肖國(guó)微
(廣東省基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司 廣州 510660)
在城市建設(shè)中,地下市政管網(wǎng)體系也是同步快速發(fā)展,因管線(xiàn)擴(kuò)容、更新、維修等造成馬路反復(fù)開(kāi)挖,造成我國(guó)“拉鏈馬路”現(xiàn)象,地上通信、電力等電纜、電線(xiàn)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(lái)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(huì)成本,為此,國(guó)家大力推行地下綜合管廊建設(shè)。地下綜合管廊將電力、通訊、給排水等各種管線(xiàn)介質(zhì)敷設(shè)在管廊內(nèi),實(shí)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)、施工、管理維護(hù),減少了對(duì)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(xiàn)使用壽命,保證運(yùn)營(yíng)安全[1-6]。隨著我國(guó)城市化的發(fā)展,地下綜合管廊建設(shè)越來(lái)越多,類(lèi)似盾構(gòu)段綜合管廊隔艙板安裝施工會(huì)越來(lái)越多。國(guó)內(nèi)外學(xué)者也通過(guò)對(duì)盾構(gòu)管廊內(nèi)的分隔艙的施工難點(diǎn)、技術(shù)等問(wèn)題做了一系列的研究與分析,并給出了相應(yīng)的工程建議。文獻(xiàn)[7-10]對(duì)地下盾構(gòu)構(gòu)管廊內(nèi)二次結(jié)構(gòu)如分艙墻、通風(fēng)道、預(yù)制板等進(jìn)行研究,并對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型式、施工方法進(jìn)行了初步的探討和實(shí)地應(yīng)用,但以上研究有一定局限性,與部分盾構(gòu)管廊工程實(shí)際不太貼切,因此目前沒(méi)有成熟工藝可以直接采用。
廣州市某地下綜合管廊項(xiàng)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(jìn)行施工,長(zhǎng)度約2.16 km,共設(shè)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(gè)艙室,上部為2個(gè)電力艙室,下部為1個(gè)綜合艙室,各艙室之間采用預(yù)制+現(xiàn)澆的疊合結(jié)構(gòu)進(jìn)行分隔。
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(yù)制梁、預(yù)制樓板及預(yù)制側(cè)墻的預(yù)制結(jié)構(gòu),另一部分為在預(yù)制梁與預(yù)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?,F(xiàn)澆層與預(yù)制梁及預(yù)制樓板形成疊合結(jié)構(gòu),預(yù)制側(cè)墻底部固定在疊合結(jié)構(gòu)中。預(yù)制構(gòu)件的尺寸和重量如表1所示。
表1 預(yù)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(biāo)準(zhǔn)斷面Fig.1 Standard Section of Shield Tunnel Tunnel(mm)
盾構(gòu)管廊施工段長(zhǎng)度約2.16 km,共有5座盾構(gòu)工作井,首先在進(jìn)行盾構(gòu)管廊中隔艙結(jié)構(gòu)施工前需做好現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作:
⑴布置隔板預(yù)制件堆放場(chǎng)。
⑵布置鋼筋原材堆放場(chǎng)、鋼筋加工及堆放場(chǎng)。
⑶施工機(jī)械設(shè)備按施工進(jìn)度分批進(jìn)場(chǎng)。
⑷隔板預(yù)制件及原材料進(jìn)場(chǎng)。
⑸隧道隔板預(yù)制件安裝標(biāo)高的測(cè)定,高程和坐標(biāo)控制點(diǎn)的設(shè)定和保護(hù)。
⑹井下施工平臺(tái)搭設(shè)。
圓形盾構(gòu)管廊預(yù)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
圓形隧道中間隔板的預(yù)制件采用預(yù)制廠(chǎng)生產(chǎn),養(yǎng)護(hù)結(jié)束后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)安裝。預(yù)制件采用C40 防水混凝土,抗?jié)B等級(jí)為P6,預(yù)制件的鋼筋保護(hù)層厚度為板20 mm,其余25 mm。預(yù)制件的模板采用定制化鋼模,實(shí)現(xiàn)模板的循環(huán)使用,確保各預(yù)制件的生產(chǎn)質(zhì)量及進(jìn)度。
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(yù)制梁運(yùn)輸安裝施工技術(shù)
預(yù)制梁安裝流程如圖4所示,具體步驟如下:
圖4 預(yù)制梁安裝流程示意圖Fig.4 Precast Beam Installation Flow Chart
⑴由于預(yù)制梁的長(zhǎng)度已經(jīng)固定,預(yù)制梁的兩端是直接卡放在管片上,兩端無(wú)支墩調(diào)節(jié)、固定,且由于盾構(gòu)管廊建成后為非標(biāo)準(zhǔn)圓形,受重力作用有變形現(xiàn)象,因此在施工過(guò)程中控制現(xiàn)澆層的標(biāo)高與隧道內(nèi)壁中心標(biāo)高一致。安排測(cè)量人員每間隔20 m 在已成型隧道內(nèi)壁兩側(cè)管片上測(cè)量放點(diǎn)出隧道中心線(xiàn)標(biāo)高,并做好標(biāo)記。預(yù)制梁開(kāi)始安裝前,施工人員采用墨線(xiàn)將相鄰的兩個(gè)隧道中心線(xiàn)標(biāo)高標(biāo)記點(diǎn)彈出墨線(xiàn)連成一條直線(xiàn),以此類(lèi)推,將每個(gè)隧道區(qū)間管片內(nèi)壁兩側(cè)上的中心線(xiàn)標(biāo)高標(biāo)記點(diǎn)用彈好的墨線(xiàn)連接起來(lái)。
⑵預(yù)制梁采用C40 防水混凝土。相鄰預(yù)制梁間的中心線(xiàn)間距為3.0 m,預(yù)制梁間的凈間距為2.5 m,安裝過(guò)程中預(yù)制梁間距誤差控制在±15 mm 以?xún)?nèi)。在安裝預(yù)制梁時(shí),采用水平尺來(lái)調(diào)整控制預(yù)制梁卡放在管片內(nèi)壁兩端頭標(biāo)高的一致,采用鋼卷尺測(cè)量預(yù)制梁間凈間距,確保預(yù)制梁間距滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
⑶預(yù)制梁在吊放下到施工平臺(tái)上后,受圓形隧道內(nèi)徑限制,預(yù)制梁無(wú)法在施工平臺(tái)上旋轉(zhuǎn)成與隧道方向垂直后再運(yùn)輸進(jìn)隧道內(nèi)安裝。因此,預(yù)制梁先在施工平臺(tái)上水平旋轉(zhuǎn)一定的角度,確保預(yù)制梁能夠滿(mǎn)足運(yùn)輸進(jìn)隧道內(nèi)。
⑷叉車(chē)將預(yù)制梁運(yùn)輸至預(yù)定安裝位置下方時(shí),利用叉車(chē)前端可升降裝置將預(yù)制梁提升至隧道中心線(xiàn)位置后通過(guò)預(yù)制梁兩端的牽引繩旋轉(zhuǎn)預(yù)制梁方向至與隧道方向垂直。預(yù)制梁旋轉(zhuǎn)至與隧道方向垂直后叉車(chē)下放預(yù)制梁,使預(yù)制梁兩端卡放在隧道管片內(nèi)壁上并用鋼管及頂托臨時(shí)支撐兩端頭。使用鋼卷尺測(cè)量預(yù)制梁兩端與相鄰的前一根預(yù)制梁對(duì)應(yīng)的端頭的凈間距,若滿(mǎn)足要求則無(wú)需調(diào)整預(yù)制梁兩端的前后位置,若不滿(mǎn)足要求則再次用叉車(chē)提升預(yù)制梁對(duì)兩端前后位置進(jìn)行調(diào)整,直至滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
⑸預(yù)制梁兩端的前后位置調(diào)整好之后用水平尺檢查預(yù)制梁安裝的水平情況,若預(yù)制梁安裝滿(mǎn)足水平要求則無(wú)需調(diào)整,若不滿(mǎn)足要求則再次用叉車(chē)提升預(yù)制梁對(duì)兩端高低位置進(jìn)行調(diào)整,直至預(yù)制梁安裝的水平度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
2.3.2 預(yù)制板運(yùn)輸安裝施工技術(shù)
⑴預(yù)制樓板長(zhǎng)度為2.7 m,預(yù)制梁凈間距為2.5 m,因此預(yù)制樓板兩端搭接在預(yù)制梁的長(zhǎng)度均為100 mm,在安裝過(guò)程中預(yù)制樓板端頭搭接長(zhǎng)度誤差控制在±10 mm以?xún)?nèi)。由于預(yù)制樓板的厚度只有60 mm,因此在運(yùn)輸及安裝預(yù)制樓板時(shí)應(yīng)特別注意保護(hù),避免預(yù)制樓板損壞。采用叉車(chē)將預(yù)制樓板橫向運(yùn)輸進(jìn)隧道內(nèi),叉車(chē)每次運(yùn)輸5塊預(yù)制樓板,運(yùn)輸至預(yù)制梁下方后叉車(chē)提升預(yù)制樓板,施工人員人工將樓板放置在平板小車(chē)上,用平板小車(chē)將預(yù)制樓板運(yùn)輸至安裝的預(yù)制梁間進(jìn)行安裝。
⑵流水施工流程:先將預(yù)制樓板水平運(yùn)輸至隧道內(nèi)?在每個(gè)施工段的第四根預(yù)制梁處將預(yù)制樓板垂直提升至預(yù)制梁上?使用平板小車(chē)將預(yù)制樓板運(yùn)輸至安裝位置安裝?重復(fù)上述步驟,如圖5所示。
圖5 預(yù)制樓板安裝流程示意圖Fig.5 Precast Floor Installation Flow Chart
⑴預(yù)制梁在安裝至設(shè)計(jì)位置后需在預(yù)制梁的梁底設(shè)置2 道支撐。2 道支撐采用?48×2.8 鋼管,支撐設(shè)置位置為距預(yù)制梁端頭1∕3長(zhǎng)度處。預(yù)制梁底下每道支撐設(shè)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(dòng)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(shè)置平整,可適當(dāng)利用管片螺栓孔位置。
⑵在預(yù)制樓板安裝前,需要在2.5 m 的預(yù)制梁凈間距之間設(shè)置豎向支撐。預(yù)制樓板底下設(shè)置鋼管立柱,橫向間距為1.1 m,縱向間距為0.9 m,設(shè)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(shè)剪刀撐。如圖6和圖7所示。
圖6 預(yù)制樓板支撐平面Fig.6 Prefabricated Floor Scaffolding System Plan(mm)
圖7 預(yù)制樓板設(shè)置支撐橫斷面圖Fig.7 Sectional of Supporting System for Prefabricated Floor Slabs (mm)
當(dāng)每新安裝完成3 根預(yù)制梁,即可提供安裝預(yù)制樓板的隧道作業(yè)面長(zhǎng)度為9 m時(shí),作為預(yù)制樓板的一個(gè)施工段。
預(yù)制側(cè)墻每個(gè)施工段的現(xiàn)澆層鋼筋安裝完成后進(jìn)行隧道預(yù)制側(cè)墻的安裝施工。與樓板安裝運(yùn)輸不同的是,重量達(dá)到1 t 多的側(cè)墻需要相適應(yīng)的設(shè)備來(lái)安裝定位,無(wú)法簡(jiǎn)單靠人力實(shí)現(xiàn)安裝。為此,采用鋼管焊接制作三腳架支撐來(lái)配合電動(dòng)葫蘆進(jìn)行安裝。具體步驟如下:
⑴使用叉車(chē)每次以5 km∕h 的速度將預(yù)制側(cè)墻橫向運(yùn)輸至搭設(shè)好的隧道預(yù)制樓板前端的下方。隨后叉車(chē)將兩塊預(yù)制側(cè)墻臨時(shí)放置在隧道底,然后單獨(dú)提升一塊側(cè)墻,此時(shí)在搭設(shè)好的預(yù)制樓板面停放平板小車(chē),小車(chē)移動(dòng)到提升的預(yù)制側(cè)墻下方,叉車(chē)將預(yù)制側(cè)墻放置在平板小車(chē)上,再由平板小車(chē)在搭設(shè)好的預(yù)制樓板面上水平運(yùn)輸側(cè)墻至安裝位置。
⑵預(yù)制側(cè)墻運(yùn)輸至安裝位置后,用手動(dòng)小叉車(chē)將預(yù)制側(cè)墻放置在預(yù)制樓板面上,將電動(dòng)葫蘆臨時(shí)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(yù)制側(cè)墻的底部,電動(dòng)葫蘆的掛鉤掛在靠預(yù)制側(cè)墻頂部的吊鉤上并啟動(dòng)電動(dòng)葫蘆豎起預(yù)制側(cè)墻。預(yù)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(dòng)葫蘆支撐側(cè)墻,在較大的艙室一側(cè)采用鋼管臨時(shí)支撐側(cè)墻,防止預(yù)制側(cè)墻豎起后發(fā)生傾倒,如圖8所示。同時(shí)采取的防止豎起的預(yù)制側(cè)墻傾倒的措施還有:豎起的預(yù)制側(cè)墻底部固定完成后,在頂部與管片預(yù)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(yù)制側(cè)墻豎立安裝示意圖Fig.8 Schematic Diagram of Prefabricated Side Wall Installation
⑶預(yù)制側(cè)墻豎起后在底部穿過(guò)兩條吊帶,使用手動(dòng)液壓小叉車(chē)通過(guò)吊帶提升起預(yù)制側(cè)墻,使其頂部緊貼隧道頂部管片并用鋼筋在預(yù)制側(cè)墻底部焊接固定。同時(shí),根據(jù)測(cè)量?jī)x器調(diào)整保證安裝的垂直度。預(yù)制側(cè)墻頂與隧道壁的固定方式采用焊接方式,預(yù)制側(cè)墻頂?shù)念A(yù)埋角鋼L75×5(通長(zhǎng))與隧道管片預(yù)埋滑槽相接位置進(jìn)行焊接固定。預(yù)制側(cè)墻安裝固定完成后,預(yù)制側(cè)墻頂部與隧道壁連接處應(yīng)進(jìn)行注漿密封。
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(biāo)識(shí)。在現(xiàn)澆層鋼筋放置在預(yù)制樓板預(yù)埋鋼筋上,現(xiàn)澆層鋼筋的保護(hù)層厚度為20 mm?,F(xiàn)澆層鋼筋需與預(yù)制樓板預(yù)埋鋼筋焊接牢固,保證其穩(wěn)定性,澆筑混凝土?xí)r,鋼筋骨架不發(fā)生傾斜。
現(xiàn)澆層鋼筋鋪設(shè)緊跟預(yù)制側(cè)墻進(jìn)行,預(yù)制側(cè)墻安裝完成一段后,鋼筋也跟著完成一段?,F(xiàn)澆層的流水段劃分長(zhǎng)度為45 m,現(xiàn)澆層鋼筋在鋪設(shè)完成45 m 后進(jìn)行現(xiàn)澆層混凝土澆筑。
2.6.2 混凝土運(yùn)輸
在完成隧道中間預(yù)制隔板安裝及現(xiàn)澆層鋼筋鋪設(shè)45 m后進(jìn)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(jìn)行地泵泵管的接管工作,地泵管從隔艙板開(kāi)始安裝的一側(cè)向隔艙板安裝的方向鋪設(shè),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(mén)口沿隧道向1#中間井鋪設(shè);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(mén)口沿隧道向1#中間井鋪設(shè);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(mén)口沿隧道向3#中間井鋪設(shè);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(mén)口沿隧道向3#中間井鋪設(shè)。對(duì)于較長(zhǎng)的澆筑部位,采用小型混凝土運(yùn)輸車(chē)結(jié)合地泵、人工運(yùn)輸澆筑方式進(jìn)行施工。
2.6.3 混凝土澆筑施工
為了控制板面標(biāo)高及平整度,用短鋼筋做好板面標(biāo)高標(biāo)記,現(xiàn)澆層板面標(biāo)高為隧道中心線(xiàn)標(biāo)高,現(xiàn)澆層標(biāo)高誤差控制在±10 mm。板混凝土振搗密實(shí)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(rèn)真做好混凝土表面用木搓板反復(fù)進(jìn)行搓磨的工作?;炷恋拇昴スぷ鞅仨氃诨炷脸跄斑M(jìn)行,用2 m 長(zhǎng)刮尺將混凝土表面按水平標(biāo)高控制標(biāo)記刮拍平整,有高低不平的部位,必須修補(bǔ)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(fù)打磨,隨后立即在混凝土表面覆蓋養(yǎng)護(hù),盡可能延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。
圓形隧道預(yù)制疊合結(jié)構(gòu)施工技術(shù)成功應(yīng)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(guò)程中,綜合應(yīng)用其中的狹窄空間疊合梁板運(yùn)輸安裝施工技術(shù)、三腳架配合電動(dòng)葫蘆中隔墻安裝施工技術(shù)、預(yù)制梁疊合梁板支撐體系安裝施工技術(shù)、中間隔板現(xiàn)澆層混凝土澆筑施工技術(shù)等內(nèi)容,加快了綜合管廊中隔墻的安裝施工進(jìn)度,保證了中隔墻的安裝施工質(zhì)量,取得了較好的應(yīng)用效果,具有安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),在類(lèi)似管廊內(nèi)的中隔墻安裝施工工程中具有廣泛的應(yīng)用前景,具有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,可供類(lèi)似工程借鑒。