铁路简支T梁梁场选址及工艺探讨

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  摘要:结合具体的梁场布置实例,根据梁场的结构及施工工艺特点,对梁场选址、布局及工艺提出建议,为T梁梁场合理规划、实现标准化、规范化提供参考比较。
  关键词:铁路简支T梁;梁场选址;布置;工艺选型
  中图分类号:文献标识码:文章编号:
  作者简介:卜星玮(1977– ),男,湖北武汉人,中交二航局五分公司中级工程师,从事铁路、公路及码头的施工工作。
  
  
  0引言
   简支T梁是运用较广的桥梁结构形式之一[1]。近年来随着铁路干线、客运专线及高铁项目的大量建设,预制梁作为桥梁建设工程中十分重要的组成部分和必不可少的环节, 其工程质量与生产进度直接影响整个工程的预期与目标。这其中,合理选择位置修建预制梁场,确保T 梁施工满足工期和质量安全的要求,成为工程顺利完成的关键[2-4]。
  1工程概况
   新建铁路太原至中卫(银川)线是位于京包铁路以南、陇海铁路以北的一条东西向一级铁路干线,东起山西省太原市,西至宁夏自治区的中卫和银川市,途经山西省中西部、陕西省北部和宁夏自治区东部,是国家西部大开发的重点工程。清徐制梁场承担该线榆次市至吕梁市(DK8+000~DK111+650)段桥梁上部共2684片T梁预制任务,共四种梁型,其中32mT梁2450片,24mT梁152片,20mT梁30片,16mT梁52片。
  2梁场选址及布置原则
  梁场设在晋中平原清徐县,场地布置依据地理位置、地形、地质、与正线关系、制梁工艺、总任务及供梁工期要求等进行规划,在施工过程中,受铺架的影响,制、存梁规模经过几次调整,场地布置相应的作出了几次调整,存梁规模由原来的540片,扩充至800片,32m制梁台座由32个扩充至42个,形成了目前的规模。
  2.1梁场选址原则
   (1)交通便利、市场发育
   梁场所在地距县城不足3km,且其侧翼有县乡公路通过,交通十分方便,材料采购运输十分便捷,且其周边属工艺区,施工设备种类齐全,一般构配件购置及加工件市场十分发育。
   与道路相适应,梁场设计跨河便桥,与县乡公路相连,搅拌站设计在靠路侧,材料运输减少对施工的干扰。
   (2)地形平坦开阔
   选址场地平坦开阔,无地下管线,仅有一条高压线横穿梁场,属铁路正线规划改线。征地拆迁协议签订后,梁场即组织大规模的场地建设。建场初,制梁任务尚未最终明确,选择开阔的场地,便于梁场在已有布局基础上做出调整与扩大,并在已建成场内的施工能力做适当预留。
   (3)地基属软土地基
   受场地限制,所选场地地基属软土地基,软土厚2.2~4.1m,埋深10.3~18.3m,具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、透水性差和强度低的特性。 松软土岩性主要为粘性土,表层基本承载力普遍低于150kPa。
   对不同结构功能区,梁场有区别的拟订了基础处理方案。主干道路及堆载区,采取一般的填料碾压、面层浇筑砼的方案;门机行走轨道、双层存梁台座,经过充分论证,在所属区域做地基承载力检验试验[5],并设立课题,由高校和科研机构进行研究,并提出最佳的地基处理方案,最终选择开挖换填1m,然后在其上做倒“T”型轨道梁或倒“T”型双层存梁台;预制台座端头及单层存梁台座也采用开挖换填的地基处理方案,然后在其上浇砼块或铺道砟垫枕木;出梁通道则采取开挖表层回填碾压的方案。
  2.2梁场布置特点
   (1)梁场制梁方向与正线垂直
   二次张拉、存梁区设置、存梁区规模、大型移、运梁设备的选择及正线侧场地形状为确定制梁方向的关键因素,清徐梁场制梁方向与正线垂直,梁场制梁台座与正线垂直,提梁转移运行方向与正线平行,轨道梁、存梁台座为与正线平行的线状结构物。
   (2)汽运出梁,跨线门机提梁上线
   提梁上线的方式经过多次优化,选择采用最直接,也最节约的汽运方式,梁场与供梁区之间设封闭弧形通道供运梁车使用。
   (3)电力采用滑线
   梁场采用纵向线型布置,提梁门机运行距离远。为解决门机长距离电力供应问题,采用电缆弊端较多,梁场选择采用滑线,很好的解决了远距离供电难题。
  3 梁场工艺选择
   受铺架等多方面因素影响,清徐制梁场施工工期持续四年,生产能力适应进度要求多次做出调整,生产任务完成逐年增加,并且变化幅度较大,08年生产650多片,09年生产约1000片,10年上半年生产达1000多片。在这期间,梁场不断的对工艺进行优化与调整,适应形式的变化,满足业主的要求。
   (1)砼供应及施工能力的调整
   依据总进度计划、铺架工期,前期梁场规划T梁日生产能力为6片,经过业主几次施组调整,到施工后期,日生产能力增加至12片。根据生产能力的要求,砼供应采用料斗接料,农用车运输,门机提料斗布料的工艺,前期能满足施工能力的要求,后期通过加强管理及进行产能分析等挖掘潜能,做如下调整,满足了日生产能力12片的要求:稳定施工队伍,使用熟练工种,缩短作业时间;在保证安全前提下,调整操作与作业顺序,缩短拆、装模占用门机时间;增加人员投入,施行倒班制,实现连续作业;加强设备的维修保养,并备易损件,出现小故障及时维修,确保设备完好率和使用率;为解决保护层施工占用门机和搅拌站时间过长,设独立小搅拌站搅砼和增加小吊车吊小料斗,释放门机和搅拌站;钢筋卸转使用吊车,释放门机,增加门机预制区作业的有效时间。
   (2)模板工装对工艺的影响
   模板上有多种工装附属,如预留横向张拉孔道的钢管、梳形板、滴水槽埋件、断缝埋件等,这些工装附属的安装、拆除作业都将对原定的施工工艺流程产生影响,尤其是铁路梁,要实行蒸养,这些工序的影响将会更大,因此施工工艺需根据现场实际操作过程进行相应调整。
   (3)机械穿束及穿抽拔棒
   孔道成孔采用目前常规的抽拔棒成孔工艺,为减少施工作业人员数量和提高作业效率,穿、拔抽拔棒采用3t卷扬机施工。
   施工前期,穿束采用人工穿,在后期发现,由于交叉作业,穿束对门机进行作业干扰大,为解决这一问题,设计钢绞线自锚头工具,实现了卷扬机穿束,大大提高了效率,降低了对门机作业的干扰。
   (4)二次张拉
  为有效控制砼上拱,在砼龄期、强度及弹性模量三个条件满足的条件下,才实行终张拉。一般情况下,弹性模量的影响较大,短期内强度能快速上升,但弹性模量不一定能达到预期要求,上升速度比强度慢,因此,龄期也需进行控制。综合考虑进度、质量及成本等各方面因素,为有效利用预制台座,铁路T梁预制实行二次张拉工艺。在预制台座上进行初张拉,然后将梁提出预制区,存于预存梁区,待条件具备时方进行终张拉。
   (5)真空压浆
  压浆采用真空辅助压浆,在压浆前使孔道内形成负压,加上压浆泵施加的压力,使孔道内产生较大的正负压力差,大大的提高孔道内浆体的饱满度和密实度,而且由于压力差较大,可减小压浆的水灰比,适当降低浆体的流动度,提高浆体的强度。
   (6)汽运出梁运输
   提梁上线的方式经过多次探讨和优化,最后采用最直接、也最节约的汽运方式:场内门机提梁上运梁车,运梁车通过弧形道路将梁运至正线侧跨线提梁门机提梁范围内,跨线提梁门机从运梁车上将梁移至铺架单位的运梁车上。
   (7)冬季施工工艺流程的调整
   一般情况下,张拉、压浆、防水层和桥面保护层按以下施工工艺流程施工:张拉 压浆防水层保护层,工序内容清晰,流程十分简洁。进入冬期施工期,为确保施工质量,作业内容增多,工艺流程变复杂化,整个流程如下:张拉防水层覆盖、蒸养压浆(蒸养3天,强度达80%以上) 揭开蓬布、施做保护层、覆盖蒸养3天(保护层中加防冻剂),在确保施工质量前提下,完成此流程需8天时间。为按业主要求保证非成品梁转化成成品梁的速度,梁场设置了8个单元的蒸养區,每个单元为6片梁,进行流水作业,每天完成6片的转化。
  
  4 工程实例
   根据梁场的场地选址布置原则及施工工艺特点,
  清徐梁场最终选址局部图及台座模板支撑工艺图分别
  见图1和图2。
  
  图1 梁场选址及平面布置图
  
  5几点建议
   通过梁场建设的实践,对梁场选址、布局及工艺提出以下建议,以供参考比较。
  5.1选址原则
   (1)根据工期要求,站前线下施工节点控制工程,站后后续工程施工及运、喂梁设备性能及工艺选择,与既有线关系,交通状况等确定选择范围;
   (2)范围选定后,选择适合梁场规模的场地,明确梁场具体位置;
   (3)尽量少占或不占红线外耕地,红线外征地增加了梁场建设的成本支出;
   (4)增加对铁路建设的适应性,考虑有拓展的空间和潜能;
  (5)尽量避开软基地段,选择地质条件好的区域建场,降低施工成本;
  5.2平面布局
   (1)尽量靠近既有线或正线,结合既有线或正线对梁场进行布置,节省运行设备和出梁临建;
   (2)对梁场形状进行选定规划,梁场形状、工艺及主要设备性能等综合权衡,梁场布置主要应围绕场内制、存、出梁及提梁运输进行;
   (3)布置时应充分掌握铁路T梁二次张拉施工工艺、制存梁周期及铺架方式(铁路或公路运输铺架),合理安排搅拌站的布置及钢筋房的设置,充分合理的利用场地;
   (4)各梁场从制到出梁完成方式各有千秋,应注意工艺与设备的配套,成本的核算,尽量选择工艺简单,减少(大型)设备投入的方式。以以上梁场为例:梁场3直接门机运输完成,梁场2设置了场内动力带动有轨运输和千斤顶拖拽梁,梁场1设置了轮胎运梁车运输;
   (5)布置时应对冬期施工和扩能有充分的考虑,以便应对出现的一切不利因素,从建设功能齐全型梁场方面减少不必要的投入;
   (6)投入与产出,合理选择施工的大型设备、主要工装和施工生产组织模式。
  5.3工艺选择
   (1)砼输送。T梁单构件砼方量不大,能在確保质量前提下在合适时间段内连续完成作业,宜采用设备配合料斗的形式进行砼的输送,比较布料杆或拖泵直接入仓的形式,能有效控制砼坍落度,布料均匀,节省成本,减少了砂浆浪费,且带来的现场污染少,可控,为环保型方式,设备故障后,比较容易采取应急措施;
   (2)二次张拉工艺,在一定存梁数量需求基础上,在基本功能区基础上,要增设预存梁区,从而改变场内布局形式;
   (3)钢筋绑扎有两种形式:在制梁台座上绑扎,
  非完全胎卡具形式;不在制梁台座上绑扎,设专门的钢筋绑扎台座,为完全胎卡具形式,建议采用后者,标准规范,作业效率高,门机使用少,制梁台座周转快,可实现制梁台座与模板配置为1:1;
   (4)钢绞线穿束有人工穿和机械穿,采用机械穿效率高,但要注意保护好定位网片;
   (5)大型机械设备的运用,可减少限制和影响范围,并对制梁的工艺产生颠覆性影响,如在预制区采用单台180t龙门吊提梁,占用空间小,影响范围小,但使用单台提梁时,制梁方向只能是顺龙门吊跨度方向,影响了制梁工艺和规划,应合理分解,与工艺结合,选择设备规格和进行设备配置。
  
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