客运专线箱梁预制先进技术与施工经验.doc

高速铁路（客运专线）在制梁上
先进技术和施工经验

中铁五局集团公司承担客运专线桥梁预制工程，始于2006年武广客运专线，主要承建武广客运专线铁路第Ⅳ标DK1820+020—DK1901+261段293孔双线简支箱梁现场预制、架设及500多孔桥位移动模架或支架法现浇箱梁施工任务。大型箱梁预制技术在随后京沪高速铁路，哈大、石武、杭甬、成绵乐、兰新、沪昆客运专线推广运用。目前，制梁施工已成为旗下多个分公司重要施工内容。集团公司桥梁预制施工经验丰富，桥梁预制技术达国内同行业领先水平。
1、主要承建项目概况
我国高速客运专线铁路，设计时速为250 Km/h～350Km/h，轨道工程采用无砟轨道技术、一次铺设跨区间无缝线路，轨道铺设要求精度高且具有高平顺性、高可靠性、高稳定性，对线下基础（路基、桥梁、隧道）建造标准和沉降要求极其严格。桥梁设计一般为无砟轨道后张法预应力混凝土双线简支箱梁，箱梁体积大，重量重，运输困难。截面类型采用单箱单室等高度形式，梁端顶板、底板及腹板局部内侧加厚，梁体混凝土采用C50高性能混凝土。箱梁技术要求高，生产工序时间长，生产工艺复杂，同时由于箱梁供应时间短，预制场必须满足生产量和存梁要求，制梁场占地面积大。
2006年初，为尽快掌握高速客运专线箱梁预制架设施工工艺，加快客运专线建设，经集团公司技术开发部主持，成立了“武广客运专线32m、24m简支箱梁预制架设以及移动模架、支架法桥位现浇箱梁施工技术研究”课题组，按照课题要求开展研究。在梁场选址、梁场大临规划、现场预制梁、移动模架桥位制梁、支架法桥位制梁等方面，取得了丰富施工经验及多项先进技术成果。
现场预制箱梁主要研究内容和取得成果:
现场制梁研究主要内容为：1）现场预制梁场场址比选；2）梁场布置、制存梁台座和制梁模板设计及设备配套技术研究；3）预制箱梁钢筋绑扎、混凝土灌注和养护、预应力张拉等施工工艺研究；4）预制箱梁徐变上拱控制技术研究；5）运架设备技术参数、设备选型及配套技术研究；6）预制架设法施工经济、质量、进度等效果分析。
取得技术成果：1）梁场规划及大临布置工装要素配置；2）梁场生产人力、工装机具、物流组织；3）箱梁生产工艺流程研究；4）箱梁预制徐变上拱度控制、混凝土裂缝防治、大体积混凝土浇筑温控技术、混凝土外观质量提高等关键技术研究；5）箱梁检测及验收技术；6）场内箱梁顶升、移运、架设技术及安全措施。
2、预制梁场规划设计原则及关键技术
中铁五局在武广客运专线采用15套移动模架造桥机进行桥位预制箱梁以外,另在最长两座特大桥及一处桥群集中段设置了三处预制箱梁场地。在参建哈大、石武、杭甬、成绵乐等客运专线和京沪高速铁路都设置现场预制箱梁场。
场内采用移梁台车沿横移轨道移梁，采用高位法预制箱梁，单层存梁，装车采用提梁机提梁；场内采用搬运机进行移梁，采用低位法预制箱梁，可双层存梁，装车采用搬运机提梁。通过运梁车将箱梁运至桥头进行架设，通过运梁车实现架桥机在场内调头，通过组织大型汽车和吊车进行提、运、架设备转场及组装。
2.1设计原则
制梁场规划设计应结合桥梁施工进度，预制梁施工组织流程及施工场地自然条件来进行，本着安全适用，技术先进，经济合理原则，统筹规划设计，以达到“制梁速度快、质量高和建场费用低”之目。主要考虑以下几个方面：
1)建设投资费用
预制梁场建设费用受场地占地大小影响较大，地类则决定了征地拆迁赔偿标准，制梁区作为预制场主要组成部分，其面积大小将直接影响预制梁场占地大小及征地费用。因此，在满足桥梁施工进度情况下如何确定最优制梁台位规模，使制梁区面积最小就是一个必须要考虑内容。
2）满足施工进度
预制梁场作为桥梁工程一个分项工程，主要任务就是为提供预制梁予以架设，按照桥梁工程特点、工期要求、场地条件及起重运输条件，合理安排预制梁场生产计划，确定梁场生产能力，合理布置预制梁场以满足桥梁施工进度。
3）工艺流程合理
根据预制梁生产要求，综合考虑各个工序之间生产顺序，合理安排各个施工区布置，尽量避免相互干扰作业，做到生产工序流畅、工艺流程合理。
4）场内运输要求
场内施工所用各种物料包括钢筋、钢绞线及混凝土等，在场地运输应以运输距离最小为目标，杜绝二次搬运，保持物料运输畅通。各个区域之间布置应按照生产工艺流程来进行，确保生产过程中流动畅通，生产流程连续化，道路上不允许堆放任何物品，保证道路畅通，道路设置宜采用环形单向道，场区宜设置两个出入口，如只需设置一个出口，则道路设置时，应满足考虑预制梁及物料运输时车辆通行宽度。
5）空间因素
预制场地内部布置时应有效利用场地，充分利用场区地形条件，因地制宜，布置力求紧凑，尽量缩短工艺之间流水线路；工棚及施工人员住房应尽量靠四周布置，既少占施工面积又可以充当围墙，既减少使用面积，又节约建设费用。
6）安全因素
布置时应考虑生产安全，水路、电路应该沿场地四周布置，避免影响施工，造成事故。大临施工时还要考虑场地排水要求，安全文明工地建设要求等。
2.2关键技术
1）梁场整体规划及布置、2）制梁台座数量设计、3）存梁台座数量设计、4）台座基础处理、5）设备配套及选型
2.3 梁场选址
1）桥群集中地段设置梁场。应全面考虑桥跨及梁型布置、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，一般选择在桥群重心或两端附近。
2）临时工程量小。客运专线箱梁对制梁台座和存梁台座承载能力和不均匀沉降均提出了很高要求。因此，制梁场位置应尽量选在地质状况好地方，地形较平坦地方，避免滑坡地段、泥石流地区，减少土石方工程和基础加固工程量，降低工程费用。运梁车最大可用爬坡度一般为3％，必要情况时可通过展线，将梁场布置在地质条件比较好地方。
3）交通方便。制梁场位置应尽量及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。
4）运梁距离较短。较短运输距离可确保箱梁运输安全，提高架梁施工进度，降低运输费用，因此运距越短越合理。极端情况下，采用龙门吊机直接提梁上桥装车，可彻底省去运梁便道费用。
5）征地拆迁少。制梁场位置要在满足制梁工期和存梁前提下，少占用耕地，减少拆迁量，应尽量利用红线以内区域设置梁场。
6）考虑防洪排涝，确保雨季施工安全。
总之，制梁场地选择应综合考虑各方面因素，本着“因地制宜、节约资金、降低成本、确保安全及质量”原则，统筹规划。在施工前要认真进行施工调查和技术经济比较，选择最佳位置。
2.4梁场设计工作指导书
1）梁场工程概况
2）业主相关要求
3）设计内容
梁场选址及初步规划设计；后期需要详细设计，涉及到各种专业接口，需要进行计算、绘图及试验。主要包括存梁台座及基础处理、存梁台座基础、移梁台车或搬运机横移通道、搬运机纵移通道、搬运机转向支撑点基础，还有材料存贮及加工区详细布置、搅拌站具体布置、办公及生活区具体布置；场内供电、供水、供热及排水系统设置。
4）分工安排
根据局安排，梁场设计由局技术中心提供指导、帮助，由子公司抽派有梁场制梁工作经验人员完成具体工作。
局技术中心主要负责指导制梁台座及基础处理、存梁台座基础、搬运机横移通道、搬运机纵移通道、搬运机转向支撑点基础设计及检算。子公司负责提供梁场设计一切基础资料（包括设备参数、地质勘探及试验资料），并自行进行材料存贮及加工区、搅拌站、办公及生活区详细布置及场地硬化设计；场内供电、供水、供热及排水系统设置；架桥机调头场地处理；各种预埋件、预留孔道等设置；工程量计算及造价比较。
5）技术路线
梁场地基处理具体方案，需根据梁场地质条件、梁场建设工期、项目部施工习惯，作对比方案进行技术经济综合比较。
具体来讲，存梁台座、制梁台座基础地基处理可作钻（挖）孔桩、CFG桩两种方案比较；移梁台车或搬运机通道作刚性路面方案，转向支承作换填处理及CFG桩处理两种方案比较；架机桥调头场要充分利用路基，减少梁场用地及地基处理费用。
6）地质勘察及试验内容
根据以往设计经验，如果相关参数采用估算值，结果偏差很大，可能造成浪费，所以需要通过地质勘察及试验提供更准确参数。
（1）梁场地质钻探。钻孔相对位置图另附，共钻15个孔，每孔钻至基岩内2m深，需要提供各孔孔口标高、各土层分层深度，承载力极限值及征值，钻孔桩及CFG桩桩周摩阻力极限值及特征值，桩端承载力极限值及特征值。
（2）地基浅层平板载荷试验
场内选取有代表性3个点进行试验，提供表层地基基本承载力极限值及特征值，地基反力系数。
7）相关设备参数
以往梁场设计过程中，各种设备参数来源不统一，部分参数在设计过程中发生了几次变化，一方面反复修改设计增加工作量，另一方面是可能由于沟通不畅，不能及时按实际采购设备参数设计，发生错误。本梁场设计过程时，请项目部机电负责人提供梁场相关设备参数并签字确认，避免误用。
相关设备参数包括以下内容：
①架桥机、运梁车、搬运机、50t龙门吊主要参数，包括外形尺寸、轴重、轴距、接地比压等参数，搬运机还应提供转向支承时轮胎分载百分比。
②模板厂家提供外模总图、内模总图、预制台位布置图、移模台座基础图、端部托架基础图。
8）需设计绘制图纸
序号
图 名
1
制梁场平面布置图
2
制梁场制存梁台位断面图
3
制梁场32m梁制梁台座构造图
4
制梁场32m、24m梁共用制梁台座构造图
5
制梁场制梁台座配筋图
6
制梁场单层存梁台座基础布置及构造图
7
制梁场单层存梁台座基础配筋图
8
制梁场双层存梁台座基础布置及构造图
9
制梁场双层存梁台座基础配筋图
10
制梁场静载试验台座基础布置及构造图
11
制梁场静载试验台座基础配筋图
12
制梁场存梁支墩构造及配筋图
13
制梁场50T龙门吊基础构造及配筋图
14
制梁场搬运机纵、横移通道或移梁台车横移通道平面布置图
15
制梁场搬运机纵、横移通道构造图或移梁台车横移通道构造图
16
制梁场运梁通道构造图
17
制梁场材料运输道路布置图
18
制梁场排水系统图
19
制梁场施工供水布置图
20
制梁场施工供电布置图
21
制梁场施工供热管道布置图

2.5 工程实例
根据中铁五局武广客运专线乌龙泉至花都段第4标段设计图纸和承担预制架设箱梁工程量及该段指导性施组要求，结合现场对制梁场地面积及场地条件施工调查情况，决定将宜章、郴州、永兴三个制梁场定位于桥群集中中间位置，由于桥台后路基上、桥上桥下均不具备建制梁场条件，设计上均采用在路基一侧外设预制梁场，沿运梁便道上路基方式。同时根据设计桥梁平面布置，综合考虑运架效率，三个制梁场架梁时不需考虑隧道和非预制现浇梁影响。在梁场具体选址时结合设计确定大致位置重点考虑了以下因素：
1）梁场标高确定
由于梁场占地面积大，场地平整时土方工程量一般都比较大，为此，合理确定梁场基准高程具有重要意义。梁场基准高程应根据以下原则确定：填挖大致相平、尽量及路基顶高程相同、梁场及路基最大高差满足运梁便线最大纵坡小于3％要求 。经过多次测量比选，宜章制梁场主体标高为+234.2m，占地95亩，运梁便道坡度设计为2.2%。郴州制梁场主体标高为+285.0m，占地91亩，运梁便道平坡上路基。永兴制梁场主体标高为+170.8m，占地135亩，运梁便道平坡上路基。梁场小型临建设施根据地势灵活布置，制梁场挖填方数量见下页表1：梁场挖填方数量计算表。
2）运架半径确定
运架半径确定:梁场一般设置在线路供应范围中部，主要供应范围较长情况；当供应范围较短，桥梁集中时或总供应范围满足运架梁时间要求，也可放在端头。以尽量减小架桥机调头次数，减少运梁距离，满足架梁高效要求。
本工程为了尽可能减少运梁时间，经过研究每个梁场均向两个方向供梁，架桥机需调头三次，架桥机桥间转移最大距离为500m。制梁场架设顺序为宜章→郴州→永兴，三个制梁场架设顺序见图1。三个梁场运架半径见表2。

图1 架桥机架设顺序图

表2 梁场供应情况统计表
梁场名称
上线里程
大里程供应
小里程供应
平均供应半径
备注
桥梁
箱梁
距离
桥梁
箱梁
距离
座
孔
km
座
孔
km
km
宜章梁场
DK1883+425
1
73-32m
1.28
1
32-32m
2.69
1.985

郴州梁场
DK1866+600
3
14-32m
1.34
1
50-32m
1.60
1.47

永兴梁场
DK1823+200
3
4-24+68-32m
3.08
3
5-24+47-32m
3.17
3.125

3）梁场地基加固方式确定
三个梁场所在区域为亚热带季风湿润气候区，四季变化明显，霜期较短，夏季湿热、冬季干寒；年平均气温18℃，极端最高气温41.3℃，极端最低气温-9.0℃，年平均降水量在1200～1750㎜之间，日最大降水量为259.5㎜；气候温暖湿润，雨量充沛，降雨强度大，夏季湿度高。降雨量集中在春、夏两季，汛期（4～9月）降雨量占全年雨量65%左右，洪水发生时间及降雨相应，多出现在3～7月。
梁场所处区域地下水主要为孔隙水、岩溶水，埋深一般为0.8m，谷地地下水发育，随季节有所变化。根据水质分析，地表水及地下水对混凝土无侵蚀性。梁场地质条件见表3。

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表1 梁场挖填方量数量计算表

表3 梁场地质条件表
梁场名称
地貌特征
工程地质条件
宜章梁场
梁场所处区域大部分为丘间谷地、丘陵，山头浑圆，丘坡自然坡度10～25°，地形起伏较大，相对高差35m，溶沟槽发育，局部地段基岩裸露；谷地地势平缓，略有起伏，多劈为民房、旱地、经济林。上线路路肩标高237.9m。
梁场地表为植耕土。主要地层为：
1、黏土、粉质黏土、含砾黏土，褐黄色～褐红色，硬塑，主要成分为黏泥，岩土施工等级为Ⅲ级，σ0=180Kpa。分布于丘坡表层。
2、黏土、粉质黏土、含砾黏土，褐黄色～褐红色，硬塑，岩土施工等级为Ⅱ级，
σ0=150Kpa。分布于丘谷。
3、黏土、粉质黏土、含砾黏土，褐黄色～褐红色，软塑，岩土施工等级为Ⅱ级，σ0=100Kpa。大都发育在基岩面或丘谷表层。
4、石灰系下统岩关阶组灰岩：灰色，弱风化，隐晶质结构，块状构造，岩质较坚硬，岩溶发育，岩土施工等级Ⅴ级，σ0=1000Kpa。
郴州梁场
梁场所处区域大部分为丘坡地带，丘坡自然坡10～20°，丘坡植被教发育,谷地地势平缓,略有起伏,多辟为水田,旱地。
梁场地表为植耕土。主要地层为：
1、黏土:黄色，褐黄色，流塑状,黏粒为主,含少许石英砂粒及强风化白云质灰岩碎石、角砾，Ⅱ类、Ⅲ类。
2、细砂、中砂:黄褐色,稍密-中密，以长石、石英砂为主,黏粒约占5-10%,分选性较好, Ⅲ类。
3、粗砂、砾砂:黄褐色,稍密-中密，以长石、石英砂为主,黏粒约占5-10%,含少许强风化白云质灰岩圆砾、卵石,分选性较差, Ⅲ类。
4、角砾土：黄褐色,稍密-中密，以白云质灰岩、灰岩角砾为主,局部为碎石土,黏土充填,分选性差,黏粒约占10%,Ⅲ类。
5、圆砾：黄褐色,稍密-中密，以白云质灰岩、灰岩角砾为主,局部为卵石,黏土、中细砂充填,分选性较好,Ⅲ类。
永兴梁场
梁场所处区域大部分为丘坡地带，丘坡自然坡10～20°，丘坡植被较发育,谷地地势平缓,略有起伏,多辟为水田,旱地。
1、粉质黏土,软塑,(1)1 Ⅱ类 σ0=120kpa
2、粉质黏土,硬塑,(1)2 Ⅲ类 σ0=200kpa
3、粉质黏土,流塑,(1)3 Ⅱ类 σ0=60kpa
4、灰岩,全风化, (2)1 Ⅲ类 σ0=250kpa
5、灰岩,强风化, (2)2 Ⅳ类 σ0=350kpa
6、灰岩,弱风化, (2)3 Ⅴ类 σ0=1000kpa
7、构造角砾岩 (3) σ0=500kpa

由于箱梁重量大，根据客运专线箱梁预制对地基基础要求，存梁时四个支承点高差不大于2mm，这对梁场地基处理提出了很高要求，要求地基处理后达到稳定、均匀和密实，所以必须对地基进行加固处理。结合三个梁场地质条件，我们对多个地基处理方案进行了比较：
①钻孔桩
钻孔桩能很好解决地基沉降问题，是较好地基处理方式。但在本工程中由于箱梁预制场地处岩溶发育区，地表溶槽、地下溶洞发育，难以完全探明，需先进行岩溶注浆，且岩溶地区桩基施工难度及风险大。加之在箱梁预制场回填土时，其中夹有大块硬质灰岩，给钻孔桩施工带来了很大不便。对地基基础沉降量有很高要求运梁道路由于是一个整体，地基无法采用桩基处理，并且施工费用高、施工周期长。这样方案不可取。
②分层回填
分层回填在处理回填土时不失为一种有效手段，但分层回填在施工中有很多不可预见因素影响，且箱梁预制场所在地区为山区，容易产生不均匀沉降，加之箱梁预制场施工时雨季不可避免，所以分层回填压实质量无法保证。
③强夯法
强夯法经过30多年应用和发展，证明其对地基加固显著，能够有效提高地基强度，降低压缩性，提高土层均匀性，减小地基不均匀沉降，改善土体抵抗振动液化能力和消除土湿陷性。且强夯法使用设备简单，施工方便，速度快、费用少，既能提高地基承载力，又能增强稳定性。
通过上述方案对比研究并通过现场试验确定其适用性和处理效果后，确定采用强夯法对地基进行加固，然后进行钢筋混凝土浅埋基础施工。预制场基础施工中通过对高填土黏性土地基采用强夯处理，取得了良好技术经济效果。
4）水、电接入及周边环境要求
附近是否有满足要求砂石料场，是否有满足材料进出及大型设备进场道路，要求宽度满足要求，接入梁场新建或改建便道工程量较小。附近有高压电力线，引入制梁场动力线线路要较短。可打井取地下水作为工程用水和饮用水或有条件接通当地自来水。在综合考虑以上因素后确定了梁场具体位置。三个梁场施工条件见表4。

表4 制梁场施工条件表
梁场名称
交通条件
生产生活用水
生产生活用电
宜章梁场
梁场所处区域交通便利，经107国道横跨京珠高速公路、穿越京广铁路后通过沙坪至用口乡村水泥厂专用公路可到达寒水隧道进口，再经过浒口特大桥贯通便道接入制梁场，除贯通便道为泥结碎石路面外其余道路皆为水泥路面，达到四级公路标准。
在梁场内选址打井取水，铺设供水主管路至梁场内200立方蓄水池
利用用口变电所电力，架设10KVA高压输电线路连接到梁场，根据施工需要量，设置两台630KVA变压器。
郴州梁场
梁场所处区域交通便利，经107国道穿越京广铁路后通过良田至江口乡村公路可到达曹家特大桥，再经过曹家特大桥贯通便道接入制梁场，除贯通便道及良田至江口段部分为泥结碎石路面外其余道路皆为水泥路面，达到四级公路标准。

在郴州梁场内选址打井取水，铺设供水主管路至梁场内200立方蓄水池
利用现有高压线路，架设10KVA高压输电线路连接到梁场，根据施工需要，设置两台630KVA变压器。
永兴梁场
梁场所处区域交通便利，经107国道进入055县道到达洋塘乡后通过洋塘至西龙村乡村公路可到达永兴，除乡村公路部分为泥结碎石路面外其余道路皆为水泥路面，达到四级公路标准。
利用中铁五局经理部八总队现有水源，开口接至梁场梁场内200立方蓄水池
利用现有高压线路，架设10KVA高压输电线路连接到梁场，根据施工需要，设置两台630KVA变压器。

5）运输条件确定
大型箱梁预制场中各个施工单元由于存在大量物料需要运输，比如原材料1(石料、水泥、钢筋等)、成品混凝土、各种设备等，因此施工场地交通运输量大、强度高，合理安排工程建设施工场地交通运输问题，对于确保工程顺利施工和节约工程费用投资有重要意义。
施工场地运输一般包括：对外交通和对内交通。对外交通是指施工现场及外界之间交通运输。对内运输主要是指施工场地范围内各个施工单元及主体工程施工场地之间交通运输。从施工场地选择来看，对外交通对施工场地选择影响较小。
桥梁施工场地内各施工单元之间运输量大、运输强度高、地形相对比较复杂，在运输中有时会遇到相当大困难，合理安排运输路线及运输量十分重要。对内交通对各个施工单元位置选择产生很大影响。
施工场地内交通运输具有以下特点:
①施工场地内运输一般为单向运输，如将骨料运送到混凝土搅拌站，将混凝土运送到施工现场，大型预制梁运送到桥梁工地等，各场地之间距离一般不应该设置太远。
②施工场地内运输距离一般来说不会太远，但某些物料运输中受物料特点限制，需要在运达目地之前保证其特性，如混凝土运输中必须保持它在途中不凝结、不离析。
③施工场地运输中一般多采用较大吨位车辆，车型较宽，能满足重大件运输。预制梁场生产过程中须用到大型设备及大量钢筋等材料，运输量较大，而且，桥梁预制梁大多重达几吨甚至几十吨，运输极不方便。因此，结合桥梁工程实际情况，预制梁场选址应有利于大型设备、大宗物资及预制梁运输，以减少运输过程中带来不便及增加运输成本。
6）大临投入确定
在保证生产产量和质量前提下节约投资费用，是施工单位主要考虑问题之一。征地类别决定征地费用，而征地费用往往成为工程项目投资主要考虑因素之一。因此，如何使选择预制梁场场址经济合理，是预制梁场建设必须考虑问题。
梁场选址时还统筹兼顾考虑作为后续无砟轨道施工作业及物资存储基地，可分段为无砟轨道施工打开工作面，形成快速流水作业，提高施工设备利用率，降低设备投入费用，减少物资设备周转次数，提高梁场使用价值和利用效率。
7）三处梁场实施情况
现场预制梁场平面布局取决于生产能力和运架能力确定，并考虑制梁场采用生产工艺、配套设施、机械化程度及作业效率、人员配备、箱梁外型尺寸、存梁区最少存梁数，并综合考虑场区道路、作业空间等因素，根据本项目工期要求每个梁场按每日预制1-1.5孔、运架1-1.5孔最为合理，生产要素也按此进行相应配置。梁场布局还要考虑在梁场及线路间修建运梁便道，梁场规划时预留架桥机拼装场地及运梁便道设置条件，运梁便道满足运梁车爬坡及转弯要求等。
制梁场平面布置
①以梁场设计生产能力为目标，统筹规划设计，并进行技术经济分析，以达到“制梁速度快、质量高和建场费用低”目。
②梁场按功能分区布置，结构紧凑，尽量减少中间环节作业量，减少施工干扰。生产区和生活区相互分开，但又有机联系。
③本着“安全第一”原则，蒸汽锅炉、高压变电器、发电机房及生产、生活区保持安全距离。
④水路、电路、蒸汽管道、混凝土输送管路统一规划，线路相对固定，实现输送线路最短化。充分利用机械设备，发挥总体功能，保证场内各种物资及半成品移运便捷。
⑤本着“以人为本”原则，保证人员充足安全作业空间。保证机具设备有足够运作空间。
⑥保证运梁出场经济、便捷、安全、科学原则。
制梁场功能规划布局
根据以上布置原则，结合制梁工艺流程和工艺特点，在梁场按9个区进行规划布置。本着物流最捷化原则，其相互位置如下:
①钢筋加工、存放区：紧临钢筋绑扎区布置，加工钢筋半成品及预埋件，钢绞线下料，存放梁体钢筋、钢绞线、型钢等原材料及预埋件。
②钢筋绑扎区：分顶板钢筋及底腹板钢筋绑扎台位。紧临制梁台座设置。
③制梁区：制梁区作为预制梁场主要组成部分，预制梁生产和各种关键性机械设施布置主要都集中于这一区域。设制梁台座、内模存放台及钢筋吊架存放台、张拉机具存放区。
④存梁区：紧临制梁台座，沿制梁台座纵列布置。
⑤装(运)梁区：设置于存梁区外侧，并靠近铁路正线，及运梁便道相接。该区还将作为架桥机组装及调头、运梁车折返场地，要结合运架梁工艺及设备参数综合设置。该区后期可作为桥面附属小型预制构件加工场地。
⑥拌合站：尽可能围绕制梁台座布置，以砼泵送或输送距离最近为原则。另配套设置砂石料场、胶凝材料筒仓等。
⑦生活办公区：设置于生产线外；解决梁场管理人员、作业人员住宿及办公和娱乐场地，并在拌合站附近设置试验室。
⑧配套设置区：配电房、发电室、锅炉房、水池、垃圾处理场、污水处理场水、电干线路等配套设施在以上各区就位后，依附设置。
⑨运输便道：用于及外界以及工程主体施工区联系通道。制梁所需原材料、设备等物资需要通过运输便道送到各个功能区，成品梁也是通过运输便道运往桥梁主体施工区，相关功能区之间材料运输等。设计中运梁便道沿制梁场四周灵活布置。
宜章、郴州、永州三个制梁场布局较为合理，体现了物流最捷化思想。其平面布置图见图2、图3、图4。

图2 宜章制梁场平面布置图

图3 郴州制梁场平面布置图

图4 永兴制梁场平面布置图

3、箱梁预制总体施工方案和施工工艺
箱梁采用高位法或低位法预制，梁场采用移梁台车沿横移轨道移梁或用搬运机移梁，箱梁装车采用提梁机或搬运机提梁，通过运梁车将箱梁运至桥头，架桥机架设。
箱梁模板采用分块固定式（局部可拆卸）底模、机械可拆式整体滑移钢外模或固定钢外模、液压收缩式整体内模。采用移梁台车移梁相邻两台座共用一套模板，采用搬运机移梁相邻两台座共用一套内模，每台座均固定一套外模。底模、侧模根据需要设置压缩量和反拱度。内模入模用2台50t /43m龙门吊吊装，出模用卷扬机牵引纵向移出。钢筋工程分底、腹板钢筋和桥面钢筋分别在专用绑扎胎模上绑扎成型，再通过2台50t /43m龙门吊配合用特制吊架吊装就位拼装成型。混凝土灌筑采用连续灌筑、一次成型，梁体混凝土在6h内灌筑完成。具体采用2座HSZD120m3混凝土搅拌站配料搅拌，2台HBT80混凝土输送泵泵送砼和2台BLG-19布料杆对称布料灌筑入模，或采用混凝土罐车送料和汽车泵泵送入模，插入式振动棒辅以高频附着式振动器方法进行振捣，箱梁砼养生采用蒸汽养护和自然养护相结合方式进行。
箱梁预应力管道采用抽拔橡胶管成孔，人工配合小机具穿预应力钢绞线，分三次施加预应力，带模预张拉和初张拉完成后由制梁台位通过900吨移梁机起顶横移或吊装至存梁台位，待箱梁混凝土强度和弹性模量达到设计值，且龄期不少于10天即进行终张拉。
预应力孔道采用真空辅助压浆工艺进行孔道压浆，封锚采用C50无收缩混凝土，待达到30天存梁期后，测量箱梁徐变上拱度，经检查合格，办理箱梁出场合格证后，才允许运输架设。
桥面防水层、保护层及防撞墙、电缆槽等附属工程在箱梁架设完成后施工。
3.1 制梁方案分析
1)制梁方案采用移梁台车移梁横列式台位设计和吊入式内模制梁工序。其优缺点如下：
①优点
a 此工艺设备要求不高，技术容易掌握，人员容易培训。
b 2个制梁台座共用一套内、外、端模，工装设备费用投入较小，钢筋采用底腹板钢筋及顶板钢筋2次吊装，预制区龙门吊吊重能力要求不高，且采用移梁平车单价较低，设备费用低。
C 整体液压收缩式钢内模液压系统可实现油缸伸缩无极调速，并省去中间砼支墩和独立轨道系统。既经济、方便，又提高了施工效率。
②缺点
a 采用有轨导向，轮子少，受力集中且轮压较大，对基础承载力和不均匀沉降要求高，一般采用强夯或钻孔桩基础，且每个制梁台座需对应2条或2条以上(有不同跨度共用台座情况下)滑道，此部分场建费用较大。
b 采用顺序移梁方式移梁，倒运箱梁速度较慢，效率低，总体耗能大，只能根据架梁顺序进行制梁。
C 制梁台座循环周期5-7天，多数工序在制梁台座上进行，制梁速度提高受限。
3.2 梁场规模
梁场规模主要根据其所需要生产能力确定，生产能力及生产工艺要求时间、梁场供应箱梁范围、制架梁工期、架梁进度及施工总工期有着密切关系。
1）梁场供应箱梁范围
在现有技术条件下，一台架桥机配一台运梁平车运架梁经济供应范围一般在单向20km 以内。
2）制架梁工期确定
制架梁工期是结合总工期、桥梁下部工程及铺轨工程工期综合考虑，它直接影响着梁场规模。
3）架梁进度确定
在确定了制架梁工期后，架梁所需要综合进度应为：t = n/T
其中：n 为制架梁孔数；T 为制架梁工期，d；t 为综合进度，孔/d。
3.3 制梁台座
制梁台座是整个梁场核心，所有设施均以制梁台座为中心展开布置。制梁台座不仅是承载模板安装、拆卸作业及模筑砼浇筑，还是张拉作业台，承担着箱梁初张拉带来荷载。
梁场制梁台座采用“品”字形错开布置。制梁台座控制重点是控制不均匀沉降及张拉后台座两端变形。台座中部基础采用C30钢筋混凝土整体筏式结构并预设反拱以适应模板安装。制梁台座设计施工还要考虑其它少量梁型(如24米梁)通用性。
根据32米箱梁外型尺寸、模板外型尺寸及张拉作业要求及保证一定安全作业空间，制梁台座尺寸为34mx15.2m，制梁台座间横向间距5米，纵向间距42～44m。两台座间设内模整修台位。
制梁台座由基础、台面及附属三部分组成，基础部分根据地质情况采取强夯等措施处理，台面部分为钢筋砼结构，附属部分为移梁轨道、外模滑移轨道、蒸气管道、预埋件(孔洞)等。
存梁台座采用简支支撑结构形式，每个存梁台座设四个支撑点。存梁台座由2道两条高度为152mmP50kg/m型重轨组成滑移轨道和1.4m高存梁支墩组成。
根据场内地质勘探资料、通过设计检算、存梁支墩要求四支点高差≤2mm及满足施工工艺要求以确定梁场制梁台座、存梁台座、静载试验台座，提梁设备基础、梁体横移轨道基础采用何种基础形式。
对于制梁台座还要考虑因张拉后梁体上拱，荷载向两端集中，荷载相当大。结合地质资料，制梁台座两端各5m范围内采用钢筋砼加强结构，中间区段对基层强夯换填处理后，设计砼板块基础。制存梁台座布置见图5。
图5 制存梁台座布置示意图

1）制梁台座数量确定原则
制梁台座数量取决于制梁设备配置、制梁工序、制梁周期及梁场制梁效率等。
一个制梁场主要机械设备需要配置跨制梁区龙门吊、钢筋装卸龙门吊、提梁机、拌合站、混凝土输送泵、布料机、蒸汽养生系统以及模板系统等设备。
2）制梁工序及时间
本工程后张法双线整孔预应力简箱梁采用吊入式内模制梁工艺，流程如图6：

底模检测调整并打磨、涂油
安装支座预埋板和防落梁预埋板

底、腹板钢筋吊装就位并整备
安装外侧模并打磨、涂油
底、腹板钢筋绑扎成型
内模吊装就位
端模吊装就位、安装锚垫板
顶板钢筋吊装就位并整备
顶板钢筋绑扎成型
监理对钢筋及预埋件检查验收
内模检查、打磨、涂油
端模检查、打磨、涂油
砼搅拌、输送、振捣、抹面
砼蒸汽养护或自然养护
蒸养罩、蒸汽准备
钢筋及钢绞线定位网加工安装、穿橡胶管
拆预埋件、拔橡胶管
移蓬罩、松模板、拆端模
穿钢绞线
钢绞线制作、编束
预张拉
混凝土达到设计强度的50%
侧模内模移出台座
混凝土达到设计强度的80%
初张拉
箱梁移至存梁台位自然养护
终张拉
混凝土达到设计强度的100%、弹模达到相应值且龄期≥10d
压浆、封端
出厂检验合格
提梁、运梁、架梁
制作砼试件
制作砼试件
图6 后张法无碴轨道双线整孔预应力混凝土简支箱梁施工工艺流程图
防水层、保护层及附属工程施工
制作砼试件
内
循
环
外
循
环

3）单台座制梁周期及其制梁效率
(1)以上制梁工序下单台座制梁周期见表5

表5 单台座箱梁周期
序号
施工工序
施工工序
占用时间（h）
制梁台座
占用时间（h）
备注
1
底模整修
4
4

2
侧模整修
2
2

3
底腹板钢筋笼绑扎
24

在绑扎胎具上绑扎
4
底腹板钢筋笼吊装
4
4

5
内模拼装
12

在内模拼装台上拼装
6
内模整体吊安、定位
4
4

7
立端模
2
2

8
桥面钢筋绑扎
20

在绑扎胎具上绑扎
9
桥面钢筋吊装、整理
8
8
含桥面预埋件安装及监理检查整改
10
砼浇筑
6
6

11
养护
38
38

12
拆端模、松内模
3
3

13
预张拉
8
8

14
拆外模出内模
10
10

15
初张拉
4
4

16
吊移梁
3
3

小计
132
96

(2)单台座制梁效率确定
以上吊入式内模制梁工序单台座制梁周期均为4 d /榀,
单台座制梁效率η = 0.25榀/d。
由表8可看到，计算制梁周期时每一个工序时间比较充裕，其中养护时间为38 h，采用计算机控制蒸汽养护系统进行箱梁混凝土养护，养护时间无需38 h，大概时间为35 h左右，因此单台座制梁效率η = 0.25榀/d还是比较偏保守。
4）制梁台座数量
台座数量　M =N /η
式中：N —梁场制梁效率，即按计划确定梁场一天完成箱梁预制数量，榀/d；
η—单台座制梁效率，榀/d。
根据梁场建设周期、梁现场认证、架梁时间和速度并结合整个项目工期安排并考虑到存梁台座数量、架梁制约、模板倒用、湖南地方天气及不可预见因素，宜章和郴州制梁场制梁效率按1榀/d计，永兴制梁场制梁效率按1.5榀/d计。由此可知宜章和郴州制梁需设32m制梁台座各4个, 永兴制梁场需设32m制梁台座5个，32m和24m合用台座1个。
3.4存梁台座
将预制完成箱梁从制梁台座移出安放在存梁台座上，箱梁要完成终张拉、压浆、封锚、防水层和检查、检验等工作，其布置合理性直接影响着箱梁制运架效率。
存梁台座数量根据工艺要求中梁占用台座最短时间及架梁进度确定。其数量计算公式为：n = N × K
式中：N —梁场制梁效率,榀/d；
K—为箱梁在存梁台座上最少存放时间，d。无特殊要求时，K = 30 d。
按《时速350km客运专线预制梁暂行技术条件》，箱梁在存梁台座上最少存放时间K 确定依据是：
1）终张拉应在梁体混凝土强度及弹性模量达到设计值后、龄期不少于10 d 时进行。
2）完成终张拉及压浆、封锚等各工序约需要3 d。
3）按照设计要求，“终拉完成并且管道压浆强度达到设计强度后方可进行运架梁施工”，同时预制梁需观测终张拉后30 d 上拱度后才能架设。如设计无此要求则可在压浆封锚后15 d （此时间受养护措施和气温影响）即可架设。
以上合计箱梁占用存梁台座时间为28 d 或43 d，故一般取K = 30 d 或45 d。
实际施工时按K = 30 d 取值，由此可得宜章、郴州制梁各设32m梁存梁台座28个，永兴制梁场设置32m梁存梁台座35个、32m及24m梁共用存梁台座7个。
3.5砼供应、输送设施
图7 HSZD100m3混凝土搅拌站
拌合站是梁体混凝土生产供应区。要求采用电子称量系统自动计量、计算机控制系统。拌合主机生产能力要求满足单片梁混凝土浇筑时间不超过6个小时。要求实际产量达到60m3/h以上，并考虑保证浇筑持续进行