某高速公路項目40mT梁預制場建設(shè)方案比選

摘 要：本文結(jié)合某高速公路項目T梁預制梁場建設(shè)選址、工藝、工期、工程造價、施工安全等因素，考慮橋面預制場建設(shè)及原有小箱梁預制梁場臺座改制兩種方案，在滿足工期、安全、質(zhì)量管理目標前提下，通過各項因素比選，最終確定適合本項目T梁預制場建設(shè)的施工方案。

關(guān)鍵詞：40mT梁;預制梁場建設(shè);安全;質(zhì)量;成本

1.工程概況

某高速公路工程項目某互通1#橋YZ21#、YZ22#、YY19-21#跨為40m預制T梁，共計37片。T梁高度2.5m，隔板間距0.64m+6.36m+6.5m×4+6.36m+0.64m，馬蹄寬度60cm，頂板寬度1.7m（2.05m），單片T梁重量最大136.5t，最大梁長40.1m。合同總體工期截止2020年6月份。項目共有小箱梁2324片，已完成2161片，現(xiàn)有小箱梁預制臺座34個，分為兩個預制區(qū)，每個預制區(qū)設(shè)置17個預制臺座，2個綁扎臺座，1個提梁臺座，每個預制區(qū)設(shè)有80t龍門吊2臺（起吊凈空8.5m），設(shè)有10t龍門吊1臺，橋面設(shè)有輪胎式80T龍門吊一對用于存梁梁板吊裝，預制梁鋼筋加工廠及拌合站、生活區(qū)設(shè)置在現(xiàn)有梁場兩側(cè)，距離50-20m以內(nèi)，梁板養(yǎng)護采用大魁河河流水，用電采用附近50m處630KW變壓器供電。施工按照某高速公路項目兩階段施工圖第二冊第七分冊 《主梁施工通用圖》TY10-9-01進行施工。

2.T梁預制梁場建設(shè)方案

結(jié)合本項目施工環(huán)境及地形地貌，擬定兩個方案進行T梁預制比選，第一是在原有箱梁預制場進行臺座改制，綜合節(jié)點工期、運梁通道等因素;第二是在已經(jīng)施工完橋面整體化層大雁2#橋27#至35#跨橋面進行T梁預制，須考慮龍門吊設(shè)置、電力供應(yīng)、材料轉(zhuǎn)運、臺座安裝拆除等因素。

2.1方案一

將現(xiàn)有預制Ⅱ區(qū)小箱梁臺座改制為40mT梁臺座，原有預制梁場為25m、30m小箱梁共用臺座支墩破除，臺座承載力及結(jié)構(gòu)尺寸與T梁預制臺座不相符，基礎(chǔ)需進行木樁（直徑10cm）+C30鋼筋混凝土擴大基礎(chǔ)加固處理，并考慮F匝道縱坡運梁通道建設(shè)、存梁區(qū)設(shè)置及施工工期要求。

40mT梁最大重量136.5t，較預制箱梁118t重17.5t，地基承載力須重新驗算。

梁場區(qū)表面多為素填土，下為淤泥層，（地基土強度較低），地基承載力采用60Kpa，用打入木樁的方法加強地基承載力，木樁采用φ10cm-4m長的松木。

2.1.1預制臺座地基設(shè)計

40米T梁臺座基礎(chǔ)：從上往下依次為：梁底模板采用5mm不銹鋼復合板，寬度60cm，梁底模板按3m一節(jié)，梁底模板下分布3根[10槽鋼分配梁，槽鋼兩側(cè)采用L30mm角鋼包邊。臺座采用I25工字鋼，工字鋼長為53cm，中間部分間距為50cm，端頭擴大基礎(chǔ)間距35cm;臺座基礎(chǔ)厚度30cm，寬150cm;梁端擴大基礎(chǔ)尺寸為長3.0m，寬3.0m，高0.5m，采用C30混凝土澆筑。

2.1.2臺座基礎(chǔ)驗算荷載

（1）梁體自重荷載：G=V*R，

V：梁體體積，

R：鋼筋混凝土容重，按2.6t/m3取值。40mT梁邊梁重量最大，取邊梁梁重136.5t/片計算。

（2）驗算項目：制梁臺座擴大基礎(chǔ)地基承載驗算

驗算取按最不利工況條件下受力情況進行驗算，其余情況不再進行驗算。

2.1.3復合地基承載力計算

地基均采用打入木樁加強承載力，打入木樁后的地基按復合地基計算，打入木樁其容許承載力按摩擦樁計算其單樁承載力，摩擦樁單樁承載力按下式計算：

Ra=U*∑α* li *τi

Ra：單樁承載力（KN）

U：樁周長（m）

α：土體影響系數(shù)，打入樁取1.0

li ：樁在第i層土內(nèi)的長度（m）

τi：第i層土的樁側(cè)摩阻力標準值（KPa）

現(xiàn)場采用松木木樁，松木胸徑為10cm，稍徑不小于6cm，平均直徑取8cm，單根長4m，松木。

根據(jù)地質(zhì)狀況計算臺座地基打入木樁單樁承載力。

Ra1=0.08*3.14*1.0*4*20=20.1KN（樁長范圍全部按淤泥質(zhì)層計算）。

采用面積比法計算復合地基承載力如下

Pf=m*P1+λ（1-m）P2

Pf：復合地基承載力（KPa）

m：面積置換率

P1：木樁的換算承載力（KPa）

P2： 樁間土的承載力（KPa）

λ：樁間土支承力發(fā)揮系數(shù)，取值0.7。

復合地基承載力計算表

綜上計算：復合地基承載力均為166.6KPa。

2.1.4基礎(chǔ)底承載力驗算

a.制梁臺座荷載分析

臺座受力情況1：臺座梁長范圍內(nèi)全部受力，即混凝土澆筑完成，還未拆除模板。

此情況下，由于梁體未進行張拉，預制臺座承受的荷載為均布荷載，荷載取值為梁體的鋼筋混凝土和模板的自重之和。

臺座受力情況2：梁臺座兩端受力，即在梁體預制后，梁體混凝土達到了設(shè)計和規(guī)范要求，完成了對梁體的張拉。張拉前已經(jīng)拆除了梁模板。

梁體在張拉后，梁中段產(chǎn)生上撓，中段部位有一定上拱量，因此梁體中段與臺座分離，梁體重量由臺座全長承受變?yōu)榕_座兩端承受梁體的全部重量。因此臺座兩端的地基承載力計算按臺座受力情況2的荷載進行計算，對于臺座中間段，按臺座受力情況1的荷載進行計算。

在臺座受力情況1下，制梁臺座梁長范圍內(nèi)承受均布荷載，荷載計算時按梁長方向取一延米進行計算。荷載按每延米的梁體、模板的自重，及臺座及基礎(chǔ)混凝土的自重相加，在計算荷載時混凝土容重取值按2.6t/m3。

在臺座受力情況2下，僅計算梁體自重產(chǎn)生的荷載，梁體全部荷載分布在臺座兩端，即每端承受的荷載為梁重荷載的1/2， 40mT梁進行驗算，邊梁自重最大，本次驗算按邊梁的梁自重進行驗算。

制梁臺座基礎(chǔ)承載力驗算表

b.結(jié)論：由上表得出，各部位擴大基礎(chǔ)承載力均大于荷載總和，且安全系數(shù)大于規(guī)范要求，滿足施工要求。

計劃改制預制T梁臺座8個，綁扎臺座2個（腹板+頂板綁扎臺座各1個），預制梁臺座采用定制型鋼臺座拼裝，目前材料已經(jīng)具備，T梁模板已經(jīng)運至現(xiàn)場具備施工條件。預制臺座布置具體詳見下圖。

該方案優(yōu)缺點：投入相對較小，且施工組織簡便，臨近生活區(qū)、鋼筋加工區(qū)、拌合站，材料無需轉(zhuǎn)運，施工工效相對較高;工期風險較大，可能會造成小箱梁工期滯后進而影響橋面系整體施工計劃，需加強施工組織及管理，橋面存梁及匝道梁板運輸風險相比較大。

2.2規(guī)劃方案二

在已完成橋面施工段大雁2#橋28-35#跨左右幅設(shè)置預制區(qū)及存梁區(qū)，可設(shè)置預制梁臺座6個，胎架臺座2個，存梁臺座3排，龍門吊采用30m跨徑，跨越左右幅中間護欄，右幅設(shè)置為預制區(qū)，左幅設(shè)置為存粱區(qū)，預制區(qū)、存粱區(qū)需預留行車通道。臺座基礎(chǔ)采用C40細石混凝土找平，安裝型鋼定制臺座。安裝跨徑30m的80t龍門吊2臺（需外租），并配置10t龍門吊1臺（需外租），龍門吊軌道基礎(chǔ)為0.6×0.2m，軌道長度165m，并考慮超高段縱橫坡影響。梁場距離變壓器300m。

該方案優(yōu)缺點：利用橋面進行橋面預制場建設(shè)，施工場地受限，龍門吊投入較大，原材料、半成品需轉(zhuǎn)運，成本相對較大，橋面污染嚴重，需進行臺座基礎(chǔ)建設(shè)及后續(xù)拆除，橋面安裝龍門吊安全風險較大，受承載力限制，不可在同一排臺座進行梁板張拉施工，對成品有一定的影響。

3.方案比選

預制梁場選擇考慮施工進度，施工配套設(shè)施及機械設(shè)備、人員等因素影響，以“場地布局科學合理，各工序有序施工無相互干擾，場內(nèi)材料運輸?shù)缆纷疃蹋鞴しN人員及機械配置合理，確保制梁進度計劃，保證制梁質(zhì)量安全，同時梁場的建設(shè)費用最低”為目的。因此，預制場布置原則主要考慮以下幾個因素。

3.1進度及生產(chǎn)因素

預制梁場的選址和梁場布置，首先應(yīng)該滿足施工進度要求，根據(jù)橋梁總體施工計劃，按排好梁的預制進度計劃，在確定了梁的預制計劃后，再進行梁場的整體布局和臺座數(shù)量的確定。同時還應(yīng)考慮梁場的供水、供電、交通運輸、場地地形地質(zhì)、周邊環(huán)境等條件因素。

按方案一（原有梁場改制臺座）：按計劃需在2019年12月25日開始臺座改制，屆時按施工計劃完成小箱梁預制2248片，剩余小箱梁76片，剩余小箱梁預制臺座14個，綁扎臺座2個，按每月每個臺座生產(chǎn)2.5片梁計，完成剩余小箱梁施工生產(chǎn)需要65天，考慮春節(jié)假期影響（30天計），2020年3月底可完成小箱梁預制。T梁臺座改制2020年1月15日完成施工，設(shè)置8個預制臺座，T梁預制2020年2月15日開始，每個臺座每月完成2片T梁預制，完成T梁預制需70天，故2020年4月底完成T梁預制。改制臺座方案施工工期能滿足總體施工計劃要求。

按方案二（橋面設(shè)置預制T梁臺座）：按計劃需在2019年11月25日開始梁場建設(shè)，包括龍門吊安裝，需45天，2020年1月初完成T梁梁場建設(shè)，根據(jù)施工場地條件可設(shè)置6個預制臺座，春節(jié)后2月15日開始進行梁板預制，按每個臺座每月完成2片T梁預制，完成T梁預制需90天，故2020年5月中旬完成T梁預制。橋梁梁板預制施工工期能滿足總體施工計劃要求，但相對方案一較滯后，而且橋面制梁可能存在材料、半成品銜接不暢，造成窩工等損失。

如考慮橋面建設(shè)T梁場，原有預制梁場生產(chǎn)小箱梁，按計劃可在2020年1月中旬完成全部小箱梁預制，較方案二可提前2個月完成小箱梁預制，考慮T梁施工生產(chǎn)完成較晚，場地拆除復墾較方案二晚3個月，方案二較方案一臨時租地費用較少。

故從施工工期及進度角度考慮，選擇在原有梁場改制臺座制梁更合理。

3.2交通因素

場內(nèi)施工所用的各種材料包括鋼材成品、半成品，混凝土、預應(yīng)力材料、倉庫存儲轉(zhuǎn)運等，以適應(yīng)場地運輸?shù)淖钚【嚯x為宜，杜絕二次運輸，保證材料運輸暢通。在原有梁場預制T梁不發(fā)生材料及半成品二次倒運;預制梁成品需轉(zhuǎn)運至橋面存儲，方案二較方案一平均運距增加1.5km。

3.3費用因素

預制梁建設(shè)考慮征地費用，材料及設(shè)備投入費用，設(shè)施安裝拆除費用。

場地租賃：按當?shù)刈赓U費用每平方每月8元計，原有預制梁場占地8200平方，方案一較方案二比較，多投資19.6萬元。

半成品材料：方案一在原有預制梁場進行T梁臺座建設(shè)施工，材料一次運輸存貯到位，不發(fā)生二次倒運費用。方案二在橋面進行梁場建設(shè)，由于預制梁鋼筋、水泥、混凝土、鋼絞線存儲在現(xiàn)有梁場內(nèi)，需進行二次倒運，每片梁發(fā)生二次倒運費用1.26萬元，故方案二較方案一多發(fā)生二次倒運費用46.6萬元。

梁板二次倒運：方案二不發(fā)生預制梁二次倒運，方案一需將成品梁板運至橋面存儲，每片梁二次倒運費0.15萬元，故方案一多發(fā)生梁板二次倒運費用5.55萬元。

設(shè)備：方案二需增設(shè)80t龍門吊一對，10t龍門吊一個，按進退場時間計算，需使用6個月，按租賃計算，一對80t龍門吊每月租賃費用5萬元，10t龍門吊每月租賃費用2萬元，龍門吊檢驗費用每臺0.65萬元，故方案二較方案一多發(fā)生費用44萬元。

臺座建設(shè)：測算方案一每個臺座建設(shè)費用2.5萬元，設(shè)置8個;方案二每個臺座安拆費用3.2萬元，設(shè)置6個。故方案一較方案二多投入0.8萬元。

綜合第3.3節(jié)方案二較方案一多投入65萬元。

3.4安全因素

預制場布置時考慮成品運輸通道安全性能及保證安全的措施費用。方案二需在橋面設(shè)置龍門吊，且龍門吊跨度較大，在考慮風力（臺風地區(qū)）等條件影響下，方案二安全風險較方案一更大，不確定因素較多，且橋面制梁在張拉后，橋面受荷載集中，可能會造成成品梁板承載超限。故選擇在現(xiàn)有預制梁場建設(shè)T梁臺座較為合理。

3.5環(huán)境影響因素

預制梁場存在振搗噪音，應(yīng)遠離居民居住區(qū)及辦公場所，橋面制梁距離大魁村北街居民民房較近，晚間施工混凝土會影響周邊居民休息。

4.結(jié)束語

通過現(xiàn)場勘測，結(jié)合本工程施工進展及成本、安全等方面，分析2個T梁預制場建設(shè)的各項影響因素，包括進度、安全、交通運輸、費用及環(huán)境因素，通過分析可知，本工程在原有梁場改制原有預制小箱梁臺座，建設(shè)T梁梁場更合理、更經(jīng)濟、更有效，故選擇方案一實施T梁梁場建設(shè)。建議在梁場建設(shè)時，考慮T梁運輸合理選用運梁機械，保證施工順利推進，在梁場建設(shè)時考慮提高功效，需設(shè)置T梁鋼筋綁扎胎架，節(jié)省臺座占用時間，加快梁板預制施工。

參考文獻：

（1）某高速公路工程項目大雁互通兩階段設(shè)計圖《主梁通用圖》。

（2）某高速公路項目實時性施工組織設(shè)計。

（3）甄寶山，現(xiàn)場制梁預制場選擇與布置[J] 鐵道建筑技術(shù)，2005（5）;P27-29。

（4）于亮清，施工現(xiàn)場橋梁預制場的選擇與布置[J] 山西建筑，2002，24（8）;P48-49.

（5）李玲玲等，橋上制梁預制梁場布置形式探討[J] 湖南交通科技，2013.02

（6）馮義濤，高速公路預制梁場規(guī)劃設(shè)計方案[J] ?鐵道建筑技術(shù)，

2017.05

（7）袁清虎，標準化T梁預制施工技術(shù)及工藝分析[J]交通世界2017.14

作者簡介：

嚴艷芬，女，1986年8月出生，江西新余人，中鐵二十四局集團新余公司工程師。