淺析裝配式建筑應(yīng)用在明挖電力隧道工程中的優(yōu)勢

陳遠(yuǎn)航

摘 要 基于對四川機(jī)場南線工程中裝配式電力隧道施工的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，本文首先從工程概況與裝配式建筑應(yīng)用于本工程的背景入手，對傳統(tǒng)現(xiàn)澆法明挖電力隧道與裝配式明挖電力隧道的工藝流程進(jìn)行了簡要介紹，重點(diǎn)闡述了裝配式施工技術(shù)運(yùn)用于明挖電力隧道工程中的優(yōu)勢。實(shí)踐證明，裝配式建筑施工技術(shù)在明挖法電力隧道中的應(yīng)用不僅能夠滿足施工要求，且較傳統(tǒng)現(xiàn)澆法施工在許多方面有其明顯的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞 電力隧道;裝配式;現(xiàn)澆混凝土;工業(yè)化預(yù)制

引言

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，電力隧道由于其良好的城市空間利用率、運(yùn)營維護(hù)便捷性、市容環(huán)境友好性等方面的優(yōu)勢，在全國得到廣泛應(yīng)用，與此同時，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》（國辦發(fā)〔2016〕71號）發(fā)布后，裝配式建筑得到了快速發(fā)展，但主要集中在房屋建筑領(lǐng)域，其他工程領(lǐng)域的應(yīng)用還亟待開發(fā)。本工程創(chuàng)新性的將裝配式建筑施工技術(shù)應(yīng)用于明挖電力隧道工程，解決了本工程的一些實(shí)際問題的同時，也擴(kuò)展了裝配式建筑的應(yīng)用范圍。

1工程概況

四川機(jī)場南線工程為新建城鎮(zhèn)主干道，位于簡陽市三岔鎮(zhèn)與蘆葭鎮(zhèn)境內(nèi)，全長22km，起點(diǎn)樁號K0+000，與貨運(yùn)大道相交，終點(diǎn)樁號為K22+000，附近為空港新城區(qū)界，道路紅線寬55m，南側(cè)有5m控制綠帶。電力隧道布置于道路規(guī)劃中線南側(cè)側(cè)分帶內(nèi)，中線距規(guī)劃中線10.4m，起點(diǎn)樁號K13+800，終點(diǎn)樁號K22+000，修建長度8.2km，電力隧道凈空尺寸為2.4×2.7m，壁厚30cm，混凝土設(shè)計強(qiáng)度為C50，采用現(xiàn)澆法施工。

由于本工程為天府國際機(jī)場重要基礎(chǔ)配套項(xiàng)目，且由于空港新城建設(shè)等規(guī)劃調(diào)整，根據(jù)施工進(jìn)度計劃，電力隧道施工工期為2018年12月至2019年4月，考慮春節(jié)影響，工期不足5個月，加之電力隧道埋深較深，約6.5km為埋深超過5米的深基坑段落，采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆法施工工期、安全、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)壓力均較大。經(jīng)與相關(guān)單位溝通討論，并進(jìn)行方案論證，經(jīng)建設(shè)單位同意，擬采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)化預(yù)制，節(jié)段長3m，異型段采用現(xiàn)澆法。

2裝配式電力隧道與傳統(tǒng)現(xiàn)澆電力隧道主要工藝流程簡介

2.1 傳統(tǒng)現(xiàn)澆法工藝流程

現(xiàn)澆鋼筋混凝土工程施工方法是按照設(shè)計要求對各種類型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場澆筑的一種建筑工程施工方法[1]，核心思路是通過現(xiàn)場原位綁扎鋼筋、安裝模板、澆筑混凝土，形成預(yù)設(shè)的結(jié)構(gòu)物。傳統(tǒng)現(xiàn)澆法電力隧道施工主要工藝流程如圖1所示。

2.2 裝配式電力隧道施工工藝流程

裝配式建筑指的是構(gòu)件在加工廠或施工現(xiàn)場預(yù)制，通過機(jī)械吊裝和一定的連接手段，把零散的預(yù)制構(gòu)件連接成為一個整體而建造起來的結(jié)構(gòu)物。裝配式建筑提供了一個在工廠制造建筑的建設(shè)新模式。本工程采用裝配式施工，將電力隧道施工工藝流程分為了結(jié)構(gòu)預(yù)制與現(xiàn)場安裝兩個模塊，其工藝流程如圖2所示。

裝配式電力隧道結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工的優(yōu)勢

3.1 工期優(yōu)勢

采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆法，電力隧道結(jié)構(gòu)主體施工時常規(guī)每澆筑段長度為20～30m，主要劃分為底板鋼筋、底板混凝土、頂板支架、側(cè)墻與頂板模板、側(cè)墻與頂板鋼筋、側(cè)墻與頂板混凝土等分項(xiàng)，涉及鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土施工及養(yǎng)護(hù)等工序流程，整個流程持續(xù)時間約20天，每施工段日完成量約為1～1.5m/天，且由于混凝土養(yǎng)護(hù)時間等限制，趕工的空間有限，加之不良天氣等其他因素的影響，無法有效保障本工程工期。

采用裝配式施工，鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)等工序在工業(yè)化預(yù)制廠中施工完成，不受天氣、現(xiàn)場組織管理等因素影響，日完成量取決于工業(yè)化預(yù)制廠的預(yù)制產(chǎn)能與現(xiàn)場溝槽開挖和管節(jié)吊裝的能力，加之開挖場地整理與預(yù)制場節(jié)段預(yù)制同步進(jìn)行，可以達(dá)到“以空間換時間”的效果，根據(jù)施工進(jìn)度需要，通過增加模板和機(jī)械設(shè)備，可彈性安排產(chǎn)能，保障工期進(jìn)度處于受控狀態(tài)。

3.2 安全優(yōu)勢

采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆法，每施工段的持續(xù)時間約為20天，即基坑開挖后暴露時間超過20天，由于本工程約6.5km為埋深超過5米的深基坑段落，屬于危險性較大分部分項(xiàng)工程，且人員現(xiàn)澆作業(yè)中的鋼筋綁扎、支架搭設(shè)、模板安裝、混凝土澆筑等均為勞動密集型工序，造成群死群傷等安全事故的風(fēng)險隱患較大。

采用裝配式施工后，首先，鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)等工序作業(yè)環(huán)境由現(xiàn)場深基坑轉(zhuǎn)移至工業(yè)化預(yù)制廠，極大地降低了安全風(fēng)險等級;其次，工業(yè)化預(yù)制機(jī)械化程度較高，減少了人工用量，從安全的角度來說，降低了人員傷害的概率;最后，基坑開挖后，經(jīng)基底處理、墊層施工后即可吊裝管節(jié)，完成主體結(jié)構(gòu)施工，大幅度縮減了主體結(jié)構(gòu)的施工持續(xù)時間，基坑可提早回填封閉，縮短暴露時間，且可結(jié)合氣象信息，避開不良天氣，大幅降低基坑安全隱患。

3.3 質(zhì)量優(yōu)勢

采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆法施工，其主要質(zhì)量隱患風(fēng)險有以下兩點(diǎn)：

第一，模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等過程中現(xiàn)場質(zhì)量控制不到位時，較易出現(xiàn)常見的質(zhì)量通病，如蜂窩麻面、鋼筋保護(hù)層厚度不足、冷縫、局部混凝土不密實(shí)、強(qiáng)度不足等。

第二，傳統(tǒng)現(xiàn)澆法施工箱體結(jié)構(gòu)，不可避免的出現(xiàn)如圖5所示的底板與側(cè)墻的縱向施工縫，本工程電力隧道壁厚為30cm，設(shè)置有雙排鋼筋，鋼筋保護(hù)層厚度為5cm，兩排鋼筋中間還需安裝一道橡膠止水帶，導(dǎo)致混凝土澆筑時施工縫處振搗較困難，致使施工縫處止水帶接口施工質(zhì)量不易保證，往往由于止水帶部位混凝土搗固不密實(shí)而留下滲漏通道，對結(jié)構(gòu)防水帶來危害。且后期發(fā)生滲漏等病害時，無法精確確定缺陷位置，維護(hù)較為困難。

采用裝配式結(jié)構(gòu)，混凝土管節(jié)在工業(yè)化預(yù)制廠中生產(chǎn)，依托場地、設(shè)備、定型鋼模等優(yōu)勢，能夠有效提高鋼筋加工、模板安裝的精度和混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，有效地避免鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量通病。與此同時，預(yù)制管節(jié)為一次成型箱式結(jié)構(gòu)，消除了縱向施工縫，管節(jié)之間采用承插口設(shè)計，插口環(huán)向安裝橡膠密封圈與遇水膨脹止水條，組合采用管節(jié)間精軋螺紋鋼張拉鎖定工藝，能夠有效地保證接口的密閉性與防水性，從根本上解決了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工縫帶來的質(zhì)量隱患。

另外，工業(yè)化預(yù)制管節(jié)，實(shí)現(xiàn)“流水化”標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程，作業(yè)人員較傳統(tǒng)建筑工人更加“產(chǎn)業(yè)化”，通過“流水化”與“產(chǎn)業(yè)化”結(jié)合，使得質(zhì)量控制變得簡單、明確。對比機(jī)場南線西段電力隧道（采用現(xiàn)澆法施工）與東段電力隧道（裝配式施工）的混凝土回彈強(qiáng)度檢測報告，經(jīng)過數(shù)據(jù)整理，可明顯看出東段混凝土強(qiáng)度波動范圍較小，離散性更低，具有更好的穩(wěn)定性，強(qiáng)度對比曲線如下圖：

3.4 經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢

本工程中，裝配式電力隧道長度為6600m，混凝土約23100m?，鋼筋約4360t，采用傳統(tǒng)現(xiàn)澆法與裝配式施工方案，其費(fèi)用差異主要體現(xiàn)在不同工法對應(yīng)的人工、機(jī)械、周轉(zhuǎn)材料攤銷、輔材消耗量等方面。

采用現(xiàn)澆法的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢在于其原位施工，無須進(jìn)行構(gòu)件的運(yùn)輸與吊裝，且采用木模，與裝配式使用定型鋼模對比，就模板使用費(fèi)而言，有一定的經(jīng)濟(jì)性。相對應(yīng)的，其劣勢也很明顯，首先，由于現(xiàn)場支模，基坑開挖時需考慮工作面寬度，增加了土石方工程量，造成了費(fèi)用增加;其實(shí)，現(xiàn)場鋼筋綁扎、支架搭拆、模板安拆等工序，對比工業(yè)化預(yù)制，人工消耗量大幅提升，對應(yīng)人工費(fèi)增加明顯;再次，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)滲漏、裂縫等常見病害，后期缺陷整治費(fèi)用較高;最后，現(xiàn)場施工易受不良天氣、環(huán)保督察等不良因素影響，影響工期，需加大資源投入進(jìn)行趕工，造成費(fèi)用的進(jìn)一步增長。

就本工程而言，采用裝配式施工相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆法，費(fèi)用增加約470萬，大致由以下三個部分組成：①管節(jié)運(yùn)輸單價為1095元/節(jié)，總運(yùn)輸費(fèi)用為241萬元;②管節(jié)吊裝（含張拉）單價為950元/節(jié)，總吊裝費(fèi)用為209萬元;③根據(jù)工期要求，本工程共加工定型鋼模25套，模板價格4.4萬元/套，平均每套模板周轉(zhuǎn)88次，扣除殘值后模板攤銷費(fèi)約410元/節(jié)，而采用常規(guī)木?，F(xiàn)澆，模板攤銷費(fèi)（含輔材）約14元/㎡，折算約320元/節(jié)，即采用裝配式方案，模板費(fèi)用需增加約20萬元。

而裝配式施工方案帶來直接經(jīng)濟(jì)效益約491萬，還能降低安全、質(zhì)量風(fēng)險，獲得良好的聲譽(yù)。收益主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

①裝配式施工方案縮小了基坑開挖寬度（無須考慮模板安裝及支撐），減小基坑土石方開挖工程量約6.3萬m?，有效降低了土石方挖、裝、運(yùn)、棄、回填等費(fèi)用約252萬元;②裝配式施工中，機(jī)械化程度較高，大幅度減少用工量，且工人將工作地點(diǎn)由現(xiàn)場基坑轉(zhuǎn)移至室內(nèi)預(yù)制廠，工作效率有較大提升。經(jīng)測算，采用裝配式施工約減少木工4200工日，鋼筋工1200工日，泥瓦工1800工日，人工費(fèi)約降低約174萬元。③裝配式施工，取消了現(xiàn)澆法中頂板模板支架搭設(shè)工序，省去了現(xiàn)澆法中支架搭設(shè)所需費(fèi)用，根據(jù)計算，此項(xiàng)費(fèi)用約65萬元。

顯而易見，雖然裝配式施工較現(xiàn)澆法施工直接收益并不是很明顯，但是其在工期、質(zhì)量、安全等方面的隱形效益十分可觀。

4結(jié)束語

總而言之，裝配式施工與現(xiàn)澆法相比較而言，工期短、質(zhì)量高、安全環(huán)保、施工便捷等優(yōu)勢更加明顯，且在工期緊張、場地復(fù)雜等情況下，裝配式建筑也具有良好的經(jīng)濟(jì)性。在新時代、新形勢的影響下，國家發(fā)展與社會運(yùn)行對建筑行業(yè)的要求越來越高，在利用好傳統(tǒng)施工工藝優(yōu)勢的同時，還需開拓更多先進(jìn)的工藝工法，將更多的先進(jìn)理念應(yīng)用至工程建筑行業(yè)，進(jìn)一步推動行業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 田珊.淺談裝配式建筑設(shè)計及發(fā)展[J].規(guī)劃設(shè)計，2017，（5）：99.