循環流水生產鐵路T型梁預制場工藝設計

丁偉（中鐵十九局集團有限公司，北京102600）

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循環流水生產鐵路T型梁預制場工藝設計

丁偉
（中鐵十九局集團有限公司，北京102600）

摘 要：循環流水生產工藝是一種較為先進的T型梁預制技術，制梁場建設是T型梁預制的基礎工作。結合T型制梁場設計經驗，對循環流水生產鐵路T型梁預制工藝、關鍵參數確定、規劃與平面布局、土建結構物設計等T型梁預制場工藝設計技術予以介紹，以實現預制場建場技術先進、經濟合理、安全適用目標。

關鍵詞：T型梁；循環流水生產；預制場；工藝設計

1　概述

傳統工廠制梁、現場制梁預制T型梁多采用固定制梁臺座生產方式，即在同一預制臺座上完成綁扎鋼筋、安裝模板、澆筑混凝土、模板拆除、預應力張拉、搬（移）梁等工序。隨著我國鐵路發展，大標段建設成為必然，承擔幾千片T型梁生產任務的大型制梁場也較為普遍，預制工藝需考慮在工廠化、機械化、專業化、自動化上進一步改進提升。因此，對于大型T型梁預制場，在傳統固定制梁臺座預制T型梁工藝基礎上，通過優化工藝布局和工序組合，采用先進的循環流水預制T型梁工藝，實現預制循環流水生產，完成降低安全、質量風險，提高工效、降低成本目標，確有必要［1－3］。

文章結合某大型鐵路T型梁預制場工藝設計實例，對循環流水生產T型梁預制場關鍵預制工藝、關鍵參數、平面布局、土建結構物設計等預制場工藝設計技術進行綜合敘述。

2　循環流水生產鐵路T型梁預制工藝

2．1工藝流程［1］

循環流水生產鐵路T型梁預制主要包括模板、鋼筋、預應力、混凝土和搬移梁作業等，其工藝流程一般按以下進行：

可滑移底模（臺車）檢查、調整、清理→牽引可滑移底模（臺車）至底腹板鋼筋綁扎車間→底腹板鋼筋原位綁扎→牽引可滑移底模（臺車）和底腹板鋼筋至外模安裝車間→端模、側模及抽拔橡膠棒安裝→牽引可滑移底模（臺車）、底腹板鋼筋、外模和抽拔橡膠棒至頂板鋼筋綁扎車間→頂板鋼筋綁扎、擋碴墻模板及端邊墻模板安裝→牽引可滑移底模（臺車）、鋼筋籠、外模至混凝土澆筑車間→澆筑梁體混凝土→靜停，拔除橡膠棒斷縫板、橫隔板、梳筋板等→牽引可滑移底模（臺車）和梁體至混凝土養護車間→混凝土養護→端模、側模拆除→牽引可滑移底模（臺車）和梁體至初張拉車間→初張拉→牽引可滑移底模（臺車）和梁體至橫移區→搬（提）梁［1，4］。

以某大型鐵路T型梁預制場（日產8片T型梁）為例，對其分別以固定制梁臺座生產工藝與循環流水生產工藝預制T型梁進行施工組織設計，工序作業方式對比如表1所示。

可見，相對于傳統固定臺座生產工藝，雖然循環流水生產工藝，工序更多，工藝也更為復雜，但是通過優化工藝布局和工藝流程，可將各功能區和工序高度集成，實現以T型梁的流動為工藝流程主線，使人員流動、材料流轉、設備移動距離達到最近，有效提高工效。

2．2工序時間與勞力配置

以較為常見的日產8片梁預制場為例，進行固定制梁臺座生產工藝與循環流水生產工藝的工序時間與勞力配置對比，具體結果參見表2。

從表2可見，循環流水生產T型梁工序，相對于固定制梁臺座生產工藝，既節省了工序作業時間，又節約了勞動力，有效提升作業效率。

表1 工序作業方式對比表

表2 預制工序時間和勞力配置參考表

3　循環流水生產鐵路T型梁預制場工藝設計［5］

3．1工藝設計包含內容［6］

預制場工藝設計包括規劃布局設計和土建結構設計：規劃布局設計包括生產T型梁預制速度確定、制梁臺座數量確定、存梁臺位長度確定、主要機械裝備配置設計、平面布局等；土建結構設計內容包括混凝土拌和站、門吊軌道基礎、制梁臺座、T型梁存梁臺位、提梁機走行軌道基礎、輪軌式搬移梁機走行軌道基礎、輪胎式搬梁機走行通道、地基處理與路面設計等。

3．2規劃布局設計

本部分主要結合中南部鐵路通道某大型循環流水生產鐵路T型梁預制場，對整體規劃布局進行論述，該預制場承擔2 263雙線孔（9 052片）T型梁預制，其中有2 113孔32mT型梁、150孔24mT型梁，制梁場的日生產能力按6單線孔／d（12片／d）設計，采用鐵路專用運梁車運梁，場內設置運梁便線560m，設置便橋一座與場外運梁便線連接，采用雙向公鐵兩用架橋機架梁。

3．2．1制梁臺座數量

制梁臺座數量確定應綜合考慮制梁設備、制梁工藝、制梁周期、制梁效率等，應滿足架梁速度對制梁速度的要求，在整體規劃階段，建議按以下公式計算最少制梁臺座數量：

式中：N1為T型梁制梁臺座數量（個）；η為每日預制T型梁（片／d）；T1為預制每片T型梁占用制梁臺座的時間（個·d／片），采用循環流水生產工藝，根據經驗可取2．5～3，整體規劃階段暫可按3考慮。得該預制場最少需制梁臺座數量：N1＝η×T1＝36個。

3．2．2存梁臺位長度

在制梁場整體規劃階段，需根據搬移梁機械去選擇存梁方式：當采用移梁滑道或移梁小車滑移方式移梁時，應選擇單層存梁方式；當采用提梁機（輪胎式或輪軌式搬梁機）裝備搬提梁時，應優先選用雙層存梁方式。循環流水工藝預制場一般為大型T型梁預制場，從工效考慮，其均采用提梁機（輪胎式搬梁機或輪軌式搬梁機）搬移梁，所以應優先選用雙層存梁方式。T型梁存儲采用通長條形存梁臺位，其最小總長度可按以下公式計算：

式中：N2為通長條形存梁臺位長度（m）；η為每日預制T型梁數量（片／d）；B為每片T型梁單層存放時占用滑道長度（整體規劃時可按本場內預制的最寬T型梁考慮）（m）；T2為按規范確定的每片T型梁占用存梁臺位時間（d／片），根據現行行業規范要求，其數值一般取不小于45；K為存梁系數，采用提梁機時的雙層存梁可取為0．7。可得該預制場最少需通長條形存梁臺位長度，N2＝12片／d×45d片× 3m×0．7＝1 134m。

3．2．3主要工裝配置設計

T型梁預制場應配置鋼筋加工機械、混凝土生產和澆筑機械、預應力施工機械、起重機械、發電機、混凝土振搗機具、蒸養設備和壓漿設備等［7］。

采用循環流水生產工藝預制T型梁，其核心裝備為可滑移底模（臺車）［1，8］，可滑移底模（臺車）承受模板、鋼筋、鋼構件、混凝土梁以及施工中產生的各種荷載，可滑移底模（臺車）設計直接影響整個系統的安全和質量，特別是為防止未張拉前梁體混凝土裂縫，可滑移底模（臺車）應具備足夠的強度、剛度和穩定性，保證梁體混凝土不會因為底模、臺車本身下撓度偏大而開裂；同時在工藝上，可滑移底模（臺車）在流水線軌道上應該具備良好滑動性能。該預制場所采用的可滑移底模（臺車）結構設計見圖1。其數量規劃按與臺座比例為2∶1配置，即規劃配置72套。

圖1 可滑移底模（臺車）圖（單位：mm）

3．2．4平面布局［9］

與固定制梁臺座生產工藝的預制場功能區劃分相似，預制場包含了制梁區、存梁區、出場區、辦公區、生活區和保障系統。平面布局應以制梁臺座和存梁臺位為核心進行。此處只列該預制場與固定制梁臺座生產工藝有著較大區別的制梁區平面布置，該預制場橫向移梁采用輪軌式搬梁機移梁作業，制梁區占地面積約合45．9畝（1畝＝666．7m2），如圖2所示。

圖2　制梁區平面布置圖（單位：m）

3．3土建結構設計［9］

預制場土建結構物較多，除制梁臺座與固定制梁臺座差別較大外，其他主要土建結構物如混凝土拌和站、存梁臺位、門吊軌道基礎等設計方法均類似，本部分主要針對制梁臺座論述。

制梁臺座是采用循環流水工藝生產鐵路T型梁預制場土建結構物設計的核心。制梁臺座承擔為可滑移底模（臺車）提供縱向走行通道和平臺任務。制梁臺座縱向上可分為重載區域和輕載區域，重載區域與輕載區域主要區別，在于重載區域需承受T型梁梁體及相關施工荷載。重載區域包括混凝土澆注區、養護區、拆模區、初張拉區、橫移區；輕載區域包括底模整修區、底腹板鋼筋綁扎區、立模區、頂板鋼筋綁扎區。無論重載區域還是輕載區域的結構物均應滿足強度、剛度、穩定性和施作可操作性要求，并應特別注意地基沉降的控制設計。

重載區域制梁臺座的工況可分為三種可能最不利工況：T型梁澆筑完畢尚未張拉為第1工況，初張拉完畢尚未移梁之前為第2工況，重載張拉后縱向滑動移梁為第3工況。第1工況荷載基本均布于重載區域制梁臺座結構上，第2工況荷載較集中于重載區域制梁臺座結構兩端，第3工況應重點考慮重載移動荷載在制梁臺座結構上重載走行。應分別對三種工況下，重載區制梁臺座結構建立計算模型，計算結構物內力和地基反力，并取結構物最大內力和最大地基反力結果控制重載區域制梁臺座結構物設計。

輕載區域制梁臺座可分為兩種可能最不利工況：T型梁鋼筋模板安裝完畢靜置于輕載區域制梁臺座結構物為第1工況，T型梁鋼筋模板安裝完畢后縱向滑動在結構物上為第2工況。第1工況荷載基本均布于輕載區制梁臺座結構物上，第2工況應考慮為輕載移動荷載在制梁臺座結構物上輕載走行；應分別對兩種工況下制梁臺座建立計算模型以進行結構內力和地基反力計算，并取結構物最大內力和最大地基反力結果控制輕載區域制梁臺座結構物設計［10］。

該預制場重載區域制梁臺座結構如圖3所示。

圖3　重載區域制梁臺座圖（單位：mm）

該預制場輕載區域制梁臺座結構如圖4所示。

圖4　輕載區域制梁臺座圖（單位：mm）

4　結束語

循環流水生產鐵路T型梁預制場規劃布局設計部分應注意制梁臺座數量確定、可滑移底模（臺車）設計和以制梁臺座為核心的平面布局；土建結構設計應注重制梁臺座重載區域和輕載區域的區分設計。

采用循環流水生產工藝預制T型梁，所有工序均廠房內進行，工業化程度、機械化程度、自動化程度、專業化程度高，在降低安全風險、保證工程質量、提高環保效益的同時，大幅度提高生產工效；但是，采用循環流水生產工藝預制場工程設備要求高、建場費用高、對工人操作工藝要求高，更適用于鐵路大標段的大型或超大型T型梁預制場，在選擇該工藝時應進行詳細的工程方案經濟對比分析。

參考文獻

［1］王立軍．鐵路T型簡支梁循環流水生產線設計與施工技術研究［J］．高速鐵路技術，2011（2）：63－66

［2］中鐵十二局集團有限公司．鐵路T型簡支梁現場預制循環流水生產線設計與施工［J］．鐵道建筑技術，2010（1）：119

［3］張立青．重載鐵路簡支T梁制梁場建場技術研究［J］．路基工程，2011（6）：103－105，108

［4］中華人民共和國鐵道部．TB／T3043—2005預制后張法預應力混凝土鐵路橋簡支T梁技術條件［S］．北京：中國鐵道出版社，2005

［5］張立青．先張法預應力混凝土U型梁預制場工藝設計［J］．鐵道建筑技術，2014（1）：19－22

［6］中華人民共和國鐵道部．TZ321—2009鐵路后張法混凝土梁預制場建設技術指南［S］．北京：中國鐵道出版社，2009

［7］中華人民共和國鐵道部．鐵建設〔2010〕125號鐵路橋梁機械配置指導意見［S］．北京：中國鐵道出版社，2010

［8］崔興．談循環流水生產線制T型梁牽引動力系統測試［J］．山西建筑，2013（27）：119－120

［9］中鐵第五勘察設計院集團有限公司．中南部鐵路通道某制梁場規劃與土建設計圖．北京：中鐵第五勘察設計院集團有限公司，2012

［10］張立青，徐惠純，羅九林，等．快速預制T型梁生產臺座：中國，CN102407567A［P］．2012－04－11

A Technological Design for the Cyclical Flow Fabricating Yard for T－Shaped Beams

Ding Wei
（19th Bureau Group Co．Ltd．of China Railway，Beijing 100176，China）

Abstract：The cyclical flow fabricating method is a more advanced T－shaped beam－fabricating technique，and the construction of the beam fabricating yard is the basic work for the fabrication of T－shaped beams．Upon the basis of our experience in the design of T－shaped beam－fabricating yards，the processes of the cyclical flow fabricating to produce railway T－shaped beams，the determination of the key parameters，the planning and layout of the fabricating yard and the design of the major civil engineering structures for the fabrication yard are all introduced in the paper in order to achieve the goal of building an advanced，economical，safe and widely－applicable fabricating yard．

Key words：T－shaped beam；cyclical flow fabricating；beam－fabricating yard；technological design

作者簡介：丁 偉（1973—），男，工程師，主要從事橋梁工程施工技術管理工作 535652918＠qq．com

收稿日期：2015－11－11

中圖分類號：U445．8

文獻標識碼：B

文章編號：1672－3953（2016）01－0026－05

DOI：10．13219／j．gjgyat．2016．01．007