关于装配式地下人行通道的设计研究

陈德勤

（贵阳市建筑设计院有限公司，贵州贵阳 550000）

0 引言

建设地下人行通道，可以提高城市地下空间利用率，同时还能，缓解交通压力和保证人们的出行安全。近年来随着装配式建筑发展，预制装配式地下通道逐步得到建设，能够通过在工厂分节预制和现场拼接提高通道施工效率，并减少施工带来的环境污染和影响。因此应加强装配式地下人行通道设计研究，保证工程建设质量的同时，推动相关技术发展。

1 地下装配式结构技术分析

采用装配式结构技术需要完成混凝土箱涵的预制，要求设计的箱涵结构科学、合理，可以保证地下结构安全、稳定、可靠。从常见的地下装配式结构来看，主要包含节段装配式和叠合装配式两类。采用前一种技术，需沿着通道长度方向按一定比例将箱涵划分为多个节段。在工厂内预制时，可以利用固定模具完成各节段制作。统一运输到现场后，利用预应力筋或螺栓对各节段进行连接，达到100%的装配率，减少人工投入和加快工期，应用较为广泛。采用叠合装配式技术，需要将箱涵拆分成底板、墙板和顶板分别预制，然后运输至现场依次进行底板钢筋和墙板钢筋绑扎，完成结构支撑固定[1]。安装顶板后，可以进行混凝土浇筑，确保各构件可以连接成整体，取得接近“现浇”的效果。该技术的应用能够使结构拥有良好整体性，也能为构件吊装提供便利，并保证结构防水质量佳，获得较好截面适用性。

2 地下人行通道设计实践研究

2.1 工程概况

某地下人行通道项目位于观山湖区林城东路和长岭北路交叉口，计划成为该通道口人行过街、轨道乘坐和商业连通的人行流通枢纽。作为市政项目，工程所在城市大力发展基础设施，推进预制装配式混凝土市政产品设计研究，希望有效提高地下工程质量和缩短工期，降低市政作业风险和减少人工需求，达到降本增效管理目标。

2.2 通道设计方案

工程所在地区为喀斯特地貌，位于城市中心，周围地下分布管线、构筑物，环境复杂。项目面临人工短缺和成本有限情况，与此同时考虑到此前并未有装配式人行地下通道项目建设经验，同时通道断面尺寸大，要求达到较高施工精度和防水性能要求，为降低施工难度和充分体现装配式结构技术优势，决定采用明挖法+节段装配式结构，无须在现场开展大量现浇作业。此外，现场施工条件复杂，构件运输吊装难度较大，需要加强单个预制构件重量控制。通过将主体标准节从中部拆分为上、下两个标准单元，利用预应力方式进行各单元和标准节连接，能够降低施工难度，并减少围挡占道时间和整体施工时间，从而有效减少工程周围环境、交通受到的影响。

2.3 方案实施分析

2.3.1 结构设计

按照方案，通道装配式部分长54m，包含27 节，分为上下两个部件，需完成54 块构件预制，单个构件尺寸为2m×8m×2.4m，重量约30t，混凝土量约11.88m3，总计预制混凝土641.52m3。如图1所示，箱涵为单箱单室矩形框架结构，采用C40 防水钢筋混凝土，抗渗等级达到P8 级，结构净宽×高为7m×3.8m，内部通行净高3m，侧墙、顶底板厚0.5m，结构下部铺设15cm 厚的C15 混凝土垫层。

图1 箱涵结构

箱涵尺寸较大，为提高构件加工精度和浇筑质量，同时缩短工期和节约成本，采用分体式预制方式，要求做好结构接缝和防水设计，保证结构各方面性能优良。采用装配式建造方式，无须整体浇筑，能够加强端口浇筑精度控制，为结构防水处理和拼装提供便利。因为结构虽然增加横断面连接和防水接缝，但单个构件宽度较宽，可以减少整体纵向接缝数量，防止地下水侵入[3]。在现场浇筑时无须脱除内膜，可缩短工期。而单件重量相对较轻，达到较高标准化程度，为后续生产、运输、安装提供便利。

2.3.2 连接设计

在结构连接方面，需要做好分体构件连接。从施工便利性角度进行考量，要求在构件预制阶段完成定位销孔预留。在下部构件就位后，可以安装定位销。针对各标准节，配备4 个定位销，确保结构达到较高安装精度。安装上部构件，可以通过定位销精准定位。在吊装前，应在上部构件上安装CPE 板，加强接缝防水处理。在结构对正后，将PC 钢棒由上至下穿过预留钢板连接孔，张拉后使用钢棒螺帽锚死。连接获得标准节后，利用角部预留孔和预应力钢绞线进行各节段张拉连接。运用对角线张拉方式，能够保证结构质量合格。

2.3.3 防水设计

为保证结构防水性能达到要求，针对上下构件连接形成的横向接缝，可以通过增设CPE 防水板和使用双组份防水胶粘剂处理，确认材料达到《地下工程防水技术规范》要求，分别在结构内、外利用改性硅树脂+环氧树脂型胶粘剂加强防水密封处理。做好接缝清理后，可以涂抹底涂，安放和压实止水胶条，确认无脱落情况。在距离接缝2.5cm 位置粘贴美纹纸后，利用密封防水填料密封，做到填充均匀，不存在漏填问题。针对各节段连接形成的纵向接缝，需要设置2 道防水胶条，并设置2 道防水胶粘剂。在构件安装后，应在防水槽位置安装梯形防水胶条，做到牢固粘贴，压缩量合理。针对同个密封面进行检查，确认胶条弹性、硬度等接近。做好接缝清理和涂底后，应安装止水胶条，确认无松动、脱落等问题后，在底部连接位置按照2mm×4mm×5.2mm 规格粘贴防水填料。完成钢棒张拉后，可以保证结构紧固，然后重新清理和涂底，在接缝位置粘贴美纹纸和使用防水填料密封。

2.3.4 结构验算

为确认分体结构连接设计的可靠性，需要做好结构验算。利用预应力筋或螺栓进行接头连接，在接缝位置接头需要达到的受弯承载力满足式（1）：

式中：M-设计的接头弯矩；fpy和Ap-预应力筋或螺栓设计的抗拉强度和截面面积；h-构件截面高；x-受压截面高；a1-混凝土强度系数，不超C50 时为1，达到C80 时为0.94；fc-构件设计强度，b-接头强度系数，根据线性内插法确定。根据项目情况进行结构验算，在拼缝连接时采用15.7φ5 钢绞线，设计抗拉强为1320N/mm2，极限值为1860N/mm2。通过分析可知M 为73.09kN·m，能够通过弯矩验算。而装配式通道结构按荷载效应组合，需确认长期受力作用下拼缝接头位置的外缘张开量能否达到要求，满足式（2）：

式中：Δ-外缘张开量；Δmax-其最大限值，通常取2mm；Mk-接缝截面弯矩标准值；K-旋转弹簧常数；h-接缝截面高。通过分析确定张开量达到0.88mm，同样可以满足要求。根据相关数值可知，结构张拉控制力达到1395N/mm2，预应力和锚具等各部分结构损失约达420MPa，通过对局部受压区进行校核，为达到局部承载力要求，在结构张拉连接时要求控制力不超1815MPa。

2.4 项目实施效果

在项目实施期间，通过加强预制构件生产质量把控，将精度误差控制在5mm 内，保证现场构件安装施工顺利开展。通过工业化生产保证通道主体结构达到较高质量，同时减少现场施工带来的污染，能够体现工程质量可靠、绿色环保等优势，满足国家提出的低碳、节能减排等要求，保证项目顺利实施。通过生产标准结构尺寸的装配式构件，初步测算结构施工可以将工期缩短66.7%，减少88%现场施工人员，降低工程安全风险的同时，节约大量的建安费。用于缓减道路地下人行通道建设，实现路口立体化改造，可以减少给城市交通带来的影响，获得良好社会反响。

3 结论

装配式结构技术运用具有节能环保、高效、质量稳定等优势，在市政建设中势必成为未来发展趋势。实际在建设地下人行通道过程中，需要结合施工条件做好技术选择，编制科学结构设计方案，保证结构连接、防水等各部分设计合理性，为后续施工提供便利，确保预制混凝土箱涵结构质量合格、稳定，具有良好防水效果，通过降低综合成本带来一定效益的同时，为工程可持续发展提供保障。