装配式混凝土道路在城市地铁施工中的应用

于万友

(中铁十九局集团轨道交通工程有限公司 北京 101300)

1 引言

本文依托洛阳牡丹广场站为工程背景，以解决超大基坑土方开挖过程中施工便道频繁转移、路面重复硬化为出发点，重点对装配式混凝土道路与现浇混凝土道路进行经济技术比选，并对预制构件质量控制、道路成型拼接效果等方面进行分析研究。

2 工程概况

洛阳地铁1号线牡丹广场站位于涧西区西苑路牡丹广场下方，呈东西向布置，是商业开发和地铁建设相结合的综合性地铁站。基坑整体呈矩形，东西长度约643.6 m，南北宽度约84.2 m，最大开挖深度28 m。其中，商业开发范围基坑深13.12 m，车站范围基坑宽49.9 m、深19.48 m，顶板覆土厚2.0 m。基坑采用明挖顺作法施工，支护形式为“围护桩 +混凝土桁架支撑体系”。场地内无地表水系，地下水类型为孔隙潜水，埋深在21.1～24.3 m之间。土层从上至下依次为杂填土、黏土、粉细砂、砾石、泥岩，基坑土方外运约97万m3。

3 经济技术比选分析

3.1 装配式便道与现浇式便道对比

牡丹广场站处于繁华的城市中心地带，施工区域内周边建筑物及地下管线错综复杂，在基坑土方开挖过程中，需频繁调整施工便道。如何在成本可控的情况下，满足土方外运施工便道的需求将成为本工程研究的重点。闫沛楠[6]等对装配式道路施工技术进行比选分析，本文将延续其思路，继续从施工周期、节能环保、资源周转使用以及成本控制等方面深入探讨装配式便道与现浇式便道的利弊，从而总结出装配式便道的众多优点。具体对比分析如表1所示。

表1 装配式便道与现浇式便道对比分析

3.2 外观尺寸确定

如预制块尺寸过大，则加工、搬运、吊装、拼装均不方便，周转成本较高；预制块尺寸过小，则生产周期长、搬运和拼装繁琐，使用过程中容易发生缺棱掉角现象，导致重复使用率较差。

孟亚楠[7]等在对施工临时道路的装配式水泥混凝土路面优化研究中，分析了装配式水泥混凝土路面板在不同板块尺寸、不同接缝下的应力特性，通过试验数据得出，梯形企口缝在数值模拟计算中传荷能力最强。卢锡鸿[8]院长通过对预制混凝土构件结构性能和检验参数进行分析，给出混凝土预制件在出厂时的构件性能指标及检验形式。参照学者试验数据并综合现场的实际情况进行分析，最终确定外观尺寸：大块2.3 m×1.0 m×0.25 m、小块1.15 m×1.0 m×0.25 m，预制块之间的接缝形式为梯形企口。预制块配筋如图1所示，预制块尺寸如图2所示。

图1 预制块配筋示意(单位：mm)

图2 预制块外观尺寸(单位：mm)

3.3 模具材质对比分析

预制块外观尺寸的精度与模具的材质有直接关系，而成品预制块的质量很大程度上取决于模具的选择。屈雪芬[9]在预制混凝土构件模具的设计原则、设计要点、制作要点等方面深入研究了预制构件模具的重要性。刘备[10]等在预制混凝土构件模具的重要性及设计与制作理念中也提出模具应材料轻量化、操作简单化、应用模块化等要求。通常预制块模具可采用木模、塑料模、钢模。从经济性、可实施性以及预期效果三方面进行对比分析，最终确认钢模为优选方案，具体分析见表2。

表2__模具对比分析

4 预制块的制作和安装

4.1 预制块制作

预制块制作一般流程：图纸交底→模具拼装、校核→钢筋备料、绑扎→安放钢筋笼、保护层垫块→安装预埋件→浇筑混凝土、振捣→预制构件养护→脱模→修补清洗→检查验收→成品堆码→吊装出厂。

在生产过程中混凝土预制块经常会遇到蜂窝麻面、露筋、缺棱掉角、裂缝、构件尺寸偏差等质量问题。朱文祥[11]对预制混凝土构件的常见质量缺陷与修复措施进行了详细阐述，明确预制构件的质量缺陷种类，分析质量缺陷产生的原因，给出了相关处理措施。刘佳颖[12]等阐述了预制混凝土构件生产过程中的质量控制措施，分析研究混凝土预制构件生产的智能管理信息系统，初步实现生产过程中质量控制数据采集和传输。

4.2 预制块安装

现场试拼装时，按照横向3个大块+2个小块错开布置，如图3所示。拼装过程中发现横向块与块之间有1～2 cm不等缝隙，造成纵向的块与块之间凹凸榫对接困难甚至无法对接，只能拉大纵向间距，如图4所示。

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图3 拼装形式

图4 拼装效果

班德富[13]等基于BIM的施工现场装配式预制混凝土临时道路施工技术，提出比较成熟的预制块拼接方式，对预制块拼接过程中的控制要点和处理措施给出了合理意见。经过多次尝试，并充分考虑拼装过程中预制块之间的缝隙，决定在新模具加工时将凸榫处宽度减小5 mm，确保能与凹槽对接。但是，预制块在生产及拼装过程中依然存在施工误差，使得拼装完成后的道路存在大小不一的缝隙。为此经过多次现场试验，研究出几种不同拼装方式下的处理措施。

(1)预制块安装、固定

完成测量、放线、复核场地控制标高等基础工作后，采用挖掘机对场地初步找平，待预制块拼装基础经质检人员检查符合铺设条件后，方可进行预制块拼装作业。

在装配式便道外侧设置1.0 m宽的现浇混凝土固定区，防止使用过程中外侧小预制块被车辆碾压，逐渐脱离便道范围，导致便道整体松动的情况发生。

(2)坡道预制块安装、固定

坡道范围受车辆、机械设备冲击，预制块整体向下滑动，同时造成下坡道处预制块间紧密接触，上坡道处预制块间缝隙增大。根据坡道的长度和不同坡度，在坡道中部设置现浇混凝土路面作为“缓冲带”，便道两侧现浇钢筋混凝土进行固定。将冲击力通过各段“缓冲带”分级卸载，避免集中在坡道底部，造成坡面预制块二次拼装返工，甚至整个坡面的预制块重新拼装、固定。使用过程中雨水、施工用水均会渗漏至预制拼装块下部基础层，经过现场多次试验研究，在采用细砂嵌缝的基础上，增加沥青封层能够很好地解决这一难题。

(3)凹凸不平场地条件下预制块拼装、固定

凹凸不平场地条件下预制块的拼装主要涉及地基的整平、处理，确保预制块的拼装效果和通行效果，可根据不同的场地条件采取不同的措施。

整体基面相对平整、局部凹凸条件下，可按照平整场地的处理方式，挖掘机初平之后，压路机碾压精平，然后拼装预制块。

整体地形起伏较大，可根据全线路面标高规划情况分段考虑，装配式便道与现浇式便道交错使用，避免全部使用装配式便道造成车辆碾压便道起伏、变形严重等问题。

5 结束语

通过实践证明，装配式便道可以满足渣土车、泵车、混凝土罐车等施工车辆的正常通行和使用需要。

装配式便道的投入使用，大幅降低了施工成本，减少后期混凝土破除和建筑垃圾的排放，同时减少破除过程中的机械投入和噪声、废气污染等。

装配式便道不仅实现了现浇式混凝土便道的功能，同时也创新了项目安全文明施工亮点，实现了资源节约和绿色环保的目标，具有很强的实用性和推广价值，社会效益及经济效益显著。