全預(yù)制裝配式拼裝結(jié)構(gòu)在軟土地區(qū)隧道工程中的應(yīng)用

闞秋紅（上海建科工程咨詢有限公司， 上海 200032）

隨著我國建筑業(yè)的大力發(fā)展，綠色建筑成為中央大力推進的建筑發(fā)展方向。全預(yù)制構(gòu)件是由部分部件集成裝配而成，具有施工快、污染少、綠色環(huán)保等優(yōu)點[1]，被廣泛應(yīng)用于房屋建筑中，但尚未有預(yù)制拼裝技術(shù)應(yīng)用于隧道工程施工中。目前，城市隧道和道路多以現(xiàn)澆的方法進行施工，上海市為典型軟土地區(qū)，市中心建筑物較多，采用現(xiàn)澆施工方法進行施工對周圍環(huán)境會造成較大的環(huán)境污染和噪聲污染，并且現(xiàn)場進行鋼筋綁扎和混凝土澆注等施工工序還會占用很大的空間。除此之外，在隧道中進行施工，環(huán)境復(fù)雜、工序繁瑣，很多工序很難順利開展。采用大開挖方式直接安裝就位，可以避免受到周圍管線和交通工況的制約，又加快施工速度。

本文結(jié)合上海市武寧路快速化改建工程，從全預(yù)制隧道大截面管節(jié)吊裝、拼裝與頂推施工、管節(jié)預(yù)應(yīng)力張拉等方面分析了全預(yù)制裝配式拼裝結(jié)構(gòu)在市政道路隧道工程中的應(yīng)用。

1 工程概況

上海市武寧路快速化改建工程西起中環(huán)路東側(cè)，向東穿越內(nèi)環(huán)高架路后至東新路，全長約 3.5 km。沿線在大渡河路西利用接地位置布置一對出入口，大渡河路東和中山北路西各設(shè)置一對錯位匝道。

武寧路主線預(yù)制管節(jié)隧道具有基坑深、跨度大、管線管位緊張、結(jié)構(gòu)斷面不一致、上跨地鐵下穿河道施工等特點。多數(shù)節(jié)段受到限制不適宜采用全預(yù)制結(jié)構(gòu)。因此，全預(yù)制管節(jié)節(jié)段選取 A 04～A 05，總長 45 m。

管節(jié)預(yù)制節(jié)段結(jié)構(gòu)橫斷面尺寸為 20.20 m×6.65 m，寬2.00 m，頂板覆土2.30 m，底板埋深9.00 m。A 04～A 05為下坡，縱坡為 0.75%。

2 全預(yù)制隧道大截面管節(jié)吊裝

由于是預(yù)制拼裝技術(shù)首次應(yīng)用于隧道工程，預(yù)制管節(jié)的供應(yīng)情況是影響隧道整體施工進度的關(guān)鍵因素。如果構(gòu)件的進場日期和施工進度不相匹配、管節(jié)的質(zhì)量不符合要求或者吊裝過程中對管節(jié)造成破壞，均會影響隧道的整體施工工期。與此同時，吊裝過程中起吊設(shè)備、吊索具和吊點的選擇以及方案的選定都對管節(jié)的順利起吊與拼裝起著非常重要的作用[2]。不論哪個環(huán)節(jié)發(fā)生失誤或者偏差，輕則造成管節(jié)之間拼裝不牢靠，構(gòu)件之間還會產(chǎn)生摩擦、碰撞，造成構(gòu)件本身的磨損，重則會造成人員的傷亡和財產(chǎn)損失。

管節(jié)下節(jié)段長 20.200 m、高 3.825 m、寬 2.000 m，質(zhì)量約為 144 t，吊裝過程中包含吊索具的重量約為 6 t。

此次應(yīng)用的預(yù)制管節(jié)是一種采用新型設(shè)計，滿足上、下“山”字形預(yù)制件的起吊裝置，采用吊帶和鋼絲繩去保護管節(jié)的棱角部位和防水預(yù)埋槽等薄弱部位，確保吊裝過程中管節(jié)不變形。

（1）成品運輸。預(yù)制管節(jié)的運輸采用多軸液壓分載平臺運輸車進行運輸，將支點設(shè)置在端頭兩側(cè)，中間的支點進行輔助支撐，支撐與分載平板車之間用大型的方木支墊。

（2）管節(jié)吊裝。根據(jù)施工現(xiàn)場吊裝區(qū)域的條件，確定構(gòu)件的吊裝姿勢為上下分塊吊裝，為保證車體在運輸過程中保持平衡和運輸構(gòu)件的穩(wěn)定性，在預(yù)制構(gòu)件的底部設(shè)置了與運輸托架相匹配的保護設(shè)施。

3 大截面管節(jié)拼裝與頂推施工

3.1 管節(jié)拼裝

管節(jié)由工廠分段預(yù)制加工而成，每節(jié)管節(jié)長度為 2 m，沿高度方向分為 2 個預(yù)制的單元。由于大渡河路路口繁忙，施工操作場地狹小，運輸車的運輸高度受限，將每個預(yù)制單元分割成 5 塊，其中左、中、右 3 塊承插塊采用 2 臺 350 t汽車吊吊運至鋼筋混凝土地板面。另外 2 塊為現(xiàn)澆連接底板，模板采用木模或定型鋼模澆筑，完成底部箱涵預(yù)制承插部位預(yù)制，保證承插口止水槽的精度及混凝土密實性。

在拼裝之前，每個節(jié)段中預(yù)留相鄰節(jié)段兩兩拼裝和整體拼裝的預(yù)應(yīng)力孔道和錨墊板。每拼裝 2 節(jié)段后，進行頂推，在 1、2 節(jié)段頂推就位后，再進行吊裝 3、4 號管節(jié)拼裝，如此循環(huán)，直至頂推全部就位。預(yù)制下節(jié)段示意圖如圖 1 所示，預(yù)制管節(jié)安裝流程如圖 2 所示。

圖1 預(yù)制下節(jié)段示意圖

圖2 預(yù)制管節(jié)安裝流程示意圖

3.2 頂推施工

管節(jié)實體斷面面積為 41.64 m2，平移單元 20 m，平移單元重量為41.64×20×2.5=2 307(t)。啟動摩擦因數(shù)為0.12，需要的頂推力為 277 t。布置 200 t 液壓千斤頂 5 臺，可提供的最大頂推力為 1 000 t，儲備系數(shù) 3.6。

頂推千斤頂采用雙作用液壓千斤頂，長度為 101 cm，直徑為 23 cm，最大行程 70 cm，額定頂升力 200 t。

在箱涵的斷面和滑道混凝土的底板之間安裝 2 只位移傳感器，位移數(shù)據(jù)通過傳感中心傳輸?shù)娇刂浦行模刂浦行母鶕?jù)位移偏差實時調(diào)整各組千斤頂?shù)墓┯退俣龋瑢崿F(xiàn)同步控制。箱涵示意圖如圖 3 所示。

圖3 箱涵示意圖

頂推采用 1 臺 4 點液壓泵站。泵站具有變頻功能，根據(jù)需要自動調(diào)整供油速度，實現(xiàn)多點位移同步功能。頂推過程中對實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行觀察，出現(xiàn)報警時立即停止頂推施工，分析原因，并解決問題后再繼續(xù)施工，不得野蠻施工。每行程完成后對所有監(jiān)測數(shù)據(jù)進行讀取并分析，對其變化趨勢做出預(yù)測，確認數(shù)據(jù)處于受控狀態(tài)時，再進行下一行程的施工。平移速度 5 cm/min。頂推的過程中宜密切關(guān)注箱涵的位置偏差，并利用側(cè)向千斤頂逐漸調(diào)整偏位。

4 管節(jié)預(yù)應(yīng)力張拉

預(yù)應(yīng)力技術(shù)對混凝土和鋼筋等材料有著很高的要求[3]。在全裝配式預(yù)制隧道中對管節(jié)進行張拉，施工工況復(fù)雜，專業(yè)難度較大 ，在張拉過程中有很多不確定因素[4]。因此在此次施工中選用智能張拉系統(tǒng)對管節(jié)張拉進行控制與監(jiān)控。

在第一次張拉時，注意張拉設(shè)備的狀態(tài)，千斤頂運行一個行程[5]。預(yù)應(yīng)力筋采用精軋螺紋鋼，可承受最大拉力設(shè)計值為 868 kN，安全儲備系數(shù)為 3.6。

預(yù)應(yīng)力張拉步驟為：將節(jié)段放到指定位置后與鄰近已拼裝節(jié)段連接，張拉臨時預(yù)應(yīng)力，待整段預(yù)制段均連接完成后施加永久預(yù)應(yīng)力，最后拆除臨時預(yù)應(yīng)力，與此同時要及時注意管節(jié)的狀態(tài)。確保張拉精度可控，安全可靠。

5 結(jié) 語

從大截面管節(jié)吊裝、拼裝與頂推施工、管節(jié)預(yù)應(yīng)力張拉等方面提出了全預(yù)制裝配式拼裝隧道結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵控制措施。該措施提高了隧道管節(jié)的拼裝精度和施工質(zhì)量，提高了施工效率，增強工作效果，減少對周邊地下管線和交通工況的影響，減少環(huán)境污染等，有助于推進全預(yù)制裝配式拼裝結(jié)構(gòu)在市政道路隧道工程中的應(yīng)用。