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【摘要】為推進(jìn)盾構(gòu)回填一體化施工工藝，特針對(duì)盾構(gòu)隧道軌下結(jié)構(gòu)同步預(yù)制施工技術(shù)進(jìn)行研究。結(jié)合鐵路領(lǐng)域全國(guó)首次軌下結(jié)構(gòu)同步預(yù)制項(xiàng)目，論文詳細(xì)總結(jié)了軌下預(yù)制塊施工組織、鋼模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化、生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)控制等內(nèi)容，為類(lèi)似工程提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)隧道；軌下結(jié)構(gòu)；同步施工；施工技術(shù)

1引言

當(dāng)前，軌下結(jié)構(gòu)施工的普遍做法是待管片拼裝完成后，填充隧道基底—植筋連接管片—綁扎軌下結(jié)構(gòu)鋼筋—支立臺(tái)車(chē)現(xiàn)澆混凝土[1]。由于隧道內(nèi)空間狹小，施工流程復(fù)雜，交叉作業(yè)相互干擾，導(dǎo)致效率低、安全系數(shù)小、質(zhì)量不穩(wěn)定。為加快施工進(jìn)度，提高工程質(zhì)量，京沈客專(zhuān)京冀段12標(biāo)右線(xiàn)采用了軌下結(jié)構(gòu)同步預(yù)制施工工藝。

2軌下預(yù)制塊介紹

京沈客專(zhuān)京冀段12標(biāo)望京隧道全長(zhǎng)3.84km，管片外徑10.5m，內(nèi)徑9.5m，環(huán)寬2m。與之對(duì)應(yīng)的軌下預(yù)制塊為長(zhǎng)4.29m，寬2m的異形構(gòu)件。結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。軌下預(yù)制塊尺寸精度要求高，下弧面與管片接觸面采用錯(cuò)臺(tái)雙弧面結(jié)構(gòu)，以保證弧面與管片內(nèi)腔接觸緊密；五面拉毛處理及20組鋼筋接駁器預(yù)埋保障二次澆筑結(jié)合強(qiáng)度；4組L形螺栓預(yù)埋用于后期軌道安裝工程；同時(shí)，每2組產(chǎn)品采取4對(duì)錯(cuò)位高低凹凸榫定位安裝、3組M30螺栓固定連接，拼接完成后，采取雙注漿孔密封注漿方式，實(shí)現(xiàn)隨鋪隨用、一體化施工的使用效果。

3施工組織方案

軌下預(yù)制塊采用工廠化預(yù)制，通過(guò)鋼模在“1+3”（即1條灌注線(xiàn)+3條蒸養(yǎng)線(xiàn)）自動(dòng)化流水線(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過(guò)程。模具采用高精度、高強(qiáng)度、不漏漿、不易變形的全新鋼模板，根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)及工期確定模板投入數(shù)量；鋼筋加工采用集中下料、彎制，在高精度鋼筋焊接骨架胎具上焊制成型，生產(chǎn)前吊裝入模；安裝預(yù)埋件；澆筑混凝土；澆筑完成的預(yù)制塊經(jīng)線(xiàn)上蒸養(yǎng)工序完成后，脫模進(jìn)入水養(yǎng)階段，達(dá)標(biāo)后進(jìn)行信息登記準(zhǔn)予出場(chǎng)。

4鋼模型設(shè)計(jì)優(yōu)化

4.1鋼模型設(shè)計(jì)

由于預(yù)制塊一面為雙弧形加底座設(shè)計(jì)，人工抹面難度大；對(duì)立面為平面，抹面易操作。所以，模板設(shè)計(jì)時(shí)以雙曲面作為底面，利用高精度模板成型，平面為灌注裸露面，人工抹面施工。預(yù)制塊頂部設(shè)置3處手孔，作為后期拼裝螺栓的通道。為了后期連接、固定軌道，預(yù)制塊頂部需預(yù)埋4組L型螺栓，如何精確定位手孔鋼制底座、L型螺栓及成型螺栓預(yù)留孔，成為模型設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。通過(guò)研究，設(shè)計(jì)出了“活動(dòng)橫梁”方案，即設(shè)計(jì)雙橫梁的活動(dòng)模板，模板自帶手孔底座及螺栓定位孔，通過(guò)端模固定定位，在鋼筋骨架入模后安裝，混凝土初凝后拆除。活動(dòng)雙橫梁模板的設(shè)計(jì)有效解決了手孔及螺栓定位問(wèn)題，同時(shí)，避免了長(zhǎng)模板在長(zhǎng)期吊裝過(guò)程中導(dǎo)致的彎曲變形隱患。

4.2凹凸榫模型優(yōu)化

初步制作時(shí)，凸榫處模板采用整體設(shè)計(jì)，開(kāi)模采取側(cè)模平開(kāi)方式。由于側(cè)模長(zhǎng)度達(dá)4.3m且自重較大，拆模時(shí)極易造成開(kāi)啟不對(duì)稱(chēng)同時(shí)輕微下沉，以致凸榫破損率極高。輕微情況凸榫上表面出現(xiàn)裂紋，嚴(yán)重的產(chǎn)生掰裂，更有個(gè)別預(yù)制塊4個(gè)凸榫全部破損，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量。針對(duì)此問(wèn)題，最終研究制定了“凸榫模板改造”方案。將凸榫處的模板與側(cè)模分離開(kāi)來(lái)，形成活動(dòng)模板，拆模時(shí)利用頂絲先拆卸凸榫模板，后拆除側(cè)模板。經(jīng)過(guò)模板改造優(yōu)化，凸榫破損率大幅度降低。隨后，又探索了頂絲位置對(duì)凸榫掰裂的影響，從左右兩處調(diào)整為上下2處，最終調(diào)整為中間一處，順利實(shí)現(xiàn)了凸榫完整拆模，徹底治理了凸榫破壞的質(zhì)量問(wèn)題。

5軌下預(yù)制塊生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)

5.1雙弧面主筋加工

鋼筋彎制方面，主筋分布按照底部雙弧面及四凸臺(tái)設(shè)置，一根主筋彎制過(guò)程存在10次彎折過(guò)程，且最小直線(xiàn)高度僅有5.5cm，目前設(shè)備的性能難以滿(mǎn)足要求。經(jīng)過(guò)研究，將凸臺(tái)處鋼筋彎制變更為分體焊接工藝，使凸臺(tái)鋼筋彎制問(wèn)題得到有效解決。另外，每塊預(yù)制塊內(nèi)部設(shè)有30余種預(yù)埋件，對(duì)鋼筋的加工焊接提出了極高的要求。每根鋼筋按照標(biāo)準(zhǔn)位置零誤差焊接，否接將影響后期預(yù)埋件的安裝。

5.2接駁器安裝

按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，鋼模兩側(cè)板各安裝10組鋼筋接駁器，然后與經(jīng)過(guò)套絲的預(yù)制塊頂面受力主筋焊接牢固。隧道結(jié)構(gòu)二次澆注時(shí)，通過(guò)鋼筋網(wǎng)片連接鋼筋接駁器的形式與軌下預(yù)制結(jié)構(gòu)形成整體，保證其整體結(jié)合性滿(mǎn)足要求。

5.3凹凸榫施工

為了達(dá)到塊與塊之間的緊固拼接，預(yù)制塊兩側(cè)接觸面采用了尺寸大、高度不統(tǒng)一凹凸榫設(shè)計(jì)。由于凸榫和凹槽的拼接設(shè)計(jì)余量極小，稍有差錯(cuò)就會(huì)造成無(wú)法拼接的問(wèn)題。通過(guò)“胎具定位、骨架主筋層間距定位、鋼筋骨架全長(zhǎng)定點(diǎn)測(cè)量”三位一體的監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)了凹凸榫位置的小鋼筋籠與模型的高度吻合，也保證了4組凹凸榫現(xiàn)場(chǎng)高精度拼接的要求。

5.4灌漿孔優(yōu)化

為降低成本，預(yù)制塊灌漿孔設(shè)計(jì)時(shí)采用了可循環(huán)使用的鋼管成孔器，但預(yù)制過(guò)程中，成孔器的拔出時(shí)機(jī)很關(guān)鍵，拔出過(guò)早易造成塌孔，過(guò)晚則拔出困難。由于流水線(xiàn)上灌注完成至入窯前工位有限，常發(fā)生混凝土未初凝就拔管進(jìn)窯情況。為了確保產(chǎn)品質(zhì)量，只能暫停流水線(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)，等待強(qiáng)度達(dá)標(biāo)拔管后再進(jìn)行生產(chǎn)。生產(chǎn)不連續(xù)、人員設(shè)備窩工情況導(dǎo)致成本大幅度增加，生產(chǎn)效率大打折扣。因此，將鋼管成孔器更換為預(yù)埋PVC管道成孔的方式，優(yōu)化后成孔效果較好，無(wú)塌孔現(xiàn)象發(fā)生。

5.5五面拉毛施工

為確保軌下結(jié)構(gòu)與管片、軌道基礎(chǔ)的良好連接，預(yù)制塊四周端面及上表面的預(yù)制過(guò)程需進(jìn)行拉毛處理。為達(dá)到拉毛標(biāo)準(zhǔn)并滿(mǎn)足流水化施工的要求，設(shè)計(jì)了3種拉毛方案進(jìn)行比選：方案一：脫模后機(jī)械切割拉毛，即脫模后在產(chǎn)品預(yù)存區(qū)，采用切割設(shè)備對(duì)預(yù)制塊四周和上表面進(jìn)行切割產(chǎn)生溝槽，達(dá)到毛糙面的效果。這種方案施工效率低，揚(yáng)塵噪聲影響較大。方案二：露石劑輔助沖刷混凝土成型，即側(cè)模及端模涂刷界面劑，產(chǎn)品脫模出庫(kù)后采用高壓水槍沖洗直至達(dá)到露石效果。這種方案施工簡(jiǎn)單，但是界面劑涂刷面積較大，沖洗后的大量污水需要二次處理，成本較大。方案三：拉毛條拉毛施工，在模型側(cè)面及端面采用機(jī)械固定的方式設(shè)置拉毛條，避免大量焊接對(duì)模型精度的不利影響；為便于產(chǎn)品脫模，拉毛條外形在設(shè)計(jì)上摒棄了菱形交叉布置，采用圓弧外形平行線(xiàn)設(shè)計(jì)；頂面拉毛采用了自制簡(jiǎn)易工裝壓制成型。這種方式整體拉毛過(guò)程操作簡(jiǎn)單、外形美觀、深度達(dá)標(biāo)，成本較低。通過(guò)比較，選用了第3種拉毛施工方案。

6結(jié)語(yǔ)

京沈客專(zhuān)12標(biāo)右線(xiàn)軌下同步預(yù)制工程實(shí)現(xiàn)了安全、優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)保的施工目標(biāo)，減少了拼裝管片與遂底回填施工真空期內(nèi)臨時(shí)輔助設(shè)施的施工過(guò)程和成本，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益，為今后的施工積累了經(jīng)驗(yàn)，具有推廣實(shí)用價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

【1】趙研容.淺談鐵路隧道軌下結(jié)構(gòu)施工方法[J].隧道／地下工程,2015(Zl):4.

作者:王瑞紅 單位:中鐵十四局集團(tuán)房橋有限公司