淺談城市軌道交通工程預(yù)制梁場設(shè)計(jì)及生產(chǎn)優(yōu)化研究

姜 彬

青島市地鐵十三號(hào)線有限公司，山東青島 266000

1 工程背景

近年來全國各大城市大力推進(jìn)城市軌道交通建設(shè)，某東部沿海城市為帶動(dòng)城市周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展，計(jì)劃建設(shè)一條連接城區(qū)與重要港口的軌道交通項(xiàng)目，該項(xiàng)目總體呈東北-西南走向，正線全長約70km，大部分采用高架形式建設(shè)，高架線采用單線U梁并置形式，全線共設(shè)置3個(gè)U梁預(yù)制場，共同承擔(dān)全線三千余榀預(yù)制U梁的制運(yùn)架任務(wù)。

3#梁場承擔(dān)932榀U梁的預(yù)制安裝任務(wù)。梁場劃分為制梁區(qū)、存梁區(qū)、鋼筋加工區(qū)、混凝土拌合區(qū)、辦公生活區(qū)五個(gè)功能區(qū)，占地面積約兩百余畝；預(yù)制U梁采用先張法工藝施工，制梁臺(tái)座采用“一聯(lián)三片”的布置形式，共設(shè)置36個(gè)制梁臺(tái)座，205個(gè)存梁臺(tái)座；設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力6片/d。

2 預(yù)制場設(shè)計(jì)

2.1 梁場選址

梁場設(shè)計(jì)首先考慮選址問題，需根據(jù)線路途徑現(xiàn)場實(shí)際情況選擇合適場地進(jìn)行建設(shè)。建設(shè)初期，經(jīng)實(shí)地踏勘考察初擬若干方案進(jìn)行比較，原則如下：

（1） 經(jīng)濟(jì)可行性：從征地、協(xié)調(diào)、運(yùn)輸?shù)确矫婢C合考慮費(fèi)用，減輕投資壓力；

（2） 技術(shù)可行性：選址方案需具備技術(shù)可行性，要求現(xiàn)場無不良地質(zhì)，無重要管線，周邊水源及電源便利，交通運(yùn)輸便捷。

經(jīng)過比選與論證，3#梁場選址架梁區(qū)間中部，距離主線僅1.8km，緊鄰城市道路及電網(wǎng)，地下水充沛且滿足使用要求，可打井取水，地質(zhì)情況良好，具有交通便利、綜合運(yùn)距短、不占用既有道路橋梁、場區(qū)范圍內(nèi)無重要管線、綜合費(fèi)用低、協(xié)調(diào)難度小等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 梁場規(guī)劃

2.2.1 制梁區(qū)與出梁通道規(guī)劃

目前多數(shù)先張法預(yù)制U梁梁場制梁臺(tái)座布置形式均為縱向“一”字形，出梁通道與制梁區(qū)平行，存梁臺(tái)座布置在出梁通道一側(cè)。此種形式布置，提梁機(jī)將U梁從制梁區(qū)移運(yùn)至存梁區(qū)時(shí)綜合運(yùn)距長、效率較為低下，且增加油耗。

將存梁區(qū)分別布置在出梁通道兩側(cè)，將出梁通道與制梁區(qū)呈橫“T＂字形布置，如此布置可減少提梁機(jī)提梁綜合運(yùn)距及油耗，并減少出梁通道硬化面積，節(jié)約建設(shè)投資，提高土地利用效率；同時(shí)由于制梁區(qū)生產(chǎn)線并列布置，數(shù)控張拉設(shè)備通過滑軌僅依靠人工便可在生產(chǎn)線間轉(zhuǎn)移，提高設(shè)備利用率。經(jīng)比較，3#梁場存梁區(qū)選取“T＂字形布置方案。

圖 1 出梁通道與制梁區(qū)呈橫“T＂字形布置

2.2.2 存梁區(qū)規(guī)劃

存梁區(qū)存梁臺(tái)座數(shù)量需綜合考慮梁場存梁數(shù)量，根據(jù)建設(shè)總工期要求，并綜合考慮，為避免因正線區(qū)間架梁進(jìn)度滯后導(dǎo)致出現(xiàn)U梁積壓，無處存放的現(xiàn)象，制約U梁預(yù)制施工，需設(shè)置足夠存梁臺(tái)座。經(jīng)過嚴(yán)密的技術(shù)論證和經(jīng)濟(jì)性比選，3#梁場決定采取門式鋼構(gòu)雙層存梁方案，提高存梁區(qū)利用率，增加了存梁區(qū)容納量。

經(jīng)計(jì)算，與擴(kuò)建存梁區(qū)增加單層存梁臺(tái)座相比，當(dāng)存梁數(shù)量每增加10片，采用雙層存梁方式將節(jié)約費(fèi)用約8.8萬元，3#梁場存梁區(qū)設(shè)計(jì)有205個(gè)單層混凝土存梁臺(tái)座，根據(jù)實(shí)際施工需求，對(duì)其中130個(gè)臺(tái)座進(jìn)行了增加門式鋼構(gòu)雙層存梁臺(tái)座改造，累計(jì)節(jié)約成本約114.4萬元。

圖2 雙層存梁

2.2.3 其他區(qū)域規(guī)劃

（1） 辦公生活區(qū)遠(yuǎn)離生產(chǎn)區(qū)，減少噪音污染；

（2） 原材料進(jìn)場道路單獨(dú)規(guī)劃，直接進(jìn)入料倉區(qū)域，料車與運(yùn)梁車分道行駛，既減少了安全隱患，又減少了揚(yáng)塵污染；

（3） 根據(jù)輪胎式提梁機(jī)平移行走特點(diǎn)，在提梁區(qū)呈“目”字形硬化，減少硬化面積約2000m2；

（4） 采用封閉式鋼筋加工場，內(nèi)部劃分原材存放區(qū)、加工區(qū)、半成品堆放區(qū)、行車區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)化布置，工廠化施工。

3 生產(chǎn)效率優(yōu)化

3.1 選取高效的施工工藝

目前預(yù)制薄壁U梁有后張法和先張法兩種施工工藝，根據(jù)預(yù)制U梁施工特點(diǎn)，3#梁場選擇采用先張法工藝進(jìn)行生產(chǎn)施工。

與后張法U型梁相比，先張法U型梁具有以下特點(diǎn)：

（1） 無需布設(shè)波紋管，腹板及底板厚度進(jìn)一步減小，跨中僅26cm，結(jié)構(gòu)自重減輕，節(jié)省成本，方便鋼絞線安裝；

（2） 制梁臺(tái)座可采用“一聯(lián)多片”形式，一次張拉多片U梁，無需壓漿，施工效率高，便于施工質(zhì)量控制；

（3） 常溫條件下，混凝土澆筑完成4d左右即可達(dá)到放張要求，提梁出模，制梁臺(tái)座占用時(shí)間短，模板利用率高。

3.2 制梁臺(tái)座形式

與后張法施工工藝不同，先張法預(yù)制梁一次可多片生產(chǎn)。先張法U型梁制梁臺(tái)座一般采用“一聯(lián)一片”、“一聯(lián)二片”“一聯(lián)三片”等布置形式。不同布置形式施工工效、工裝配置不盡相同。 工效、工裝對(duì)比見表1。

表1 工效、工裝對(duì)比

由表1可知“一聯(lián)一片”、“一聯(lián)二片”施工效率低、需配置更多張拉設(shè)施，大幅度增加土建、工裝成本，因此，3#梁場選用“一聯(lián)三片”布置方式。

3.3 制梁臺(tái)座數(shù)量計(jì)算

根據(jù)有效工期、預(yù)制U梁數(shù)量、制梁臺(tái)座形式等因素進(jìn)行臺(tái)座數(shù)量計(jì)算：

C——臺(tái)座數(shù)量 （個(gè)）；

Z——預(yù)制U梁總數(shù) （片），3#梁場U梁預(yù)制數(shù)量為932片；

D——有效施工天數(shù) （d），綜合考慮下部結(jié)構(gòu)進(jìn)度、施工組織、當(dāng)?shù)貧夂虻纫蛩兀吭掠行┕ぬ鞌?shù)按照20d考慮，工期8個(gè)月，有效施工天數(shù)160d；

T——每個(gè)臺(tái)座每天生產(chǎn)U梁數(shù)量 （片/d），“一聯(lián)三片”形式每個(gè)臺(tái)座6天一個(gè)生產(chǎn)循環(huán)，每天生產(chǎn)U梁數(shù)量為

T=1/2÷3=1/6片/d

由公式（1）計(jì)算得C=35，3#梁場配置12條“一聯(lián)三片”生產(chǎn)線，共設(shè)置36個(gè)制梁臺(tái)座。

3.4 提梁設(shè)備選型

目前，預(yù)制梁場提梁設(shè)備普遍采用輪胎式起重機(jī)或輪軌式起重機(jī)。若采用輪軌式起重機(jī)，存梁臺(tái)座與制梁臺(tái)座縱向必須布置于同一軸線上；若采用輪胎式起重機(jī)，制存梁臺(tái)座可根據(jù)場地形狀自由布置。綜合考慮3#梁場場內(nèi)形象、設(shè)備利用率、變壓器容量等因素，3#梁場選用1臺(tái)輪胎式提梁機(jī)用于提梁、移梁和裝載。

4 結(jié)語

3#梁場的規(guī)劃設(shè)計(jì)施工體現(xiàn)著各參建單位建設(shè)人員的智慧和心血，通過多次現(xiàn)場調(diào)研、技術(shù)論證、布局優(yōu)化，總結(jié)出一套最佳的梁場建設(shè)方案，在此基礎(chǔ)上通過向國內(nèi)其他工程借鑒考察，結(jié)合自身特點(diǎn)選取一套最佳的U梁預(yù)制施工方案。其中出梁通道與制梁區(qū)呈橫“T＂字形布置、提梁區(qū)呈“目”字形硬化、雙層存梁、綠色覆蓋均取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，得到軌道交通工程領(lǐng)域各方的肯定和推廣。目前，該項(xiàng)目高架段U梁架設(shè)施工已全部完成，3#梁場保質(zhì)保量地完成了U梁預(yù)制架設(shè)任務(wù)，確保了全線如期橋通。為沿海城市地鐵軌道交通高架段預(yù)制U梁的生產(chǎn)、運(yùn)輸、架設(shè)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

[1] TZ203-2008，客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南[S]. 中國鐵道出版社，2009.

[2] 張宇寧. 先張法預(yù)應(yīng)力槽形梁設(shè)計(jì)與施工技術(shù)研究 [J]. 西南交通大學(xué)，2009.