內(nèi)河沉管隧道工廠化預(yù)制關(guān)鍵施工技術(shù)

胡鐘敏 肖志豪

（1 廣東省市政行業(yè)協(xié)會(huì)；2 廣州有林投資管理有限公司）

0 引言

內(nèi)河沉管隧道預(yù)制場(chǎng)地傳統(tǒng)方法普遍采用固定干塢，而固定干塢占地面積大、挖填方量大、環(huán)保相對(duì)較差、工期相對(duì)較長(zhǎng)；與城市中心區(qū)用地緊張、環(huán)保要求高、建設(shè)工期緊的矛盾日益明顯。沉管隧道管節(jié)工廠化預(yù)制具有生產(chǎn)效率高、預(yù)制質(zhì)量好、環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，相比于傳統(tǒng)固定干塢在城市中心區(qū)沉管隧道建設(shè)中有諸多優(yōu)勢(shì)。如何將工廠化預(yù)制技術(shù)移植并優(yōu)化改良使其適用于規(guī)模相對(duì)較小的內(nèi)河沉管隧道是尚待研究的問(wèn)題，也具有明顯的研究意義。

1 工程概況

魚(yú)珠隧道是目前廣東省最長(zhǎng)的內(nèi)河沉管隧道，是廣州市重點(diǎn)工程。項(xiàng)目南起海珠區(qū)新港東路，采用沉管隧道下穿珠江與北帝沙島，向北下穿黃埔大道后接地，工程隧道段長(zhǎng)2.404km（沉管隧道長(zhǎng)935m）。

沉管預(yù)制工廠各功能區(qū)之間的施工空間管節(jié)不移動(dòng)時(shí)，用1580×50mm鋼板和1915×5mm鋼板封堵移動(dòng)臺(tái)車(chē)軌道縫隙（移動(dòng)式拆除），鋼筋綁扎區(qū)和管節(jié)澆筑區(qū)施工時(shí)用通長(zhǎng)1580×50mm 鋼板封堵，鋼筋籠及管節(jié)移動(dòng)時(shí)鋼板隨移動(dòng)臺(tái)車(chē)移動(dòng)，移動(dòng)順序?yàn)椋轰摻罴庸^(qū)→管節(jié)澆筑區(qū)→舾裝區(qū)→鋼板拆除運(yùn)至鋼筋綁扎區(qū)生產(chǎn)下一個(gè)管節(jié)。

2 沉管預(yù)制工廠布置

沉管預(yù)制工廠位于北帝沙島東部，成“一”字型布置，如圖1 所示。設(shè)1 條生產(chǎn)線，為滿足預(yù)制和舾裝要求，平面尺寸為360.4×44.6m，分為鋼筋加工區(qū)、鋼筋綁扎區(qū)、管節(jié)澆筑區(qū)、一次舾裝區(qū)（A、B 兩個(gè)區(qū)），并設(shè)置一座鋼筋混凝土棧橋供半潛駁停靠和沉管上駁，沉管預(yù)制場(chǎng)地功能區(qū)占地22716m2。

圖1 預(yù)制工廠平面布置圖

3 關(guān)鍵工序施工技術(shù)

3.1 沉管預(yù)制工廠施工流程

沉管預(yù)制工廠采用縱向一字型流水式生產(chǎn)線布置，如圖1 從左往右（沿沉管管節(jié)縱向方向）依次布置為一個(gè)鋼筋綁扎區(qū)、一個(gè)管節(jié)澆筑區(qū)、兩個(gè)一次舾裝區(qū)（依次為一次舾裝A 區(qū)和一次舾裝B 區(qū)）作為本項(xiàng)目的預(yù)制流水作業(yè)區(qū)域，每個(gè)分區(qū)長(zhǎng)度與管節(jié)的長(zhǎng)度相匹配，分區(qū)之間設(shè)有施工作業(yè)空間。各分區(qū)銜接緊密，能實(shí)現(xiàn)多個(gè)工作面同步作業(yè)，進(jìn)一步提升空間利用率，利于移動(dòng)液壓小車(chē)、模板系統(tǒng)等設(shè)備的銜接使用。四個(gè)區(qū)域之間結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積比傳統(tǒng)干塢及現(xiàn)有工廠化預(yù)制面積小，有利于場(chǎng)地有限的地方布置預(yù)制工廠，降低對(duì)周邊環(huán)境的影響。

3.2 鋼筋綁扎及防水底板施工

在鋼筋綁扎區(qū)分區(qū)流水進(jìn)行沉管管節(jié)防水底板焊接，之后綁扎該節(jié)沉管管節(jié)鋼筋籠，鋼筋籠由底板鋼筋、側(cè)墻鋼筋及中隔墻鋼筋構(gòu)成，均沿沉管管節(jié)通長(zhǎng)布置，在綁扎時(shí)沿沉管管節(jié)縱向按照間距為1.5m 分別安裝用于支撐固定鋼筋和控制沉管管節(jié)鋼筋籠移動(dòng)變形的加強(qiáng)骨架。

底部鋼筋采用鋸齒形鋼板進(jìn)行定位，側(cè)墻鋼筋采用移動(dòng)式鋼筋綁扎支架進(jìn)行綁扎和定位，中隔墻鋼筋采用內(nèi)部支架進(jìn)行綁扎和定位。

沉管管節(jié)鋼筋籠綁扎后，在沉管管節(jié)鋼筋籠的下方布置6～8 列帶有滾輪的鋼筋籠移動(dòng)臺(tái)車(chē)，與縱向布置的多列液壓移動(dòng)小車(chē)一起用于將沉管管節(jié)鋼筋籠自所述鋼筋綁扎區(qū)移送至所述管節(jié)澆筑區(qū)。液壓移動(dòng)小車(chē)的數(shù)量和編組列數(shù)根據(jù)沉管管節(jié)的總重量和沉管管節(jié)受力變形曲線確定，所有液壓移動(dòng)小車(chē)頂起的總重量是沉管管節(jié)總重量的1.4～2倍。

3.3 全斷面預(yù)制模板體系

在一次舾裝區(qū)進(jìn)行自動(dòng)化液壓整體預(yù)制沉管模板系統(tǒng)中行車(chē)道內(nèi)模系統(tǒng)、中廊道內(nèi)模系統(tǒng)及外模系統(tǒng)的拼裝，行車(chē)道內(nèi)模系統(tǒng)和中廊道內(nèi)模系統(tǒng)均包含內(nèi)側(cè)模板、內(nèi)模桁架、內(nèi)模行走臺(tái)車(chē)、行走軌道及軌道支撐系統(tǒng)；外模系統(tǒng)包含外側(cè)模板、外模桁架、外模行走臺(tái)車(chē)、側(cè)撐桿、抗傾覆螺桿和橫移油缸，內(nèi)側(cè)模板和外側(cè)模板的面板采用不銹鋼復(fù)合面板。

行車(chē)道內(nèi)模系統(tǒng)和中廊道內(nèi)模系統(tǒng)與沉管管節(jié)長(zhǎng)度相同，外模系統(tǒng)與沉管的一個(gè)澆筑段的長(zhǎng)度相同。內(nèi)模結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 內(nèi)模結(jié)構(gòu)示意圖

一次舾裝件包括：外部與內(nèi)部，管節(jié)外部：GINA 橡膠止水帶、吊點(diǎn)、拉合座、系纜柱、端封門(mén)人孔封墻、GINA橡膠止水帶保護(hù)裝置、現(xiàn)澆管頂防錨層及護(hù)邊塊、第一節(jié)人孔鋼護(hù)筒（高度不小于2.5m）。

管節(jié)內(nèi)部：壓載水箱、進(jìn)氣管和進(jìn)、排水管路系統(tǒng)、管內(nèi)臨時(shí)照明系統(tǒng)、管內(nèi)臨時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)、水箱頂部施工走道。

將鋼筋綁扎區(qū)內(nèi)的綁扎完成的沉管管節(jié)鋼筋籠移送至管節(jié)澆筑區(qū)，在鋼筋綁扎區(qū)開(kāi)始新一節(jié)沉管管節(jié)防水底板焊接及頂部鋼筋的綁扎。頂板鋼筋的縱向鋼筋沿沉管管節(jié)通長(zhǎng)布置，澆筑段是在沉管管節(jié)縱向方向上按照17～24m 長(zhǎng)度劃分，在沉管管節(jié)澆筑段之間的施工縫采用雙十字鋼板封堵，所述底板鋼筋、側(cè)墻鋼筋、中隔墻鋼筋和頂板鋼筋的縱向鋼筋從雙十字鋼板的留孔中穿過(guò)，在雙十字鋼板最外側(cè)鋼板上安裝可重復(fù)注漿管。

3.4 全斷面混凝土澆筑

將拼裝完畢的行車(chē)道內(nèi)模系統(tǒng)、中廊道內(nèi)模系統(tǒng)及外模系統(tǒng)通過(guò)行走軌道從一次舾裝區(qū)一側(cè)送入管節(jié)澆筑區(qū)內(nèi)的沉管管節(jié)鋼筋籠內(nèi)，并完成安裝。

在行車(chē)道內(nèi)模系統(tǒng)、中廊道內(nèi)模系統(tǒng)上采用鋸齒形鋼板從靠近一次舾裝區(qū)往靠近鋼筋綁扎區(qū)方向按照澆筑段長(zhǎng)度分段依次進(jìn)行頂板鋼筋綁扎；頂板鋼筋分段綁扎完成后，從靠近一次舾裝區(qū)往靠近鋼筋綁扎區(qū)方向采用全斷面分澆筑段依次順序澆筑混凝土直至完成該沉管管節(jié)的混凝土澆筑。

混凝土采用全斷面分段順序澆筑工藝，每個(gè)管節(jié)分4 個(gè)澆筑段，按照先底板，再中隔墻、側(cè)墻及頂板順序進(jìn)行澆筑，通過(guò)拖泵+布料機(jī)分五個(gè)區(qū)域進(jìn)行分層澆筑，每個(gè)區(qū)域分層厚度控制在30cm～40cm，底板采用行車(chē)道內(nèi)2 臺(tái)布料機(jī)澆筑，側(cè)墻及頂板采用4 臺(tái)外側(cè)布料機(jī)從預(yù)留串筒自上而下落料澆筑。全斷面混凝土澆筑示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 全斷面混凝土澆筑示意圖

3.5 二次舾裝，支撐體系轉(zhuǎn)換

沉管管節(jié)養(yǎng)護(hù)達(dá)到強(qiáng)度后，通過(guò)縱向布置的液壓移動(dòng)小車(chē)中的千斤頂將該節(jié)沉管管節(jié)頂起找平后，將所述沉管管節(jié)從管節(jié)澆筑區(qū)移送至二次舾裝區(qū)，該舾裝區(qū)的液壓無(wú)源支撐抬升，將所述沉管管節(jié)頂起穩(wěn)定后，液壓移動(dòng)小車(chē)中的千斤頂同時(shí)下落脫離該節(jié)沉管管節(jié)，完成支撐體系轉(zhuǎn)換，液壓無(wú)源支撐包括位于底板混凝土支墩上的扁平液壓千斤頂，所述扁平液壓千斤頂?shù)纳戏皆O(shè)有橡膠支座。

二次舾裝主要內(nèi)容包含：混凝土防錨層、測(cè)量塔、其余人孔鋼護(hù)筒、沉放駁等，管節(jié)二次舾裝分階段進(jìn)行，其中混凝土防錨層在下潛區(qū)域二次起浮進(jìn)行施工。

3.6 管節(jié)預(yù)制流水施工

將鋼筋綁扎區(qū)內(nèi)的綁扎完成的沉管管節(jié)鋼筋籠移送至管節(jié)澆筑區(qū)；在鋼筋綁扎區(qū)開(kāi)始新一節(jié)沉管管節(jié)防水底板焊接及鋼筋籠的綁扎。

綁扎完成后轉(zhuǎn)移至另外一個(gè)一次舾裝區(qū)的養(yǎng)護(hù)后的沉管管節(jié)的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，拆除行車(chē)道內(nèi)模系統(tǒng)、中廊道內(nèi)模系統(tǒng)及外模系統(tǒng)；此時(shí)沉管預(yù)制廠內(nèi)所有施工區(qū)域均被沉管管節(jié)占用，已經(jīng)形成管節(jié)預(yù)制流水施工。

4 結(jié)論

本文對(duì)魚(yú)珠隧道的管節(jié)工廠化預(yù)制施工方法進(jìn)行了全面介紹，且重點(diǎn)介紹了施工過(guò)程。結(jié)果表明：

沉管管節(jié)預(yù)制施工由傳統(tǒng)干塢的露天作業(yè)變?yōu)楣S化施工，極大的降低了周邊環(huán)境條件和天氣的影響，將原來(lái)用于柔性結(jié)構(gòu)和半剛性結(jié)構(gòu)的節(jié)段式管節(jié)工廠化預(yù)制施工升級(jí)到整體式剛性沉管管節(jié)工廠化預(yù)制施工，使工廠法預(yù)制管節(jié)適應(yīng)性范圍更加廣泛，且采用直曲模板、液壓移動(dòng)小車(chē)等工藝使曲線管節(jié)的施工更加方便，顯著縮短了整個(gè)管節(jié)的預(yù)制周期，且不會(huì)大幅增加預(yù)制成本。

鋼筋籠或管節(jié)之間的移動(dòng)采用液壓移動(dòng)小車(chē)，移動(dòng)次數(shù)相比原來(lái)的工廠化節(jié)段預(yù)制頻繁頂推、升降鋼筋籠或管節(jié)明顯減少；管節(jié)澆筑節(jié)段之間采用的雙十字鋼板封堵，起到節(jié)段之間施工縫的止水和端模的作用，有利于管節(jié)裂縫控制，安全可靠性好，施工方便，便于質(zhì)量管控，可以對(duì)日后相關(guān)工程提供可靠的經(jīng)驗(yàn)借鑒。