基于裝配式建筑原理的管廊隧道深化設計與施工研究

李 銳 梁 凱 彭建鋒 黎 平 曾小勇

中建三局第二建設工程有限責任公司 湖北 武漢 430074

1 背景簡介

1.1 裝配式建筑簡介

裝配式建筑是指用預制的構件在工地裝配而成的建筑。這種建筑的優點是建造速度快、受氣候條件制約小、節約勞動力并可提高建筑質量。

1.2 項目簡介

湖北省十堰市地下綜合管廊PPP項目為全國首批10個城市地下綜合管廊試點項目之一，共建設21條地下綜合管廊，管廊總長度為52.4 km，其中包括2條綜合管廊隧道建設。

林蔭大道南段綜合管廊隧道全長340 m，隧道凈寬為9.88 m，凈高為7.60 m。隧道內部結構分為上下2層，下層為3倉型綜合管廊，分別為綜合倉、電力倉、天然氣倉（圖1）。

圖1 林蔭大道南段管廊隧道橫斷面示意

隧道內部結構施工的傳統方法多為現澆施工，但隧道內施工空間有限，現澆施工效率不高，材料不易轉運，施工成本高，且墜落、坍塌安全風險大，救援困難。

2 施工工藝選擇

通過在施工效率、施工質量、安全文明施工、經濟效益等方面對傳統現澆施工與基于裝配式建筑原理的預制拼裝施工進行對比分析[1-5]，得出了哪種工藝更適合管廊隧道結構施工的結論（表1）。

表1 傳統現澆施工與預制拼裝施工對比分析

通過對比分析可知，在管廊隧道內部，基于裝配式建筑原理的預制拼裝施工優勢明顯，更加適用于現場施工。

3 基于裝配式建筑原理的管廊隧道深化設計

3.1 預制構件深化設計

本工程管廊隧道內部結構形式為鋼筋混凝土剪力墻結構，由結構底板、兩堵中間隔墻及結構頂板構成。其中結構底板采取現澆施工，中隔墻及結構頂板按照設計尺寸分塊在預制廠內加工生產，運輸至現場后利用工具車進行拼裝加固。

按照結構物特點及施工工藝要求，將中隔墻及結構頂板構件尺寸進行深化設計。

3.2 預制構件細部接口深化設計

3.2.1 分隔墻與現澆底板接口設計

分隔墻與現澆底板通過注漿套筒連接而成（圖2），具體做法為：底板施工時于分隔墻部位預留豎向鋼筋，分隔墻吊裝時豎向鋼筋插入墻構件底部注漿套筒內腔，然后向套筒內進行灌漿。

圖2 分隔墻與底板連接示意

3.2.2 縱向分隔墻間接口設計

縱向墻體端頭預留半圓形凹槽，相鄰墻體間接口通過往圓形凹槽內注入砂漿料以增強界面黏結強度，同時砂漿料凝固后形成類似銷鎖裝置，以抵抗相鄰墻體間的作用力。同時于凹槽兩側增加聚乙烯發泡填縫板及聚硫密封膏，以起到密閉效果，防止天然氣通過接縫散發至相鄰電力倉（圖3）。

圖3 預制板構件橫向接口設計示意

3.2.3 墻體與頂板接口設計

縱向墻體與頂板間通過類似后澆帶做法進行連接，相鄰板與墻體形成倒凸形凹槽，墻、板在連接處均預留U形鋼筋，槽內澆筑高強度混凝土將相鄰墻、板進行有效固結（圖4）。

3.2.4 頂板間接口設計

1）邊跨板縱向接口設計。對于邊跨板與隧道二襯間縱向接口，首先在板底標高下施作牛腿，邊跨板安裝時先在牛腿表面鋪一層坐漿，再把預制板放置其上，即坐漿法處理，板端頭和二襯結構間的空隙采用細石混凝土填充（圖5）。

圖5 邊跨板接口示意

2）頂板橫向接口設計。對于頂板橫向接口設計，采用“干式連接＋密封橡膠條”復合處理方式。預制頂板端頭加工成圓弧形企口，相鄰板間通過企口形成互鎖，同時在接縫間設置密封橡膠條及填縫板，以達到良好的密閉、防水效果（圖6）[6-7]。

圖6 頂板橫向接口設計示意

4 基于裝配式建筑原理的管廊隧道施工研究

本工程隧道內部結構施工理論為：將隧道內結構按照墻、板進行分離并在預制廠內加工生產，提前預留吊裝孔及結構接口。生產完畢后將構件運輸至現場利用施工工具車進行拼裝，并利用高強灌漿、結構互鎖、后澆帶加固、聚硫膏密封等做法對預制構件接口進行處理，以滿足結構整體性及管廊氣密性要求。管廊隧道內部結構預制拼裝施工流程（圖7）：底板豎向鋼筋預埋及混凝土澆筑、牛腿施工→預制墻構件吊裝及墻下灌漿→邊跨板安裝→中跨板安裝、板構件間縱向后澆帶澆筑→水平及豎向接口灌漿。

5 結語

基于裝配式建筑原理的管廊隧道內部結構深化設計與施工研究與國家基礎設施發展戰略相一致。對此進行研究，將有助于提高國內城市地下綜合管廊設計、施工等方面的技術水平，縮短綜合管廊的建設周期，降低綜合管廊建設成本，提高城市地下綜合管廊建設質量，具有良好的經濟效益。

圖7 管廊隧道內部結構預制拼裝步驟

由于國家目前正在大力推行地下綜合管廊項目，且該成果可涵蓋地下工程快速綠色建造技術，因此將有助于國內城市地下管廊建設的節能減排，具有良好的社會效益，值得推廣。