客专箱梁预制场规划设计及方案比选

2022-09-11

1 引言

随着我国客专高速铁路的快速兴起, 现代桥梁建筑技术的日益提高和发展, 使得大跨径混凝土桥梁的应用越来越广, 客专箱梁场的建设规模和数量普遍夸张, 其建厂及规划设计成本高, 如何在保证工期及工程质量的前提下合理规划设计成为各工程公司及项目的重点。

2 梁场选址的几种情况

常见的梁场选址有路基边、桥梁边建场与线路平行或垂直布置, 同时还必须考虑场地位置范围内地质及土石方工程量大小以及周边交通线路能否满足梁场大型运架设备进场等因素。

2.1 桥梁边建场

常见于线路桥梁比例高且特大桥较长的情况, 考虑到工期及架梁成本等因素预制场一般设置在桥梁中间位置, 箱梁上桥及架设方式为2台450t跨墩龙门吊提梁上桥, 并采用900t运梁车配合架桥机架梁同时场内配置2台450t龙门吊, 在规划时需要考虑给桥机调头预留足够空间, 桥位边建场布置示意图见图1:

2.2 路基边建场

路基边建场适合于在线路两个桥梁之间有路基并且往两个架梁方向数量相差不大时采用。运梁车沿路基运梁至架桥机处喂梁, 再采用架桥机沿路基上线进行一体化运架梁作业, 采用此种布置只需要在场内布置2台450t提梁机进行提梁作业, 无需设置跨墩龙门吊, 建场示意图见图2:

从成本方面考虑:路基边建场可减少2台450t跨墩龙门吊设备投入, 同时可根据现场实际情况灵活调整场地标高和上线位置减少临时工程量, 此种方式最经济。随着客专建设中桥梁比例的提高, 且特大桥增加, 只能选择在桥位边建场, 除此之外路基边建场应该是梁场建设的首选。

3 梁场的规划设计

梁场位置确定后应该根据生产任务和现场实际情况以及公司可利用现有大型设备进行规划, 在确定提、运、架方式后进行场地的规划设计, 选定主要工艺和设备设施, 下面就从模板配置、钢筋加工和绑扎、混凝土浇筑方式、制存梁台座布置方式、箱梁移运、水电路设置等方面进行简要方案比选。

3.1 模板的配置

外模板有固定和移动式两种, 固定式模板与台座1:1对应配置, 移动式模板可按1:2配置, 即2个制梁台座配置1套外模板, 内模板根据工期和当地气温情况可按1:0.75比例配置, 即4套外模板配置3套内模板。

从成本方面考虑:一套箱梁外模板价值约100万左右, 采用移动式模板可明显节约成本但是由于采用移动式外模施工时需要重新调整外模, 且需要配置移模小车, 布设钢轨等基础投入, 对场内运输交通干扰较大, 施工组织相对复杂。虽然采用固定式模板成本相对较高, 但是从现场实际操作来看采用固定式外模板更有利于施工质量的保证和施工, 目前采用移动式外模的相对较少, 具体采用何种方式还应该根据本单位现有模板情况及施工习惯来确定。

3.2 钢筋加工

梁场钢筋加工当前一般采用两种方式:一种采用普通钢筋加工设备集中加工, 另一种采用自动化钢筋加工设备加工。

从成本方面考虑:一套钢筋加工设备价值约50万左右, 比采用普通钢筋加工设备贵约40万, 但是从长远和施工组织上面来看, 采用自动化钢筋加工设备精度高、速度快, 最重要的是可以节约施工作业人员极大地降低加工成本。建议在生产量大的梁场配置钢筋自动化加工设备。

3.3 钢筋绑扎

钢筋绑扎目前主要采用整体绑扎和分体绑扎两种方式。

从成本方面考虑, 整体绑扎的优点是绑扎胎具占地少, 减少了征地费用且钢筋笼的整体性比较好, 减少了后续顶底板钢筋连接的工作量, 其加工制作成本与分体绑扎相差不大, 但是整体绑扎由于在绑扎工艺上需要在钢筋笼内部安设内支撑架并且在吊装入模板前拆除, 并且在绑扎过程中严格按绑扎顺序作业, 在作业过程中克服走行不便等诸多因素, 所以在同等时间要求情况下绑扎1孔梁体钢筋笼整体绑扎胎具增加约3000元。建议在有场地允许的情况下采用分体绑扎。

3.4 混凝土浇筑及运输

混凝土输送有方式一般有三种:第一种是采用混凝土拖泵+泵管+布料机方式, 采用泵送管道辐射至每个制梁台座, 通过泵管进入台座布料机布料。第二种是采用混凝土输送罐车+混凝土拖泵+布料机布料方式。第三种是混凝土运输罐车+汽车泵方式。

从成本方面考虑:采用第一种方式相对第二种方式可减少混凝土运输罐车的的使用和维修保养费用, 并且在梁场布置时不需要考虑汽车运输通道, 节约了征地, 梁场布置比较紧凑, 但是采用此种方式存在泵管损耗大, 另外由于采用远距离泵送对混凝土性能要求较高。采用第二种方式混凝土成本相对偏高, 5台罐车每月增加成本至少12万元。采用第三种方式费用最高但是可以节约布料机设备采购费用。

从施工组织方面来看第一种浇筑方式对混凝土和易性要求较高, 清理泵管费工费时, 必须对混凝土的和易性进行严格的控制, 但是对混凝土外观质量有利, 避免了施工冷缝的出现。第二种方式运输罐车在运送卸料过程中会出现中断, 浇筑时间普遍增加1-2小时容易造成梁体出现冷缝, 但是后两种方式布置比较灵活没有管道堵塞的危害。现场相对紧凑适合采用第一种浇筑方式, 在场内比较开阔道路交通畅通或采用轮胎式搬运机提吊梁作业时也常采用第二种方式进行混凝土浇筑。

3.5 制梁台座的设计布局

制梁台座有并排布置、错位布置、和一字型布置三种, 见图3、图4、图5所示, 日生产量大的梁场常采用并排和错位布置。

从施工组织方面来看采用错位布置需要浇筑完一孔箱梁后移动布料机重新接管, 箱梁不能连续浇筑, 如采用上述第一种混凝土浇筑方式还会相应增加混凝土泵送管道的长度, 所以在采用第一种方式进行混凝土浇筑作业的梁场建议并排设置制梁台座。从适用范围来看当梁场采用滑移动或900吨轮轨式提梁机进行场内倒运时宜采用错位布置, 制梁生产任务少时可用一字型布置, 但因台座间干扰影响较大一般采用较少。

3.6 存梁台座的布置

存梁台座有单层和双层存梁台座两种形式, 因对沉降要求较高一般将存梁台座布置在地质条件较好的范围内以减少地基处理费用。在龙门吊跨度范围内设置2排存梁台座, 或利用空间进行高低位布置3排存梁台座, 见图6、图7所示。从施工组织方面来看并排布置3排存梁台座可以大量节约临时征地, 但由于需要高低位放置, 同时存梁必须严格按架梁顺序排列, 这就增加了箱梁在场内的倒运次数, 对现场组织要求较高。

3.7 箱梁场内的转运

场内倒运有提梁和滑移两种方式, 滑移就是采用2台移梁小车托运起箱梁4个支点在固定的钢轨上走行, 提梁吊移有采用2台450t龙门吊、轮胎式搬运机、900t轮轨式提梁机3种设备配置组合。

从成本方面来看采用滑移方式只需要配置3套移梁设备, 设备成本仅为70万每套, 可节约设备购置费用。但是滑移对制存梁台座的设计都有一定的要求, 箱梁外模需要拆除一边为滑移梁体留出空间, 然后复位调整, 耗工耗时不利于快速生产, 并且滑移轨道基础要求更高基础处理费用增加较大, 总体来看采用滑移较少, 建议优先采用轮胎式搬运机和450t龙门吊提梁。

3.8 场内水电

场内水电规划一般也有两种方式, 水路规划可采用单独修建临时主水沟配合设置辅助水沟方式, 也有采用利用场内轨道基础临时工程在基础上预留沟槽进行排水方式。场内电路布置有架空、埋地以及滑线等多种组合布置方式。

利用既有临时工程基础排水无需设置主水沟成本费用最低, 但排水断面也受到一定程度的限制尤其是在降雨量大的地区如出现暴雨无法及时排水对设备和基础造成较大安全隐患, 采用单独设置主、辅排水沟可以灵活设置很好地控制了场内排水。建议优先考虑设置主、辅排水沟, 在降雨量不大的地方可采用利用轨道基础设置沟槽排水, 场内电路布置同样建议埋地布设, 避免施工作业的干扰, 制梁区内龙门吊用电采用滑线进行组合布置, 以确保用电安全可靠。