铁路箱梁预制梁场建设的优化方案

刘蔚林

（中铁工程设计咨询集团有限公司，北京100055）

1 工程概况

某工程A 制梁场，依据原方案需建设在DK10+700 线路右侧区域，项目所在地主要为农业用地；施工区域内环境复杂度高，有大量居民区，且整平量达到了70m3。考虑到此问题，对梁场建设区域做了进一步改进，将其变更为DK08+200 线路左侧，此处多为空地，不存在过多的征拆费用；区域内地势平坦，有效减少整平量。还需展开B 预制梁场建设工作，依据原方案需建设在DK86+900 线路左侧区域，但该处主要以林地与耕地居多，且有村庄存在于此。基于此，对梁场建设区域做进一步改进，即变更为DK85+400 线路右侧，该区域远离居民区，且避免了新建便道的麻烦，符合施工要求。

2 基础处理优化

分析大量历史经验得知，铁路预制梁场建设费用成本较高，以基础处理费用最为突出，占总量的63%左右，这意味着做好基础设计工作尤为重要。一方面，要提升基础结构的承载力；另一方面，要尽可能控制基础处理成本。合理的优化方案必须注重基础形式与结构物2 方面，在本项目中，使用到了大量钻孔灌注桩，基于对地基承载力的分析，进一步优化为CFG桩，以有效缩减基础处理成本。参考地质勘察资料，在此基础上展开地基承载力分析工作，多因素对比后确定合适的基础形式，具体内容见表1。

表1 箱梁场常有地基处理形式统计

考虑到梁场结构在运行中的使用频率以及损毁问题，对构筑物做进一步划分，分为重要结构物与一般结构物，并分别赋予不同的结构重要系数。

3 运梁方式优化

注重运梁上桥方式的选择：利用运梁车将施工所需结构经由便道就位于指定区域；利用跨吨龙门将箱梁置于运输车中，并进一步到达指定架设区域。

基于B 预制梁场原方案，既定在大桥65～67 号桥墩上适配施工所需的2 台跨墩龙轨式提梁机，以实现吊装箱梁上桥的效果。轨道总长度为115m，采用的是CFG 桩，桩间土处理施工使用到三合土，在此基础上做进一步压实处理，条形梁基于C30 钢混混凝土材料制作而成。受实际施工环境变动，更改了制梁场建设区域，此时路基填筑高度明显下降，基于提梁机便可完成装梁作业，通过设置运梁便道的方式以达到运梁车上桥的效果。分析项目所在区域地形情况以及运梁车性能，将整个运梁便道划分为3 个阶段：场内30m 移梁通道与运梁便道衔接区域，长度50m；爬坡段，长度150m；运梁便道与路基衔接区域，长度为50m。

分析实际地形得知，运梁便道施工要解决6.2m 高差问题，同时考虑到设备运行状况，经分析后将综合坡度设定为2.8%，形成的运梁便道总宽度13.4m。经多方面对比后，考虑到建设成本、使用性能等多方面因素，改进后的方案更具可行性，相比于450t 跨墩龙门方案而言，所需成本减少了284.96万元。

3.1 运梁方式选择原则

从不同角度出发，运梁方式的选择需遵循以下原则：

1）分析填筑与开挖土石方实际状况，通常情况下以低矮路基的运梁方式为宜。

2）分析梁场所在区域的地质情况，若梁场与两端桥头处于较大间距状态，则选用跨墩龙门方式。

3）分析结构物规格，若高度过大，较为可行的是跨墩龙门方式。

3.22 种方式的优缺点

运梁便道具有较高可行性，施工效率高，可与路基一同展开施工作业；易于维护，且无需特意安排专员，所需成本也更低；无需使用特种设备，有效控制安全风险等优势。当然，也存在一定的局限性问题，如伴随填方施工的持续推进，填方后期需运走，以免给路基边坡稳定性造成影响；且存在爬坡路段，加大了运梁车施工难度。

跨墩龙门的主要优势则是工程效率高，且仅需要小面积便可展开施工作业，不存在新征用土地的问题。但该方案也存在着一定的局限性，如建设周期较长，加大了地基处理工作量，竣工后若要达到复耕效果难度较大，存在大量废料浪费问题，不符合环保施工的基本理念；对人员与配套设备的要求较高，加大了管理与维护难度；使用到了450t 轮轨式提梁机这一特种设备，在运行过程中普遍存在较大风险。

3.3 场内布局优化

分析所在区域地形情况，在不影响大型设备行走的基础上，尽可能缩小整平面积。关于梁场坡度的设置，A 制梁场以横向1%、纵向1.5%为宜，且采用双面坡度方案，提升施工效率，土方倒运量缩减了1×105m3。为推动拌和站施工持续进行，缩减大棚使用面积，适配的配料机要呈“一”字形[1]。在梁场周边适配库房、配单房等基础设置，达到集约型配套的效果，有效缩减场地资源。同时展开进场通道和提梁转向通道的设置，以起到节材的效果。

3.4 附属设施优化

在支墩顶部设置轨轮装置，方便箱梁预制过程中梁体内模的顺利移动，摆脱对50t 龙门吊的依赖性，在展开箱梁预制时可大幅缩减对龙门吊的占用时间，单孔预制可节省2h 左右，确保龙门吊能够被应用于钢筋骨架吊装作业中。在展开梁场排水管布设时，兼并展开蒸汽管设置，二者达到紧密贴合状态，最后使用保温棉对2 类管道做进一步的包裹，抵御冬季低温的影响。此外，要做好对提梁通道周边2m 范围的处理，浇筑5cm 厚混凝土并达到硬化状态，形成的平台可为压浆台车、施工材料提供存放场所，在提梁机行走过程中并不会对存梁区压浆作业造成不良影响，避免了挪移压浆设备的麻烦。

4 制存梁台座数设置优化

为满足双层存梁台座存梁要求，需注重工艺优化，可充分利用架梁准备过程中所得的预制存梁，由此达到提高架梁进度的效果。换言之，要求双层存梁台座的下层存梁必须达到饱和状态，一方面可明显缩短预制梁的存放时间，另一方面推动了梁场运架作业的持续开展[2]。关于存梁台座上层梁，施工中需要在架梁达到饱和状态后存放，架梁过程中以箱梁运距为准合理设置架梁速度，且此环节与制梁相对独立，彼此互不干扰。因此，架梁开始后，若制梁数量低于架梁量，则极易引发制梁存放亏损问题（表明无法达到架梁准备阶段所提出的存梁数量要求）。持续施工且完成上层梁架设后，综合考虑制梁效率、箱梁运距等因素，在此基础上确定合适的架梁工期。并计算各制存梁台座的使用状况，看是否达到工期要求。

经施工现场各方商讨后，确定了架梁速度最低值，即1 孔/d。若遵循传统方式进一步确定预制台座，所需数量最少为5 个。与此同时，当制梁台座数量为3 个或4 个时，所适配的制梁进度需进一步调整，为0.6 孔/d 或0.8 孔/d，随之带来了可操作性欠佳的问题。

制订优化方法：若某铁路工程因发展需求而建设1 处制存梁场，假定本工程中制梁台座数量为N，工程工期28d，出于对工期要求，确定制梁精度为ω（满足ω=N/5 要求）。通过对架设方向、箱梁运距（S）的分析，针对本次架梁工程共划分为6个子过程i，进一步求得与架梁进度Vi的关系，具体内容如表2 所示。

架梁顺序 箱梁运距/km 子过程i 取值 架梁进度Vi/（孔/d）0≤S≤8 1 28≤S≤12 2 1.512≤S≤20 3 1后架方向先架方向0≤S≤8 4 28≤S≤12 5 1.512≤S≤20 6 1

基于对上述内容分析得知，若第i个子过程所对应的架梁进度明显超过制梁进度，会随之产生架梁孔与制梁孔差值δi，具体可通过式（1）表示：

式中，ti为第i个子过程架梁时间，d；Xi为第i个子过程实际发生的架梁数；w为平均制梁进度，%；λi为架梁时间，d。

在上述基础上，进一步对制存梁场展开分析，通过式（2）求得在许可范围内的架梁总工期T：

由此得知，在不影响工期的前提下，基于传统方法时制梁台座数量为10 个，且需要的存梁台座为70 个。经优化处理后，制梁台座数量为7 个，并且大幅减少了存梁台座数量，仅为49 个，减幅为30%，依据现行工程造价，减少投资240 万元，同时也节约了16%的场地占用。

5 结语

综上所述，铁路预制梁场建设工作至关重要，会对后续施工带来直接影响，但项目占地面积大、周边环境复杂度高，必须注重预制梁场的选址、方案选择等工作，在保障质量的同时缩减工程成本。