裝配式混凝土道路在城市地鐵施工中的應(yīng)用

于萬友

(中鐵十九局集團(tuán)軌道交通工程有限公司 北京 101300)

1 引言

本文依托洛陽牡丹廣場站為工程背景，以解決超大基坑土方開挖過程中施工便道頻繁轉(zhuǎn)移、路面重復(fù)硬化為出發(fā)點(diǎn)，重點(diǎn)對裝配式混凝土道路與現(xiàn)澆混凝土道路進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選，并對預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量控制、道路成型拼接效果等方面進(jìn)行分析研究。

2 工程概況

洛陽地鐵1號線牡丹廣場站位于澗西區(qū)西苑路牡丹廣場下方，呈東西向布置，是商業(yè)開發(fā)和地鐵建設(shè)相結(jié)合的綜合性地鐵站。基坑整體呈矩形，東西長度約643.6 m，南北寬度約84.2 m，最大開挖深度28 m。其中，商業(yè)開發(fā)范圍基坑深13.12 m，車站范圍基坑寬49.9 m、深19.48 m，頂板覆土厚2.0 m。基坑采用明挖順作法施工，支護(hù)形式為“圍護(hù)樁 +混凝土桁架支撐體系”。場地內(nèi)無地表水系，地下水類型為孔隙潛水，埋深在21.1～24.3 m之間。土層從上至下依次為雜填土、黏土、粉細(xì)砂、礫石、泥巖，基坑土方外運(yùn)約97萬m3。

3 經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選分析

3.1 裝配式便道與現(xiàn)澆式便道對比

牡丹廣場站處于繁華的城市中心地帶，施工區(qū)域內(nèi)周邊建筑物及地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，在基坑土方開挖過程中，需頻繁調(diào)整施工便道。如何在成本可控的情況下，滿足土方外運(yùn)施工便道的需求將成為本工程研究的重點(diǎn)。閆沛楠[6]等對裝配式道路施工技術(shù)進(jìn)行比選分析，本文將延續(xù)其思路，繼續(xù)從施工周期、節(jié)能環(huán)保、資源周轉(zhuǎn)使用以及成本控制等方面深入探討裝配式便道與現(xiàn)澆式便道的利弊，從而總結(jié)出裝配式便道的眾多優(yōu)點(diǎn)。具體對比分析如表1所示。

表1 裝配式便道與現(xiàn)澆式便道對比分析

3.2 外觀尺寸確定

如預(yù)制塊尺寸過大，則加工、搬運(yùn)、吊裝、拼裝均不方便，周轉(zhuǎn)成本較高；預(yù)制塊尺寸過小，則生產(chǎn)周期長、搬運(yùn)和拼裝繁瑣，使用過程中容易發(fā)生缺棱掉角現(xiàn)象，導(dǎo)致重復(fù)使用率較差。

孟亞楠[7]等在對施工臨時(shí)道路的裝配式水泥混凝土路面優(yōu)化研究中，分析了裝配式水泥混凝土路面板在不同板塊尺寸、不同接縫下的應(yīng)力特性，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，梯形企口縫在數(shù)值模擬計(jì)算中傳荷能力最強(qiáng)。盧錫鴻[8]院長通過對預(yù)制混凝土構(gòu)件結(jié)構(gòu)性能和檢驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行分析，給出混凝土預(yù)制件在出廠時(shí)的構(gòu)件性能指標(biāo)及檢驗(yàn)形式。參照學(xué)者試驗(yàn)數(shù)據(jù)并綜合現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行分析，最終確定外觀尺寸：大塊2.3 m×1.0 m×0.25 m、小塊1.15 m×1.0 m×0.25 m，預(yù)制塊之間的接縫形式為梯形企口。預(yù)制塊配筋如圖1所示，預(yù)制塊尺寸如圖2所示。

圖1 預(yù)制塊配筋示意(單位：mm)

圖2 預(yù)制塊外觀尺寸(單位：mm)

3.3 模具材質(zhì)對比分析

預(yù)制塊外觀尺寸的精度與模具的材質(zhì)有直接關(guān)系，而成品預(yù)制塊的質(zhì)量很大程度上取決于模具的選擇。屈雪芬[9]在預(yù)制混凝土構(gòu)件模具的設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、制作要點(diǎn)等方面深入研究了預(yù)制構(gòu)件模具的重要性。劉備[10]等在預(yù)制混凝土構(gòu)件模具的重要性及設(shè)計(jì)與制作理念中也提出模具應(yīng)材料輕量化、操作簡單化、應(yīng)用模塊化等要求。通常預(yù)制塊模具可采用木模、塑料模、鋼模。從經(jīng)濟(jì)性、可實(shí)施性以及預(yù)期效果三方面進(jìn)行對比分析，最終確認(rèn)鋼模為優(yōu)選方案，具體分析見表2。

表2__模具對比分析

4 預(yù)制塊的制作和安裝

4.1 預(yù)制塊制作

預(yù)制塊制作一般流程：圖紙交底→模具拼裝、校核→鋼筋備料、綁扎→安放鋼筋籠、保護(hù)層墊塊→安裝預(yù)埋件→澆筑混凝土、振搗→預(yù)制構(gòu)件養(yǎng)護(hù)→脫模→修補(bǔ)清洗→檢查驗(yàn)收→成品堆碼→吊裝出廠。

在生產(chǎn)過程中混凝土預(yù)制塊經(jīng)常會(huì)遇到蜂窩麻面、露筋、缺棱掉角、裂縫、構(gòu)件尺寸偏差等質(zhì)量問題。朱文祥[11]對預(yù)制混凝土構(gòu)件的常見質(zhì)量缺陷與修復(fù)措施進(jìn)行了詳細(xì)闡述，明確預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量缺陷種類，分析質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因，給出了相關(guān)處理措施。劉佳穎[12]等闡述了預(yù)制混凝土構(gòu)件生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制措施，分析研究混凝土預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的智能管理信息系統(tǒng)，初步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制數(shù)據(jù)采集和傳輸。

4.2 預(yù)制塊安裝

現(xiàn)場試拼裝時(shí)，按照橫向3個(gè)大塊+2個(gè)小塊錯(cuò)開布置，如圖3所示。拼裝過程中發(fā)現(xiàn)橫向塊與塊之間有1～2 cm不等縫隙，造成縱向的塊與塊之間凹凸榫對接困難甚至無法對接，只能拉大縱向間距，如圖4所示。

新課程下，開展小學(xué)語文教學(xué)時(shí)，通過運(yùn)用合作學(xué)習(xí)法，能夠較好地促進(jìn)學(xué)生的成長與發(fā)展，也有助于教育事業(yè)的開展。就合作教學(xué)存在的問題而言，需要教師科學(xué)合理地運(yùn)用該方式，同時(shí)要求教師正確認(rèn)識該方法存在的優(yōu)缺點(diǎn)。只有不斷提升教學(xué)與組織能力，才能更好地進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，為其今后的學(xué)習(xí)與成長做好準(zhǔn)備。

圖3 拼裝形式

圖4 拼裝效果

班德富[13]等基于BIM的施工現(xiàn)場裝配式預(yù)制混凝土臨時(shí)道路施工技術(shù)，提出比較成熟的預(yù)制塊拼接方式，對預(yù)制塊拼接過程中的控制要點(diǎn)和處理措施給出了合理意見。經(jīng)過多次嘗試，并充分考慮拼裝過程中預(yù)制塊之間的縫隙，決定在新模具加工時(shí)將凸榫處寬度減小5 mm，確保能與凹槽對接。但是，預(yù)制塊在生產(chǎn)及拼裝過程中依然存在施工誤差，使得拼裝完成后的道路存在大小不一的縫隙。為此經(jīng)過多次現(xiàn)場試驗(yàn)，研究出幾種不同拼裝方式下的處理措施。

(1)預(yù)制塊安裝、固定

完成測量、放線、復(fù)核場地控制標(biāo)高等基礎(chǔ)工作后，采用挖掘機(jī)對場地初步找平，待預(yù)制塊拼裝基礎(chǔ)經(jīng)質(zhì)檢人員檢查符合鋪設(shè)條件后，方可進(jìn)行預(yù)制塊拼裝作業(yè)。

在裝配式便道外側(cè)設(shè)置1.0 m寬的現(xiàn)澆混凝土固定區(qū)，防止使用過程中外側(cè)小預(yù)制塊被車輛碾壓，逐漸脫離便道范圍，導(dǎo)致便道整體松動(dòng)的情況發(fā)生。

(2)坡道預(yù)制塊安裝、固定

坡道范圍受車輛、機(jī)械設(shè)備沖擊，預(yù)制塊整體向下滑動(dòng)，同時(shí)造成下坡道處預(yù)制塊間緊密接觸，上坡道處預(yù)制塊間縫隙增大。根據(jù)坡道的長度和不同坡度，在坡道中部設(shè)置現(xiàn)澆混凝土路面作為“緩沖帶”，便道兩側(cè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土進(jìn)行固定。將沖擊力通過各段“緩沖帶”分級卸載，避免集中在坡道底部，造成坡面預(yù)制塊二次拼裝返工，甚至整個(gè)坡面的預(yù)制塊重新拼裝、固定。使用過程中雨水、施工用水均會(huì)滲漏至預(yù)制拼裝塊下部基礎(chǔ)層，經(jīng)過現(xiàn)場多次試驗(yàn)研究，在采用細(xì)砂嵌縫的基礎(chǔ)上，增加瀝青封層能夠很好地解決這一難題。

(3)凹凸不平場地條件下預(yù)制塊拼裝、固定

凹凸不平場地條件下預(yù)制塊的拼裝主要涉及地基的整平、處理，確保預(yù)制塊的拼裝效果和通行效果，可根據(jù)不同的場地條件采取不同的措施。

整體基面相對平整、局部凹凸條件下，可按照平整場地的處理方式，挖掘機(jī)初平之后，壓路機(jī)碾壓精平，然后拼裝預(yù)制塊。

整體地形起伏較大，可根據(jù)全線路面標(biāo)高規(guī)劃情況分段考慮，裝配式便道與現(xiàn)澆式便道交錯(cuò)使用，避免全部使用裝配式便道造成車輛碾壓便道起伏、變形嚴(yán)重等問題。

5 結(jié)束語

通過實(shí)踐證明，裝配式便道可以滿足渣土車、泵車、混凝土罐車等施工車輛的正常通行和使用需要。

裝配式便道的投入使用，大幅降低了施工成本，減少后期混凝土破除和建筑垃圾的排放，同時(shí)減少破除過程中的機(jī)械投入和噪聲、廢氣污染等。

裝配式便道不僅實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)澆式混凝土便道的功能，同時(shí)也創(chuàng)新了項(xiàng)目安全文明施工亮點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了資源節(jié)約和綠色環(huán)保的目標(biāo)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣價(jià)值，社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益顯著。