預制疊合結(jié)構(gòu)施工技術在圓形盾構(gòu)管廊工程中的應用

肖國微

（廣東省基礎工程集團有限公司 廣州 510660）

0 引言

在城市建設中，地下市政管網(wǎng)體系也是同步快速發(fā)展，因管線擴容、更新、維修等造成馬路反復開挖，造成我國“拉鏈馬路”現(xiàn)象，地上通信、電力等電纜、電線布置天馬行空。這些現(xiàn)象不僅造成城市擁堵，給居民正常生活帶來不便，也給城市造成環(huán)境污染和噪聲等，并且施工容易造成交叉損害，增加社會成本，為此，國家大力推行地下綜合管廊建設。地下綜合管廊將電力、通訊、給排水等各種管線介質(zhì)敷設在管廊內(nèi)，實行統(tǒng)一設計、施工、管理維護，減少了對人們生活和交通的影響，有效使用地下空間，節(jié)約用地，美化環(huán)境，増加管線使用壽命，保證運營安全［1-6］。隨著我國城市化的發(fā)展，地下綜合管廊建設越來越多，類似盾構(gòu)段綜合管廊隔艙板安裝施工會越來越多。國內(nèi)外學者也通過對盾構(gòu)管廊內(nèi)的分隔艙的施工難點、技術等問題做了一系列的研究與分析，并給出了相應的工程建議。文獻［7-10］對地下盾構(gòu)構(gòu)管廊內(nèi)二次結(jié)構(gòu)如分艙墻、通風道、預制板等進行研究，并對其結(jié)構(gòu)設計型式、施工方法進行了初步的探討和實地應用，但以上研究有一定局限性，與部分盾構(gòu)管廊工程實際不太貼切，因此目前沒有成熟工藝可以直接采用。

1 工程背景

1.1 工程概況

廣州市某地下綜合管廊項目流溪河段采用直徑6.0 m 圓形斷面，圓型斷面段采用盾構(gòu)法進行施工，長度約2.16 km，共設置有5 座盾構(gòu)工作井，包括盾構(gòu)1#轉(zhuǎn)換井、盾構(gòu)2#轉(zhuǎn)換井、盾構(gòu)1#中間井、盾構(gòu)2#中間井以及盾構(gòu)3#中間井。盾構(gòu)區(qū)間隧道為全斷面圓形結(jié)構(gòu)，管片內(nèi)徑5.4 m，外徑6.0 m，環(huán)寬1.5 m。盾構(gòu)段綜合管廊分為3個艙室，上部為2個電力艙室，下部為1個綜合艙室，各艙室之間采用預制+現(xiàn)澆的疊合結(jié)構(gòu)進行分隔。

1.2 圓形隧道中間隔板概況

圓形隧道中間隔板在已成型的盾構(gòu)隧道內(nèi)施工，中間隔板主要分為兩部分，一部分為預制梁、預制樓板及預制側(cè)墻的預制結(jié)構(gòu)，另一部分為在預制梁與預制樓板上澆筑混凝土形成的現(xiàn)澆層結(jié)構(gòu)，如圖1所示。現(xiàn)澆層與預制梁及預制樓板形成疊合結(jié)構(gòu)，預制側(cè)墻底部固定在疊合結(jié)構(gòu)中。預制構(gòu)件的尺寸和重量如表1所示。

表1 預制構(gòu)件的尺寸參數(shù)Tab.1 Dimensional Parameters of Prefabricated Components

圖1 盾構(gòu)管廊標準斷面Fig.1 Standard Section of Shield Tunnel Tunnel（mm）

2 圓形盾構(gòu)管廊預制疊合結(jié)構(gòu)施工技術

2.1 總體施工工序

盾構(gòu)管廊施工段長度約2.16 km，共有5座盾構(gòu)工作井，首先在進行盾構(gòu)管廊中隔艙結(jié)構(gòu)施工前需做好現(xiàn)場準備工作：

⑴布置隔板預制件堆放場。

⑵布置鋼筋原材堆放場、鋼筋加工及堆放場。

⑶施工機械設備按施工進度分批進場。

⑷隔板預制件及原材料進場。

⑸隧道隔板預制件安裝標高的測定，高程和坐標控制點的設定和保護。

⑹井下施工平臺搭設。

圓形盾構(gòu)管廊預制疊合結(jié)構(gòu)施工的總施工流程如圖2所示。

圖2 圓形隧道中隔板施工流程Fig.2 Construction Flow Chart of Clapboard in Circular Tunnel

2.2 隧道中間隔板預制施工技術

圓形隧道中間隔板的預制件采用預制廠生產(chǎn)，養(yǎng)護結(jié)束后運輸至施工現(xiàn)場安裝。預制件采用C40 防水混凝土，抗?jié)B等級為P6，預制件的鋼筋保護層厚度為板20 mm，其余25 mm。預制件的模板采用定制化鋼模，實現(xiàn)模板的循環(huán)使用，確保各預制件的生產(chǎn)質(zhì)量及進度。

2.3 狹窄空間疊合梁板運輸安裝施工技術

狹窄空間疊合梁板施工總體施工流程示意圖如圖3所示。

圖3 中間隔板施工總體平面示意圖Fig.3 Middle Partition Construction Schematic Plan View

2.3.1 預制梁運輸安裝施工技術

預制梁安裝流程如圖4所示，具體步驟如下：

圖4 預制梁安裝流程示意圖Fig.4 Precast Beam Installation Flow Chart

⑴由于預制梁的長度已經(jīng)固定，預制梁的兩端是直接卡放在管片上，兩端無支墩調(diào)節(jié)、固定，且由于盾構(gòu)管廊建成后為非標準圓形，受重力作用有變形現(xiàn)象，因此在施工過程中控制現(xiàn)澆層的標高與隧道內(nèi)壁中心標高一致。安排測量人員每間隔20 m 在已成型隧道內(nèi)壁兩側(cè)管片上測量放點出隧道中心線標高，并做好標記。預制梁開始安裝前，施工人員采用墨線將相鄰的兩個隧道中心線標高標記點彈出墨線連成一條直線，以此類推，將每個隧道區(qū)間管片內(nèi)壁兩側(cè)上的中心線標高標記點用彈好的墨線連接起來。

⑵預制梁采用C40 防水混凝土。相鄰預制梁間的中心線間距為3.0 m，預制梁間的凈間距為2.5 m，安裝過程中預制梁間距誤差控制在±15 mm 以內(nèi)。在安裝預制梁時，采用水平尺來調(diào)整控制預制梁卡放在管片內(nèi)壁兩端頭標高的一致，采用鋼卷尺測量預制梁間凈間距，確保預制梁間距滿足設計要求。

⑶預制梁在吊放下到施工平臺上后，受圓形隧道內(nèi)徑限制，預制梁無法在施工平臺上旋轉(zhuǎn)成與隧道方向垂直后再運輸進隧道內(nèi)安裝。因此，預制梁先在施工平臺上水平旋轉(zhuǎn)一定的角度，確保預制梁能夠滿足運輸進隧道內(nèi)。

⑷叉車將預制梁運輸至預定安裝位置下方時，利用叉車前端可升降裝置將預制梁提升至隧道中心線位置后通過預制梁兩端的牽引繩旋轉(zhuǎn)預制梁方向至與隧道方向垂直。預制梁旋轉(zhuǎn)至與隧道方向垂直后叉車下放預制梁，使預制梁兩端卡放在隧道管片內(nèi)壁上并用鋼管及頂托臨時支撐兩端頭。使用鋼卷尺測量預制梁兩端與相鄰的前一根預制梁對應的端頭的凈間距，若滿足要求則無需調(diào)整預制梁兩端的前后位置，若不滿足要求則再次用叉車提升預制梁對兩端前后位置進行調(diào)整，直至滿足設計要求。

⑸預制梁兩端的前后位置調(diào)整好之后用水平尺檢查預制梁安裝的水平情況，若預制梁安裝滿足水平要求則無需調(diào)整，若不滿足要求則再次用叉車提升預制梁對兩端高低位置進行調(diào)整，直至預制梁安裝的水平度滿足設計要求。

2.3.2 預制板運輸安裝施工技術

⑴預制樓板長度為2.7 m，預制梁凈間距為2.5 m，因此預制樓板兩端搭接在預制梁的長度均為100 mm，在安裝過程中預制樓板端頭搭接長度誤差控制在±10 mm以內(nèi)。由于預制樓板的厚度只有60 mm，因此在運輸及安裝預制樓板時應特別注意保護，避免預制樓板損壞。采用叉車將預制樓板橫向運輸進隧道內(nèi)，叉車每次運輸5塊預制樓板，運輸至預制梁下方后叉車提升預制樓板，施工人員人工將樓板放置在平板小車上，用平板小車將預制樓板運輸至安裝的預制梁間進行安裝。

⑵流水施工流程：先將預制樓板水平運輸至隧道內(nèi)?在每個施工段的第四根預制梁處將預制樓板垂直提升至預制梁上?使用平板小車將預制樓板運輸至安裝位置安裝?重復上述步驟，如圖5所示。

圖5 預制樓板安裝流程示意圖Fig.5 Precast Floor Installation Flow Chart

2.4 疊合梁板支撐體系安裝施工技術

⑴預制梁在安裝至設計位置后需在預制梁的梁底設置2 道支撐。2 道支撐采用?48×2.8 鋼管，支撐設置位置為距預制梁端頭1∕3長度處。預制梁底下每道支撐設置2 排鋼管立柱，所有鋼管立柱頂撐端頭均放置方木條或鋼管，并采用活動調(diào)節(jié)頭調(diào)平、頂緊。豎桿間距為400 mm，豎桿間、2 道支撐之間采用短鋼管連接牢固。豎桿底部需設置平整，可適當利用管片螺栓孔位置。

⑵在預制樓板安裝前，需要在2.5 m 的預制梁凈間距之間設置豎向支撐。預制樓板底下設置鋼管立柱，橫向間距為1.1 m，縱向間距為0.9 m，設置3 道橫向水平拉桿，立桿間采用水平桿連接?？紤]腳手架空間小，不搭設剪刀撐。如圖6和圖7所示。

圖6 預制樓板支撐平面Fig.6 Prefabricated Floor Scaffolding System Plan（mm）

圖7 預制樓板設置支撐橫斷面圖Fig.7 Sectional of Supporting System for Prefabricated Floor Slabs （mm）

當每新安裝完成3 根預制梁，即可提供安裝預制樓板的隧道作業(yè)面長度為9 m時，作為預制樓板的一個施工段。

2.5 三腳架配合電動葫蘆中隔墻安裝施工技術

預制側(cè)墻每個施工段的現(xiàn)澆層鋼筋安裝完成后進行隧道預制側(cè)墻的安裝施工。與樓板安裝運輸不同的是，重量達到1 t 多的側(cè)墻需要相適應的設備來安裝定位，無法簡單靠人力實現(xiàn)安裝。為此，采用鋼管焊接制作三腳架支撐來配合電動葫蘆進行安裝。具體步驟如下：

⑴使用叉車每次以5 km∕h 的速度將預制側(cè)墻橫向運輸至搭設好的隧道預制樓板前端的下方。隨后叉車將兩塊預制側(cè)墻臨時放置在隧道底，然后單獨提升一塊側(cè)墻，此時在搭設好的預制樓板面停放平板小車，小車移動到提升的預制側(cè)墻下方，叉車將預制側(cè)墻放置在平板小車上，再由平板小車在搭設好的預制樓板面上水平運輸側(cè)墻至安裝位置。

⑵預制側(cè)墻運輸至安裝位置后，用手動小叉車將預制側(cè)墻放置在預制樓板面上，將電動葫蘆臨時固定在較小的艙室一側(cè)的管片螺栓上，并用三腳架頂住預制側(cè)墻的底部，電動葫蘆的掛鉤掛在靠預制側(cè)墻頂部的吊鉤上并啟動電動葫蘆豎起預制側(cè)墻。預制側(cè)墻豎起后在較小艙室一側(cè)采用定制的架子及電動葫蘆支撐側(cè)墻，在較大的艙室一側(cè)采用鋼管臨時支撐側(cè)墻，防止預制側(cè)墻豎起后發(fā)生傾倒，如圖8所示。同時采取的防止豎起的預制側(cè)墻傾倒的措施還有：豎起的預制側(cè)墻底部固定完成后，在頂部與管片預埋滑槽位置采用焊接連接，并用短鋼筋焊接支撐在管片螺栓孔凹槽上。

圖8 預制側(cè)墻豎立安裝示意圖Fig.8 Schematic Diagram of Prefabricated Side Wall Installation

⑶預制側(cè)墻豎起后在底部穿過兩條吊帶，使用手動液壓小叉車通過吊帶提升起預制側(cè)墻，使其頂部緊貼隧道頂部管片并用鋼筋在預制側(cè)墻底部焊接固定。同時，根據(jù)測量儀器調(diào)整保證安裝的垂直度。預制側(cè)墻頂與隧道壁的固定方式采用焊接方式，預制側(cè)墻頂?shù)念A埋角鋼L75×5（通長）與隧道管片預埋滑槽相接位置進行焊接固定。預制側(cè)墻安裝固定完成后，預制側(cè)墻頂部與隧道壁連接處應進行注漿密封。

2.6 圓形隧道內(nèi)長距離混凝土現(xiàn)澆層施工技術

2.6.1 鋼筋安裝施工

鋼筋按圖紙安裝，根據(jù)下料單的尺寸下料、加工，把加工好的鋼筋堆放整齊，并做好標識。在現(xiàn)澆層鋼筋放置在預制樓板預埋鋼筋上，現(xiàn)澆層鋼筋的保護層厚度為20 mm?，F(xiàn)澆層鋼筋需與預制樓板預埋鋼筋焊接牢固，保證其穩(wěn)定性，澆筑混凝土時，鋼筋骨架不發(fā)生傾斜。

現(xiàn)澆層鋼筋鋪設緊跟預制側(cè)墻進行，預制側(cè)墻安裝完成一段后，鋼筋也跟著完成一段。現(xiàn)澆層的流水段劃分長度為45 m，現(xiàn)澆層鋼筋在鋪設完成45 m 后進行現(xiàn)澆層混凝土澆筑。

2.6.2 混凝土運輸

在完成隧道中間預制隔板安裝及現(xiàn)澆層鋼筋鋪設45 m后進行混凝土澆筑施工，現(xiàn)澆層混凝土采用地泵澆筑。在混凝土澆筑前，首先進行地泵泵管的接管工作，地泵管從隔艙板開始安裝的一側(cè)向隔艙板安裝的方向鋪設，即：1#轉(zhuǎn)換井～1#中間井區(qū)間隔艙板現(xiàn)澆層的地泵管從1#轉(zhuǎn)換井隧道洞門口沿隧道向1#中間井鋪設；1#中間井～2#中間井區(qū)間隔艙板現(xiàn)澆層的地泵管從2#中間井隧道洞門口沿隧道向1#中間井鋪設；2#中間井～3#中間井區(qū)間隔艙板現(xiàn)澆層的地泵管從2#中間井隧道洞門口沿隧道向3#中間井鋪設；3#中間井～2#轉(zhuǎn)換井區(qū)間隔艙板現(xiàn)澆層的地泵管從2#轉(zhuǎn)換井隧道洞門口沿隧道向3#中間井鋪設。對于較長的澆筑部位，采用小型混凝土運輸車結(jié)合地泵、人工運輸澆筑方式進行施工。

2.6.3 混凝土澆筑施工

為了控制板面標高及平整度，用短鋼筋做好板面標高標記，現(xiàn)澆層板面標高為隧道中心線標高，現(xiàn)澆層標高誤差控制在±10 mm。板混凝土振搗密實后用刮尺修平，初凝后為了防止板面出現(xiàn)收縮裂縫，再用灰匙壓抹表面。

混凝土澆筑后，表面容易產(chǎn)生泌水現(xiàn)象，因此混凝土振搗后期必須認真做好混凝土表面用木搓板反復進行搓磨的工作?；炷恋拇昴スぷ鞅仨氃诨炷脸跄斑M行，用2 m 長刮尺將混凝土表面按水平標高控制標記刮拍平整，有高低不平的部位，必須修補平整，隨后用木搓板打磨一遍，最后在混凝土表面層收水干硬前再用木搓板全面反復打磨，隨后立即在混凝土表面覆蓋養(yǎng)護，盡可能延長養(yǎng)護時間。

3 總結(jié)

圓形隧道預制疊合結(jié)構(gòu)施工技術成功應用于廣州某地下綜合管廊及道路快捷化改造配套工程中的圓形盾構(gòu)管廊中隔墻的施工過程中，綜合應用其中的狹窄空間疊合梁板運輸安裝施工技術、三腳架配合電動葫蘆中隔墻安裝施工技術、預制梁疊合梁板支撐體系安裝施工技術、中間隔板現(xiàn)澆層混凝土澆筑施工技術等內(nèi)容，加快了綜合管廊中隔墻的安裝施工進度，保證了中隔墻的安裝施工質(zhì)量，取得了較好的應用效果，具有安全適用、經(jīng)濟合理、施工簡便等優(yōu)點，在類似管廊內(nèi)的中隔墻安裝施工工程中具有廣泛的應用前景，具有較大的經(jīng)濟價值，可供類似工程借鑒。