基于裝配式建筑原理的管廊隧道深化設(shè)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(shè)工程有限責(zé)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(yù)制的構(gòu)件在工地裝配而成的建筑。這種建筑的優(yōu)點是建造速度快、受氣候條件制約小、節(jié)約勞動力并可提高建筑質(zhì)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(shè)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(shè)。

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(nèi)部結(jié)構(gòu)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(nèi)部結(jié)構(gòu)施工的傳統(tǒng)方法多為現(xiàn)澆施工，但隧道內(nèi)施工空間有限，現(xiàn)澆施工效率不高，材料不易轉(zhuǎn)運，施工成本高，且墜落、坍塌安全風(fēng)險大，救援困難。

2 施工工藝選擇

通過在施工效率、施工質(zhì)量、安全文明施工、經(jīng)濟效益等方面對傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工與基于裝配式建筑原理的預(yù)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(jié)構(gòu)施工的結(jié)論（表1）。

表1 傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工與預(yù)制拼裝施工對比分析

通過對比分析可知，在管廊隧道內(nèi)部，基于裝配式建筑原理的預(yù)制拼裝施工優(yōu)勢明顯，更加適用于現(xiàn)場施工。

3 基于裝配式建筑原理的管廊隧道深化設(shè)計

3.1 預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計

本工程管廊隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，由結(jié)構(gòu)底板、兩堵中間隔墻及結(jié)構(gòu)頂板構(gòu)成。其中結(jié)構(gòu)底板采取現(xiàn)澆施工，中隔墻及結(jié)構(gòu)頂板按照設(shè)計尺寸分塊在預(yù)制廠內(nèi)加工生產(chǎn)，運輸至現(xiàn)場后利用工具車進行拼裝加固。

按照結(jié)構(gòu)物特點及施工工藝要求，將中隔墻及結(jié)構(gòu)頂板構(gòu)件尺寸進行深化設(shè)計。

3.2 預(yù)制構(gòu)件細部接口深化設(shè)計

3.2.1 分隔墻與現(xiàn)澆底板接口設(shè)計

分隔墻與現(xiàn)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(yù)留豎向鋼筋，分隔墻吊裝時豎向鋼筋插入墻構(gòu)件底部注漿套筒內(nèi)腔，然后向套筒內(nèi)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(shè)計

縱向墻體端頭預(yù)留半圓形凹槽，相鄰墻體間接口通過往圓形凹槽內(nèi)注入砂漿料以增強界面黏結(jié)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(cè)增加聚乙烯發(fā)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(fā)至相鄰電力倉（圖3）。

圖3 預(yù)制板構(gòu)件橫向接口設(shè)計示意

3.2.3 墻體與頂板接口設(shè)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(yù)留U形鋼筋，槽內(nèi)澆筑高強度混凝土將相鄰墻、板進行有效固結(jié)（圖4）。

3.2.4 頂板間接口設(shè)計

1）邊跨板縱向接口設(shè)計。對于邊跨板與隧道二襯間縱向接口，首先在板底標(biāo)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(yù)制板放置其上，即坐漿法處理，板端頭和二襯結(jié)構(gòu)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(shè)計。對于頂板橫向接口設(shè)計，采用“干式連接＋密封橡膠條”復(fù)合處理方式。預(yù)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(shè)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(shè)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(nèi)部結(jié)構(gòu)施工理論為：將隧道內(nèi)結(jié)構(gòu)按照墻、板進行分離并在預(yù)制廠內(nèi)加工生產(chǎn)，提前預(yù)留吊裝孔及結(jié)構(gòu)接口。生產(chǎn)完畢后將構(gòu)件運輸至現(xiàn)場利用施工工具車進行拼裝，并利用高強灌漿、結(jié)構(gòu)互鎖、后澆帶加固、聚硫膏密封等做法對預(yù)制構(gòu)件接口進行處理，以滿足結(jié)構(gòu)整體性及管廊氣密性要求。管廊隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝施工流程（圖7）：底板豎向鋼筋預(yù)埋及混凝土澆筑、牛腿施工→預(yù)制墻構(gòu)件吊裝及墻下灌漿→邊跨板安裝→中跨板安裝、板構(gòu)件間縱向后澆帶澆筑→水平及豎向接口灌漿。

5 結(jié)語

基于裝配式建筑原理的管廊隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)深化設(shè)計與施工研究與國家基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展戰(zhàn)略相一致。對此進行研究，將有助于提高國內(nèi)城市地下綜合管廊設(shè)計、施工等方面的技術(shù)水平，縮短綜合管廊的建設(shè)周期，降低綜合管廊建設(shè)成本，提高城市地下綜合管廊建設(shè)質(zhì)量，具有良好的經(jīng)濟效益。

圖7 管廊隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)預(yù)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(shù)，因此將有助于國內(nèi)城市地下管廊建設(shè)的節(jié)能減排，具有良好的社會效益，值得推廣。