高速铁路40 m简支箱梁运架分离方案工程造价研究

2021-09-12黄玉刚

铁道科学与工程学报 2021年8期

黄玉刚

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉430063)

近年来，我国高铁项目建设已步入智慧化、信息化时代，自主创新能力不断增强。双线整孔简支箱梁建造跨度不断刷新纪录，智慧梁场成为新的标杆。重点建设项目的实施也给我国大型工装设备的研制带来机遇，1 000 t 级满足20～40 m双线整孔简支箱梁制架需求的搬梁机、运梁车、架桥机等重装设备应运而生。40 m 箱梁大面积推广应用的实践证明，社会效益明显，可以替代短跨连续梁型，对跨越公路、河道、既有铁路等建筑物有了新的选择方案；与32 m 箱梁比较，缩短架梁工期，综合经济指标水平基本持平。40 m 跨简支箱梁从试制到全面推广，凝聚科研和工程技术人员的心血与智慧。曹凤洁等[1−2]分别就高速铁路40 m 混凝土箱梁预制关键技术、标准化预制箱梁施工技术创新进行了总结；叶阳升等[3−4]分别就高速铁路跨度40 m 预制简支箱梁建造技术、高速铁路跨度40 m 与32 m 简支箱梁建造技术对比等进行全面深入研究；郭吉祥[5]对1 000 t轮胎式搬梁机设计及有限元的分析，从理论依据到现场实操论证其设备的工效稳定；唐娅玲等[6]介绍了高速铁路1 000 t/40 m过隧运梁车车体结构设计；舒建平[7]介绍了1 000 t 级高速铁路简支槽型梁运架装备研制；盛宝安等[8]对40 m跨1 000 t简支箱梁架桥机的机械性能进行了分析；余多多[9]介绍了40 m高速铁路预制箱梁钢筋吊具构造及设计；杨心怡等[10]对高速铁路40 m 简支箱梁截面关键尺寸设计进行研究；李世龙等[11]介绍了郑济高铁40 m 简支箱梁制运架施工设备的配置与选型。因此，在40 m 箱梁建造技术成熟、运架工装设备运行工况稳定的当下，有条件、有必要对40 m 箱梁预制、运输、架设等缺项定额进行深入研究，以期为40 m 与32 m 箱梁设计方案经济比较提供造价参考依据。目前使用的《铁路工程预算定额第二册桥涵工程》[12]，没有40 m 双线整孔箱梁的预制、运输、架设等子目，需要按照工程造价行业标准以单价分析形式补充缺项定额子目，满足概算编制精度要求。

1 40 m 箱梁预制、运输、架设等单价分析

本文遵循国家铁路局国铁科法〔2014〕31 号文发布的《铁路工程造价标准管理办法》有关要求[13]，以现行《铁路基本建设工程设计概(预)算编制办法》[14]《铁路基本建设工程设计概(预)算费用定额》[15]《铁路工程基本定额》[16]《铁路工程施工机具台班费用定额》[17]《铁路工程材料基期价格》[18]《铁路工程预算定额第二册桥涵工程》《铁路工程预算定额第一册路基工程》[19]等为依据，就缺项定额子目的补充分析思路进行论述。

1.1 40 m箱梁制梁工效

时速350 km 无砟轨道40 m 简支箱梁，长40.6 m，跨度为39.3 m，梁高3.235 m，腹板厚0.36 m，混凝土用量为370.86 m3，梁重约925 t。

40 m 箱梁的制梁工艺实现了数控、机电一体、自动和信息化：钢筋采用数控设备加工；内模为自驱式液压钢模板；箱梁钢筋预扎自动升降内架；养护自控化；梁体锚固体系采用自锚式拉丝体系，张拉设备一键启动操作实现预应力张拉、持荷、锚固全过程自动控制等；梁场实现信息化平台管理。从已经大面积推广40 m 箱梁的铁路项目建设实施情况统计分析，40 m 单榀箱梁预制周期约为4 d，综合考虑到全国区域性差异，40 m 与32 m 单榀箱梁预制成型周期(即工效)可按等同考虑。见表1。

表1 40 m单榀箱梁成型周期表Table 1 Forming cycle table of 40 m single-thrust box girder

1.2 40 m 箱梁运架工效

40 m 箱梁运架设备为1 000 t 级，跨墩龙门吊为2×500 t 级。1 000 t 运梁车，桥上装梁1 h，重载时速3 km，空载时速5 km；1 000 t 架桥机架设1榀箱梁约6 h(不含制作灌浆等强)。运架梁工效与900 t 级运架设备工效一致，即1 000 t 级运架补充单价分析可参考现行桥梁定额中900 t 级的人工、机械台班消耗量。

1.3 40 m 箱梁运架机具台班补充费用单价

根据《铁路工程造价标准管理办法》规定，调查收集1 000 t 级架桥机、运梁车、搬梁机和2×500 t 轮轨式提梁机等设备到工地除税价格、主要技术参数(总功率)资料；参照《铁路工程施工机具台班费用定额》残值率、检修、维护等系数和耐用总台班(1 800)；为避免运梁车司机疲劳驾驶(连续工作不得超过2 h)，箱梁运梁车台班按2 名司机配置；由于目前高铁建设项目仍然以32 m 箱梁为主，40 m 箱梁在梁场的预制数量一般不超过400榀，暂按3 个梁场摊销1 000 t 级架桥机、运梁车、搬梁机和2×500 t 轮轨式提梁机等设备费用，即耐用总台班取1 200。本文40 m 箱梁制、运、架机具耐用总台班量分别按1 800，1 200进行分析。分析结果见表2。

表2 机具台班费用补充单价Table 2 Supplementary unit price of equipment and shift fees

1.4 40 m 箱梁制、运、架补充单价分析

40 m 箱梁预制钢模板投入量：底侧模148 t，内端模99 t，共计247 t。根据《铁路工程基本定额》规定，定型钢模板用于预制梁时按75次摊销；40 m 箱梁混凝土用量370.86 m3，则每10 m3混凝土需摊销定型钢模板88.803 kg。

40 m箱梁搬(提)梁、运架等补充单价分析，按现行桥涵定额中32 m 箱梁的相关定额子目，只需将搬(提)梁、运架设备900 t级台班费用定额抽换为1 000 t级补充台班单价，台班消耗量维持不变。分析结果见表3。

表3 40 m箱梁预制、运架补充单价分析Table 3 Construction unit price of 40 m box girder prefabrication,transportation and erection

2 40 m与32 m箱梁综合造价比较

2.1 40 m与32 m箱梁单榀预制主要工程数量

本文列举我国南方某新建高铁项目，将某特大桥选取一段32 m箱梁型再按40 m箱梁型设计(以下简称“梁跨变化段”)，采用的梁图及单榀预制主要工程数量，见表4。

表4 32 m与40 m整孔双线简支箱梁单榀预制主要工程数量Table 4 Main project quantity of single-head prefabrication of 32 m and 40 m double-line simply supported box girder

2.2 40 m与32 m箱梁设计方案主要工程量

“梁跨变化段”地质情况为7 度地震区域，基本地震动峰值加速度0.1g，基本地震动反应谱特征周期0.65 s；桥段设计墩高8.0 m；桥跨方案：26孔32 m箱梁方案和21孔40 m 箱梁方案进行经济比选；桥梁结构增加了结构重要性系数[20]1.5 方案。设计工程数量见表5。

表5 ××特大桥跨设计方案主要工程数量Table 5 Number of major projects of the××super large bridge design scheme

2.3 40 m与32 m箱梁设计方案经济比较

根据现行《铁路基本建设工程设计概(预)算编制办法》铁路基本建设工程设计概(预)算费用定额》《铁路工程材料基期价格》《铁路工程预算定额第二册桥涵工程》铁路工程预算定额第一册路基工程》等造价标准，以及本文前述的1 000 t级补充机具台班和40 m 箱梁制、运、架补充单价分析，采用设计工程数量，编制完成32 和40 m 箱梁2类方案的概算。40 m箱梁方案，设计考虑了结构重要性系数取1.5 时的工程数量，工经专业从造价标准角度考虑了1 000 t 级大型工装机具耐用总台班取1 200 时的投资。考虑方案经济比较的可比性要素，概算编制未计入搬(提)梁机、运梁车、架桥机等安装、调试及拆除费用。经济比较结果，见表6。

从表6看出，就本例而言，结构重要性系数取1.1 时，40 m 箱梁造价比32 m 箱梁要经济；当40m 箱梁结构重要性系数取1.5 时，32 m 箱梁造价比40 m箱梁要经济。

2.4 40 m 与32 m 箱梁设计方案主要经济指标比较

将表6 按照延长米指标进行归类，得出32 m与40 m箱梁方案主要经济指标，见表7。

表6 高铁40 m与32 m简支箱梁方案经济比较Table 6 Economic comparison of 40 m and 32 m simply supported box girder schemes for high-speed railway

就本例而言，从表7可以看出，40 m箱梁方案较之于32 m 箱梁方案，梁场及安全生产费总指标是经济的，降低投资约17.1%；结构重要性系数一致时(1.1)，下部工程总指标经济，主要是40 m 箱梁方案墩身个数减少；而40 m 箱梁方案结构重要性系数取1.5 时，下部工程总指标不经济，主要是40 m 箱梁方案虽然墩身个数减少，但单个墩身的体积和桩基数量增加了；32 m 箱梁和40 m 箱梁其桥墩所处位置的地质情况，不完全是一致，导致基础工程费用的差异性不确定；附属及辅助设施，变数大，与桥墩位置的地貌状况(如有无水塘)关联度密切，40 m 箱梁方案投资增大并不能定性说明问题。