超大直徑盾構(gòu)法隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工藝

楊海波 （上海城投公路投資（集團(tuán)）有限公司，上海 200336）

1 工程概況

盾構(gòu)法已是目前城市隧道的主要方法之一，隧道的內(nèi)部結(jié)構(gòu)除管片外還有立柱、車道板等結(jié)構(gòu)。隨著橋梁、民建預(yù)制拼裝工藝的成熟和應(yīng)用，預(yù)制拼裝技術(shù)也在隧道內(nèi)部開展了，預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量工程安全和使用壽命具有重要影響。本文以上海諸光路通道內(nèi)部預(yù)制立柱為例[1-3]，對內(nèi)部構(gòu)件的生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制要點進(jìn)行詳細(xì)介紹。上海諸光路通道工程全長約2.8km，盾構(gòu)段全長1.39km。盾構(gòu)施工采用直徑14.45m的土壓平衡盾構(gòu)。隧道襯砌結(jié)構(gòu)外徑14m，內(nèi)徑12.8m，環(huán)寬2m，厚0.6m，盾構(gòu)隧道主線最大縱坡為-4.8%，平面軸線最小曲率半徑為R700m。該隧道工程是國內(nèi)第一次采用全預(yù)制拼裝技術(shù)進(jìn)行施工的單管雙層隧道，預(yù)制裝配率達(dá)93%，圖1為內(nèi)部預(yù)制結(jié)構(gòu)示意圖。預(yù)制構(gòu)件包括π型件、立柱、車道板、蓋板、及防撞側(cè)石。

圖1 內(nèi)部預(yù)制結(jié)構(gòu)體系

2 現(xiàn)代化預(yù)制構(gòu)件廠

為了更加有效管理，將構(gòu)件生產(chǎn)基地進(jìn)行功能分區(qū)，主要包括材料堆放區(qū)、鋼筋骨架制作區(qū)、構(gòu)件澆筑區(qū)、養(yǎng)護(hù)區(qū)等。各個區(qū)域設(shè)置安全警示牌和標(biāo)識牌，各生產(chǎn)材料統(tǒng)一放置于專用料架上，標(biāo)識統(tǒng)一，工具專用，保證生產(chǎn)工作井然有序地進(jìn)行，功能分區(qū)如圖2所示。

圖2 功能分區(qū)

本基地?fù)碛卸喾N現(xiàn)代化機(jī)械配置，主要包括多種不同噸位的行車，激光測距儀、鋼筋鋸床、鋼筋彎折機(jī)器等現(xiàn)代化設(shè)備，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的機(jī)械化作業(yè)提供有力保障。

3 預(yù)制立柱生產(chǎn)工藝

圖3 數(shù)控鋸床

圖4 鋼筋彎折機(jī)

3.1 質(zhì)量控制

結(jié)合立柱鋼筋模塊化施工經(jīng)驗及國內(nèi)外立柱預(yù)制拼裝經(jīng)驗，制定了立柱預(yù)制的相關(guān)要求和原則。包括鋼筋加工要求、鋼筋籠的制作精度、模板安裝精度等。立柱主要受力鋼筋的下料長度應(yīng)嚴(yán)格控制，允許偏差為±2mm，同時鋼筋端部應(yīng)打磨平整；立柱鋼筋籠應(yīng)在專用胎架上制作加工成型，鋼筋籠制作允許偏差均為±2mm；對于灌漿連接套筒，工廠內(nèi)安裝前應(yīng)按廠家提供的有效的型式檢驗報告及產(chǎn)品說明書檢查套筒外觀質(zhì)量、尺寸和配件等，表1、表2為相應(yīng)的誤差要求。

表1 鋼筋綁扎要求

表2 模板安裝要求

3.2 模具設(shè)計

立柱的澆筑方式有臥式和立式兩種，臥式澆筑一般采用振動棒振搗，氣泡略多。臥式澆筑存在收水面，該面無法達(dá)到機(jī)械面的效果。立式澆筑一般采用高頻振動器振搗，氣泡控制較好，且立柱4個側(cè)面均為機(jī)械面，因此本次立柱構(gòu)件的模具采用立式澆筑的設(shè)計理念。

進(jìn)一步通過細(xì)節(jié)改進(jìn)提升模具的拼裝效率與組合性能以提高模具操作性，最終達(dá)到降低人工勞動力與生產(chǎn)能耗的目的。模具設(shè)計上的幾點優(yōu)化提升如下：

將模具拼裝連接的固定方式由常規(guī)的螺絲螺母固定改為鎖扣固定，操作簡便且便于復(fù)檢，極大節(jié)省了安裝固定螺絲螺母所需要花費的時間。通過改進(jìn)這一模具連接部位設(shè)計后，現(xiàn)場構(gòu)件制作工序中在模具合模這一工序工位上投入的人工大大減少，從而大幅度減少勞動力。圖5為螺絲緊固方式、圖6為鎖口緊固方式。

圖5 螺絲鎖緊方式

圖6 鎖扣固定方式

為了提高立柱預(yù)埋件的安裝精度，將預(yù)留孔形式由常規(guī)的預(yù)埋PVC管、鋼套管等方式改為芯棒插拔固定方式，如圖7所示。改進(jìn)后操作更加簡便并且芯棒安裝時固定可靠，既有效簡化了安裝方式又提高了安裝精度，將誤差控制在毫米級別。

圖7 芯棒插拔固定的工藝

3.3 現(xiàn)場制作工藝

3.3.1 鋼筋籠的加工制作

將進(jìn)場的鋼筋做好檢驗和臺賬記錄，按要求掛牌標(biāo)識進(jìn)入待用狀態(tài)。將鋼筋進(jìn)行調(diào)直、除銹處理后按設(shè)計圖紙要求進(jìn)行鋼筋彎曲、彎弧成型。鋼筋進(jìn)入彎弧時應(yīng)保持平順、勻速、防止平面翹曲，成型后表面不得有裂紋。對成型后的鋼筋骨架進(jìn)行質(zhì)量檢查并按規(guī)格整齊堆放。鋼筋骨架制作先固定縱向接駁器鋼筋于限位裝置上，用水平靠尺調(diào)整垂直度后將鋼筋箍筋與主筋焊接固定，確保接駁器鋼筋的垂直度，固定完之后對鋼筋籠進(jìn)行焊接。

3.3.2 鋼筋籠入模

鋼筋籠合模，先將兩端封投板安裝固定于底模上，再合攏側(cè)模鎖緊，最后調(diào)整模具上口拉緊螺栓，將接駁器鋼筋固定在鋼模之中。

圖8 通過水平靠尺對確保接駁器鋼筋垂直度

圖9 鋼筋籠骨架入模

3.3.3 混凝土澆筑

采用2m3混凝土澆筑料斗運(yùn)輸供料，振動棒引氣泡快插慢拔，避開預(yù)埋件等位置。分三層布料，每層布料時，除高頻振動器振搗還利用振動棒需插入下層10cm處進(jìn)行輔助振搗。再使用消泡機(jī)進(jìn)行振搗，使得混凝土內(nèi)部的氣泡充分排出，保證混凝土的密實性和表面的光滑性。

3.3.4 養(yǎng)護(hù)脫模

采用立柱專用吊具進(jìn)行起吊脫模，脫模需滿足起吊強(qiáng)度≥75%，起吊后將接駁器鋼筋處采用塑料封蓋進(jìn)行封堵。立柱堆放分三層，每層之間使用枕木墊塊，保證立柱之間不相互碰撞。

3.3.5 吊運(yùn)及成品保護(hù)

圖10 消泡機(jī)引出氣泡

圖11 脫模后進(jìn)行初次修補(bǔ)自然養(yǎng)

圖12 立柱的包裹及堆放

圖13 立柱的吊裝運(yùn)輸

立柱入堆場前，需采用包裹塑料薄模的木方墊置指定位置（墊木需成一直線），立柱兩端采用塑料泡沫紙進(jìn)行棱角保護(hù)防撞。出廠前采用專用吊具將立柱裝車，專人進(jìn)行出廠前檢驗記錄。

4 結(jié)語

為保證立柱的質(zhì)量必須做好過全過程控制，加強(qiáng)主要質(zhì)量控制點的監(jiān)控。鋼筋下料必須在控制的誤差范圍內(nèi)，鋼筋加工成型需滿足設(shè)計要求，鋼筋籠的制作必須在胎模上完成，保證鋼筋焊接質(zhì)量，定期進(jìn)行鋼模精度檢查，混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)要嚴(yán)格按照要求進(jìn)行。