石武客運專線驛城制梁場整體規(guī)劃與設(shè)計及經(jīng)濟性研究

馬 駿

(中鐵十八局集團第一工程有限公司,河北涿州 072750)

1 工程概況

石武客運專線驛城制梁場位于河南省駐馬店市驛城區(qū)朱古洞村DK927+500線路里程左側(cè),占地面積14.7hm2(220畝)。梁場承擔(dān)SWZQ-8標(biāo)段駐馬店特大橋DK914+043.93～DK931+987.41段和確山特大橋DK932+942.57～DK936+363.625箱梁預(yù)制任務(wù),共制梁640榀,其中31.5 m跨度箱梁627榀,23.5m跨度箱梁13榀。

2 梁場選址原則

(1)橋群集中地段設(shè)置梁場。全面考慮梁跨與梁型布置、工期、架橋機類型、地質(zhì)狀況等因素進行梁場選址,一般選擇在橋群中心附近,或靠近橋群中心位置但遠離特殊結(jié)構(gòu)物和高壓線的地段。

(2)臨時工程量小。制梁場選址應(yīng)選在地質(zhì)條件較好的地方,盡量減少土石方工程和基礎(chǔ)加固工程量,降低工程費用。

(3)征地拆遷少。制梁場的選址要在滿足制梁工期和存梁的前提下,盡量少占用耕地,減少拆遷量。

(4)交通方便。盡量與已有公路和施工道路相連,利于大型設(shè)備和大量材料的運輸。

(5)運梁距離較短。箱梁的運輸和架設(shè)是施工組織的一個關(guān)鍵工序,較短的運輸距離可確保箱梁運輸?shù)陌踩吞岣哌\、架梁的施工進度,供應(yīng)距離越近越合理。

(6)考慮防洪排澇,確保雨季施工安全。

依據(jù)以上6條原則驛城制梁場設(shè)置在駐馬店特大橋DK927+500線路左側(cè)。此位置距離107國道僅3 km,梁場門口有1條地材運輸通道和礦山專用高壓線路。計劃梁場的北向為架梁方向。此方向沒有特殊結(jié)構(gòu)物和難以拆遷的設(shè)施。

3 制梁臺座數(shù)量確定

制梁臺座的數(shù)量應(yīng)結(jié)合制梁設(shè)備配置狀況、制梁工序、制梁周期及梁場每天產(chǎn)能等因素綜合確定。

制梁臺座數(shù)量

式中:K為梁場每天產(chǎn)能,即梁場每天預(yù)制成品箱梁的數(shù)量(榀/d)。一般梁場的每天產(chǎn)能應(yīng)等于運架梁的效率,因此該參數(shù)應(yīng)根據(jù)本段運架工程的總工期制定。t為單臺座制梁周期(d/榀)。梁場有效制梁時間為13個月,共計640榀箱梁,則每月計劃完成50榀,每天1.6榀,考慮冬季施工進度放緩,除去冬季施工的時間每天完城2榀箱梁才能有效地滿足工期的要求,綜合考慮我場設(shè)置制梁臺座10個。

4 存梁臺座數(shù)量的確定

存梁臺座的數(shù)量應(yīng)根據(jù)箱梁在存梁臺座上最少存放時間及梁場每天產(chǎn)能確定。

(1)存梁臺座的數(shù)量

式中 V——梁場制梁速度,榀/d;

K——箱梁在存梁臺座上最少存放時間,d,無特殊要求時,K=30 d。

箱梁在存梁臺座上最少存放時間K的確定依據(jù):初張后終張前時間間隔10 d;終張拉工時約1 d;壓漿封端工時約2 d;壓漿封端工后存放時間約15 d(此時間受養(yǎng)護措施和氣溫影響),故:K=10+1+2+15=28 d,考慮其他影響因素,取K=30 d。

(2)實際梁場所需存梁臺座數(shù)量的確定:考慮到梁場的制梁速度是前期慢后期快,而運架梁的速度是前期快后期慢,二者不協(xié)調(diào);以及運架設(shè)備不能按時進場運架施工,運架設(shè)備故障,運架線路上路基、現(xiàn)澆梁或者連續(xù)梁等尚未完工等不能按時正常運架施工等因素的影響,梁場實際所需存梁臺座數(shù)量需要在理論最少存梁臺座數(shù)量基礎(chǔ)上增加一定富余量,以緩沖不利因素的影響。增加的富余數(shù)量應(yīng)根據(jù)具體工況分析確定,無特殊情況應(yīng)為最少臺座數(shù)量的10%～30%。

綜合以上兩方面的因素梁場設(shè)置了88個存梁臺,其中有8個存梁臺為24 m與32 m的箱梁共存。

5 制梁設(shè)備與工裝

我公司在武廣客運專線流芳制梁場現(xiàn)有的大型設(shè)備如 TLMEL900提梁機、40 t/40 m 龍門吊、2臺/2 t蒸汽鍋爐、32.6 m/900 t箱梁模板10套等大型設(shè)備與工裝配置驛城制梁場。這樣,節(jié)約資金的同時又對設(shè)備工裝資源進行了充分的利用。梁場為了滿足工期的需要進行過3次技術(shù)優(yōu)化,采用了如表1所示的設(shè)備工裝配置。

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6 梁場布置原則

(1)結(jié)合制梁場的工期要求和供應(yīng)箱梁的數(shù)量,首先要確定制梁臺座和存梁臺座的數(shù)量,再確定攪拌站及存料場的大小。

(2)制梁場布置應(yīng)緊湊合理,不僅要考慮制架梁施工流程,還要兼顧運架設(shè)備的安裝和拆除。

(3)根據(jù)預(yù)制梁施工工藝、移梁和運梁工序的要求,合理布置制梁區(qū)、存梁區(qū)、運梁道、材料存放區(qū)。

(4)預(yù)制梁場布置要使場內(nèi)交通、供水、供電、供氣、防火、防洪排澇、環(huán)保盡量合理。

7 梁場布置形式

根據(jù)以往的客運專線梁場規(guī)劃布局,梁場的布置方式有2種:縱列式和橫列式。所謂縱列式就是鋼筋綁扎、制梁、存梁、提梁上車等區(qū)域首尾相接,出梁方向與梁體縱向中心線一致;而橫列式則是制梁臺座與存梁臺座平行設(shè)置,出梁方向與梁體縱向中心線方向垂直。不同的布置形式對地形要求、場地規(guī)劃與占地數(shù)量以及配置的主要設(shè)備也不一樣。本梁場就所征地和既有設(shè)備工裝情況,決定采用橫列式梁場布置,移梁利用已有的提梁設(shè)備TLMEL900輪胎式提梁機。

驛城制梁場制梁臺、存梁臺、喂梁臺分別與線路方向平行,采用T LMEL900提梁機移梁,主要提梁道、移梁道與運梁道垂直,并與喂梁道在一條直線上。這樣既節(jié)約了占地,又使移梁機少轉(zhuǎn)3次方向,安全快捷。經(jīng)過多次的設(shè)計優(yōu)化,驛城制梁場采用圖1的設(shè)計方案。

圖1 驛城梁場平面布置(單位:m)

8 梁場臨建的實施

梁場的臨建是前期梁場規(guī)劃與設(shè)計的實施階段,我國前期所建的客運專線梁場大部分都比較大,預(yù)制箱梁在500片以下且占地在20 hm2左右的梁場不在少數(shù)。這不僅占用了大量的耕地,同時也給施工單位造成的一定的資金浪費,也使得施工企業(yè)的效益白白流失。

梁場臨建應(yīng)遵循以下原則:(1)科學(xué)核實梁場的地質(zhì)資料;(2)分清主次優(yōu)先施工基礎(chǔ)設(shè)施和可生產(chǎn)的設(shè)備基礎(chǔ);(3)切實重視臨建工程質(zhì)量,確保質(zhì)量零缺陷、保障安全;(4)在臨建施工的過程中不斷對設(shè)計進行優(yōu)化,嚴(yán)格控制臨建成本;(5)確保工期要求,盡量多留出制梁的時間。

按照以上施工原則和現(xiàn)場情況,分4個區(qū)域進行施工,即制梁區(qū)、存梁區(qū)、混凝土拌和區(qū)、其他附屬區(qū)域。

8.1 制梁區(qū)

制梁區(qū)的建設(shè)是梁場建設(shè)的核心部位,制梁區(qū)內(nèi)制梁臺的布置和施工的質(zhì)量直接影響到制梁工作的進度和預(yù)制箱梁的質(zhì)量。根據(jù)設(shè)計單位提供的設(shè)計圖紙和自行規(guī)劃的制梁區(qū)安排如下施工,采用鉆孔樁樁基礎(chǔ)加混凝土地基板再施工3道混凝土連續(xù)墻的施工方案。該制梁臺的設(shè)計具有安全可靠、施工速度快和便于操作的特點。兩端采用6根樁基礎(chǔ)大大縮短了施工周期,3道連續(xù)墻設(shè)計為預(yù)制箱梁的澆筑提供了可靠的保障。制梁臺座如圖2所示。

圖2 制梁臺座(單位:cm)

8.2 存梁臺座

存梁臺的數(shù)量按照制梁進度和線下架梁通道的施工工期考慮共設(shè)置88個,其中8個考慮32、24 m箱梁共存。這樣可將已用過的24 m存梁臺充分利用。存梁臺座見圖3。

圖3 存梁臺座(單位:cm)

8.3 混凝土拌和區(qū)

混凝土拌和區(qū)是梁場混凝土工程施工的前提,固然剛剛進場的時期每個梁場都要購買一部分商品混凝土,而商品混凝土的價格再加上運輸?shù)馁M用都比較高,拌和站的及早建設(shè)并投入使用對一個項目的經(jīng)濟效益來說尤為重要。所以驛城制梁場把拌和站的建設(shè)放在了第一項建設(shè)內(nèi)容,上場僅用了12 d的時間就將2臺HZS120拌和機組裝好并投入了使用,為項目節(jié)約了大量的資金,取得了良好的經(jīng)濟效益。

8.4 其他附屬區(qū)域

其他設(shè)施,如辦公區(qū)、生活區(qū)、洗石區(qū)、篩砂區(qū)、復(fù)耕土存放區(qū)等應(yīng)該本著節(jié)約占地,反復(fù)優(yōu)化位置和占地面積的原則進行規(guī)劃和建設(shè)。例如我場的場內(nèi)表皮土就沒有外運,有兩個消化渠道,一部分用于場部、生活區(qū)和鋼筋加工棚場地的加高且便于場內(nèi)排水,節(jié)省了相關(guān)的費用;另一部分堆放到復(fù)耕土存放區(qū),這樣節(jié)約了資金,減少了工程量,同時也加快了梁場臨建的速度。再如我場的變壓器、發(fā)電機和蒸汽鍋爐房均設(shè)置在梁場的中部位置,這樣既減少了電壓損失、蒸汽管道損失等,同時也節(jié)省了材料、降低了煤和油的消耗量。

9 結(jié)語

當(dāng)前我國正在大量的新建客運專線,大噸位整孔簡支箱梁現(xiàn)場越來越多,從梁場的設(shè)計到預(yù)制箱梁的施工越趨于工廠化標(biāo)準(zhǔn)化施工,這就要求預(yù)制梁場必須進行科學(xué)合理的規(guī)劃、設(shè)計和精細(xì)的施工。為保證制、存梁的質(zhì)量與安全,必須嚴(yán)格控制臨建的工程質(zhì)量,這不僅直接影響到預(yù)制箱梁施工質(zhì)量,而且關(guān)系到梁場的建設(shè)成本問題,同時對施工進度、控制和節(jié)約成本并提高預(yù)制梁的施工效率起著決定性的作用。驛城制梁場從建場到澆筑首孔900 t箱梁,共計歷時60 d,真正使中鐵十八局集團公司“打造了石武速度,鑄造石武品牌”。

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