高速铁路高填方陡坡地段预制梁厂规划与施工

罗红中LUO Hong-zhong

（中铁十七局集团第三工程有限公司，石家庄 050081）

0 引言

高速铁路项目预制梁厂主要场建工程包括：制梁区、存梁区、场内道路（移梁通道、材料运输道路）、生产和生活房屋（包括施工驻地、办公房屋、试验室、料库等）、生产生活用水用电、混凝土拌和站、钢筋加工场及其它施工设施[1]。预制箱梁厂选址、规划、施工在整个项目施工中起到决定性的作用，应充分结合整体施工组织设计，年度生产任务，统筹考虑预制箱梁厂建设，其施工进度及生产效率应与整体施工组织相匹配。预制箱梁厂作为大临施工中控制性工程，彩钢房数量、地基处理方案、地面硬化厚度三项为预制箱梁厂成本控制主控项，其规划及建设规模直接影响大临工程成本[2]。

预制箱梁厂选址是规划的重点，根据设计指定位置，实地勘察，应考虑地形地貌、交通条件、桥梁先架段、箱梁上桥方式等因素。当用地条件受限，现场地势起伏较大或存在软弱地基等情况下，要对各项指标进行综合测算，测算其建设成本及建设周期对线下工程的影响是否合理，经过论证后选定梁厂位置。

高速铁路工程中，由于预制梁厂占地面面积较大常规以150-180亩用地为标准，每个标段500-800片预制任务不等。应合理的选择箱梁厂的位置，制定其生产规模。本文以XX项目辽宁段TJ-2标预制梁厂建设为例，由于用地条件等因素限制，预制梁厂建设位置为高填方陡坡地段，预制梁厂建设具有难度大，建设标准高，生产任务重等特点。尤其是高填方地基处理成为预制梁厂建设的难点，如何合理的选择填方地段地基处理方案，成为预制梁厂建设制约性因素。通过预制梁厂建设，总结其选址、规划、台座设计、不均匀沉降控制施工经验，为后期类似梁厂建设提供参考。

1 工程概况

新建XX高铁SBLN-TJ-2标段位于辽宁省抚顺市，沿线经过沈阳市、沈抚新区、抚顺市，设置梁厂一座，平均运距16km，梁厂占地175亩。梁厂供应箱梁569孔，其中32m双线箱梁523孔、24m双线箱梁40孔；非标箱梁6孔。梁厂设制梁台座10个，存梁台座70个，静载试验台1个，发梁台座3个，钢筋绑扎台座8个。设计生产能力65孔/月，最大存梁能力140孔。

2 高填方陡坡地段预制梁厂方案规划与比选

2.1 方案一：线路两侧设置梁厂方案

本梁厂才用横列式布置，线路两侧均场地均可应用，为进一步降低大临工程成本，根据现场填挖工程量、线路标高、箱梁上桥方式确定地面标高，距离线路2公里范围内有可利用的路基弃方，因此可适当扩大填方，减少挖方工程量。本梁厂初步拟采用双侧布置方案，充分利用挖方区域，桥下利用运梁通道，优点是可充分利用挖方区域，地基承载力高，地基处理成本低，梁厂施工速度快；缺点由于跨线路，箱梁存梁区域与制区域跨线路，运梁繁杂，受线路高度制约，导致运梁成本增加，材料进场及运输难度较大，见图1。

2.2 方案二：线路一侧设置梁厂方案

预制梁厂采用线路一侧设置，由于位于陡坡地段，现场最大高差14m，横列式布置，导致存梁区与制梁区一部分位于填方区域，填方高度3-14m。为充分利用挖方区域，线路右侧统一设置梁厂，左侧设置线下拌和站及生活区。优点梁厂整体布局紧凑，充分利用征地面积，材料进出场顺畅，便于统一管理。缺点在于位于填方区域压实度要求高，地基处理成本高，填方量大预制梁厂范围挖填不平衡需借土填筑。

图1两侧设置预制梁厂方案

图3存梁台座设计图

2.3 方案三：线下与梁厂双侧设置方案

根据整体施工组织调整情况，制、存梁台座设置进一步优化，原有数量减少，则在充分利用填方区域的基础上，高填方区域建设人员生活区，降低填方段地基处理成本，充分利用线路两侧便道，节省征地费用。优点在于梁厂布局紧凑，整体标准化满足要求，根据不同的功能分区充分利用建设用地，结合线路调整结果，满足提梁上桥要求；考虑梁厂建设经济型、适用性、可操作性，由于梁厂建设涉及整体线下工程施工组织安排，梁厂施工前进行专项的高填方区域方案编制论证，见图2。

图2线下与梁厂双侧设置方案图

通过对三种方案进行比选，最终选定为方案三为最终设置方案，为充分利用清单中梁厂大临用地面积，线下拌和站及生活区与梁厂集中设置，充分利用进场便道，结合变更后线路标高，提高原有梁厂场内标高，减少填方数量，加强过程中控制，保证填方区路基压实度，顺利完成梁厂建设。

3 制梁台座及存梁台座规划及设计

3.1 制梁台座规划与设计

根据总体施工组织安排，制梁厂合理设置台座数量，预留增设台座场地。根据制梁进度合理增减制梁台座。根据整体制梁生产任务初步计算梁厂台座数量，总体生产569孔箱梁，初步规划设置10个制梁台座，每孔箱梁占用台座120小时（5天），则：每月可预制箱梁数量10×（30/5）=60孔。每月有效施工天数按25天计算，则：每月可预制箱梁数量60×（25/30）=50孔。正常日生产能力为50/30=1.67孔/天，箱梁预制工期为569/1.67=341天，设置10个台座满足总体生产要求，由于存在非标准梁，其中设置非标梁台座1个，考虑单独存放非标梁。

由于部分制梁台座位于高填方区，制梁台座基础需要进行专业设计，根据计算填、挖区域地基承载力不低于140kPa，压实系数不应小于0.97。制梁台座采用整体基础，制梁台座上要对梁体进行初张拉，初张拉后箱梁中部拱起，重量全部由两端支撑，因此，端部基础底面积较大（8.5×10m2），见图3。

工况1：考虑全梁重（32m梁重715t）和基础自重：

工况2：张拉预应力筋后的地基反力计算；

梁自重由制梁台座两端承受，中部拱起；

考虑全梁重（32m梁重715t）和基础自重，基础尺寸B=8.5，L=10m，压力为一半梁重（3575kN），台座自重（1063kN）及模板总重量（1000kN），端部模板按300kN考虑，故：梁底应力=（3575+1063+1000+300）+（8.5×10）=70kPa＜140kPa。

3.2 存梁台座规划与设计

存梁台座共2种：扩大基础、承台+桩基础。挖方地段且持力层为第20-42层的混合花岗岩（强风化）采用扩大基础；填方区的存梁台座采用承台+桩基础。根据规范要求，箱梁初张拉后梁体混凝土强度和弹模达到100%且龄期不小于10天后方可终张拉、压浆、封端，压浆强度达到设计强度后方可架梁。

箱梁存放时间按40天计算，则梁厂存梁台座最少设置数量为：1.67孔/天×40天=66.8孔，梁厂设置32m双线存梁台座61个，24m存梁台座20个，总体规划设置存梁台座80个，其中共用台座10个。非标箱梁单独设置存放台座。

填方地段存梁台座采用桩基+承台。按双层存梁考虑，落梁时的动力系数按1.1考虑，存梁台座如图3。存梁台座单桩荷载计算：

地基应力计算，考虑存2根梁的重量及基础自重，其中考虑起吊梁时的动力系数1.05，32m存梁台座的单桩承受竖向荷载：

F=（7150*1.05+2*6.3*1*25）/2=3911kN

桩基础采用钢筋混凝土灌注桩基础，桩径1200mm，32m存梁台座单桩竖向承载力特征值R=8000kN，入岩深度（第4层强风化片麻岩）≥8m；根据地勘报告的孔位图以及图层分布图确定每个存梁台座的桩长。对应地勘报告的孔号25，孔口标高74.30，桩顶标高85.00，取桩长=30m。

计算单桩承载力特征值：

4 填方地段制、存梁区地基处理方案

4.1 高填方梁厂地基处理方式选择

根据对现场地质勘探情况，梁厂区域表层土为素填土，以此为粉质粘土，全风化、强风化、中风化片麻岩，地基承载力特征值200至1800kPa不等。根据以往对梁厂地基处理经验，高填方区域选择复合地基承载力处理方式，经过对几种方案的比选，CFG桩基及地基强夯方式为最优方案。梁厂位于市郊，噪音影响较小，最终选择为地基强夯的处理方式，进行高填方区域存梁台座处理方式。（表1）

表1高填方地段梁厂处理方案对比表

4.2 地基强夯

由于场区大量新进填土，采用强夯处理来提高地基承载力。强夯区域主要为：提梁机通道4～9#通道以及部分提梁机转向通道。强夯的技术要求：采取强夯处理来提高地基承载力，夯击遍数为三遍，夯锤采用18t铸钢锤，直径Φ2400，第一遍及第二遍为点夯，单击夯能不小于2000kN·m，第一遍每点夯击数暂定为10击，第二遍每点夯击数暂定为8击。第三遍为满夯，单击夯击能为2000kN·m，每点夯击数为2击，点与点之间互相搭接，搭接长度为四分之一夯锤直径。强夯后地基承载力特征值达到150kPa以上，有效加固深度6m以上。见图4。

图4强夯锤击点布置图

5 梁厂不均匀沉降监控

在预压期的软弱地基中，尤其是高填方路基填土区域，由于梁厂预制梁自重大，存放时间长，地基处理方式尤为重要，选择合理的处理方式外还应重视对不均匀沉降的观测，实时掌握梁厂制梁台座、运梁通道的不均匀沉降数据，规范中要求预制梁的挠度变形不允许超过2mm。因此必须对预制梁厂进行长期的监测和控制以满足预制梁在施工过程中的质量要求[3]。通过对相关案例研究从全过程分析影响预制梁厂沉降的因素和规律，必须建立制梁台座及通道沉降观测标志，制定全过程的沉降观测数据，并做好相关的应急处理措施，本梁厂鉴于高填方陡坡地段研究，建立一套采用三维激光检测控制方案，以达到良好的控制效果。从而保证预制梁的施工质量[4]。

6 结语

本文通过对高填方陡坡地段梁厂建设为例，全面总结了地形受限、不良地质条件下建设大型预制梁厂的经验，通过对地基处理、制、存梁台座建设、运梁通道监控等措施，结合整体及年度制梁工期目标，全过程保证预制梁厂制梁质量目标，为类似工程提供相关数据，以供参考。