中铁三局集团桥隧工程有限公司 成都 610000
摘要：本文从确定关键参数、选址与规划、生产线设计、配套设施设计、场区建设等几个方面对CRTSIII型先张法预应力混凝土轨道板场规划进行了研究，通过砀山轨道板场的实际验证，总结了板场规划原则、面积规划设计、厂房与环境、厂房照明、通风与节能、厂内道路等多方面规划设计经验，为今后类似工程提供一定的借鉴和参考。
关键词：轨道板场；规划设计；技术参数
0 前言
目前，无砟轨道板普遍采用工厂化管理方法、标准化流水作业、机械化的预制工艺，具有生产稳定、质量可靠、精度可控等突出优点。因此前期是否对轨道板预制场科学规划设计，直接关系预制场是否合理配置资源，工程投资多少。因此项目组需从建厂设计的源头开始对预制场的规划进行设计，本文以砀山轨道板场为例从确定关键参数、选址与规划、生产线设计、配套设施设计、场区建设等几个方面进行了研究。砀山轨道板场位于安徽省宿州市砀山县经济开发区，新建郑徐客运专线正线DK255+600左侧约15公里处，占地面积约145亩。场址紧邻310国道，交通方便。砀山轨道板场承担郑徐客运专DK197+892--DK279+366.614，共计81.47公里约30000块CRTSIII型先张轨道板的预制任务，计划工期13个月。
1 板场设计方法及流程
1.1 确定关键参数。根据全线总工程量及建设工期综合考虑轨道板的生产、运输等效率影响，统筹安排，详细计算板场轨道板生产数量、生产规模、供应里程及计划供板时间等。
1.2 选址与规划。根据板场的关键参数进行板场选址，充分利用周边现有条件和环境(如道路、水源、电力、地质情况等)进行板场总体规划，安排布置各功能区位置，进行场内道路及各功能区联络线的布置。针对不同功能区对地基处理的要求，进行地质勘察。
1.3生产线设计。根据轨道板场总体规划和相关技术条件开展生产作业区设计，明确生产工艺流程、生产台座、模型数量及主要机械设备配置。
1.4 配套设施设计。根据生产线设计，开展钢筋加工区、混凝土制备区、轨道板存放区、厂房及水、电、汽、供热及管线系统等配套设施的详细设计。
1.5场区建设。根据板场的总体规划、生产线及配套设施设计，进行基础处理、厂房结构物施工、机械设备安装等工作。
2 板场设计的主要技术参数
根据全线总工程量及建设工期综合考虑轨道板的生产、运输等效率影响，统筹安排，详细计算板场轨道板生产数量、生产规模、供应里程及计划供板时间等。
2.1 台座及模板数量
轨道板采用张拉台座式生产工艺，每个张拉台座内采用2（纵）×4（横）单元模式，平面布置沿生产车间纵列张拉台座，每张拉台座8套模板，生产模板数量根据轨道板供应范围、工期通过下式计算：
式中：R为供应半径（km）；T为生产工期（月）；K为占用台座的利用率降低而增加台座系数，取1.1；1000为km与m的转换系数；2×2为双线双向；每月生产时间取25d；CRTSⅢ型板长以P5600型为主，板长5.6m，平均板缝为0.07m，式中轨道板长取5.67m。按照供应半径41km，制板工期13个月，按上式计算最少需要98套模板。每个张拉台座8套模板，应设置12个张拉台座，配置轨道板模板96套。台座每天周转一次，每月生产时间25d，每月可以完成2400块轨道板，以此推算轨道板生产规模在28800块左右。
2.2 施工及生活用水
轨道板场生产生活用水采用当地企业中粮果业（饮料生产企业）的大型水塔和水泵进行供应。生活用水与生产用水管路分离，租用公寓楼内供水管路布置齐全，满足生活要求，不用另行布置。生产区管路选用D95无缝钢管，按树枝状进行排布，供应全场生产及试验室用水。
q1=5.68L/s=5680ml/s，水的流速为1.5米/秒，由流量q1=（π/4）*d*d*v；v=1.5m/s；得：d=69.44mm＜95mm，满足要求。
2.3 施工及生活用电
生活用电使用原公寓楼用电系统，满足生活要求，生产用电利用场外高压输电线路引入场内供生产用电，场内设备满负荷运转用电负荷为830KVA，配备总计1000KVA的变压器一台，用于供应全场的生产电力需求。在发电机房内配备一台500KWA发电机组，供停电时应急使用。
生产用电系统采用TN-C接零保护方式，手持式设备、临时灯、活动插座、室外配电设备均安装漏电保护器。工作零线与保护地线严格分开，插座回路安装漏电保护器。且使用正规厂家生产的、具备相关认证产品。
2.4 蒸汽设计
轨道板采用蒸汽养护，分为静置、升温、恒温、降温四个阶段。混凝土浇筑后在5℃～30℃的环境中静置3h以上方可升温，升温速度不应大于15℃/h；恒温时蒸汽温度不宜超过45℃，板内芯部混凝土温度不应超过55℃；降温速度不应大于10℃/h，预应力筋放张时，轨道板表面与环境温差不应大于15℃。采用一套自动温控设备配合进行蒸汽养生，养护过程中温度监测系统能覆盖同批轨道板，板芯预埋温度传感器，同时监测环境温度、蒸养温度、板芯温度，根据前期试生产经验，可探索出蒸养温度与板芯温度的关系，通过蒸养温度可推测出板芯温度。主管道沿蒸汽室纵向布置，均采用阀门统一控制。
锅炉房分汽缸主要分三路，一路用于轨道板养护，一路用于冬季拌和水加热，一路用于轨道板水养池内水的加热。主支供汽管道采用无缝钢管，钢管外环包保温岩棉。锅炉蒸汽供应量为每小时4t。
我场轨道板生产共12台座，生产线流水生产，根据Ⅲ型板暂行技术条件要求，轨道板静停3小时，升温速度不大于15℃/小时，升温需要3小时。轨道板浇筑时间为2小时，推算出同时需要提供蒸汽升温的台座为三座，根据施工经验，4吨/h锅炉可同时满足6个台座轨道板养护。
2.5轨道板场内道路设计
考虑轨道板生产对大量原材料的需求，重车、长车较多，对道路地基进行地基处理提高承载力。场区道路合理布置，便于交通运输。进出场道路修建两条，一条用于原材料运输，一条用于轨道板运输；所有道路宽度为8m，采用C20混凝土进行硬化，硬化厚度为300mm道路两旁设明暗排水沟。
2.6轨道板场施工生产设备配置
根据轨道板场的预制任务、工程进度、工期要求，按照经济适用、合理配置的原则，配置轨道板场的机械设备。
3 总平面布置
各区域合理布置，各功能区根据自身特点配备专用的生产加工机具，同时还应根据需要设办公室、锅炉房、配电房、材料库、试验室等附属设施。生产区域与生活区域相互独立，互不干扰。整个预制场与外界设围墙相隔，独立施工。
3.1 轨道板生产车间
轨道板生产车间设计尺寸为：长300m×宽27m，为轻钢结构彩钢房，该车间与钢筋加工车间共用中间一排钢柱并列摆放在一起。车间地面采用30cm厚C20素混凝土硬化，轨道板生产区张拉台座混凝土基础厚度为100cm。生产车间同时配备3台16T天车用于轨道板吊装作业。
生产车间一字形布置12个全钢结构生产台座，每个钢结构张拉台座配置8套模板，张拉台座的一侧为混凝土运输通道，另一侧为轨道板临时存放支架和运输轨道线。
图3.1-2轨道板生产车间横断面示意图
图3.1-3轨道板生产车间纵横断面示意图
3.2 钢筋加工区、侧板拆组区和养护区
钢筋加工区、侧板拆组区和养护区、主车间相邻，全部放在长300m×宽21m的钢结构厂房内。钢筋加工区设置钢筋笼绑扎平台16个，主要实现钢筋笼的绑扎；侧板拆组区设置拆卸平台16个，主要实现轨道板吊离钢模底板后侧板的拆卸，侧板和钢筋笼的组装和存放，以及脱模后轨道板的封锚等功能；水养区设置可存放不小于3天产量的水养池2个，水养池存板量以日生产量及生产提高效率系数1.3，设置，即水养池至少需要容纳量=3天×块/日×效率系数，深2.8m，宽度6.2m的水养池。钢筋车间配备3台16T桁车用于钢筋笼及轨道板运输工作。
3.3 轨道板存放区
轨道板存放区占地面积约60亩，轨道采用立放，依次排序，板下面垫橡胶板，板与板之间采用方木进行隔离，同时采取可靠的防倾倒措施，总共可存放约8000块轨道板。
轨道板存放区桁车配备： 2台跨度为32米16T悬臂桁车，2台跨度为16.5米16T悬臂桁车，4台桁车全部用于轨道板的吊装及转运。存放区地面硬化方式为：采用压路机对地面先进行压实，然后在其上浇筑宽50cm的条形基础。
轨道板按技术条件要求侧置立放。P5600/P4925/P4856三种型号轨道板存放方法一致的原则。每块轨道板占用宽度宜取值0.38m、长度宜取值5.6m。每排存放区两个条形基础间距为3.0m。每条存板基础截面形式为0.4m×0.5m的矩形钢筋混凝土条形基础，混凝土强度等级为C30，钢筋直径为16mm。轨道存放时在存放台座与轨道板之间设置10mm厚的竹胶板或橡胶垫作为缓冲垫层进行防护。存板端头用I16a 工字钢做三角支撑架，条形基础宜通长一次性浇筑完成，不设置伸缩缝。存板后两排轨道板之间净距设计为1.0m，最外面两排与龙门吊间距为1.5m。基础厚度、底面宽度、配筋数量应做承载力检算。如原状土密度应达到1.6g/cm3，地基承载力不小于150kPa 等。存放示意见图1.3.3。
图3.3 轨道板存放示意图
3.4 试验室及材料室
试验室及材料室位于轨道板预制车间右侧，试验室及材料室建设严格按照相关要求进行规划。总长为52.8m宽为6m，总面积316㎡。设力学室、集料室、留样室、混凝土操作室、水泥室和混凝土标养室、办公室、资料室。材料库由周转料库、普料库、配件库、办公室几部分组成其中配备试验主任1名，试验人员4名,安排专职资料员1名，材料室配备主任1名，材料员3名。
3.5混凝土拌合站
混凝土拌合站严格按照业主下发的拌合站管理办法执行，包括混凝土拌合站、原材料存放区、碎石清洗区。根据轨道板施工和高性能混凝土的技术要求，拌和站选强制式搅拌机，设计所需搅拌机型号为HZS200，该搅拌机正常混凝土出料量能达到4m3/盘，用于轨道板的浇注，搅拌好的混凝土运输小车的方式运送。按照96块/天的生产能力，拌和站需每天生产297.6m3混凝土。
拌和站配料机采用下挖基坑式，即配料斗位于原地面下挖的基坑内。砂石料库由6个仓组成，外形尺寸为20m×20m，每间用2米高围墙分隔，分别为细骨料待检仓1个、粗骨料待检仓2个、粗骨料清洗后已检仓2个、细骨料已检仓1个，所有料仓修建防雨、保温棚，并采取必要的排水设施，地面采用20cm厚C30混凝土硬化。砂仓为10天的存储能力、石料仓为10天的存储能力设置。设置150t水泥罐4个，掺合料罐2个。
原材料堆放时应有堆放标识。每个料场标明材料名称、规格、生产厂家、生产日期、进厂日期是否合格和待检等，砂、石仓有透明的样品存放盒。
3.6材料库及材料存放区
材料库由周转料库、普料库、配件库、办公室几部分组成。
钢材存放地面宜采用硬化混凝土地面，水泥存放采用罐仓储存，封锚砂浆和螺旋筋在运输和存放期间应专用库房存放，不得露天堆放，且应特别注意防潮，存储时应按品种堆垛，堆垛高度不宜大于1.5m。堆垛应架离地面0.2m以上，并距离四周墙壁0.2-0.3m，或预留通道。配件库根据具体情况设计配件库数量和大小，材料和配件分类管理。
3.7生活办公区
生活办公区采用现有的办公楼1楼2楼为办公楼层，3楼4楼为宿舍。生活区内有篮球场，楼内有台球、兵乓球活动区，满足生活娱乐要求。
3.8辅助生产区
轨道板预制场内还设置有锅炉房，配备1台4T锅炉、蒸养控制室及500kV?A配电房等，用于生产配套服务等。蒸汽管道采用保温管线运送，铺设在热力管线地沟内。场内电缆通过电力管线地沟布设。
4场内各功能区之间运输方案
4.1混凝土浇筑运输方式
搅拌站生产出合格的混凝土由两台农用车装载混凝土运送到浇筑部位再由桁车吊起开始布料，运送小车返回。
4.2轨道板模板拆除运输方式
轨道板强度大于等于48MPa时，开始放张脱模，由桁车吊离台座，放置到生产车间及钢筋车间交接平台处由横向轨道板小车输送到钢筋车间，再由桁车吊起放到拆模平台，拆模完的轨道板再由轨道运输小车纵向移到水养池附近，再由翻模机翻起，桁车吊起放到水养池。
4.3钢筋笼与模板组装、运输方式
把绑扎完的钢筋笼吊至拆模平台组装，组装好以后放置到存放台，由横向小车运送到交接平台，再由轨道式平板小车运送到施工部位，桁车吊起放到底模上组装。
4.4水养区与存板区运输方式
轨道板在养护池中养护3天以后由桁车吊起放到平板运输车上运送到存板区，并且在存板区保湿养护至10天。
4.5存板区吊板龙门吊轨道布置
吊板龙门吊基础采用钢筋混凝土扩大基础，吊板龙门吊采用轮轨式，板场内设置纵向轨道，轨道采用P50轨，见附图。
吊板龙门吊基础采用钢筋混凝土扩大基础（图1.4.5-1），吊板龙门吊采用轮轨式，板场内设置纵向轨道，轨道采用P50轨。
图4.5-2 轨道预埋件平面布置图 单位:mm
图4.5-3预埋件与压轨钢板大样图 单位:mm
5研究小结
5.1板场规划原则
（1）轨道板制造需要大量的材料，建厂选址符合运进、运出距离最短，交通最方便、不受道路条件限制。
（2）生产能力符合工期要求。
（3）建场宜临近施工线路，且以板场为中心，10km 范围内铺板现场不建临时存板场。
（4）板场内存板数量宜为满足正常情况下4 个月设计生产能力的数量。
（5）生产用水采用地下水，不宜使用城市生活用水，避免氯离子含量超标。
（6）板场宜距离居民区一定距离，避免或减少振动、噪音、粉尘对居民的影响。
（7）排放、工后复耕达到国家及地方相关环保、水保法规要求。
5.2面积规划设计
影响厂房面积的主要因素有：工期、生产能力和工艺方法。根据轨道板暂行技术条件要求，轨道板生产至少需要比计划工期提前一个月完成，因此，生产能力（W）=（总工期(T)-30）×效率系数η×日产量（d）。
厂房面积由工艺及工装设备所需的空间决定。本项目采用的张拉台座采用钢结构形式，长宽为17.8m×17.4m，为了能有效的节省空间的，提高初张拉的工作效率，将相邻的台座的固定段设置在一条作业面上，因此，1号台座与2号台座之间间隔1.5m的间距，2号与3号间隔3m的间距。考虑2.5m 宽的地面轨道车及3m的混凝土运输通道，车间宽度应在27m~29m 之间选择。考虑车间内天车吊装存在死角，车间以29m 宽度较为适宜，最小宽度设定为27m。
根据工艺流程，将轨道板厂划分为钢筋加工区、矩阵单元生产区、轨道板脱模冷却存放区、水养区等四个主要生产区域，每个区域按照长度计算，规划出车间建设总长度。工序占用厂房长度规划见表1.5.2-1。
5.3厂房与环境
厂房与环境主要考虑以下几个方面：
（1）厂房与周边环境，由于机械振捣，其车间外部20m 内噪音不大于70dB，因此，在此范围内不宜有居民住宅。
（2）厂房与办公环境及职工住宿环境宜通过轨道板存放进行隔离。
（3）工厂可能产生的废水为砂石冲洗废水，搅拌机及料斗设备清洗废水，可通过收集、沉淀、调整PH 值至7 左右进行处理。
（4）材料及成品运输可能导致道路扬尘，需对车辆装载量及进场速度加以限制，厂内运行速度不得大于5km/h。
5.4厂房照明、通风与节能
车间顶部面积不少于30%采用透明瓦、墙壁在1.5m 上使用玻璃窗，以改善采光，减少开灯时间。屋顶通过采用自然吸气方法，夏季打开顶棚窗户，冬季关闭密封来调节室温。生产工艺要求作业环境温度不得大于35℃，因此，夏期车间内宜配置强制式通风机，以加强车间内空气对流。
5.5厂内道路
根据桥梁承载相关规定，一般车辆允许载重小于45t。轨道板单块重量7.5t，一次运输四块，重量30t，加上车辆自重，总荷载40t。因此，厂内道路按照双轴允许40t 设计，地基承载力不小于50kPa。厂内主干道宽度不小于12m，次要道路宽度6m。地面为钢筋混凝土结构，每6m 设置一条伸缩缝，厚度200mm。配置直径10mm，间距200mm的钢筋网片。
参考文献：
[1]原铁道部工程管理中心.客运专线铁路技术管理手册：客运专线铁路预制轨道板（枕）场建设手册.中国铁道出版社，2009.
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[3]张立青.客运专线CRTSⅡ型无砟轨道板场建场技术研究[J].铁道标准设计，2009（09）
论文作者:付民光
论文发表刊物:《防护工程》2017年第2期
论文发表时间:2017/6/8
标签：轨道论文; 台座论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 车间论文; 工期论文; 道路论文; 《防护工程》2017年第2期论文;