淺談城市軌道交通工程預制梁場設計及生產(chǎn)優(yōu)化研究

姜 彬

青島市地鐵十三號線有限公司，山東青島 266000

1 工程背景

近年來全國各大城市大力推進城市軌道交通建設，某東部沿海城市為帶動城市周邊經(jīng)濟發(fā)展，計劃建設一條連接城區(qū)與重要港口的軌道交通項目，該項目總體呈東北-西南走向，正線全長約70km，大部分采用高架形式建設，高架線采用單線U梁并置形式，全線共設置3個U梁預制場，共同承擔全線三千余榀預制U梁的制運架任務。

3#梁場承擔932榀U梁的預制安裝任務。梁場劃分為制梁區(qū)、存梁區(qū)、鋼筋加工區(qū)、混凝土拌合區(qū)、辦公生活區(qū)五個功能區(qū)，占地面積約兩百余畝；預制U梁采用先張法工藝施工，制梁臺座采用“一聯(lián)三片”的布置形式，共設置36個制梁臺座，205個存梁臺座；設計生產(chǎn)能力6片/d。

2 預制場設計

2.1 梁場選址

梁場設計首先考慮選址問題，需根據(jù)線路途徑現(xiàn)場實際情況選擇合適場地進行建設。建設初期，經(jīng)實地踏勘考察初擬若干方案進行比較，原則如下：

（1） 經(jīng)濟可行性：從征地、協(xié)調(diào)、運輸?shù)确矫婢C合考慮費用，減輕投資壓力；

（2） 技術可行性：選址方案需具備技術可行性，要求現(xiàn)場無不良地質(zhì)，無重要管線，周邊水源及電源便利，交通運輸便捷。

經(jīng)過比選與論證，3#梁場選址架梁區(qū)間中部，距離主線僅1.8km，緊鄰城市道路及電網(wǎng)，地下水充沛且滿足使用要求，可打井取水，地質(zhì)情況良好，具有交通便利、綜合運距短、不占用既有道路橋梁、場區(qū)范圍內(nèi)無重要管線、綜合費用低、協(xié)調(diào)難度小等優(yōu)點。

2.2 梁場規(guī)劃

2.2.1 制梁區(qū)與出梁通道規(guī)劃

目前多數(shù)先張法預制U梁梁場制梁臺座布置形式均為縱向“一”字形，出梁通道與制梁區(qū)平行，存梁臺座布置在出梁通道一側(cè)。此種形式布置，提梁機將U梁從制梁區(qū)移運至存梁區(qū)時綜合運距長、效率較為低下，且增加油耗。

將存梁區(qū)分別布置在出梁通道兩側(cè)，將出梁通道與制梁區(qū)呈橫“T＂字形布置，如此布置可減少提梁機提梁綜合運距及油耗，并減少出梁通道硬化面積，節(jié)約建設投資，提高土地利用效率；同時由于制梁區(qū)生產(chǎn)線并列布置，數(shù)控張拉設備通過滑軌僅依靠人工便可在生產(chǎn)線間轉(zhuǎn)移，提高設備利用率。經(jīng)比較，3#梁場存梁區(qū)選取“T＂字形布置方案。

圖 1 出梁通道與制梁區(qū)呈橫“T＂字形布置

2.2.2 存梁區(qū)規(guī)劃

存梁區(qū)存梁臺座數(shù)量需綜合考慮梁場存梁數(shù)量，根據(jù)建設總工期要求，并綜合考慮，為避免因正線區(qū)間架梁進度滯后導致出現(xiàn)U梁積壓，無處存放的現(xiàn)象，制約U梁預制施工，需設置足夠存梁臺座。經(jīng)過嚴密的技術論證和經(jīng)濟性比選，3#梁場決定采取門式鋼構雙層存梁方案，提高存梁區(qū)利用率，增加了存梁區(qū)容納量。

經(jīng)計算，與擴建存梁區(qū)增加單層存梁臺座相比，當存梁數(shù)量每增加10片，采用雙層存梁方式將節(jié)約費用約8.8萬元，3#梁場存梁區(qū)設計有205個單層混凝土存梁臺座，根據(jù)實際施工需求，對其中130個臺座進行了增加門式鋼構雙層存梁臺座改造，累計節(jié)約成本約114.4萬元。

圖2 雙層存梁

2.2.3 其他區(qū)域規(guī)劃

（1） 辦公生活區(qū)遠離生產(chǎn)區(qū)，減少噪音污染；

（2） 原材料進場道路單獨規(guī)劃，直接進入料倉區(qū)域，料車與運梁車分道行駛，既減少了安全隱患，又減少了揚塵污染；

（3） 根據(jù)輪胎式提梁機平移行走特點，在提梁區(qū)呈“目”字形硬化，減少硬化面積約2000m2；

（4） 采用封閉式鋼筋加工場，內(nèi)部劃分原材存放區(qū)、加工區(qū)、半成品堆放區(qū)、行車區(qū)，標準化布置，工廠化施工。

3 生產(chǎn)效率優(yōu)化

3.1 選取高效的施工工藝

目前預制薄壁U梁有后張法和先張法兩種施工工藝，根據(jù)預制U梁施工特點，3#梁場選擇采用先張法工藝進行生產(chǎn)施工。

與后張法U型梁相比，先張法U型梁具有以下特點：

（1） 無需布設波紋管，腹板及底板厚度進一步減小，跨中僅26cm，結構自重減輕，節(jié)省成本，方便鋼絞線安裝；

（2） 制梁臺座可采用“一聯(lián)多片”形式，一次張拉多片U梁，無需壓漿，施工效率高，便于施工質(zhì)量控制；

（3） 常溫條件下，混凝土澆筑完成4d左右即可達到放張要求，提梁出模，制梁臺座占用時間短，模板利用率高。

3.2 制梁臺座形式

與后張法施工工藝不同，先張法預制梁一次可多片生產(chǎn)。先張法U型梁制梁臺座一般采用“一聯(lián)一片”、“一聯(lián)二片”“一聯(lián)三片”等布置形式。不同布置形式施工工效、工裝配置不盡相同。 工效、工裝對比見表1。

表1 工效、工裝對比

由表1可知“一聯(lián)一片”、“一聯(lián)二片”施工效率低、需配置更多張拉設施，大幅度增加土建、工裝成本，因此，3#梁場選用“一聯(lián)三片”布置方式。

3.3 制梁臺座數(shù)量計算

根據(jù)有效工期、預制U梁數(shù)量、制梁臺座形式等因素進行臺座數(shù)量計算：

C——臺座數(shù)量 （個）；

Z——預制U梁總數(shù) （片），3#梁場U梁預制數(shù)量為932片；

D——有效施工天數(shù) （d），綜合考慮下部結構進度、施工組織、當?shù)貧夂虻纫蛩?，每月有效施工天?shù)按照20d考慮，工期8個月，有效施工天數(shù)160d；

T——每個臺座每天生產(chǎn)U梁數(shù)量 （片/d），“一聯(lián)三片”形式每個臺座6天一個生產(chǎn)循環(huán)，每天生產(chǎn)U梁數(shù)量為

T=1/2÷3=1/6片/d

由公式（1）計算得C=35，3#梁場配置12條“一聯(lián)三片”生產(chǎn)線，共設置36個制梁臺座。

3.4 提梁設備選型

目前，預制梁場提梁設備普遍采用輪胎式起重機或輪軌式起重機。若采用輪軌式起重機，存梁臺座與制梁臺座縱向必須布置于同一軸線上；若采用輪胎式起重機，制存梁臺座可根據(jù)場地形狀自由布置。綜合考慮3#梁場場內(nèi)形象、設備利用率、變壓器容量等因素，3#梁場選用1臺輪胎式提梁機用于提梁、移梁和裝載。

4 結語

3#梁場的規(guī)劃設計施工體現(xiàn)著各參建單位建設人員的智慧和心血，通過多次現(xiàn)場調(diào)研、技術論證、布局優(yōu)化，總結出一套最佳的梁場建設方案，在此基礎上通過向國內(nèi)其他工程借鑒考察，結合自身特點選取一套最佳的U梁預制施工方案。其中出梁通道與制梁區(qū)呈橫“T＂字形布置、提梁區(qū)呈“目”字形硬化、雙層存梁、綠色覆蓋均取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益，得到軌道交通工程領域各方的肯定和推廣。目前，該項目高架段U梁架設施工已全部完成，3#梁場保質(zhì)保量地完成了U梁預制架設任務，確保了全線如期橋通。為沿海城市地鐵軌道交通高架段預制U梁的生產(chǎn)、運輸、架設積累了寶貴的經(jīng)驗。

[1] TZ203-2008，客貨共線鐵路橋涵工程施工技術指南[S]. 中國鐵道出版社，2009.

[2] 張宇寧. 先張法預應力槽形梁設計與施工技術研究 [J]. 西南交通大學，2009.