全預制裝配式拼裝結構在軟土地區隧道工程中的應用

闞秋紅（上海建科工程咨詢有限公司， 上海 200032）

隨著我國建筑業的大力發展，綠色建筑成為中央大力推進的建筑發展方向。全預制構件是由部分部件集成裝配而成，具有施工快、污染少、綠色環保等優點[1]，被廣泛應用于房屋建筑中，但尚未有預制拼裝技術應用于隧道工程施工中。目前，城市隧道和道路多以現澆的方法進行施工，上海市為典型軟土地區，市中心建筑物較多，采用現澆施工方法進行施工對周圍環境會造成較大的環境污染和噪聲污染，并且現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，環境復雜、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。

本文結合上海市武寧路快速化改建工程，從全預制隧道大截面管節吊裝、拼裝與頂推施工、管節預應力張拉等方面分析了全預制裝配式拼裝結構在市政道路隧道工程中的應用。

1 工程概況

上海市武寧路快速化改建工程西起中環路東側，向東穿越內環高架路后至東新路，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置一對錯位匝道。

武寧路主線預制管節隧道具有基坑深、跨度大、管線管位緊張、結構斷面不一致、上跨地鐵下穿河道施工等特點。多數節段受到限制不適宜采用全預制結構。因此，全預制管節節段選取 A 04～A 05，總長 45 m。

管節預制節段結構橫斷面尺寸為 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 全預制隧道大截面管節吊裝

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

管節下節段長 20.200 m、高 3.825 m、寬 2.000 m，質量約為 144 t，吊裝過程中包含吊索具的重量約為 6 t。

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

（1）成品運輸。預制管節的運輸采用多軸液壓分載平臺運輸車進行運輸，將支點設置在端頭兩側，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）管節吊裝。根據施工現場吊裝區域的條件，確定構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件的穩定性，在預制構件的底部設置了與運輸托架相匹配的保護設施。

3 大截面管節拼裝與頂推施工

3.1 管節拼裝

管節由工廠分段預制加工而成，每節管節長度為 2 m，沿高度方向分為 2 個預制的單元。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，完成底部箱涵預制承插部位預制，保證承插口止水槽的精度及混凝土密實性。

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

圖1 預制下節段示意圖

圖2 預制管節安裝流程示意圖

3.2 頂推施工

管節實體斷面面積為 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 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，位移數據通過傳感中心傳輸到控制中心，控制中心根據位移偏差實時調整各組千斤頂的供油速度，實現同步控制。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，根據需要自動調整供油速度，實現多點位移同步功能。頂推過程中對實時監測的數據進行觀察，出現報警時立即停止頂推施工，分析原因，并解決問題后再繼續施工，不得野蠻施工。每行程完成后對所有監測數據進行讀取并分析，對其變化趨勢做出預測，確認數據處于受控狀態時，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注箱涵的位置偏差，并利用側向千斤頂逐漸調整偏位。

4 管節預應力張拉

預應力技術對混凝土和鋼筋等材料有著很高的要求[3]。在全裝配式預制隧道中對管節進行張拉，施工工況復雜，專業難度較大 ，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對管節張拉進行控制與監控。

在第一次張拉時，注意張拉設備的狀態，千斤頂運行一個行程[5]。預應力筋采用精軋螺紋鋼，可承受最大拉力設計值為 868 kN，安全儲備系數為 3.6。

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

5 結 語

從大截面管節吊裝、拼裝與頂推施工、管節預應力張拉等方面提出了全預制裝配式拼裝隧道結構施工關鍵控制措施。該措施提高了隧道管節的拼裝精度和施工質量，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，減少環境污染等，有助于推進全預制裝配式拼裝結構在市政道路隧道工程中的應用。