铁路工程建设中的简支箱梁梁场预制施工技术

2021-06-25郑超

建材与装饰 2021年18期

郑超

（中铁二十五局集团第三工程有限公司，湖南长沙 410007）

1 铁路工程与简支箱梁概述

1.1 铁路工程

铁路工程指的是铁路上的各种土木工程设施，也指修建铁路各个阶段中所应用的技术[1]。若按照轨距划分，将铁路划分为标准轨距铁路、窄轨铁路以及宽轨铁路等类型；按照牵引动力划分，将铁路分为蒸汽牵引、电力牵引以及内燃牵引等类型；按照任务以及运量划分，则将铁路分为为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级及地方铁路。

1.2 简支箱梁

在铁路工程建设中应用简支箱梁结构有助于加快施工进度、提高施工质量、增强施工安全性，并降低后续维修难度，为此简支箱梁在铁路工程中的应用范围较为广泛。

箱梁指的是桥梁工程中梁的一种，内部是空心的，上部有翼缘，形状类似于箱子，所以被称之为箱梁。简支箱梁指的是将一联连续梁分成几段，每段长约一孔，各段在预制场预制后张拉正弯矩钢束，移运吊放到墩台顶的临时支座上成简支状态。

2 梁场选址

梁场的规模与范围影响着制梁的工期与成本，为了控制工期与成本，应该根据实际情况明确梁场的选址，即根据铺架计划和实际情况明确选址。同时，在选址过程中综合考虑交通情况、地质情况、材料运输以及气象变化情况，确保所有梁场的位置科学合理[2]；其次，在建设梁场的过程中应坚持因地制宜、成本合适、安全性高等原则，根据箱梁技术的特点以及地势情况统筹规划。

2.1 运距与架梁速度的关系

架梁作业主要包括过孔、拖梁、落梁就位、砂浆锚固等环节，其中过孔与落梁就位约耗耗费1h，拖梁耗费2h，砂浆锚固耗费约2h，整个流程大约需要6h。运梁作业包括提梁、运梁行走、喂梁以及空车返回，其中提梁会消耗1h，喂梁耗时1.5h，运梁行走的时间应根据运距以及重车运行速度计算，空车返回的时间根据运距以及空车运行速度计算[3]。如果一个梁场有1套运架设备，若按照每天24h进行运架作业，那么运距和架梁功效之间的关系如表1所示。

表1 运距与架梁功效之间的关系

2.2 合理确定运架梁半径

（1）从施工的总工期角度来看，后续无砟轨道施工的运架梁半径在15km之内，制架周期也应该在1～2年内，所以若根据一个梁场有一套运架设备来算，运架梁的半径在10～15km范围内较为合适。

（2）从经济性角度来看，箱梁预制数量若过少则无法满足盈亏平衡点的制梁数量要求。因此，对于一个每天产能是1榀的梁场来说，制梁数量超过300榀。若梁场的产能为2榀，制梁数量超过600榀，即每个制梁台座至少预制60榀箱梁。运梁车在运输过程中会遇到通过性这一问题，在综合考虑这一问题后需采用特殊的路基处理方式处理架梁通道，或者利用低位架桥机牵引过隧道的方式。

（3）从运梁车通过性这一角度来看，在综合分析隧道、特殊桥梁等因素对架梁的影响后，应采用低位架桥机或运架一体机过隧道的方案。

2.3 制定梁场土建施工方案

整孔简支箱梁的自身重量非常大，且对制梁台座与存梁台座基础的不均匀沉降有较高的要求，即要求四角高差在2mm之内，为此在明确梁场位置之后开展地质勘探工作。同时，将地质勘探的结果当作结构设计的依据，委托优质的设计单位负责设计工作，并从中选取结构安全可靠、成本低的方案。

2.4 估算梁场占地面积

梁场应用的是单层存梁，经过计算发现每个制梁台座的占地面积大约在15000m2，若计算制梁区、存梁区、喂梁区、混凝土拌合站与砂石料存放区、钢筋加工与绑扎存放区以及办公生活保障区，梁场的占地面积按照每一个台座占地13000m2计算。若坚持环保、节约土地等原则，综合考虑不均匀沉降、存梁受力检算等情况进行双层存梁，若工期允许可利用车站红线内用地建场，并充分利用车站红线用地建场。但是双层存梁的载荷非常大，普通材料无法承受这种载荷，导致双层存梁这种方式没有得到普遍应用，然而近年来我国部分企业在不断优化工艺和材料，为双层存梁的应用奠定基础。

3 平面布置

平面布置指的是根据制梁设施的数量明确设施在梁场中的布置方案。

3.1 箱梁预制生产线的布置方式

若是单条箱梁生产线按照直线方式布置，即按照钢筋绑扎台座、制梁台座、内模支架的顺序布置。若是两条以上箱梁生产线按照平行方式交错分布，但是在分布时明确纵向间距与横向间距，其中纵向间距应分析提梁机的跨度、长度与宽度以及钢绞线预留长度等因素，横向间距需考虑制梁台座间材料设备吊装运输以及制梁区龙门式起重机的跨度。

3.2 制梁工序

当前，经常应用整体式固定外模、全液压托拉式内模的方式制梁。在这一工序中，外模与台座是固定的，内模是通过内模支架和反轨轮由卷扬机牵引进行拆模和作业，同时利用定尺油油缸控制内模的尺寸。

3.3 制梁周期

在不同地区制梁周期不同，例如在南方地区制梁周期都在5d左右，而在北方地区由于混凝土养护时间较长，所以制梁周期为6d。根据相关公式求出内膜使用率为94%，外模与台座的使用率为97%。

3.4 明确制梁台座数量

根据制梁工序、设备配置、制梁周期以及梁场产能明确制梁台座的数量，即根据N=TK（其中：N-制梁台座的数量；K-梁场产能；T-单个台座质量周期）这一公式计算制梁台座的数量。

3.5 明确存梁台座数量

台座数量会受到多种因素的影响，例如场地面积、制梁规模、需求、原材料供应、梁板使用等，但从实际情况来看存梁台座的数量是由箱梁在存梁台座上的最短存放时间以及梁场产能决定的。从理论层面来看，可以根据M=TK（M是理论上的最少存梁台座数量，K指的是梁场的产能，而T指的是箱梁在存梁台座上最短的存放时间）这一公式计算最少存梁台座的数量。但从实际情况来看，制架存梁是协调的过程，制梁进度前慢后快，而架梁进度是前快后慢。同时，在施工过程中也可能会出现运架设备无法及时进场、设备出现故障、架梁通道存在特殊路基段地基处理等情况，可能会对运架施工造成影响，设备整修时间、假设主体时间、场地清理时间等因素也会影响到施工，因此在计算实际最少存梁台座数量时取理论存梁台座数量的10%～30%，增强存梁台座数量计算的合理性。

3.6 梁场布置

根据制梁场的制梁工序以及生产效率明确制梁台座以及存梁台座的数量和具体的布置方式，同时应该根据实际情况选择制梁设备工装。一般情况下，制梁台座与存梁台座的布置方式有两种，即纵列式布置与横列式布置，其中横列式布置是最为常用的布置方式，比较适用于大型梁场，只利用一台提梁机或多台横移台车即可，操作较为简单；其次，根据功能将梁场划分为六个区域，即制梁区、存梁区、喂梁区、钢筋储存与加工区、砂石料储存于混凝土搅拌区以及办公与生活保障区。根据工业化思路划分各个区域，实现各个区域的紧凑合理，确保区域划分不仅符合制梁工艺的需求，也符合箱梁提运架设备安装与拆运的需求、静载试验的需求，并保障区域划分满足防火、环保等要求，增强供水、供电的便利性。

4 设备配套

若想将箱梁移出制梁台座可采用两种方式，第一种是利用提梁机将箱梁提吊出来，第二种是利用横移台车将箱梁移出。

如果按照36h可完成一个底腹板钢筋骨架，24h可完成一个顶板钢筋骨架的绑扎功效，配置底腹板绑扎胎具以及顶板钢筋绑扎胎具；其次，对于固定式外模的制梁台位，因为内膜的使用率达到95%，外模以及台座的使用率达到100%，所以内模板与外模板的数量应该与台座的数量相等，若是单条生产线相邻台座之间可以共用内模。

此外，根据梁场的产能以及设备的利用率选择设备。一般情况下，配备4～5辆混凝土输送车运送、一台混凝土搅拌站，同时一个台座配备2台混凝土地泵和2套布料机。

5 箱梁预制质量控制要点

在进行箱梁预制施工时，将钢筋、模板、混凝土以及预应力当作质量控制要点，并以原材料-工序-成品检验为主线，有效控制工序过程，实现各个工序之间的衔接循环。同时，在施工时加大对预应力预、初、终张拉与混凝土浇筑这些过程的质量控制力度。在进场时检验钢筋，之后做好钢筋加工、钢筋骨架绑扎等工作，检验钢绞线锚具的质量、混凝土原材料质量，提高模板调整、混凝土拌和、蒸气养护以及孔道压降等环节的施工质量，这样才能够提高箱梁预制质量。