盾構法隧道雙層結構現澆與預制拼裝工藝對比研究

朱學銀 （上海隧道工程有限公司，上海 200032）

0 前言

盾構法隧道內部結構施工預制拼裝施工工藝，與現澆混凝土施工工藝相比，具有機械化程度高、現場作業環境好、施工速度快，被廣泛應用于建筑、交通、水利等領域，在路橋施工、住宅、隧道施工中扮演著重要的角色。在隧道施工方面，盾構法隧道內大規模應用裝配式，具有內部空間較小、盾構掘進軸線控制難等特點。本文重點分析了Φ14m級盾構法隧道段內部雙層結構，現澆與預制拼裝工藝對比。

1 工程背景

某市中環線越江隧道工程，管片襯砌外徑Φ14.5m，內部道路結構分上下層結構。下層結構由“π”型預制構件、兩側混凝土填充、下層防撞側石和基座組成。上層道路結構主要由立柱、上層車道板和上翻梁組成，立柱間距為6m、4m兩種，上層車道板寬9m、厚0.52m。其中，除“π”型預制構件外，其余結構均采用現澆施工工藝。

某隧道工程，管片襯砌外徑Φ14m，內部道路結構分上下層結構。下層結構由“π”型件、“π”型預制構件兩側混凝土填充、下層基座（含下層防撞側石）組成，上層結構由立柱、上層車道板、兩側蓋板以及上層防撞側石等組成。立柱間距4m，車道板寬9.5m、厚0.46m。除“π”型預制構件兩側填充、下層基座（含下層防撞側石）和上層預制車道板兩側的后澆梁為現澆結構，其余結構均采用預制拼裝工藝，圓隧道段預制裝比例達到了90%以上（含襯砌管片）。

對比圖見圖1，圖2。

圖1 襯砌外徑Φ14.5m隧道內部結構橫斷面

圖2 襯砌外徑Φ14m隧道內部結構橫斷面

2 工藝及工序比較

對于下層防撞側石及基座（梁2）以下部分施工工藝及工序相同，區別在于基座（梁2）以上部分的施工工藝及工序不同。

①現澆工藝：立柱采用鋼筋綁扎→安裝鋼模板→澆筑混凝土工藝；上層車道板現澆施工滯后150m，采用流水作業施工，現澆車道板底模采用鋼結構臺模車。

②預制拼裝工藝：立柱、車道板均采用工廠預制、現場機械化安裝工藝；立柱安裝采用機械手設備，車道板安裝采用縱向懸臂式行車。

現澆和預制拼裝上部結構施工流程見圖3，圖4。

圖3 現澆雙層結構施工流程圖

圖4 預制拼裝施工流程圖

3 人員設備配備比較

3.1 作業人員對比

表1作業人員對比統計表

作業人員對比統計表 表1

與現澆工藝相比，預制拼裝工藝人員減少了70%。

3.2 設備對比

以上層車道板施工為例，現澆車道板施工工藝采用的是臺模車進行施工，預制拼裝施工工藝采用的是縱向懸臂行車，見圖5，圖6。

臺模車施工：單個單元臺模車縱向長7.5m，根據上層車道板節段長度，配置8個單元，對于車道板2個節段。前一節段現澆車道板脫模后，移動臺模車至下一節段，通過底模下部16個手動千斤頂調整底模標高、坡度等；調整完成后在底模上綁扎鋼筋、封端模、澆筑混凝土。

縱向懸臂行車施工：預制車道板通過平板車運輸至縱向懸臂行車下，利用行車并結合專用吊架吊裝預制車道板，整個過程主要分為起吊→旋轉就位→位置調整→安裝到位。

圖5 現澆車道板用臺模車

圖6 車道板拼裝用縱向懸臂行車

4 工期比較

上層車道板施工是雙層內部結構施工的關鍵部位，工期對比以上層車道板施工為例。

現澆車道板工藝時間統計表 表2

①現澆車道板工藝：

現澆車道板配備兩套（對應結構2個節段）臺模車施工，以1200m長隧道為例，30m一個節段，40個節段。每個節段施工工期10d如表2所示，車道板工期為 200d（40×10/2）。

②預制拼裝車道板對于1200m長隧道，車道板單塊縱向3m（共400塊），每天安裝10塊，車道板安裝總工期為40d。

預制拼裝工藝工期與現澆工藝相比縮短了80%，速度優勢明顯。

5 工程質量比較

采用盾構法內部結構預制拼裝施工工藝的工程質量明顯優于現澆施工工藝。

①現澆工藝：現場綁扎鋼筋、立模，尺寸偏差控制在±10mm，垂直度控制在10mm以內。

②預制拼裝工藝：預制構件安裝垂直度控制在5mm以內，尺寸偏差可控制在±5mm，安裝水平位置偏差可控制在±5mm。

預制拼裝工藝采用工廠化生產，構件預制及安裝質量優于現澆工藝。

6 作業環境影響比較

盾構法內部結構預制拼裝施工，預制構件制作完成后直接運到施工現場安裝，有效地減少了現澆施工時鋼模板等材料的大量周轉，也大量減少了現場混凝土澆筑產生的噪音、粉塵和固體廢棄物。隧道內施工環境大大改善，真正做到綠色施工。

相比現澆作業二三十名作業人員，預制拼裝每個工作面僅需7～8名作業人員，一定程度上減少了安全隱患，安全文明施工更易管理。

7 社會效益比較

預制拼裝工藝施工作業環境友好，充分展現了施工功效快、外觀質量優、文明施工美等優勢，不僅提高了建筑構件的質量和施工效率，還進一步推動了土木工程建設人員從“農民工”到“產業工人”的歷史性轉變。另一方面，推動了工藝技術革新，在減少能源消耗的同時，也大幅度的降低了對環境的影響。

8 結論

通過以上實體工程盾構法隧道雙層結構預制拼裝施工工藝與現澆施工工藝對比研究，總結如下。

①二者的下層防撞側石及基座（梁2）以下部分施工工序大致相同，但其以上部分施工工序不同，且二者的施工設備也不同。

②預制拼裝工藝的施工人員比現澆工藝的更少，大約減少了70%，工期相比縮短了約80%，速度優勢明顯。

③預制拼裝工藝采用工廠化預制，現場機械化裝配工程質量明顯優于現澆工藝。

④同時，雙層盾構法隧道采用預制拼裝工藝，施工作業環境友好；隨著拼裝效率的大幅提高，將推動土木工程建設人員從“農民工”到“產業工人”的轉變，其社會效益要遠高于現澆工藝。