朱學(xué)銀 （上海隧道工程有限公司，上海 200032）

0 前言

盾構(gòu)法隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工預(yù)制拼裝施工工藝，與現(xiàn)澆混凝土施工工藝相比，具有機械化程度高、現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境好、施工速度快，被廣泛應(yīng)用于建筑、交通、水利等領(lǐng)域，在路橋施工、住宅、隧道施工中扮演著重要的角色。在隧道施工方面，盾構(gòu)法隧道內(nèi)大規(guī)模應(yīng)用裝配式，具有內(nèi)部空間較小、盾構(gòu)掘進軸線控制難等特點。本文重點分析了Φ14m級盾構(gòu)法隧道段內(nèi)部雙層結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆與預(yù)制拼裝工藝對比。

1 工程背景

某市中環(huán)線越江隧道工程，管片襯砌外徑Φ14.5m，內(nèi)部道路結(jié)構(gòu)分上下層結(jié)構(gòu)。下層結(jié)構(gòu)由“π”型預(yù)制構(gòu)件、兩側(cè)混凝土填充、下層防撞側(cè)石和基座組成。上層道路結(jié)構(gòu)主要由立柱、上層車道板和上翻梁組成，立柱間距為6m、4m兩種，上層車道板寬9m、厚0.52m。其中，除“π”型預(yù)制構(gòu)件外，其余結(jié)構(gòu)均采用現(xiàn)澆施工工藝。

某隧道工程，管片襯砌外徑Φ14m，內(nèi)部道路結(jié)構(gòu)分上下層結(jié)構(gòu)。下層結(jié)構(gòu)由“π”型件、“π”型預(yù)制構(gòu)件兩側(cè)混凝土填充、下層基座（含下層防撞側(cè)石）組成，上層結(jié)構(gòu)由立柱、上層車道板、兩側(cè)蓋板以及上層防撞側(cè)石等組成。立柱間距4m，車道板寬9.5m、厚0.46m。除“π”型預(yù)制構(gòu)件兩側(cè)填充、下層基座（含下層防撞側(cè)石）和上層預(yù)制車道板兩側(cè)的后澆梁為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，其余結(jié)構(gòu)均采用預(yù)制拼裝工藝，圓隧道段預(yù)制裝比例達到了90%以上（含襯砌管片）。

對比圖見圖1，圖2。

圖1 襯砌外徑Φ14.5m隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)橫斷面

圖2 襯砌外徑Φ14m隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)橫斷面

2 工藝及工序比較

對于下層防撞側(cè)石及基座（梁2）以下部分施工工藝及工序相同，區(qū)別在于基座（梁2）以上部分的施工工藝及工序不同。

①現(xiàn)澆工藝：立柱采用鋼筋綁扎→安裝鋼模板→澆筑混凝土工藝；上層車道板現(xiàn)澆施工滯后150m，采用流水作業(yè)施工，現(xiàn)澆車道板底模采用鋼結(jié)構(gòu)臺模車。

②預(yù)制拼裝工藝：立柱、車道板均采用工廠預(yù)制、現(xiàn)場機械化安裝工藝；立柱安裝采用機械手設(shè)備，車道板安裝采用縱向懸臂式行車。

現(xiàn)澆和預(yù)制拼裝上部結(jié)構(gòu)施工流程見圖3，圖4。

圖3 現(xiàn)澆雙層結(jié)構(gòu)施工流程圖

圖4 預(yù)制拼裝施工流程圖

3 人員設(shè)備配備比較

3.1 作業(yè)人員對比

表1作業(yè)人員對比統(tǒng)計表

作業(yè)人員對比統(tǒng)計表 表1

與現(xiàn)澆工藝相比，預(yù)制拼裝工藝人員減少了70%。

3.2 設(shè)備對比

以上層車道板施工為例，現(xiàn)澆車道板施工工藝采用的是臺模車進行施工，預(yù)制拼裝施工工藝采用的是縱向懸臂行車，見圖5，圖6。

臺模車施工：單個單元臺模車縱向長7.5m，根據(jù)上層車道板節(jié)段長度，配置8個單元，對于車道板2個節(jié)段。前一節(jié)段現(xiàn)澆車道板脫模后，移動臺模車至下一節(jié)段，通過底模下部16個手動千斤頂調(diào)整底模標高、坡度等；調(diào)整完成后在底模上綁扎鋼筋、封端模、澆筑混凝土。

縱向懸臂行車施工：預(yù)制車道板通過平板車運輸至縱向懸臂行車下，利用行車并結(jié)合專用吊架吊裝預(yù)制車道板，整個過程主要分為起吊→旋轉(zhuǎn)就位→位置調(diào)整→安裝到位。

圖5 現(xiàn)澆車道板用臺模車

圖6 車道板拼裝用縱向懸臂行車

4 工期比較

上層車道板施工是雙層內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵部位，工期對比以上層車道板施工為例。

現(xiàn)澆車道板工藝時間統(tǒng)計表 表2

①現(xiàn)澆車道板工藝：

現(xiàn)澆車道板配備兩套（對應(yīng)結(jié)構(gòu)2個節(jié)段）臺模車施工，以1200m長隧道為例，30m一個節(jié)段，40個節(jié)段。每個節(jié)段施工工期10d如表2所示，車道板工期為 200d（40×10/2）。

②預(yù)制拼裝車道板對于1200m長隧道，車道板單塊縱向3m（共400塊），每天安裝10塊，車道板安裝總工期為40d。

預(yù)制拼裝工藝工期與現(xiàn)澆工藝相比縮短了80%，速度優(yōu)勢明顯。

5 工程質(zhì)量比較

采用盾構(gòu)法內(nèi)部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝施工工藝的工程質(zhì)量明顯優(yōu)于現(xiàn)澆施工工藝。

①現(xiàn)澆工藝：現(xiàn)場綁扎鋼筋、立模，尺寸偏差控制在±10mm，垂直度控制在10mm以內(nèi)。

②預(yù)制拼裝工藝：預(yù)制構(gòu)件安裝垂直度控制在5mm以內(nèi)，尺寸偏差可控制在±5mm，安裝水平位置偏差可控制在±5mm。

預(yù)制拼裝工藝采用工廠化生產(chǎn)，構(gòu)件預(yù)制及安裝質(zhì)量優(yōu)于現(xiàn)澆工藝。

6 作業(yè)環(huán)境影響比較

盾構(gòu)法內(nèi)部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝施工，預(yù)制構(gòu)件制作完成后直接運到施工現(xiàn)場安裝，有效地減少了現(xiàn)澆施工時鋼模板等材料的大量周轉(zhuǎn)，也大量減少了現(xiàn)場混凝土澆筑產(chǎn)生的噪音、粉塵和固體廢棄物。隧道內(nèi)施工環(huán)境大大改善，真正做到綠色施工。

相比現(xiàn)澆作業(yè)二三十名作業(yè)人員，預(yù)制拼裝每個工作面僅需7～8名作業(yè)人員，一定程度上減少了安全隱患，安全文明施工更易管理。

7 社會效益比較

預(yù)制拼裝工藝施工作業(yè)環(huán)境友好，充分展現(xiàn)了施工功效快、外觀質(zhì)量優(yōu)、文明施工美等優(yōu)勢，不僅提高了建筑構(gòu)件的質(zhì)量和施工效率，還進一步推動了土木工程建設(shè)人員從“農(nóng)民工”到“產(chǎn)業(yè)工人”的歷史性轉(zhuǎn)變。另一方面，推動了工藝技術(shù)革新，在減少能源消耗的同時，也大幅度的降低了對環(huán)境的影響。

8 結(jié)論

通過以上實體工程盾構(gòu)法隧道雙層結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝施工工藝與現(xiàn)澆施工工藝對比研究，總結(jié)如下。

①二者的下層防撞側(cè)石及基座（梁2）以下部分施工工序大致相同，但其以上部分施工工序不同，且二者的施工設(shè)備也不同。

②預(yù)制拼裝工藝的施工人員比現(xiàn)澆工藝的更少，大約減少了70%，工期相比縮短了約80%，速度優(yōu)勢明顯。

③預(yù)制拼裝工藝采用工廠化預(yù)制，現(xiàn)場機械化裝配工程質(zhì)量明顯優(yōu)于現(xiàn)澆工藝。

④同時，雙層盾構(gòu)法隧道采用預(yù)制拼裝工藝，施工作業(yè)環(huán)境友好；隨著拼裝效率的大幅提高，將推動土木工程建設(shè)人員從“農(nóng)民工”到“產(chǎn)業(yè)工人”的轉(zhuǎn)變，其社會效益要遠高于現(xiàn)澆工藝。