淺析裝配式建筑應用在明挖電力隧道工程中的優勢

陳遠航

摘 要 基于對四川機場南線工程中裝配式電力隧道施工的經驗總結，本文首先從工程概況與裝配式建筑應用于本工程的背景入手，對傳統現澆法明挖電力隧道與裝配式明挖電力隧道的工藝流程進行了簡要介紹，重點闡述了裝配式施工技術運用于明挖電力隧道工程中的優勢。實踐證明，裝配式建筑施工技術在明挖法電力隧道中的應用不僅能夠滿足施工要求，且較傳統現澆法施工在許多方面有其明顯的優越性。

關鍵詞 電力隧道;裝配式;現澆混凝土;工業化預制

引言

隨著城市建設的快速發展，電力隧道由于其良好的城市空間利用率、運營維護便捷性、市容環境友好性等方面的優勢，在全國得到廣泛應用，與此同時，《國務院辦公廳關于大力發展裝配式建筑的指導意見》（國辦發〔2016〕71號）發布后，裝配式建筑得到了快速發展，但主要集中在房屋建筑領域，其他工程領域的應用還亟待開發。本工程創新性的將裝配式建筑施工技術應用于明挖電力隧道工程，解決了本工程的一些實際問題的同時，也擴展了裝配式建筑的應用范圍。

1工程概況

四川機場南線工程為新建城鎮主干道，位于簡陽市三岔鎮與蘆葭鎮境內，全長22km，起點樁號K0+000，與貨運大道相交，終點樁號為K22+000，附近為空港新城區界，道路紅線寬55m，南側有5m控制綠帶。電力隧道布置于道路規劃中線南側側分帶內，中線距規劃中線10.4m，起點樁號K13+800，終點樁號K22+000，修建長度8.2km，電力隧道凈空尺寸為2.4×2.7m，壁厚30cm，混凝土設計強度為C50，采用現澆法施工。

由于本工程為天府國際機場重要基礎配套項目，且由于空港新城建設等規劃調整，根據施工進度計劃，電力隧道施工工期為2018年12月至2019年4月，考慮春節影響，工期不足5個月，加之電力隧道埋深較深，約6.5km為埋深超過5米的深基坑段落，采用傳統現澆法施工工期、安全、質量、經濟壓力均較大。經與相關單位溝通討論，并進行方案論證，經建設單位同意，擬采用標準工業化預制，節段長3m，異型段采用現澆法。

2裝配式電力隧道與傳統現澆電力隧道主要工藝流程簡介

2.1 傳統現澆法工藝流程

現澆鋼筋混凝土工程施工方法是按照設計要求對各種類型的鋼筋混凝土結構進行現場澆筑的一種建筑工程施工方法[1]，核心思路是通過現場原位綁扎鋼筋、安裝模板、澆筑混凝土，形成預設的結構物。傳統現澆法電力隧道施工主要工藝流程如圖1所示。

2.2 裝配式電力隧道施工工藝流程

裝配式建筑指的是構件在加工廠或施工現場預制，通過機械吊裝和一定的連接手段，把零散的預制構件連接成為一個整體而建造起來的結構物。裝配式建筑提供了一個在工廠制造建筑的建設新模式。本工程采用裝配式施工，將電力隧道施工工藝流程分為了結構預制與現場安裝兩個模塊，其工藝流程如圖2所示。

裝配式電力隧道結構相比傳統現澆施工的優勢

3.1 工期優勢

采用傳統現澆法，電力隧道結構主體施工時常規每澆筑段長度為20～30m，主要劃分為底板鋼筋、底板混凝土、頂板支架、側墻與頂板模板、側墻與頂板鋼筋、側墻與頂板混凝土等分項，涉及鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土施工及養護等工序流程，整個流程持續時間約20天，每施工段日完成量約為1～1.5m/天，且由于混凝土養護時間等限制，趕工的空間有限，加之不良天氣等其他因素的影響，無法有效保障本工程工期。

采用裝配式施工，鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑及養護等工序在工業化預制廠中施工完成，不受天氣、現場組織管理等因素影響，日完成量取決于工業化預制廠的預制產能與現場溝槽開挖和管節吊裝的能力，加之開挖場地整理與預制場節段預制同步進行，可以達到“以空間換時間”的效果，根據施工進度需要，通過增加模板和機械設備，可彈性安排產能，保障工期進度處于受控狀態。

3.2 安全優勢

采用傳統現澆法，每施工段的持續時間約為20天，即基坑開挖后暴露時間超過20天，由于本工程約6.5km為埋深超過5米的深基坑段落，屬于危險性較大分部分項工程，且人員現澆作業中的鋼筋綁扎、支架搭設、模板安裝、混凝土澆筑等均為勞動密集型工序，造成群死群傷等安全事故的風險隱患較大。

采用裝配式施工后，首先，鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑及養護等工序作業環境由現場深基坑轉移至工業化預制廠，極大地降低了安全風險等級;其次，工業化預制機械化程度較高，減少了人工用量，從安全的角度來說，降低了人員傷害的概率;最后，基坑開挖后，經基底處理、墊層施工后即可吊裝管節，完成主體結構施工，大幅度縮減了主體結構的施工持續時間，基坑可提早回填封閉，縮短暴露時間，且可結合氣象信息，避開不良天氣，大幅降低基坑安全隱患。

3.3 質量優勢

采用傳統現澆法施工，其主要質量隱患風險有以下兩點：

第一，模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等過程中現場質量控制不到位時，較易出現常見的質量通病，如蜂窩麻面、鋼筋保護層厚度不足、冷縫、局部混凝土不密實、強度不足等。

第二，傳統現澆法施工箱體結構，不可避免的出現如圖5所示的底板與側墻的縱向施工縫，本工程電力隧道壁厚為30cm，設置有雙排鋼筋，鋼筋保護層厚度為5cm，兩排鋼筋中間還需安裝一道橡膠止水帶，導致混凝土澆筑時施工縫處振搗較困難，致使施工縫處止水帶接口施工質量不易保證，往往由于止水帶部位混凝土搗固不密實而留下滲漏通道，對結構防水帶來危害。且后期發生滲漏等病害時，無法精確確定缺陷位置，維護較為困難。

采用裝配式結構，混凝土管節在工業化預制廠中生產，依托場地、設備、定型鋼模等優勢，能夠有效提高鋼筋加工、模板安裝的精度和混凝土養護質量，有效地避免鋼筋混凝土結構的質量通病。與此同時，預制管節為一次成型箱式結構，消除了縱向施工縫，管節之間采用承插口設計，插口環向安裝橡膠密封圈與遇水膨脹止水條，組合采用管節間精軋螺紋鋼張拉鎖定工藝，能夠有效地保證接口的密閉性與防水性，從根本上解決了鋼筋混凝土結構施工縫帶來的質量隱患。

另外，工業化預制管節，實現“流水化”標準作業流程，作業人員較傳統建筑工人更加“產業化”，通過“流水化”與“產業化”結合，使得質量控制變得簡單、明確。對比機場南線西段電力隧道（采用現澆法施工）與東段電力隧道（裝配式施工）的混凝土回彈強度檢測報告，經過數據整理，可明顯看出東段混凝土強度波動范圍較小，離散性更低，具有更好的穩定性，強度對比曲線如下圖：

3.4 經濟優勢

本工程中，裝配式電力隧道長度為6600m，混凝土約23100m?，鋼筋約4360t，采用傳統現澆法與裝配式施工方案，其費用差異主要體現在不同工法對應的人工、機械、周轉材料攤銷、輔材消耗量等方面。

采用現澆法的經濟優勢在于其原位施工，無須進行構件的運輸與吊裝，且采用木模，與裝配式使用定型鋼模對比，就模板使用費而言，有一定的經濟性。相對應的，其劣勢也很明顯，首先，由于現場支模，基坑開挖時需考慮工作面寬度，增加了土石方工程量，造成了費用增加;其實，現場鋼筋綁扎、支架搭拆、模板安拆等工序，對比工業化預制，人工消耗量大幅提升，對應人工費增加明顯;再次，現澆結構易出現滲漏、裂縫等常見病害，后期缺陷整治費用較高;最后，現場施工易受不良天氣、環保督察等不良因素影響，影響工期，需加大資源投入進行趕工，造成費用的進一步增長。

就本工程而言，采用裝配式施工相比傳統現澆法，費用增加約470萬，大致由以下三個部分組成：①管節運輸單價為1095元/節，總運輸費用為241萬元;②管節吊裝（含張拉）單價為950元/節，總吊裝費用為209萬元;③根據工期要求，本工程共加工定型鋼模25套，模板價格4.4萬元/套，平均每套模板周轉88次，扣除殘值后模板攤銷費約410元/節，而采用常規木模現澆，模板攤銷費（含輔材）約14元/㎡，折算約320元/節，即采用裝配式方案，模板費用需增加約20萬元。

而裝配式施工方案帶來直接經濟效益約491萬，還能降低安全、質量風險，獲得良好的聲譽。收益主要體現在以下幾點：

①裝配式施工方案縮小了基坑開挖寬度（無須考慮模板安裝及支撐），減小基坑土石方開挖工程量約6.3萬m?，有效降低了土石方挖、裝、運、棄、回填等費用約252萬元;②裝配式施工中，機械化程度較高，大幅度減少用工量，且工人將工作地點由現場基坑轉移至室內預制廠，工作效率有較大提升。經測算，采用裝配式施工約減少木工4200工日，鋼筋工1200工日，泥瓦工1800工日，人工費約降低約174萬元。③裝配式施工，取消了現澆法中頂板模板支架搭設工序，省去了現澆法中支架搭設所需費用，根據計算，此項費用約65萬元。

顯而易見，雖然裝配式施工較現澆法施工直接收益并不是很明顯，但是其在工期、質量、安全等方面的隱形效益十分可觀。

4結束語

總而言之，裝配式施工與現澆法相比較而言，工期短、質量高、安全環保、施工便捷等優勢更加明顯，且在工期緊張、場地復雜等情況下，裝配式建筑也具有良好的經濟性。在新時代、新形勢的影響下，國家發展與社會運行對建筑行業的要求越來越高，在利用好傳統施工工藝優勢的同時，還需開拓更多先進的工藝工法，將更多的先進理念應用至工程建筑行業，進一步推動行業的健康發展。

參考文獻

[1] 田珊.淺談裝配式建筑設計及發展[J].規劃設計，2017，（5）：99.