高速铁路简支箱梁梁场预制施工研究

高速铁路简支箱梁梁场预制施工研究

包佳俊

中铁十六局集团第五工程有限公司 063000

摘要：高速铁路工程建设存在大量简支箱梁预制需求，故设置临时梁场完成简支箱梁生产加工作业。本文研究高速铁路简支箱梁梁场预制施工，从位置选择、平面规划、设施配备三个方面总结梁场施工经验，供相关人员借鉴参考。

关键词：高速铁路；简支梁；梁场预制

引言：简支箱梁受力结构简单、抗扭能力和承载能力强、后期维护方便，在高速铁路工程建设中得到广泛应用，并促使梁场成为高速铁路施工过程中最大的临时性工程。梁场预制施工前期投资大，一般在千万级别以上，工程内建筑、设施使用寿命通常在3年左右。分析梁场预制施工要点，可在确保其使用功能达标的同时，尽可能降低工程投入。

1简支箱梁梁场位置选择

梁场位置与建设规模影响工程前期成本，其选址需综合考虑周围交通条件、制梁材料来源、地形特征等因素，确保简支箱梁生产过程安全、高效、环保。

1.1运输距离与架梁速度协调

架梁作业涉及过孔、拖梁、落梁、锚固四个步骤，合计作业时间在6h左右。运梁作业涉及提梁、运输、喂梁和空车返程四个步骤，其中运输及返程时间按运输车的平均行驶速度计算，提梁时间在1h左右，喂梁在1.5h。

现假设梁场安装1套运输设备，全天24h运行，可得到运输距离与架梁周期间的关系：运距每增加5km，架梁周期约增加3h，当运距为5km时，架梁周期在6h，平均工效4榀/d；当运距上升至40km，架梁周期延长为26.6h，平均工效0.91榀/d。

1.2运架梁半径的合理选择

运架梁半径过大或制架周期跨度过长会影响工程经济性和适用性，一般认为运架梁半径以10～15km为宜，制架周期以1～2年为宜。为提高工程经济性，简支箱梁预制数量应保持在一定量以上（300榀），实现盈亏平衡^[1]。若梁场日产量可达到2榀，最低预制数量应提升至600榀，每个制梁台座对应60榀以上简支箱梁。考虑箱梁运输过程可能出现的问题，专用架梁通道需进行路基强化，或使用低位架桥机牵引过隧道。

1.3土建施工方案设计

高速铁路简支箱梁的最大自重超过900t，对存梁台座的稳定性和承载能力要求极高，以避免放置过程中出现台座沉降、变形。依照有关标准，存梁台座四角高差需控制在2mm以内。梁场选址后，开展地质勘察工作，结合获取的水文地质数据进行存梁台座结构设计，该工作一般委托专业的土建设计单位进行，要求土建施工方案兼具经济性、高效性和可操作性。

1.4梁场总占地面积预估

梁场内简支箱梁多采用单层方式存放，可有效避免箱梁受力变形、方便搬运，但占地面积较大。除制梁台座外，梁场内还需设施材料加工、材料存储、制梁、存梁、喂梁等多个区域。为保证制梁环节作业空间充足，且有合理空间开展相关事宜，建议将制梁台座的占地面积基数设计为13000m²，并以此估算梁场总占地面积。

目前，不少施工单位尝试采用双层存梁的方式，以缓解空间紧缺的问题，主要需解决双层箱梁荷载过大、一般材料难以承受的问题。随着新材料、新工艺的发展，双层存梁的方式也有望得到更多应用。

2简支箱梁梁场平面规划

2.1生产参数设计

2.1.1生产线

若梁场采用单条生产线，将其布置为直线型，依次经历钢筋绑扎台座、制梁台座和内膜支架。若采用2条或以上生产线，则布置为平行、交错方式。生产线横线间距根据龙门起重机跨度、材料吊运情况进行设计，纵向间距则主要考虑提梁机的跨度、长宽，以及钢绞线的预留长度。

2.1.2生产流程

高速铁路简支箱梁生产主要为整体式固定外模、全液压托拉式内膜的方式，将外模固定在台座上，利用专用支架及卷扬机牵引反轨轮方式完成内膜拆装。

2.1.3生产周期

制梁周期受温度的影响较大，主要是不同温度环境下的养护时间不同。例如，南方地区的制梁周期一般在5d左右，北方地区因温度条件限制，混凝土养护时长一般增加24h，制梁周期在6d左右。制梁周期中，内膜使用率在94%～95%，外模及台座的使用率在97%～100%。

2.1.4台座数量

制梁台座数综合梁场设施配备情况、制梁流程、制梁周期及梁场单位产能等进行确定，有如下计算公式：N=TK，其中，N表示制梁台座总数，T表示单个台座制梁周期，K表示梁场单位产能，即每天可生产成品简支箱梁的数量。

存梁台座数的确定主要考虑简支箱梁在台座上的最短放置时间和梁场单位产能。南、北方地区箱梁的最短存放时间分别在38～45d和37～44d。从理论上讲，最少存梁台座数可由公式M=TK计算，其中M表示理论上的最少存梁台座数。

简支箱梁的预制过程需经历一段协调期，其制梁速度表现为先慢后快的特点，而架梁速度则是先快后慢，主要受施工设备进场不及时、设备发生故障并维修、架梁通道上特殊路基处理、现浇梁及连续梁施工等因素的影响。由此看来，存梁台座数量需在理论基础上留一定活动空间，一般将实际台座数设置为理论值的110%～120%。

2.2梁场平面规划

梁场平面规划结合现场实际条件、箱梁生产效率、总工作量、制梁流程等进行确定，主要完成制梁与存梁台座布置、梁场功能区划分、配套设施规划等工作。

其中，制梁与存梁台座的布置一般采用纵列式或横列式。横列式更为常见，多用于面积较大的梁场，梁场内设置1台提粱机完成出梁作业，整个生产过程中的协调、调度工作相对简单。

梁场可大致分为6个功能区域，包括钢筋存储及加工区、高性能混凝土拌合站、制梁区、喂梁区、存梁区和生活办公区。基础设施的配置要求紧凑、顺畅，可为提运架拆装提供便利。同时，还要确保梁场内水电供应稳定，达到防火、防洪及环保指标要求。

3简支箱梁梁场设施配备

箱梁吊离制梁台座的方法有二，分别为提梁机吊运和横移台车横移。梁场底腹板绑扎胎具及顶板钢筋绑扎胎具的配置依照36h内完成底腹板钢筋骨架搭建和24n内完成顶板钢筋骨架绑扎的标准进行。内膜的使用率在94%～95%、外模及台座的使用率在97%～100%，因此现场模板配置数量与台座数量持平，各条生产线相邻台座间可共用内模板^[2]。大型生产设备的配置结合梁场产能进行，一般情况下，配备2个120m³/h的混凝土搅拌站，每个台座配备2台布料机和2台混凝土地泵，整个梁场配备4～6台混凝土运输车。

结论：铁路网延伸及高速铁路技术的普及，产生更大的梁场施工需求。梁场作为高速铁路预制箱梁施工的物质基础，其本身的建设必须满足经济性和实用性的要求。使其在高速铁路建设阶段充分发挥使用价值，提高简支箱梁预制能力，确保高速铁路工程施工顺利进行。

参考文献：

[1]赵敏聪,袁杰,卢高峰.高速铁路节段拼装简支箱梁短长线台座结合预制施工技术[J].价值工程,2019,38(26):176-179.

[2]邓亚军.高速铁路简支箱梁梁场预制施工分析[J].工程建设与设计,2018(13):283-285.