李 聞

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,北京 102600)

鐵路無砟軌道板預(yù)制場模塊化整體規(guī)劃技術(shù)研究

李 聞

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,北京 102600)

無砟軌道板預(yù)制場是鐵路數(shù)量較多的大型臨時(shí)工程之一,其規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化工作十分重要[13]。結(jié)合課題科研成果和規(guī)劃設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),分別闡述CRTSⅠ、CRTSⅡ型無砟軌道板場功能區(qū)劃分、規(guī)劃原則、關(guān)鍵參數(shù)合理取值和規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù),重點(diǎn)敘述軌道板場模塊化規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)的研究,力求預(yù)制場降低建設(shè)成本、提高土地利用率和生產(chǎn)效率,為軌道板場規(guī)劃設(shè)計(jì)提供技術(shù)參考。

鐵路;無砟軌道板預(yù)制場;規(guī)劃設(shè)計(jì);模塊化

1 概述[4]

無砟軌道板預(yù)制場按預(yù)制的無砟軌道板類型分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型軌道板場3種類型,由于CRTSⅠ型和CRTSⅢ型無砟軌道板施工工藝基本相同,在功能區(qū)劃分和規(guī)劃設(shè)計(jì)上也基本相同,主要對CRTSⅠ、CRTSⅡ型無砟軌道板場的規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行研究。

在無砟軌道板預(yù)制場規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)上,傳統(tǒng)上的規(guī)劃設(shè)計(jì)未將預(yù)制場作為系統(tǒng)工程,在規(guī)劃設(shè)計(jì)上沒有統(tǒng)一可執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn),未對預(yù)制場規(guī)模、生產(chǎn)能力、占地面積等關(guān)鍵參數(shù)和指標(biāo)進(jìn)行量化,未將預(yù)制場按生產(chǎn)流程進(jìn)行詳細(xì)功能區(qū)劃分,未考慮各功能區(qū)設(shè)置與生產(chǎn)工效相匹配,經(jīng)常會出現(xiàn)用地浪費(fèi)、利用率不高的情況。從存在的上述種種問題顯示,鐵路無砟軌道板預(yù)制場規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)的研究工作顯得更具現(xiàn)實(shí)意義,也更為迫切。

2 規(guī)劃設(shè)計(jì)原則

2.1 功能區(qū)劃分原則

根據(jù)預(yù)制場生產(chǎn)工藝流程的不同,將預(yù)制場劃分為不同的功能區(qū),這是預(yù)制場規(guī)劃設(shè)計(jì)的前提和模塊化規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

CRTSⅠ型板式無砟軌道混凝土軌道板預(yù)制場由鋼筋加工區(qū)、軌道板預(yù)制生產(chǎn)區(qū)、軌道板存放區(qū)、保障系統(tǒng)、辦公區(qū)和生活區(qū)組成[5]。

CRTSⅡ型板式無砟軌道混凝土軌道板預(yù)制場由軌道板預(yù)制生產(chǎn)區(qū)、軌道板打磨裝配區(qū)、軌道板存放區(qū)、保障系統(tǒng)、辦公區(qū)和生活區(qū)組成[6,7]。

2.2 規(guī)劃原則

預(yù)制場規(guī)劃應(yīng)貫徹堅(jiān)持因地制宜、合理布局、節(jié)約用地的原則。規(guī)劃應(yīng)結(jié)合所在區(qū)域的工程經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、自然條件等進(jìn)行編制,應(yīng)滿足生產(chǎn)、運(yùn)輸、防洪、安全、衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、節(jié)能和職工生活設(shè)施的需要,根據(jù)本單位工程實(shí)際、工程裝備擁有狀況、工程經(jīng)驗(yàn)等方面,充分吸收國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行多方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后,選擇經(jīng)濟(jì)可行,技術(shù)合理的最優(yōu)方案[8]。

2.3 關(guān)鍵參數(shù)取值原則

無論哪種類型無砟軌道板場,其預(yù)制場規(guī)劃設(shè)計(jì)包括制板周期、制板臺座(模型)數(shù)量等關(guān)鍵參數(shù)。

(1)制板周期

CRTSⅠ型板生產(chǎn)時(shí)間按18 h計(jì)算,考慮檢修、保養(yǎng)等因素,單塊軌道板占用制板臺座時(shí)間約為24 h,單個(gè)制板臺座單日生產(chǎn)軌道板按1片計(jì)算。每月按25個(gè)工作日考慮,則每個(gè)臺座1個(gè)月可生產(chǎn)25片軌道板。

CRTSⅡ型板采用長線臺座法生產(chǎn),占用臺座時(shí)間約為24 h,每月可生產(chǎn)25片軌道板。

(2)制板臺座(模型)數(shù)量

制板臺座(模型)數(shù)量與軌道板預(yù)制場生產(chǎn)軌道數(shù)量和生產(chǎn)工期有關(guān),計(jì)算公式如下[5]

式中 M——預(yù)制場制板臺座(模型)數(shù)量,套;

R——預(yù)制場設(shè)計(jì)供應(yīng)線路半徑,km;

κ——備用系數(shù);

tg——每月實(shí)際工作天數(shù),d;

L——無砟軌道板單塊長度,m;

Ts——預(yù)制場生產(chǎn)工期,月;

2×2為雙線雙向;1 000為km與m的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

3 模塊化規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)

預(yù)制場的規(guī)劃設(shè)計(jì)上以預(yù)制場功能區(qū)劃分和關(guān)鍵參數(shù)量化處理為基礎(chǔ),首次采用模塊化設(shè)計(jì)技術(shù),根據(jù)無砟軌道板生產(chǎn)流程劃分為不同的功能區(qū),并對不同的功能區(qū)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),在各模塊設(shè)計(jì)中對各區(qū)域尺寸進(jìn)行量化處理,編寫具體的計(jì)算公式。在預(yù)制場實(shí)際布置中,首先根據(jù)軌道板生產(chǎn)數(shù)量和生產(chǎn)工期等參數(shù),代入公式中確定各模塊圖,然后可根據(jù)實(shí)際場地條件,將各模塊圖進(jìn)行組合,各模塊圖之間采用運(yùn)輸通道進(jìn)行銜接,保證物流順暢,避免卡阻現(xiàn)象,最終經(jīng)局部調(diào)整后完成整個(gè)預(yù)制場的規(guī)劃設(shè)計(jì)。

3.1 CRTSⅠ型無砟軌道板預(yù)制場模塊化設(shè)計(jì)

CRTSⅠ型板預(yù)制場模塊化設(shè)計(jì)包括鋼筋加工區(qū)模塊圖、軌道板生產(chǎn)區(qū)平面布置模塊圖、軌道板存放區(qū)平面布置模塊圖、拌和站平面布置模塊圖、辦公區(qū)和生活區(qū)平面布置模塊圖。

(1)鋼筋加工區(qū)模塊圖

鋼筋加工區(qū)模塊圖由鋼筋骨架存放區(qū)、鋼筋骨架綁扎區(qū)、鋼筋加工及半成品存放區(qū)、鋼筋存放區(qū)以及運(yùn)輸通道構(gòu)成。

根據(jù)多個(gè)預(yù)制場的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),在滿足生產(chǎn)的前提下盡量節(jié)約占地,廠房跨度取22 m,天車跨度取20 m,生產(chǎn)車間各區(qū)域邊緣距天車走行中心線間距1 m,各區(qū)寬度為18 m。鋼筋骨架綁扎臺座1列布置3個(gè),間距6 m,兩列間距為7 m,運(yùn)輸通道寬度取6 m,各區(qū)域長度尺寸是考慮實(shí)際施工中各工序的工作效率、施工所需空間及多個(gè)預(yù)制場實(shí)際布置數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),以預(yù)制場生產(chǎn)效率(每天生產(chǎn)預(yù)制板數(shù)量n)為自變量,建立各區(qū)域尺寸與生產(chǎn)效率關(guān)系的量化公式。

鋼筋骨架存放區(qū)長度Lg:一列鋼筋骨架存放區(qū)寬度為6 m,一列可以布置5個(gè)存放臺位,每個(gè)臺位可以堆放6層,則Lg=(n÷6÷5)×6,考慮到實(shí)際布置一般都是整數(shù)尺寸,一般計(jì)算結(jié)果取整,因此模塊圖中鋼筋骨架存放區(qū)長度計(jì)算公式為

綁扎臺座列數(shù)ag:一個(gè)鋼筋骨架的綁扎時(shí)間一般為1.7 h,預(yù)制場每天采用2個(gè)班人進(jìn)行綁扎作業(yè),每個(gè)班工作8 h,相當(dāng)于一個(gè)綁扎臺座每天實(shí)際工作16 h,一列可布置3個(gè)綁扎臺座,按每天生產(chǎn)n片軌道板,則所需綁扎臺列數(shù)為ag=n×1.7÷16÷3,實(shí)際布置時(shí)取整,綁扎臺座列數(shù)計(jì)算公式為[5]

圖1為鋼筋加工區(qū)平面布置模塊。

圖1 CRTSⅠ型無砟軌道板預(yù)制場鋼筋加工區(qū)平面布置模塊(單位:m)

(2)軌道板生產(chǎn)區(qū)模塊圖

軌道板生產(chǎn)在廠房內(nèi)進(jìn)行,由軌道板制板區(qū)、軌道板養(yǎng)護(hù)區(qū)、張拉封錨區(qū)、翻板、檢測區(qū)以及運(yùn)輸通道構(gòu)成。

水養(yǎng)池長度a:CRTSⅠ型板水養(yǎng)要求不小于3 d。1列布置2個(gè)水養(yǎng)池,單塊板寬為0.24 m[9,10],則水養(yǎng)池長度計(jì)算公式為

實(shí)際布置時(shí)要考慮現(xiàn)場實(shí)際條件分成幾個(gè)小水池。圖2為軌道板生產(chǎn)區(qū)平面布置模塊。

圖2 CRTSⅠ型無砟軌道板預(yù)制場軌道板生產(chǎn)區(qū)平面布置模塊(單位:m)

(3)軌道板存放區(qū)模塊圖

軌道板存放區(qū)面積與軌道板實(shí)際需要存儲數(shù)量有關(guān),軌道板存儲數(shù)量Nc=n×T×tg,其中,T為存板周期,月;tg為每月實(shí)際生產(chǎn)天數(shù)。按采用汽車吊調(diào)運(yùn)存板,需留有6 m寬的調(diào)運(yùn)通道,通道之間的存板區(qū)域按僅能存儲2列板考慮,因此存板區(qū)域?qū)挾葹?×6=12 m (兩列板之間留1 m空間),單列兩塊板之間放置5 cm厚墊塊,單塊板存板厚度為0.24 m。存板區(qū)長度計(jì)算公式為

圖3為軌道板存放區(qū)平面布置模塊。

圖3 CRTSⅠ型無砟軌道板預(yù)制場軌道板存放區(qū)平面布置模塊(單位:m)

(4)拌和站模塊圖[4,11,12]

拌和站模塊圖中主要參數(shù)是料場的面積,料場面積與預(yù)制軌道板所需骨料量有關(guān)。軌道板混凝土配合比按1∶1.24∶2.41∶0.3計(jì)算,每m3混凝土用水泥340 kg,砂534 kg,碎石1 036 kg,砂密度為1 550 kg/m3,每m3混凝土用砂體積為0.344 m3,碎石約為砂的2倍。單片P4962軌道板混凝土用量為2.23 m3。料場骨料日需要量

Q=cq×G×(1+α)/ρ=2.23×n×534×

式中 cq——混凝土日生產(chǎn)量,m3;

G——每m3混凝土所需骨料的質(zhì)量,kg/m3;

ρ——骨料密度,kg/m3;

α——骨料的損耗系數(shù)。

骨料儲存量

式中 tn——儲存周期,d。

骨料堆場面積

式中 q——每m2堆場面積骨料儲存定額,m3/m2;

κc——堆場面積利用系數(shù)。

實(shí)際布置時(shí)一般將骨料分成待檢區(qū)和已檢區(qū)2個(gè)區(qū)域存儲骨料,每個(gè)料場的寬度應(yīng)與攪拌站寬度相協(xié)調(diào),這樣場地利用效率最高,并考慮機(jī)械裝載效率長度不宜過長,料場長度取30 m。

料場寬度

圖4為拌和站平面布置模塊。

圖4 CRTSⅠ型無砟軌道板預(yù)制場拌和站平面布置模塊(單位:m)

(5)辦公區(qū)和生活區(qū)模塊圖

辦公區(qū)和生活區(qū)的布置是最靈活的,可以根據(jù)工種不同布置在相應(yīng)區(qū)域附近,如果場地允許也可以集中布置在一起。圖5為辦公區(qū)和生活區(qū)平面布置模塊。

其中,工人宿舍按1間4人布置,雙層布置,1列為20間宿舍,可供80人居住,則工人宿舍列數(shù)κ=(i÷ 80)(向上舍入為最接近的整數(shù)),式中i為預(yù)制場所需工人數(shù)量。

圖5 CRTSⅠ型無砟軌道板預(yù)制場辦公區(qū)和生活區(qū)平面布置模塊(單位:m)

3.2 CRTSⅡ型無砟軌道板預(yù)制場模塊化設(shè)計(jì)

(1)軌道板預(yù)制區(qū)模塊圖

軌道板預(yù)制生產(chǎn)車間包括張拉臺座、預(yù)應(yīng)力鋼筋存放區(qū)、軌道板臨時(shí)存放線等。預(yù)制區(qū)模塊圖中主要參數(shù)有制板臺座長度和臨時(shí)存板臺座個(gè)數(shù)。

假設(shè)制板臺座數(shù)量為nz個(gè),預(yù)制場生產(chǎn)效率為n塊軌道板。單塊軌道板寬度一般為2.55 m,考慮模具厚度,單塊軌道板在制板臺座中寬度為2.6 m,臺座端部張拉設(shè)備預(yù)留空間5.1 m,則單個(gè)制板臺座長度

圖6為預(yù)制區(qū)平面布置模塊。

圖6 CRTSⅡ型無砟軌道板預(yù)制場預(yù)制區(qū)平面布置模塊(單位:m)

(2)毛坯板存板區(qū)模塊圖[13]

毛坯板需要靜停1個(gè)月(按30 d考慮),才能進(jìn)行打磨,因此毛坯板存放臺位數(shù)量需滿足制板30 d存儲要求,毛坯板最多可疊放12層。毛坯板存放區(qū)一般采用40 m跨度龍門吊吊運(yùn)軌道板,1列可以布置12個(gè)毛坯板臺座,則毛坯板存板臺座列數(shù)

nm=n÷4.8(向上舍入為最接近的整數(shù))(11)

圖7為毛坯板存板區(qū)平面布置模塊。

(3)成品板存板區(qū)模塊圖[13]

成品板存放區(qū)軌道板吊運(yùn)一般采用30 m跨度懸臂龍門吊,軌道板運(yùn)輸通道布置在存板區(qū)外側(cè),通道寬度不小于6 m,1列可布置10個(gè)成品板存放臺座,成品板最多可疊放9層,則成品板存板臺座列數(shù)

ac=n×T×t÷81(向上舍入為最接近的整數(shù))(12)

圖8為成品板存板區(qū)平面布置模塊。

圖7 CRTSⅡ型無砟軌道板預(yù)制場毛坯板存板區(qū)平面布置模塊(單位:m)

圖8 CRTSⅡ型無砟軌道板預(yù)制場成品板存板區(qū)平面布置模塊(單位:m)

CRTSⅡ型軌道板預(yù)制場拌和站和辦公生活區(qū)模塊設(shè)計(jì)思路同CRTSⅠ型軌道板預(yù)制場,此處不再贅述。

3.3 工程實(shí)例

寧安鐵路某CRTSⅠ型無砟軌道板預(yù)制場,規(guī)劃最大制板能力為108塊/d,可存儲8 250塊軌道板,滿足3個(gè)月存板周期的要求。預(yù)制場按照模塊化設(shè)計(jì)思路,分為包括鋼筋加工區(qū)、軌道板生產(chǎn)區(qū)、軌道板存放區(qū)、拌和站和辦公區(qū)(生活區(qū)布置在預(yù)制場外)。各區(qū)域之間采用運(yùn)輸通道進(jìn)行連接,預(yù)制場占地面積約為6.467 hm2(97畝)(未含生活區(qū)面積)。預(yù)制場平面布置如圖9所示。

CRTSⅡ型無砟軌道板預(yù)制場工程實(shí)例可參考文獻(xiàn)[6]中相關(guān)工程實(shí)例。

4 結(jié)語

通過對CRTSⅠ、CRTSⅡ型軌道板預(yù)制場平面規(guī)劃設(shè)計(jì)方法的敘述,提出在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用模塊化的設(shè)計(jì)思想,旨在為標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化設(shè)計(jì)提供一個(gè)新思路。通過模塊化設(shè)計(jì)理念,使得參考圖的使用更加靈活、更能適用現(xiàn)場實(shí)際操作,同時(shí)也為項(xiàng)目先期投資預(yù)算提供一定的參考。采用本技術(shù)可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化工藝布局、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、提高土地利用率和預(yù)制場生產(chǎn)效率的建設(shè)目標(biāo)。

[1] 中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)〔2009〕226號鐵路工程施工組織設(shè)計(jì)指南[S].北京:中國鐵道出版社,2010.

[2] 中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)〔2008〕189號鐵路大型臨時(shí)工程和過渡工程設(shè)計(jì)暫行規(guī)定[S].北京:中國鐵道出版社,2008.

[3] 張立青.鐵路主要大型臨時(shí)工程設(shè)計(jì)技術(shù)探析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2012(11):23-27.

[4] 中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.鐵路大型臨時(shí)工程設(shè)計(jì)應(yīng)用與計(jì)算方法研究報(bào)告[R].北京:中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,2013.

[5] 鐵道部工程管理中心,中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.客運(yùn)專線鐵路預(yù)制軌道板(枕)場建設(shè)手冊[M].北京:中國鐵道出版社,2009.

[6] 張立青.客運(yùn)專線CRTSⅡ型無砟軌道板場建場技術(shù)研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2009(9):5-6.

[7] 王浩.CRTSⅡ型軌道板預(yù)制場的規(guī)劃設(shè)計(jì)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì), 2012(1):6-9.

[8] 張立青.鐵路客運(yùn)專線箱粱預(yù)制場規(guī)劃方案設(shè)計(jì)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2009(2):90-94.

[9] 鐵道部科學(xué)技術(shù)司.科技基〔2008〕74號客運(yùn)專線鐵路CRTSⅠ型板式無砟軌道混凝土軌道板暫行技術(shù)條件[S].北京:中國鐵道出版社,2008.

[10]中國鐵道科學(xué)研究院,中鐵第二勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司.通線(2008)2301 CRTSⅠ型板式無砟軌道時(shí)速300～350 km客運(yùn)專線鐵路[S].北京:鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院,2009.

[11]張立青.鐵路混凝土拌和站建場技術(shù)探析[J].國防交通工程與技術(shù),2012(5):17-21.

[12]中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.鐵路混凝土拌和站建設(shè)技術(shù)研究報(bào)告[R].北京:中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,2011.

[13]鐵道部科學(xué)技術(shù)司.科技基〔2008〕173號客運(yùn)專線鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道混凝土軌道板(有擋肩)暫行技術(shù)條件[S].北京:中國鐵道出版社,2008.

Study on Integrated Planning Technology with Modularization for Precast Yard of Railway Ballastless Track Slabs

LI Wen
(China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co.,Ltd.,Beijing 102600,China)

Precast yard of ballastless track slabs is one of the numerous large-scale temporary railway projects,and the standardization and normalization in its planning design is very important.Combining with the results of scientific research and planning design experience,this paper respectively discussed relevant issues of the precast yards of CRTS-Ⅰand CRTS-Ⅱballastless track slabs,including the division of functional areas,the planning principle,the reasonable values of key parameters,and the planning design technology.In addition,this paper emphatically expounded the study about the modularized planning design technology of the precast yard of track slabs,for the purposes of reducing the project cost of precast yard,improving the land utilization ratio and production efficiency,and providing technical reference for planning design of precast yard of track slabs.

railway;precast yard of ballastless track slabs;planning design;modularization

U213.2+44

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.08.016

1004-2954(2014)08-0068-05

2013-11-17

中國鐵道建筑總公司科研基金(09-57C),鐵道工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)編制基金(經(jīng)規(guī)計(jì)財(cái)函〔2011〕17號-8)

李 聞(1979—),男,高級工程師,2004年畢業(yè)于中南大學(xué)橋梁工程專業(yè),工學(xué)碩士,E-mail:liwencsru@126.com。