浅谈城市轨道交通工程预制梁场设计及生产优化研究

姜 彬

青岛市地铁十三号线有限公司，山东青岛 266000

1 工程背景

近年来全国各大城市大力推进城市轨道交通建设，某东部沿海城市为带动城市周边经济发展，计划建设一条连接城区与重要港口的轨道交通项目，该项目总体呈东北-西南走向，正线全长约70km，大部分采用高架形式建设，高架线采用单线U梁并置形式，全线共设置3个U梁预制场，共同承担全线三千余榀预制U梁的制运架任务。

3#梁场承担932榀U梁的预制安装任务。梁场划分为制梁区、存梁区、钢筋加工区、混凝土拌合区、办公生活区五个功能区，占地面积约两百余亩；预制U梁采用先张法工艺施工，制梁台座采用“一联三片”的布置形式，共设置36个制梁台座，205个存梁台座；设计生产能力6片/d。

2 预制场设计

2.1 梁场选址

梁场设计首先考虑选址问题，需根据线路途径现场实际情况选择合适场地进行建设。建设初期，经实地踏勘考察初拟若干方案进行比较，原则如下：

（1） 经济可行性：从征地、协调、运输等方面综合考虑费用，减轻投资压力；

（2） 技术可行性：选址方案需具备技术可行性，要求现场无不良地质，无重要管线，周边水源及电源便利，交通运输便捷。

经过比选与论证，3#梁场选址架梁区间中部，距离主线仅1.8km，紧邻城市道路及电网，地下水充沛且满足使用要求，可打井取水，地质情况良好，具有交通便利、综合运距短、不占用既有道路桥梁、场区范围内无重要管线、综合费用低、协调难度小等优点。

2.2 梁场规划

2.2.1 制梁区与出梁通道规划

目前多数先张法预制U梁梁场制梁台座布置形式均为纵向“一”字形，出梁通道与制梁区平行，存梁台座布置在出梁通道一侧。此种形式布置，提梁机将U梁从制梁区移运至存梁区时综合运距长、效率较为低下，且增加油耗。

将存梁区分别布置在出梁通道两侧，将出梁通道与制梁区呈横“T＂字形布置，如此布置可减少提梁机提梁综合运距及油耗，并减少出梁通道硬化面积，节约建设投资，提高土地利用效率；同时由于制梁区生产线并列布置，数控张拉设备通过滑轨仅依靠人工便可在生产线间转移，提高设备利用率。经比较，3#梁场存梁区选取“T＂字形布置方案。

图 1 出梁通道与制梁区呈横“T＂字形布置

2.2.2 存梁区规划

存梁区存梁台座数量需综合考虑梁场存梁数量，根据建设总工期要求，并综合考虑，为避免因正线区间架梁进度滞后导致出现U梁积压，无处存放的现象，制约U梁预制施工，需设置足够存梁台座。经过严密的技术论证和经济性比选，3#梁场决定采取门式钢构双层存梁方案，提高存梁区利用率，增加了存梁区容纳量。

经计算，与扩建存梁区增加单层存梁台座相比，当存梁数量每增加10片，采用双层存梁方式将节约费用约8.8万元，3#梁场存梁区设计有205个单层混凝土存梁台座，根据实际施工需求，对其中130个台座进行了增加门式钢构双层存梁台座改造，累计节约成本约114.4万元。

图2 双层存梁

2.2.3 其他区域规划

（1） 办公生活区远离生产区，减少噪音污染；

（2） 原材料进场道路单独规划，直接进入料仓区域，料车与运梁车分道行驶，既减少了安全隐患，又减少了扬尘污染；

（3） 根据轮胎式提梁机平移行走特点，在提梁区呈“目”字形硬化，减少硬化面积约2000m2；

（4） 采用封闭式钢筋加工场，内部划分原材存放区、加工区、半成品堆放区、行车区，标准化布置，工厂化施工。

3 生产效率优化

3.1 选取高效的施工工艺

目前预制薄壁U梁有后张法和先张法两种施工工艺，根据预制U梁施工特点，3#梁场选择采用先张法工艺进行生产施工。

与后张法U型梁相比，先张法U型梁具有以下特点：

（1） 无需布设波纹管，腹板及底板厚度进一步减小，跨中仅26cm，结构自重减轻，节省成本，方便钢绞线安装；

（2） 制梁台座可采用“一联多片”形式，一次张拉多片U梁，无需压浆，施工效率高，便于施工质量控制；

（3） 常温条件下，混凝土浇筑完成4d左右即可达到放张要求，提梁出模，制梁台座占用时间短，模板利用率高。

3.2 制梁台座形式

与后张法施工工艺不同，先张法预制梁一次可多片生产。先张法U型梁制梁台座一般采用“一联一片”、“一联二片”“一联三片”等布置形式。不同布置形式施工工效、工装配置不尽相同。 工效、工装对比见表1。

表1 工效、工装对比

由表1可知“一联一片”、“一联二片”施工效率低、需配置更多张拉设施，大幅度增加土建、工装成本，因此，3#梁场选用“一联三片”布置方式。

3.3 制梁台座数量计算

根据有效工期、预制U梁数量、制梁台座形式等因素进行台座数量计算：

C——台座数量 （个）；

Z——预制U梁总数 （片），3#梁场U梁预制数量为932片；

D——有效施工天数 （d），综合考虑下部结构进度、施工组织、当地气候等因素，每月有效施工天数按照20d考虑，工期8个月，有效施工天数160d；

T——每个台座每天生产U梁数量 （片/d），“一联三片”形式每个台座6天一个生产循环，每天生产U梁数量为

T=1/2÷3=1/6片/d

由公式（1）计算得C=35，3#梁场配置12条“一联三片”生产线，共设置36个制梁台座。

3.4 提梁设备选型

目前，预制梁场提梁设备普遍采用轮胎式起重机或轮轨式起重机。若采用轮轨式起重机，存梁台座与制梁台座纵向必须布置于同一轴线上；若采用轮胎式起重机，制存梁台座可根据场地形状自由布置。综合考虑3#梁场场内形象、设备利用率、变压器容量等因素，3#梁场选用1台轮胎式提梁机用于提梁、移梁和装载。

4 结语

3#梁场的规划设计施工体现着各参建单位建设人员的智慧和心血，通过多次现场调研、技术论证、布局优化，总结出一套最佳的梁场建设方案，在此基础上通过向国内其他工程借鉴考察，结合自身特点选取一套最佳的U梁预制施工方案。其中出梁通道与制梁区呈横“T＂字形布置、提梁区呈“目”字形硬化、双层存梁、绿色覆盖均取得了较好的经济效益和社会效益，得到轨道交通工程领域各方的肯定和推广。目前，该项目高架段U梁架设施工已全部完成，3#梁场保质保量地完成了U梁预制架设任务，确保了全线如期桥通。为沿海城市地铁轨道交通高架段预制U梁的生产、运输、架设积累了宝贵的经验。

[1] TZ203-2008，客货共线铁路桥涵工程施工技术指南[S]. 中国铁道出版社，2009.

[2] 张宇宁. 先张法预应力槽形梁设计与施工技术研究 [J]. 西南交通大学，2009.