盾构法隧道双层结构现浇与预制拼装工艺对比研究

朱学银 （上海隧道工程有限公司，上海 200032）

0 前言

盾构法隧道内部结构施工预制拼装施工工艺，与现浇混凝土施工工艺相比，具有机械化程度高、现场作业环境好、施工速度快，被广泛应用于建筑、交通、水利等领域，在路桥施工、住宅、隧道施工中扮演着重要的角色。在隧道施工方面，盾构法隧道内大规模应用装配式，具有内部空间较小、盾构掘进轴线控制难等特点。本文重点分析了Φ14m级盾构法隧道段内部双层结构，现浇与预制拼装工艺对比。

1 工程背景

某市中环线越江隧道工程，管片衬砌外径Φ14.5m，内部道路结构分上下层结构。下层结构由“π”型预制构件、两侧混凝土填充、下层防撞侧石和基座组成。上层道路结构主要由立柱、上层车道板和上翻梁组成，立柱间距为6m、4m两种，上层车道板宽9m、厚0.52m。其中，除“π”型预制构件外，其余结构均采用现浇施工工艺。

某隧道工程，管片衬砌外径Φ14m，内部道路结构分上下层结构。下层结构由“π”型件、“π”型预制构件两侧混凝土填充、下层基座（含下层防撞侧石）组成，上层结构由立柱、上层车道板、两侧盖板以及上层防撞侧石等组成。立柱间距4m，车道板宽9.5m、厚0.46m。除“π”型预制构件两侧填充、下层基座（含下层防撞侧石）和上层预制车道板两侧的后浇梁为现浇结构，其余结构均采用预制拼装工艺，圆隧道段预制装比例达到了90%以上（含衬砌管片）。

对比图见图1，图2。

图1 衬砌外径Φ14.5m隧道内部结构横断面

图2 衬砌外径Φ14m隧道内部结构横断面

2 工艺及工序比较

对于下层防撞侧石及基座（梁2）以下部分施工工艺及工序相同，区别在于基座（梁2）以上部分的施工工艺及工序不同。

①现浇工艺：立柱采用钢筋绑扎→安装钢模板→浇筑混凝土工艺；上层车道板现浇施工滞后150m，采用流水作业施工，现浇车道板底模采用钢结构台模车。

②预制拼装工艺：立柱、车道板均采用工厂预制、现场机械化安装工艺；立柱安装采用机械手设备，车道板安装采用纵向悬臂式行车。

现浇和预制拼装上部结构施工流程见图3，图4。

图3 现浇双层结构施工流程图

图4 预制拼装施工流程图

3 人员设备配备比较

3.1 作业人员对比

表1作业人员对比统计表

作业人员对比统计表 表1

与现浇工艺相比，预制拼装工艺人员减少了70%。

3.2 设备对比

以上层车道板施工为例，现浇车道板施工工艺采用的是台模车进行施工，预制拼装施工工艺采用的是纵向悬臂行车，见图5，图6。

台模车施工：单个单元台模车纵向长7.5m，根据上层车道板节段长度，配置8个单元，对于车道板2个节段。前一节段现浇车道板脱模后，移动台模车至下一节段，通过底模下部16个手动千斤顶调整底模标高、坡度等；调整完成后在底模上绑扎钢筋、封端模、浇筑混凝土。

纵向悬臂行车施工：预制车道板通过平板车运输至纵向悬臂行车下，利用行车并结合专用吊架吊装预制车道板，整个过程主要分为起吊→旋转就位→位置调整→安装到位。

图5 现浇车道板用台模车

图6 车道板拼装用纵向悬臂行车

4 工期比较

上层车道板施工是双层内部结构施工的关键部位，工期对比以上层车道板施工为例。

现浇车道板工艺时间统计表 表2

①现浇车道板工艺：

现浇车道板配备两套（对应结构2个节段）台模车施工，以1200m长隧道为例，30m一个节段，40个节段。每个节段施工工期10d如表2所示，车道板工期为 200d（40×10/2）。

②预制拼装车道板对于1200m长隧道，车道板单块纵向3m（共400块），每天安装10块，车道板安装总工期为40d。

预制拼装工艺工期与现浇工艺相比缩短了80%，速度优势明显。

5 工程质量比较

采用盾构法内部结构预制拼装施工工艺的工程质量明显优于现浇施工工艺。

①现浇工艺：现场绑扎钢筋、立模，尺寸偏差控制在±10mm，垂直度控制在10mm以内。

②预制拼装工艺：预制构件安装垂直度控制在5mm以内，尺寸偏差可控制在±5mm，安装水平位置偏差可控制在±5mm。

预制拼装工艺采用工厂化生产，构件预制及安装质量优于现浇工艺。

6 作业环境影响比较

盾构法内部结构预制拼装施工，预制构件制作完成后直接运到施工现场安装，有效地减少了现浇施工时钢模板等材料的大量周转，也大量减少了现场混凝土浇筑产生的噪音、粉尘和固体废弃物。隧道内施工环境大大改善，真正做到绿色施工。

相比现浇作业二三十名作业人员，预制拼装每个工作面仅需7～8名作业人员，一定程度上减少了安全隐患，安全文明施工更易管理。

7 社会效益比较

预制拼装工艺施工作业环境友好，充分展现了施工功效快、外观质量优、文明施工美等优势，不仅提高了建筑构件的质量和施工效率，还进一步推动了土木工程建设人员从“农民工”到“产业工人”的历史性转变。另一方面，推动了工艺技术革新，在减少能源消耗的同时，也大幅度的降低了对环境的影响。

8 结论

通过以上实体工程盾构法隧道双层结构预制拼装施工工艺与现浇施工工艺对比研究，总结如下。

①二者的下层防撞侧石及基座（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，且二者的施工设备也不同。

②预制拼装工艺的施工人员比现浇工艺的更少，大约减少了70%，工期相比缩短了约80%，速度优势明显。

③预制拼装工艺采用工厂化预制，现场机械化装配工程质量明显优于现浇工艺。

④同时，双层盾构法隧道采用预制拼装工艺，施工作业环境友好；随着拼装效率的大幅提高，将推动土木工程建设人员从“农民工”到“产业工人”的转变，其社会效益要远高于现浇工艺。