合福铁路HFZQ1标后张法预应力混凝土箱梁预制.docx
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合福铁路HFZQ1标后张法预应力混凝土箱梁预制
合福铁路HFZQ-1标后张法预应力混凝土箱梁预制
梁场建设方案
文件编号:
CLZLJSFA-001
版号/修改状态:
A/O
编制:
复核:
审核:
受控编号:
CLZLJSFASK-001
中铁四局集团第一工程有限公司长临河制梁场
2010年6月
1编制依据
(1)国家、铁道部和地方政府的有关政策、法规和条例、规定。
(2)国家和铁道部现行设计规范、施工指南、验收标准。
(3)现行铁路施工、材料、机具设备等定额。
(4)承发包合同、招投标文件。
(5)设计文件。
(6)现场调查的相关资料。
(7)相关工程的施工经验。
2编制范围
老家罗制梁场预制箱梁主要供应范围为DK7+521~DK40+619,长度33.098km,为南淝河特大桥第118跨至南淝河特大桥福州端桥尾、青阳山特大桥、羊子山中桥和烔炀河特大桥箱梁预制,共计793孔,其中32m箱梁737孔,24m箱梁56孔。
3工程概况及主要工程量
3.1工程概况
3.1.1工程概述
合福铁路线路自合肥南站引出,与在建的南环线南侧并行,跨合宁高速公路后折向南至长临河设站,出站后从烔炀镇、中垾镇的西侧而过,至合巢芜高速公路的西侧,跨巢湖开发区的半汤路、金湖大道后在开发区的东侧设巢湖东站,出站后经林头、在福渡镇以东设无为站,后经高沟镇石板洲跨长江,在钟鸣镇的北侧设铜陵北站,线路上跨宁安城际、从钟鸣镇西侧依次跨芜铜铁路、南沿江高速公路后直向南行,在峨岭镇附近设南陵站,穿水西森林公园后跨青弋江,在西山头设泾县站,出站后线路经榔桥以东至旌德县城西设站,再经绩溪设绩溪北站、至黄山设黄山北站后至皖赣省界。
安徽省境内线路长度343.093km。
3.1.3主要技术标准
铁路等级:
客运专线
正线数目:
双线
速度目标值:
350km/h
最小曲线半径:
4000m
正线线间距:
5m
最大坡度:
20‰
到发线有效长度:
650m
牵引种类:
电力;
机车类型:
电动车组
列车运行方式:
自动控制
行车指挥方式:
调度集中
建筑限界:
新建时速300~350公里客运专线建筑限界
3.1.4地形地貌
岗地与坳谷相间地貌,地势开阔、略起伏。
岗地表层分布硬塑~坚硬Q3al+pl粉质粘土,厚约5~20m,具膨胀性,基本承载力б0=220~250Kpa;坳谷表层分布2~4m软塑~硬塑Q4al+pl粉质粘土,基本承载力б0=120Kpa;其下为硬塑~坚硬粉质粘土,最大厚度约45~50m。
下伏基岩为白垩系泥质粉砂岩、砂砾岩夹泥岩,全风化~强风化层基本承载力б0=220~400Kpa,弱风化基本承载力б0=500Kpa;地下水不发育,埋深1m~5m,无侵蚀性。
地震动峰值加速度为0.10g。
3.1.5气象
合肥地区历年平均气温为15.63°C,极端最高气温41°C,极端最低气温为-20.6°C,最大冻结深度为11cm。
历年平均降水量为1012.4mm,年最大降水量为1389.9mm,年最小降水量为694.3mm,全年降雨平均有60%以上集中在5~8月,其中7月份占20%左右,年平均蒸发量为1490.8mm,最大蒸发量1854.1mm,年最小蒸发量为1273.8mm。
风向以东南风居多。
本区四季温差较明显,且冬夏长而春秋短,冬季寒冷干燥,夏季湿热兼有台风暴雨,属华东气候带。
3.2主要工程数量
主要工程数量见表3.2-1。
表3.2-1老家罗制梁场预制箱梁一览表
序号
桥梁名称
合向里程
福向里程
长度(公里)
总孔数
32m梁
24m梁
备注
1
南淝河特大桥
DK7+521
DK23+882
16.4
480
430
50
2
青阳山特大桥
DK27+537.07
DK29+244.34
1.7
52
51
1
3
羊子山中桥
DK31+835.27
DK31+914.27
0.08
2
2
0
4
烔炀河特大桥
DK032+058.07
DK040+616.78
8.6
259
254
5
合计
23
793
737
56
4箱梁预制场规模确定
梁场规模及生产能力主要考虑总工期的制约。
计划开工日期为2010年5月15日,竣工日期为2012年6月15日,总工期25个月(762日历天)。
其中铺轨开工日期为2013年2月1日,完工日期为2013年5月15日,工期3.5个月。
架梁结束日期为2012年7月31日。
2010年11月20日至2012年6月15日共573天,需生产793片箱梁,则生产进度为793/573≈1.38孔/天。
制梁周期可按5.0天/孔计算,则所需制梁台座为1.38*5.0=6.9个,至少需要制梁台座为7个,考虑雨天、台风、机械等其他因素的影响,预留1个制梁台座位置。
由于混凝土养生至终张拉按照龄期14天考虑,存梁至少需要40天,则为保证每天能生产1.38孔梁的进度,存梁台座至少需要55个,故考虑8*8=64个存梁台座。
4.1工期分析表
长临河制梁场箱梁预制、贮存、架设关系表
日期
制梁
架梁
存梁
32m
24m
累计
32m
24m
累计
32m
24m
合计
2010.11
8
0
8
8
0
8
2010.12
29
1
38
37
1
38
2011.1
30
0
68
17
17
50
1
51
2011.2
42
2
112
42
1
60
50
2
52
2011.3
43
2
157
43
2
105
50
2
52
2011.4
44
0
201
43
1
149
51
1
52
2011.5
45
0
246
44
1
194
52
0
52
2011.6
44
0
290
44
0
238
52
0
52
2011.7
44
1
335
45
0
283
51
1
52
2011.8
37
5
377
29
1
313
59
5
64
2011.9
33
2
412
35
0
348
57
7
64
2011.10
41
4
457
40
5
393
58
6
64
2011.11
39
5
501
41
3
437
56
8
64
2011.12
39
6
546
38
7
482
57
7
64
2012.1
36
2
584
42
3
527
51
6
57
2012.2
38
6
628
40
3
570
49
9
58
2012.3
38
7
673
41
4
615
46
12
58
2012.4
38
6
717
36
8
659
48
10
58
2012.5
42
3
762
37
8
704
53
5
58
2012.6
27
4
793
39
5
748
41
4
45
2012.7
41
4
793
0
合计
737
56
793
737
56
793
4.2工序流程图
箱梁预制工艺流程设计为:
底模与侧模修理、清理、涂隔离剂→安装支座预埋钢板→整体吊装梁体钢筋→穿入内模→安装端模→梁体混凝土灌筑→养护→松模→预张拉→拆模→初张拉→起吊移梁→终张拉→压浆→封端→成品梁存放待架。
箱梁预制台座循环图
4.3搅拌能力
32m双线箱梁混凝土数量为324m3,要求6h内浇筑完毕。
实际施工按5小时控制,混凝土浇筑能力要求不低于53m3/h。
搅拌站主机出料容量计算:
客运专线箱梁生产为高性能混凝土,要求搅拌时间不同于普通混凝土,根据要求,最短搅拌时间为2~3min。
取中间数2.5分钟计算,考虑理论与实际生产存在一定的差值,从下表的分析中可以看出采用出料容量3.5m3的搅拌主机便能满足施工需要,选择采用2台出料容量2.0m3的搅拌主机。
正常施工时搅拌站主机出料容量选择分析表
混凝土最小产量(m3/h)
53.0
53.0
53.0
搅拌时间(min)
3.0
2.5
2.0
搅拌周期(min)
3.5
3.0
2.5
最小理论出料容量(m3)
3.1
2.7
2.2
实际选择出料容量(m3)
3.5
3.0
2.5
采用两台HSZ120搅拌站可满足要求。
4.4混凝土养生
4.4.1养护参数的确定
⑴升温时间计算
假设环境温度为t1=10℃,混凝土养生恒温温度为t0=45℃,根据相关规定,升温速度不宜大于v1=10℃/h,升温时间为T1=(t0-t1)/v1=(45-10)/10=3.5h,取4h。
⑵恒温时间确定
查《建筑施工计算手册》(中国建筑工业出版社)P641页表10-48,对于采用硅酸盐水泥的混凝土,当在60℃恒温时、水胶比等于0.4,蒸养混凝土强度达70%时,恒温时间为9h;结合长沙梁场快速质量试验结果,经静停及升温时间后,再恒温10h即可达到设计强度的80%,故恒温时间采用10h。
⑶降温时间计算
拆模允许温度t2=t1+15=25℃,根据相关规定,降温速度v2=10℃/h,降温时间为T2=(t0-t2)/v2=(60-25)/10=3.5h,但结合长沙快速制梁试验结果,取降温时间为6h。
⑷蒸汽养护制度表达式的确定
4h(静停)+4h(升温)+16h(45℃恒温)+4h(降温)=28h
4.4.2锅炉及主管道选择
⑴一片32m箱梁养生所需日热量Q计算
升温时间为4h,钢模起始温度因静停4h后与混凝土温度相同,根据《客运专线预应力混凝土预制梁技术条件》及《高性能混凝土技术条件》规定,浇筑时预制梁混凝土拌和物入模温度宜在5~30℃,模板温度宜在5~35℃钢模,到考虑到冬季施工时,按冬季施工措施对其骨料与拌和水进行加热,经统计混凝土入模温度一般均在15℃,故按15℃进行计算;公式:
Q=m*c*t/h
①钢模需热量
Q1=m1*c1*t/h=(100+70+28)*1000*0.63*(45-15)/4=935550kJ/h
其中:
m1----钢模(外模、内模、底模)总重
c1----钢板比热,查《建筑施工计算手册》P1001表17-20,c1=0.63kJ/kg*h
t----温度变化值
h----升温时间
②混凝土升温需热量
Q2=m2*c2*t/h=320*2.5*1000*0.9*(60-17-15)/5=4032000kJ/h
其中:
m2----混凝土总重
c2----混凝土比热,查《建筑施工计算手册》P1001表17-20,c1=1.05kJ/kg*h
t-----温度变化值,因混凝土水化热的影响,计算在28h(按一天计算)内因水化热而使混凝土温度升高的数值tc,t=60-tc-5
根据《建筑施工计算手册》P653公式11-15:
tc=mcQ(1-e-mt)/C2ρ计算
其中:
mc----每立方米混凝土水泥用量,取360kg/m3
Q----每千克水泥水化热量,取Q=461J/kg
e----常数,取2.718
ρ----混凝土的质量密度,取2400kg/m3
m----与水泥品种比表面、浇筑时温度有关的经验系数,取0.2
t----龄期
故tc=mcQ(1-e-mt)/C2ρ=360*461*(1-e-(0.2*1))/(1.05*2400)
=17℃
③蒸养蓬罩内部采暖耗热量计算
⑴《建筑施工计算手册》P1086公式18-31:
Q3=3.6ΣF*K(Tn-Ta)w计算
其中:
F----围护结构的表面积,按33*(14+4.5*2)+4.5*14*2=885平米计算
K----围护结构的传热系数,根据公式因缺少相关参数无法计算,估计按K=1.46计算
Td----室内计算温度,按45℃计算
Ta----室外计算温度,按5℃计算
w-----透风系数,按1.5计算
故:
Q3=3.6*885*1.46*(45-15)*1.5=209321kJ/h
Q=Q1+Q2+Q3=935550+4032000+209321=5176871kJ/h
⑵一片32m梁养生蒸汽用量计算
《建筑施工计算手册》P1089公式18-33:
W=Q/(I*H)
其中:
I----在一定压力下蒸汽的含热量,根据制梁场台座及锅炉房布置,蒸汽输送距离为300m以内,故蒸汽压力取0.05N/mm2,故I=2644kJ/kg
H----有效利用系数,一般为0.4~0.5,取0.45
故:
W=Q/(I*H)=5176871/(2644*0.45)=4351kg/h=4.351t/h
⑶锅炉型号及数量选择
根据制梁场生产计划,日生产箱梁1.38孔,整个制梁场配置蒸汽蒸发量为4t/h、2t/h的锅炉各一台。
⑷蒸汽管径计算
《建筑施工计算手册》P1091公式18-34:
d=
其中:
d----蒸汽管道内径(m)
W----蒸汽用(流)量(kg/h)
μ----蒸汽的比容(m3/kg),取μ=0.9088m3/kg
v----蒸汽的速度,取v=50m/s
故d=
=
=0.17m
考虑计算时综合因素及以往施工经验和锅炉厂家建议,场内主管道采用φ200mm的供气主管道。
4.4.3蒸汽管道布置
⑴管道布置
主蒸汽管DN200mm(内径,以下同),支蒸汽管DN100mm。
制梁台座底部及两侧蒸养管DN40mm,每隔30cm斜向打一φ4mm的喷孔。
⑵管道保温
为了减少蒸汽输送过程中的热损失,主蒸汽管道及支蒸汽管道均加设保温层,以减少蒸汽的损失。
4.4.4温控系统
⑴测点位置的布置
针对32m箱型混凝土梁在一次性浇筑完成后的蒸汽养护,为了观察和控制其养护效果需要,在箱型梁的内部混凝土和外部空气中布置相应的温度传感器。
温度传感器的布置位置主要考虑的因素有:
蒸汽流动方向、混凝土箱型梁的厚度、是否有模板、空气流动是否畅通、养护罩的密封效果、混凝土的水解热。
每孔箱梁的测温点按三个断面布置,梁端+跨中+梁端,每个断面分别棚内箱外环境温度测温点、箱内环境温度测温点、表面温度测温点、混凝土内部温度测温点3个、2个、2个与7个。
⑵传感器的埋设与安装
内部温度传感器与表面温度传感器在混凝土箱型梁浇筑的过程中将传感器固定在最接近的钢筋上,同时将电缆线连接并沿梁中钢筋的走向固定引出,在梁的端部将所有电缆线捆扎并固定。
外部温度传感器与箱内环境温度传感器借助于养护罩支架和模型支架将其悬挂或固定。
4.5给排水系统
梁场用水采用地下水,设生产用储水池和生活用水池各一个,设3个水箱采用水塔供水。
供水管路从储水池铺主管,横穿施工便道进入梁场,在生产车间与龙门吊轨道之间沿梁场纵向通长布设,在主管路上接支管分别进入各自单元。
梁场按每天预制1.38孔32m梁(混凝土量为323.23m3/孔)计算,根据《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》(铁科技[2004]120号)的规定,箱梁混凝土采用采用先期蒸汽养护、后期自然养护的养生工艺,根据局对高性能混凝土研究结果及长沙梁场快速制梁试验结果,每孔箱梁混凝土蒸汽养护时间为28h,完成后自然养生时间为14天。
根据箱梁预制场的生产能力,每天蒸汽养护箱梁1.38孔,自然养护箱梁19.32孔,混凝土自然养护面积为:
19.32*43.2*32.6=27208.74m2。
4.5.1工程用水计算
工程用水包括混凝土拌合、梁体自然养生两部分,水量计算见下表。
工程用水量计算表
参数
用水项目
K1
K2
Q1
N1
H
(h)
q1
(L/s)
日用水量
(m3)
混凝土搅拌
1.15
1.00
264.8
162.00
6.00
2.28
49.3
自然养护
1.15
1.20
9858.2
15.00
20.00
2.83
204.1
场内小计
5.12
253.4
注:
1)q1---用水流量:
q1=K1×K2×Q1×N1/(h×3600)
K1---未预计施工用水系数,取1.0~1.15
K2---不均衡系数,取1.0~1.5
Q1---工作量
H---日工作时间
N1---用水定额:
混凝土搅拌用水量=162L/m3
2)日用水量=q1*H*3600/1000
对于自然养护,采用模板浇水湿润耗水定额,取N1=15L/m2,养护分两个组进行,每组养护10h,共计20h。
4.5.2机械用水计算
机械用水包括锅炉、对焊机两部分,日用水量计算见下表。
机械用水量计算表
参数
用水项目
K1
K3
Q2
N2
(m3)
H
(h)
q2
(t/s)
日用水量
(m3)
锅炉
1.05
1.05
1
4.2
28
0.0013
131
小计
0.001
131
注:
1)q2---用水流量:
q2=K1×K3×Q2×N2/3600
K1---未预计施工用水系数,取1.0~1.15
K3---不均衡系数,取1.0~1.5
Q2---工作量
N2---用水定额
H---日工作时间
2)日用水量=q2*H*3600/1000
4.5.3工地及生活区用水计算
生活用水按600人计算,日用水量计算见表10。
表10工地及生活区用水量计算表
参数
用水项目
K4/K5
P1/P2
N2/N3
H
(h)
q3
(L/s)
日用水量
(m3)
工地生活用水
1.4
480
40
24
0.31
26.8
生活区生活用水
2.25
600
100
24
1.56
135
场内小计
1.87
161.8
注:
1)q3---用水流量:
对工地生活用水:
q1=K4×P1×N2/(h×3600)
对生活区生活用水:
q1=K5×P2×N3/(h×3600)
K4/K5---未预计施工用水系数
P1/P2---施工工地高峰昼夜人数
N2/N3---用水定额
H---日工作时间
2)日用水量=q3*H*3600/1000
4.5.4总用水计算
q1+q2+q3=321.2+112+161.8=595m3
Q=595/3600/24=0.0068m3/s
4.5.5供应网路管径计算
进场区管径
D=(4*Q/(n*1000*π*v))0.5
=(4×6.8/(1×1000×3.14×1.5))0.5
=0.076(m)
取设计管径D=100mm。
n:
水管路数
v:
流速,施工及生活用水取1.5m/s(经济参考流速)
供水网布置:
箱梁预制场铺设1路内径φ100mm钢管作为主水管即可满足施工需要。
4.5.6排水系统
排水系统:
沿制梁台位纵向,存梁台位横向和办公、生活区及整个梁场外侧布置排水沟,在搅拌站附近设置沉淀池及污水处理池,生产及生活污水经处理后再排放到当地沟渠中,以减少对环境造成污染。
5施工供电
在长临河东光村有变电站一处,可用于本工程的电源。
表11箱梁预制场用电需求能力计算表
序号
设备名称
型号
规格
数量
(台)
动力机
规格(kw)
功率小
计(KW)
实际使用
功率(KW)
1
锅炉
DZL2-1.0
1.0MPa
1
28.85
28.85
28.85
2
龙门起重机
MG50
50t(38/16)
4
30
120
120
4
砼输送泵
HBT80C-1816
80m3/h
2
132
264
264
5
砼搅拌站
HZS120
120m3/h
2
110
220
220
6
筛沙机
YZD0.75KW—6
1
10
10
10
7
布料机
HG19
19m
4
1.1
4.4
2.2
8
洗石机
15-540
1
22
22
22
9
高频附着振动器
GFZ1.5
1.5KW
160
240
12
10
电子汽车衡
SCS-100
100t
1
11
提浆整平机
GT2
13m
1
13.5
13.5
0
12
钢筋切断机
GQ40
Φ4-40
6
2.2
13.2
4.4
13
钢筋弯曲机
GW40
Φ4-40
8
3
24
9
14
钢筋调直机
GT12
Φ6-12
2
3
6
4
15
钢筋对焊机
UN-100
100KVA
2
100
200
16
灰浆泵
UB3
2
2.2
4.4
2.2
17
真空泵
SZ-2
2
2.2
4.4
2.2
18
高频振动棒
ZDN35
35mm
6
1.5
9
4.5
19
高频振动棒
ZDN50
50mm
8
1.5
12
6
20
交流电焊机
BX1-315
8
17
136
51
21
电动油泵
ZB4-500
50MPa
10
10
100
40
22
灰浆搅拌机
JW180
2
3
6
3
23
卷扬机
JM-3
3t
4
7.5
30
15
24
项目部生活用电
150
80
25
施工队用电
80
80
合计
1180.35
施工机械设备总功率为Pc=1180.35KW室内外用电取总用电量的10%
P计=1.1(K1∑Pc+0.1∑P计)
=1.24K1∑Pc
=1.24*0.6*1180.35=878.2(KVA)
P变=1.05P计/cosφ=1.05*878.2/0.75=1229.5(KVA)
注:
上式中需要系数K1取0.6。
功率损失系数取1.05,用电设计功率因数cosφ取0.75
根据负荷计算,需在现场设置1250KVA变压器一台,即可满足施工需要,为保证停电时混凝土浇筑作业的连续性,备用2台300kW发电机。
9砂石及水泥存储
料仓存料考虑储存14片梁用料,堆料高度取2m,则至少需要砂料面积为14*320*0.3/2=672m2,石料面积为14*320*0.7/2=1568m²,规划时砂料场面积为15.5*2*30=930m²,石料场面积26.5*2*30=1590m²,满足存料要求。
水泥储存罐考虑2天用料,计划每天生产1.38片梁,则需要水泥1.38*324*0.385*2=344t,规划时水泥储存罐为4个100t共存料400t,满足存料要求。
10吊重、提升量的选择及数量配置
龙门吊主要使用专用吊具来吊移箱梁底腹板钢筋、
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