预制梁场方案设计(铁路）

1.适用范围

本条文适用铁路预制箱梁梁场选址，平面布局设计的作业。

2.总体思路

2.1 铁路预制梁场具有占地面积大( 一般大于 100 亩 ) 、建设费用高，必须沿线布置等特点。因此 , 应在广泛调查、充分论证的基础上 , 对方案进行技术、经济比较 , 选择最佳方案。

2.2 梁场的选址对梁场的总体布局以及建设费用影响很大, 应从交通是否便利、运距是否合理、拆迁及临时工程量大小、以及是否存在干扰因素等多方面综合考虑。

2.3 梁场总体平面布置尤其是制、存梁台座数量的确定, 需要根据制梁数量、工艺要求、工期要求、架梁速度 , 并结合场地大小等条件 , 通过仔细计算确定。

2.4 一方面梁场选址要根据总体平面布置保证有足够的建场面积，另一方面梁场总体布置要根据已选场址合理调整，保证经济与适用性的平衡。

2.5 客运专线整孔箱梁具有自重大、标准高、工艺新等特点, 因此 , 合理进行梁场工装和设备的配备 , 对于降低工程成本 , 确保工程质量、安全和进度均大有裨益。

3.制梁场选址

3.1 梁场选址前先根据工期、产量及生产工艺确定梁场大致所需面积。

3.2 尽量在桥群集中地段设置梁场。应全面考虑桥跨与梁型布置、工期、运架梁速度、地质状况及桥跨两端路基工程等因素进行梁场选址，一般选择在桥群中心或两端附近；根据目前运架梁施工技术水平，一套运架设备(即一台运梁车加一台架桥机)在25Km里程范围内平均一天可完成一榀箱梁的架设。因此理论上讲，针对一套运架设备的梁场供梁半径可为25Km。由于运梁时桥面工程不能开展，极大延长系统工程的工期，因此从保证工期的角度看，一个梁场的供梁半径里程在10Km以内较为合理；

3.3合理选择箱梁上桥方式。箱梁上桥方式有两种方式：提升站提梁上桥和路基上桥。具体选择应视梁场位置而定。当梁场位置处于特大桥段时选择提升站提梁上桥，当梁场处于路基段时选择路基上桥。

3.4 制梁原材料及大型设备运输必须通畅方便。制梁场的位置应尽量与既有公路或施工便道相连，利于大型制梁设备和大量制梁材料运输进场；道路沿线一些既有的车辆通行咽喉控制设施如涵洞、桥梁必须能满足大型施工车辆尤其是大型制梁设备运输车辆的通行。

3.5 场址选择还应兼顾运架梁的影响,  架梁前的控制工程必须先期完成。在运架梁线路里程范围内若有现浇梁、路基、电力改迁等妨碍运梁车通行的施工工程，必须在架梁前完成；

3.6 所选场址附近水、电供应方便, 最好有 1万伏高压输电干线，防止频繁停电对制梁的影响。

3.7 地质状况好，尽量减少梁场主要结构物的地基处理费用。客运专线箱梁对制梁台座和存梁台座的承载能力和不均匀沉降均有很高的要求，因此制梁场的位置应尽量选在地质条件好的地方，减少土石方工程和基础加固工程量，降低工程费用。另外，梁场位于路基段时，运梁车的最大爬坡度一般为3％，必要时可通过展线或将梁场布置在地形条件比较好的地方；

3.8 征地拆迁少，复耕量少。在满足制梁工期和存梁的前提下，制梁场应选在占用耕地少、拆迁量少的地方 。 因此应尽量利用车站、红线以内区域设置梁场，尽量采用永临结合的占地方式。

3.9 考虑防洪排涝，确保雨季施工安全。

4.梁场选址实例分析

（ 1）梁场位于黄陂区巨龙大道公路旁, 交通、水电便利 ;

（ 2） 无其他障碍物 , 可迅速施工 ;

（3）场址靠近路基并位于特大桥旁边便于箱梁运输和架设。

5. 梁场总体平面布置

5.1 生产区设计

5.1.1 生产台座数量的确定

生产台座的数量由总体制梁工期确定，其计算公式如下：

     

确定出每月产量后，根据台座周转周期确定制梁台座数量。台座周转周期受箱梁生产工艺影响，一般固定式侧模制梁台座周转周期为5天，活动式侧模制梁台座周转周期比固定式长6个小时左右。同时还应考虑到梁场取证、冬季施工对生产的影响，留有一定富裕时间。

5.2.2 生产台座布局确定

生产区布局重点在生产台座的布局，它受提梁方案、生产工艺、场地面积等多方面影响。

（1）采用提梁机提梁方案

①布局一，制梁台座并列布局，见图1所示：

图1  台座并列式布局

并列式台座布局好处是：一是能够最大限度利用生产区场地；二是1#台座灌注完成后能马上进行2#制梁台座的灌注，节约了吊装布料机及混凝土泵的时间；三是可以节约蒸汽管道、电缆、配电箱等设备数量。

并列式台座布局不利是1#、3#台座脱内模会受阻碍，对制梁进度产生影响。同时由于场地过于紧凑，会给工装设备的存放，拔管张拉提梁等工序的操作带来影响。

在征地面积有限时推荐采用。

②布局二，制梁台座交错式布局，见图2所示

  图2  台座交错式布局

交错式台座布局的好处是脱内模可完全不受影响，能最大程度保证进度。但要求场地有足够的纵向长度。在场地条件允许、工期要求紧的情况下可优先考虑。

（2）采用滑移移梁方案

滑移移梁方案通常在制梁工期不紧，制梁数量较少时选用。因为滑移方案必须采用移动式侧模，对进度影响较大。优点是不需要提梁机，设备折旧费用较低。

5.2.3 当梁场需生产 2 种跨度以上箱梁时。先根据不同跨度箱梁数量确定复合制梁台座数量。

5.2.4 选定移梁方案及台座布局方案后，然后对其他辅助设施、台座间距等进行细化考虑，通常应遵循如下原则：

（1）在条件许可的情况下，要将钢筋存放和加工放在生产区内，减少二次倒运。

（2）钢筋绑扎胎具数量由日产量决定，数量不少于每日箱梁产量。

（3）内模检修台座数量与内模数量比最少为 1 ： 2 。

（4）梁场生产区的布置跟生产工艺紧密结合。考虑到施工方便，各工艺加工区（钢筋绑扎台座、内模检修台座）应该尽量与相应生产台位临近。

（5）制梁台座间距确定考虑因素：装模的安全间距，拔橡胶管所需空间，预应力钢绞线的穿丝所需空间，张拉通道，移梁方式等。在采用台座并列式布局时，还应考虑两并列台座间距，该间距由侧模走道宽度与布料机安全工作半径共同决定。

（6）生产区应预留足够空地供焊接、拼装养护棚及钢筋吊架所用。养护棚数量根据每日制梁数量确定。在条件允许情况下，桥面钢筋可以考虑和底腹板钢筋共用一个吊具。

（7）在布局过程中，要考虑人员比较集中地方的安全和环保问题：如：张拉与其他工序之间的冲突、龙门吊吊装、排水、废弃混凝土、废弃钢筋的堆放、搅拌站和袋装水泥库的污染等。

5.2 生产辅助区设计

5.2.2 钢筋存放、加工区

（1）钢筋存放区应紧靠进场材料通道。

（2）在条件允许的情况下，钢筋存放区、加工区应安排在生产区内。

（3）钢筋存放区面积由每月产量决定，一般要求存料能满足半个月的原材料消耗。

（4）钢筋加工区面积由日产量决定，要求主要钢筋存放能力满足两日生产所需。

5.2.3 搅拌站区域设计

（1）料场设计

①客运专线预制箱梁所用高性能混凝土有3种骨料，按照每种骨料配备一个合格仓，一个待检仓的要求，共需6个料仓。料仓的面积根据月产量来定，一般要求存料能满足半个月原材料消耗。

②料仓内混凝土地面应高出其他区域混凝土地面5-10cm，防止雨水倒灌。同时料仓内地面应适当放坡，使雨水能迅速排出，防止雨水聚集。

③料仓周围必须开挖足够深度的排水沟。

④当梁场处于北方寒冷地区时，料仓必须采取保温措施，以满足冬季施工的要求。

（2）搅拌站设计

①搅拌站必须要有足够的生产能力，满足6小时能灌注完一孔箱梁。

②搅拌站基础高程设计要满足两个条件，一是满足装载车上料要求，最好不需要通过修筑上料斜坡上料；二是要满足搅拌车接料要求，搅拌站下灰口略高于搅拌车接料口。太高混凝土容易洒出，太低需要额外开挖斜坡，造成运输设备燃料额外浪费。

③搅拌站料仓、主机基础要比混凝土地面高出10-20cm，防止雨水浸泡对支腿的腐蚀作用。

④搅拌站料仓必须做好防雷接地 。

⑤搅拌站上料料斗隔板应加高，防止混料。料斗上必须焊接雨棚，防止下雨时砂石含水率变化对混凝土质量的影响。

⑥搅拌站用水在条件允许情况下，可直接在搅拌站区域内开挖深井，减少管道输送造成的水头损失。所用水箱应设计成双层箱壁结构，以适应冬季施工对搅拌用水的加热保温要求。

5.3 存梁区设计

5.3.1 存梁台座的设计取决于梁场提梁方案。

5.3.2 存梁区存梁能力要考虑架梁工期、架梁顺序、架桥机掉头等情况。在采用提梁机方案时，优先考虑双层存梁。梁场最大存梁能力应不少于梁场2个月的制梁数量。

5.3.3 根据地形条件，存梁区可适当放坡，既可以减少土方施工投入，又可以减少排水系统的投入。

5.3.4 根据梁场所处位置，路基段和桥梁段运架梁方式不同，存梁区设计也不相同，见图7，图8。

5.3.5 存梁台座横向间距同相应制梁台座间距，纵向间距0.5m。

5.3.6 当有两种以上跨度箱梁时，必须设计相应复合存梁台座。

5.3.7 在存梁台座中应选一做静载台座。静载台座周边要求必须有足够的空间供拼装反力架，且当采用滑移方案时，必须使用发梁台座做静载台座。当有两种以上跨度梁型时，静载台座应能满足每种梁型的静载试验要求。

5.3.8 发梁台座的设计。当有两种以上跨度箱梁时，必须设计相应发梁台座。当采用滑移方案时，发梁台座为每列存梁台座设置1个；当采用提梁机移梁方案时，发梁台座数量可设置每种跨度1个；当采用梁场装车爬坡上桥方案时，无需另设发梁台座。

5.3.9 在确定存梁区标高时，需考虑提升站内墩高和提梁机的提升能力，以满足提梁要求。

图3  路基段存梁区布置方案

5.4  生活区设计

5.4.1 生活区布置前，先要确定生活区房屋数量，由梁场产量确定。

5.4.2 生活区要远离锅炉房、发电房等重大危险源区以及搅拌站等重大灰尘和噪音污染源区。

5.4.3 如果有条件，土方施工时生活区可以单独施工，无须和生产区处于同一高程。生活区可以适当放坡，减少排水系统的投入。

5.4.4 生活区所有房屋基础必须高出路面10-20cm，防止雨水倒灌。

5.4.5 生活区布置时必须要考虑消防因素，房屋距离不宜过近，且消防用水能覆盖整个生活区。

图4  桥梁段存梁区布置方案

6.制梁场设备选择

6.1  移梁设备

移梁设备目前主要有两种方案：提梁方案和滑移方案。提梁设备有三种：轮胎式提梁机、轮轨式提梁机、浮吊（水运）；滑移设备有两种：滑移小车和板式滑移。我们在选用移梁方案时，要围绕成本为核心，根据地质情况、场地是否受限、有没有现成设备等情况综合考虑；一般来说，地质情况较好，生产进度较低时，可采用滑移方案，其他最好用提梁机方案。

6.2  混凝土搅拌、运输设备

6.2.1 根据《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》相关条款,“梁体应采用泵送混凝土连续灌筑、一次成型, 灌筑时间不宜超过 6 h 或不得超过混凝土的初凝时间 ”  。由此计算 , 混凝土搅拌站的产量必须达到 60 m3 /h 以上。

6.2.2 混凝土运输车按每台搅拌机2辆配备。

6.2.3 搅拌站位置要尽量安置在生产区中段，减少混凝土运距。

6.3  钢筋加工设备

钢筋加工设备主要有3种：闪光对焊机，钢筋切断机，钢筋弯曲机。设备数量均由产量及生产工艺决定。生产前要对所加工的钢筋按照钢筋直径、种类、数量进行分类。按照每天所需加工数量计算出所需设备数量。

6.4  龙门吊

龙门吊的数量需要综合考虑各工序的龙门吊利用率，一般情况下，2台50t龙门吊可满足每天2孔箱梁生产需求。其他生产辅助区龙门吊根据整体施工设计确定。

6.5  箱梁模型

6.5.1 箱梁模型方案有两种形式：固定式侧模和活动式侧模。这两种方案由移梁方案来决定。滑移式移梁只能采用活动式侧模，提梁机提梁一般采用固定式侧模。

6.5.2 内模数量为一套内模供应2个制梁台座。

6.5.3 当生产的箱梁不止一个跨度时，部分模型要事先设计成复合模型。

7. 供电设计

7.1 负荷级别计算

混凝土灌注时遇到停电中断，超过规定时间即会造成整片箱梁报废，损失巨大，因此梁场的搅拌系统、灌注系统、重要办公用电等按2级用电负荷设计。当主供电回路停电时，能立即启动自备发电机，确保2级负荷的正常供电。其他用电按3级负荷考虑。

7.1.1 负荷计算

功率补偿前计算负荷：

∑S=

式中∑Pj ——有功功率，∑Qj——无功功率

K——有功功率同时使用系数；k——无功功率同时使用系数；

其中 K=0.85,k=0.90，∑Pj =1876，∑Qj=1733

∑S=1191（kw）

功率补偿后计算负荷：

∑S=

Q=∑Pj（tgφ- tgφ ）

式中 Q——补偿容量，

cosφ——补偿前功率因素, cosφ——补偿后功率因素

取 cosφ=0.72; cosφ=0.9

∑S=963（kw）

7.2 变压器容量选择

根据上述计算，应选用两台630kw变压器，能够满足生产需要。

7.3 发电机容量选择

发电机作为备用电源主要用于停电时供应搅拌站、拖泵、振动器、布料机等设备用电，以保证箱梁灌注的连续性；总额定功率约为650kw，考虑设备使用的不同步性及实际使用功率等因素，所需要的发电容量为555kw，我们选用1台500kw柴油发电机组，其输出功率为550kw，备用输出功率为605kw，满足需要。

7.4 供电线路设计需注意的问题

7.4.1 生产区、生活区、生产辅助区要分区供电，当一个区出现电力故障，其他区域可以正常用电。

7.4.2 生产区内电缆布置通常采用地下埋设形式，直接引至配电房。

7.4.3 生活区通常采用明线电缆布线。

7.4.4 搅拌站采通常采用地下电缆从配电房直接供电。

7.4.5 龙门吊供电通常采用滑线供电。

7.4.6 电力的铺设要有合理的组织，在场地硬化前完成，同时注意埋设深度，防止该处基础开挖造成的返工。

8.给排水设计

8.1 给水设计

8.1.1 在进行供水设计前，先根据每日箱梁产量确定生产用水和生活用水量。

8.1.2 供水水源选择首选为地下水，其次河水，再次自来水。

8.1.3 搅拌站必须设计储水箱，防止突然断水对制梁的影响。

8.1.4 给水管道全部采用预埋，并保证足够的预埋深度。

8.2 排水设计

8.2.1 在进行排水设计前，要对整个梁场地形进行考察，根据地形合理放坡，减少排水系统的投入。

8.2.2 在进行排水沟设计前应先了解当地近几年降雨量，防止因水沟过小造成的排水困难。

8.2.3 尽可能利用当地现有水脉进行排水。

8.2.4 充分考虑由于地势影响而预留的边坡对整个梁场排水的影响。

8.2.5 化粪池大小由梁场人数确定。化粪池排污最好使用涵管，且不得与其它排水系统相连。

8.2.6 排水沟转折点及交点设置检查井，防止堵塞。

8.2.7 排水沟过提梁机便道基础和龙门吊轨道基础时，要对预埋涵管进行承载力计算。

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