高機械使用率，減少工人勞動量。例如，拌和站宜布置在生產(chǎn)區(qū)中心位置；倉庫和鋼筋加工棚宜靠近生產(chǎn)區(qū)；機具材料擺放區(qū)域應(yīng)在時間和空間上，按照施工工藝模擬存放位置，一看存放位置是否足夠，二看區(qū)域布置是否合理。

（3）交通方便。材料通道、生產(chǎn)通道、架梁通道應(yīng)布局合理，能順利往返各功能區(qū)。

（4）滿足設(shè)備參數(shù)要求。道路寬度、臺座間距、工裝布置應(yīng)滿足設(shè)備參數(shù)要求。

（5）滿足制梁工藝要求，方便施工。例如，龍門吊軌道長度應(yīng)等于工作長度+最大龍門吊底梁長度+安全距離+防撞墩。另外，生產(chǎn)線兩端若有危險性施工工藝，不宜布置臨時設(shè)施，若必須設(shè)置，要預(yù)留足夠的安全距離。

3.8 管線布置原則

3.8.1 電力布置原則

變壓器用電負(fù)荷不宜超過額定容量的60%，用電負(fù)荷可用以下公式計算：

其中，S總為施工總用電量（kVA）；k為備用系數(shù)，一般取1.05～1.10；為動力設(shè)備同時使用系數(shù)，一般取0.65～0.75；為照明設(shè)備同時使用系數(shù)，一般取0.6～0.9；為動力設(shè)備額定輸出功率總和（kW）；為照明設(shè)備用電量總和（kW）；η 為動力設(shè)備平均效率，取0.85；cosψ 為平均功率因數(shù)，取0.5～0.7。需要注意的是，箱變應(yīng)靠近拌和站和制梁區(qū)等主要用電負(fù)荷區(qū)，制梁區(qū)電纜應(yīng)一備一用。

3.8.2 水管布置原則

水管布置應(yīng)遵循取水、供水分離、主要功能區(qū)單獨供水的原則。應(yīng)設(shè)置儲水箱，當(dāng)水源流量大于用水高峰流量時，儲水箱容量滿足緊急用水需求即可；若水源流量小于用水量時，則需根據(jù)最大用水量并考慮必要儲備計算儲水箱容量。

3.8.3 蒸汽管道布置原則

蒸汽鍋爐應(yīng)設(shè)置在拌和站和生產(chǎn)區(qū)一側(cè)，以減少蒸汽管道長度。蒸汽管道應(yīng)留有出氣孔、排水孔和U 型彎，同時，管道宜架空設(shè)置，以防止地基不均勻沉降，導(dǎo)致管道破損。

4 制梁生產(chǎn)工藝和設(shè)備配置

4.1 制梁工藝

根據(jù)筆者的施工經(jīng)驗和相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，典型的后張法箱梁施工工藝流程如圖1 所示。需要說明的內(nèi)容包括以下幾點：

圖1 后張法箱梁預(yù)制施工工藝流程

（1）分體式綁扎工藝的工效較慢、整體性差，現(xiàn)在已很少使用，多數(shù)采用整體式綁扎工藝，將鋼筋籠整體綁扎成型后，吊入外模，安裝端模和內(nèi)模，進(jìn)行混凝土澆筑。

（2）滑移式側(cè)模需進(jìn)行地基處理和安裝軌道，相較整體式側(cè)模制梁，工效較慢、模板整體性差、尺寸偏差、模板調(diào)整工作量大，現(xiàn)在已很少使用。

（3）張拉和壓漿作為關(guān)鍵工序，對質(zhì)量要求很高，現(xiàn)多數(shù)采用自動張拉設(shè)備和自動壓漿設(shè)備。自動張拉設(shè)備和自動壓漿設(shè)備具有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、參數(shù)自動生成、斷電保護(hù)、施工過程自動控制等功能，相較以往傳統(tǒng)張拉壓漿設(shè)備節(jié)約了人力，提高了效率。

（4）鋼筋加工設(shè)備多采用數(shù)控鋼筋加工設(shè)備，相較傳統(tǒng)的小型機械，其加工效率高，外形尺寸偏差小，可節(jié)約人力。

4.2 資源配置

典型的箱梁預(yù)制場資源配置見表1。

表1 32m 箱梁梁場資源配置（生產(chǎn)能力2 榀/d）

綜上所述，預(yù)制梁場是高速鐵路建設(shè)中的重要大臨工程之一，特點是工程量大、占地面積大、投資規(guī)模大等，做好梁場的規(guī)劃設(shè)計是重中之重。好的規(guī)劃設(shè)計經(jīng)濟實用，有利于提高制架梁效率。經(jīng)過中國高速鐵路十多年的發(fā)展，工藝、方法和理念不斷更新發(fā)展。本文根據(jù)筆者自己的施工經(jīng)驗，介紹了部分新的方法和工藝，以供大家參考。