超大直徑盾構法隧道內部結構預制構件生產工藝

楊海波 （上海城投公路投資（集團）有限公司，上海 200336）

1 工程概況

盾構法已是目前城市隧道的主要方法之一，隧道的內部結構除管片外還有立柱、車道板等結構。隨著橋梁、民建預制拼裝工藝的成熟和應用，預制拼裝技術也在隧道內部開展了，預制構件質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部預制立柱為例[1-3]，對內部構件的生產工藝和質量控制要點進行詳細介紹。上海諸光路通道工程全長約2.8km，盾構段全長1.39km。盾構施工采用直徑14.45m的土壓平衡盾構。隧道襯砌結構外徑14m，內徑12.8m，環(huán)寬2m，厚0.6m，盾構隧道主線最大縱坡為-4.8%，平面軸線最小曲率半徑為R700m。該隧道工程是國內第一次采用全預制拼裝技術進行施工的單管雙層隧道，預制裝配率達93%，圖1為內部預制結構示意圖。預制構件包括π型件、立柱、車道板、蓋板、及防撞側石。

圖1 內部預制結構體系

2 現代化預制構件廠

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

圖2 功能分區(qū)

本基地擁有多種現代化機械配置，主要包括多種不同噸位的行車，激光測距儀、鋼筋鋸床、鋼筋彎折機器等現代化設備，預制構件生產的機械化作業(yè)提供有力保障。

3 預制立柱生產工藝

圖3 數控鋸床

圖4 鋼筋彎折機

3.1 質量控制

結合立柱鋼筋模塊化施工經驗及國內外立柱預制拼裝經驗，制定了立柱預制的相關要求和原則。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嚴格控制，允許偏差為±2mm，同時鋼筋端部應打磨平整；立柱鋼筋籠應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，工廠內安裝前應按廠家提供的有效的型式檢驗報告及產品說明書檢查套筒外觀質量、尺寸和配件等，表1、表2為相應的誤差要求。

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，該面無法達到機械面的效果。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個側面均為機械面，因此本次立柱構件的模具采用立式澆筑的設計理念。

進一步通過細節(jié)改進提升模具的拼裝效率與組合性能以提高模具操作性，最終達到降低人工勞動力與生產能耗的目的。模具設計上的幾點優(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。通過改進這一模具連接部位設計后，現場構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

為了提高立柱預埋件的安裝精度，將預留孔形式由常規(guī)的預埋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 現場制作工藝

3.3.1 鋼筋籠的加工制作

將進場的鋼筋做好檢驗和臺賬記錄，按要求掛牌標識進入待用狀態(tài)。將鋼筋進行調直、除銹處理后按設計圖紙要求進行鋼筋彎曲、彎弧成型。鋼筋進入彎弧時應保持平順、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行質量檢查并按規(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，再合攏側模鎖緊，最后調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混凝土澆筑料斗運輸供料，振動棒引氣泡快插慢拔，避開預埋件等位置。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處進行輔助振搗。再使用消泡機進行振搗，使得混凝土內部的氣泡充分排出，保證混凝土的密實性和表面的光滑性。

3.3.4 養(yǎng)護脫模

采用立柱專用吊具進行起吊脫模，脫模需滿足起吊強度≥75%，起吊后將接駁器鋼筋處采用塑料封蓋進行封堵。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 吊運及成品保護

圖10 消泡機引出氣泡

圖11 脫模后進行初次修補自然養(yǎng)

圖12 立柱的包裹及堆放

圖13 立柱的吊裝運輸

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行棱角保護防撞。出廠前采用專用吊具將立柱裝車，專人進行出廠前檢驗記錄。

4 結語

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