客運專線梁場設置方案綜合性分析

孫玉蘭

(哈大鐵路客運專線有限公司，遼寧沈陽 110002)

哈大鐵路客運專線(以下簡稱哈大客專)縱貫東北三省，途經3個省會城市(哈爾濱、長春、沈陽)、1個計劃單列市(大連)和6個地級市(營口、鞍山、遼陽、鐵嶺、四平、松原)。線路正線全長903.939 km，其中遼寧省553.103 km，吉林省269.685 km，黑龍江省81.151 km。

哈大客?？偣て?9個自然月，跨越冬二區至冬五區，每年冬休3個月，因此施工有效月僅為44個月。其中，站前工程為44個自然月，32個有效月，而箱梁預制和架設兩項在關鍵線路上就占了22.3個自然月，16.3個有效月。因此，作為箱梁預制和架設實施主體的梁場是哈大客專施工組織設計的關鍵?，F根據哈大客專各梁場的現場情況進行綜合性分析。

1 哈大客專梁場設置概況

哈大客專全線共設置了31個梁場，382個制梁臺座，2 300個單層存梁臺座，412個雙層存梁臺座。根據標段劃分情況，梁場設置呈現出三區段性。哈大客專梁場任務劃分曲線圖見圖1，哈大客專梁場綜合指標見表1。

圖1 哈大客專梁場任務劃分曲線

第一區段為大連—沈陽段，梁場設置總體呈現不均衡性。該區段架梁供應范圍為333.06 km，箱梁預制和架設任務為7 508孔，共設置了12個梁場，平均制架梁任務應為626孔，平均運梁半徑應為13.9 km，而實際單個梁場承擔的最大制架梁任務為990孔(5#)，占區段比例的13.2%，最小制架梁任務為277孔(1#)，占區段比例的3.7%;最大運梁半徑為24.8 km(4#大里程)，最小運梁半徑為4.3 km(7#大里程)。該區段梁場任務劃分見圖2。

表1 哈大客專梁場綜合指標

圖2 哈大客專大連—沈陽段梁場任務劃分餅圖

第二區段為沈陽—四平段，梁場設置相對均衡，規模普遍較大。該區段架梁供應范圍為161.04 km，箱梁預制和架設任務為3 214孔，進場初期共設置了4個梁場，其任務依次為907孔、661孔、888孔、758孔。2009年5月因受地方征地拆遷和優化工期影響，新建了16#-1梁場，梁場數量增至5個，13#—15#梁場任務保持不變，16#梁場任務調整為581孔，16#-1梁場任務為258孔(含第三區段81孔)，共計3 295孔。該區段梁場任務劃分見圖3。

圖3 哈大客專沈陽—四平段梁場任務劃分餅圖

第三區段為四平—哈爾濱段，梁場設置較均衡，規模適中。該區段總長度為323.57 km，箱梁預制和架設任務為8 584孔(后調整為8 503孔)，共設置了14個梁場，平均制架梁任務為607孔，平均運梁半徑為11.95 km，實際各梁場的制架梁任務均未超出平均值的20%，大小里程運梁半徑的比例除個別梁場外均接近于1。該區段梁場任務劃分見圖4。

圖4 哈大客專四平—哈爾濱段梁場任務劃分餅圖

2 哈大客專梁場設置分析

梁場設置除需考慮線路沿線的地形地貌、水文地質、交通運輸、地材資源、社會經濟等因素外，還要著重考慮施工總工期、制架梁工期、資金成本等因素。下面對三個區段的特點進行分析。

2.1 第一區段

大連至沈陽段梁場設置主要受兩種因素影響:

1)自然地理環境。該段從地形地貌來看以大石橋為界可分南北兩段，南段即大連至大石橋段，以剝蝕丘陵為主，地形起伏變化較大，溝谷及洼地發育，因此該段路基、橋梁、隧道結構物相互交錯，為梁場的設置增加了一定難度。北段即大石橋至沈陽段，為沖洪積平原，地形平坦開闊，局部地段地勢稍高，因此該段除鞍山設置一座隧道外，其余地段主要為特大橋梁，梁場設置條件相對較好。

2)資金成本。哈大客專第一區段縱貫了遼寧省東南沿海經濟發達地段和遼中老工業基地區，沿線不但房屋密集、企業林立，且密布海產品養殖場和經濟林木作物區，梁場土地使用成本高。

因此，大連至大石橋段的梁場規模普遍較小，由圖1、圖2均可以看出1#—4#梁場制架梁任務較小，僅占該區段的3.7% ～6.0%，梁場占地、制存梁臺座數量也都相對偏少;而大石橋至沈陽段除5#(隧道隔斷)和12#(靠近沈陽市區)梁場外，其它梁場規模、制架梁任務和運梁半徑等指標都比較適中。

2.2 第二區段

沈陽至四平段主要位于遼北地區，地貌單元屬于遼河平原，地形較為平坦，比較有利于梁場的設置。但進場之初，本著“因地制宜、少占耕地，永臨結合”的原則，該段僅設置了4個梁場，其中14#，15#，16#分別與鐵嶺、開原和昌圖站相結合，規模較大。

2.3 第三區段

四平至哈爾濱段的地貌單元屬于松嫩平原，地勢總體呈中間高南北低，地形較為平坦，河流水系發達，交通便利，各方面都比較有利于梁場的設置。因此該段梁場設置總體比較均衡，梁場各指標適中合理。

3 哈大客專梁場設置綜合性評定

梁場設置的效果如何可通過多種方式進行評定，而最直接可行的評定指標，則是梁場設計制梁能力的發揮程度。為此，特提出制梁臺座空置率這一概念并以此進行分析。哈大客專梁場箱梁預制周期和制梁臺座空置率曲線見圖5。

圖5 哈大客專梁場箱梁預制周期和制梁臺座空置率曲線

3.1 箱梁預制周期

箱梁預制周期即梁場自生產首片箱梁起，直至所承擔的箱梁預制任務完成為止所持續的施工天數(施工天數=日歷天數—冬休天數)，記為Tf。

由圖5可以看出:①哈大客專的箱梁預制周期(16#-1梁場除外)變化范圍為245≤Tf≤468，平均值Tfa=353 d;31個梁場中有25個箱梁預制周期變化范圍為300＜Tf＜450。②哈大客專的箱梁預制周期呈現出兩區段性，即以16#-1梁場為界，分為南段的遼寧省內的1#—16#梁場和北段的吉林、黑龍江省內的17#—30#梁場兩段。南段16個梁場箱梁預制周期相差不大，除4#，5#梁場外350＜Tf＜450;北段14個梁場箱梁預制周期非常接近，除 19#，20#，28#梁場外 250 ＜Tf＜350，其中有8個梁場箱梁預制周期均在300 d左右，南北兩段Tf值區間跨度相差了約100 d。

3.2 制梁臺座空置率

制梁臺座空置率即每個制梁臺座的空置時間占有效工作時間的比例，公式為

式中:ηv為制梁臺座空置率，理想情況下ηv=0;qf為制梁臺座數;Qg為箱梁預制孔數;A為先期建設的武廣、鄭西等線路每生產一片箱梁需占用制梁臺座的持續時間，取 5.5 d/孔。

由圖5可以看出:①哈大客專的制梁臺座空置率計算值較高，－7.7%≤ηv≤97.3%，平均值 ηva=26.3%。②哈大客專的制梁臺座空置率折線也呈現出三區段性。第一區段(1#～12#梁場)，除 1#，12#梁場外，制梁臺座空置率變化范圍為10% ＜ηv＜50%，平均為30%;第二區段(13#～16#梁場)，4個梁場制梁臺座空置率數值較大，依次為67.6%，74.4%，97.3%，36.5%，平均為69.0%;第三區段(17#～30#梁場)，14個梁場中的9個制梁臺座空置率變化范圍為－7.7%≤ηv≤8.7%，制梁臺座計算周轉率均在5～6 d，與經驗數據基本相符。

3.3 綜合性分析

從制梁臺座空置率計算公式可以看出，梁場規模確定的條件下制梁臺座空置率ηv受唯一的自變量Tf影響。而影響箱梁預制周期Tf的因素有很多，涵蓋了箱梁預制和架設施工全過程中的各種因素，具體可分為:①梁場設置方案的影響，梁場設置的不均衡性和規模過大會導致箱梁預制周期增加(南北兩段Tf值區間跨度相差約100 d);②梁場內因素，如生產工人業務不熟練、設備故障率較高、梁場取證周期長等;③梁場外因素，架梁通道不暢導致箱梁預制周期增加;④其它因素，如惡劣天氣影響無法施工等。

需特殊說明的是，與其他線路不同，哈大客專因處在我國東北嚴寒地區，冬季時間較長，受持續負溫影響相對嚴重。最新統計數據顯示，2012年哈大客專全線負溫天數自南往北為128～203 d，而哈大客專的指導性施工組織確定每年12月至次年2月定為冬休期，共計90 d，因此箱梁預制周期中約有38～113 d為負溫作業天，平均值Tfn=75.5 d，受此影響，制梁臺座占用時間增加，制梁功效降低。因此哈大客專的制梁臺座空置率均值ηva需進行修正。具體計算過程為

其中，T'fa為修正后箱梁預制周期均值;ηva為修正前制梁臺座空置率均值;η'va為修正后制梁臺座空置率均值;qfa為制梁臺座數均值;Qga為預制箱梁數均值;B為負溫作業時，每生產一片箱梁需占用制梁臺座的持續時間，取7 d/孔;k為修正系數。

由上述計算可以看出，受負溫影響，哈大客專制梁臺座空置率均值僅為5.42%，證明設計制梁能力在箱梁預制周期內得到了較大發揮。同時說明，負溫對嚴寒地區箱梁預制周期和制梁臺座空置率影響較大。

4 結語

傳統方法是綜合考慮梁場位置、規模、交通運輸條件、地材資源、計劃工期等因素，確定梁場設置方案的，雖然也進行方案比選，但沒有固定的衡量標準。本文應用制梁臺座空置率進行分析，使得梁場設置方案的屬性數字化，可以更加科學、經濟、合理地確定梁場設置方案。

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