張高鋒

(西安市政道橋建設集團有限公司,陜西 西安 710000)

0 引言

隨著我國對城市建設規(guī)劃的要求越來越高,地下空間的開發(fā)利用是城市可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢[1-3]。下穿通道是常見的城市地下空間工程,多采用明挖法、盾構(gòu)法、淺埋暗挖法和頂管法。然而,明挖法占路較多,盾構(gòu)法施工成本較高,管棚法施工斷面為弧形,頂管法無法用于地下管線較多的建設中[4-7]。本文以實際裝配式鋪蓋法工程為背景,對裝配式鋪蓋法施工關鍵技術及質(zhì)量、安全控制要點進行了總結(jié)。

1 工程概況

西稍門地下通道工程位于西關正街、豐鎬東路與勞動南路交叉口,主通道總長17.82 m,主通道標準段總寬度為6 m,通道共7個出入口。西關正街、豐鎬東路與勞動南路均為雙向六車道的城市主干道,交通十分繁忙(見圖1)。勞動南路兩側(cè)建筑物密集,有天籟村大廈及開元商住高層住宅樓等多個建筑鄰近地下通道。地下通道周邊管線眾多,主要管線包含自來水管線、雨污水管線、天然氣管道等。

根據(jù)施工周圍現(xiàn)場的實際情況,為避免大面積圍擋造成交通擁堵,本工程采用裝配式鋪蓋法緩解交通,鋪蓋布置方向如圖2陰影部分所示。地下管線較為復雜,為避免管線永久改遷的高造價,采用管線原位處置技術。

2 施工工藝流程

主要施工內(nèi)容有設計、制作標準裝配式鋪蓋板、支護結(jié)構(gòu)體系施工、裝配式鋪蓋板安裝、管線原位處置等工序,具體如下:

開始→設計裝配式鋪蓋結(jié)構(gòu)體系→制作裝配式鋪蓋板→支護結(jié)構(gòu)體系施工→裝配式鋪蓋板安裝→管線懸吊裝置安裝→結(jié)束。

城市地下通道裝配式鋪蓋體系的施工工藝原理是:基于基坑支護系統(tǒng),采用裝配式鋪蓋和臨時路面結(jié)構(gòu)層作為臨時鋪蓋,在鋪蓋下方施工作業(yè)(見圖3)。臨時鋪蓋下部支撐體系為基坑圍護樁、樁間鋼支撐和樁頂冠梁組成的支護系統(tǒng),上部行車體系由焊接工字鋼梁和兩層鋼板構(gòu)成。即支護體系承擔基坑周圍土體荷載,鋪蓋體系承擔路面荷載。

3 施工關鍵技術

3.1 設計裝配式鋪蓋結(jié)構(gòu)體系

鋪蓋板上鋪設200 mm厚C30混凝土和50 mm厚瀝青混凝土面層。鋪蓋板由上、下面板和工字鋼梁組成。上、下面板均為Q235鋼板,厚度20 mm。工字鋼梁為Q235A材質(zhì)標準Ⅰ36c,高度360 mm、翼緣寬度140 mm,凈跨6 m,工字鋼間距372 mm一道,下穿通道頂部剖面如圖4所示。

恒載包括鋪裝及結(jié)構(gòu)(工字鋼、鋼板)自重,混凝土容重26 kN/m3,瀝青混凝土容重24 kN/m3,鋼材容重78.5 kN/m3。

活載包括汽車荷載(城-A級車輛荷載)和人群荷載(人行道4.5 kPa,計算時按規(guī)范折減)。

根據(jù)JTG D60—2015公路橋涵設計通用規(guī)范的荷載組合原則進行計算,承載能力極限狀態(tài)組合:1.0×(1.2×恒載+1.8×汽車荷載(按車輛荷載進行計算,含沖擊系數(shù))+0.75×1.4×人群荷載+0.75×1.4×溫度荷載)。計算時汽車荷載按三車道車輛荷載進行偏載加載,兩車間距1.3 m,兩輪間距1.8 m。人群荷載寬度按照2 m寬進行計算。

驗算了結(jié)構(gòu)變形以及承載能力極限狀態(tài)下最不利荷載工況工字鋼縱向受頂板、底板和腹板各項應力。經(jīng)驗算,工字鋼最大的拉(壓)應力為143.4 MPa<190 MPa,滿足規(guī)范要求。最大剪應力為15.4 MPa<110 MPa,滿足規(guī)范要求。通過結(jié)構(gòu)安全驗算后,得到標準裝配式鋪蓋板長×寬×高尺寸為6 000 mm×2 000 mm×400 mm。如圖5—圖7所示,鋪蓋板自上而下為上面板由6 000 mm×2 000 mm×20 mm的Q235材質(zhì)鋼板制作,支撐體系由6 000 mm長的Q235材質(zhì)360 mm工字鋼制作,下面板由2 000 mm×400 mm×20 mm的Q235材質(zhì)鋼板制作,上下面板與支撐均采用滿焊連接。

3.2 制作裝配式鋪蓋

各種鋼構(gòu)件、各構(gòu)件螺栓連接孔、連接板等均按設計要求,在施工前由專門廠家加工完成。

在加工前對鋼板和工字鋼進行質(zhì)量檢查,其表面均不允許有結(jié)疤、裂紋、折疊和分層等缺陷。并且,在焊接鋪蓋板前,取3塊～5塊上面板設置預留澆筑孔。如圖8所示,在鋼板中心處切割一個略大于泵車端頭泵管的孔洞(直徑約0.3 m),各構(gòu)件按設計要求加工好的按設計位置對應編號。

3.3 支護結(jié)構(gòu)體系施工

圍護樁開孔前復測一次樁位孔口高程、鉆頭直徑、場地平整度、鉆桿垂直度等。泥漿密度應控制在1.3 g/cm3～1.4 g/cm3,黏度20 s～30 s,砂的質(zhì)量分數(shù)不應大于6%。冠梁采用分段施工,各施工段具體長度依據(jù)現(xiàn)場情況而定,其分縫位置必須避開鋼支撐及樁頭位置且須在兩墻(樁)中心位置的1/3處。進行內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)施工時,由于在夏季施工,會產(chǎn)生較大溫度應力,應及時對支撐采取降溫措施。

3.4 裝配式鋪蓋板安裝

標準鋪蓋板加工完成后運輸至現(xiàn)場,進行測量放線,通過吊車將標準鋪蓋板放置于冠梁上?，F(xiàn)場根據(jù)冠梁至路面結(jié)構(gòu)層實際厚度,可以對安裝高度進行微調(diào)整,保證后期標準鋪蓋板面上方路面結(jié)構(gòu)層均勻一致。

鋪蓋板放置完成后對其進行相應的固定,利用限位器限制因車輛行駛時的振動造成鋪蓋板的位移。限位器成對設置在鋪蓋板下底板上,由尺寸為20 cm×20 cm×2 cm直角三角形鋼板制成,如圖9所示。

固定結(jié)束后鋪設臨時路面結(jié)構(gòu)層,并將可調(diào)式井框蓋放置在有澆筑孔的鋪蓋板上方,設置用于澆筑混凝土的人孔澆筑井。

技術要點如下:

1)通過在鋪蓋板下方墊木塊,保證后期標準鋪蓋板面上方路面結(jié)構(gòu)層均勻一致。

2)其中一條直角邊與下底板焊接,另一邊與冠梁間留1 cm～2 cm的位移縫隙。

3)將鋪蓋板澆筑孔上方的瀝青去除,然后放置可調(diào)式井框蓋。

3.5 管線懸吊裝置安裝

由于地下管線改遷會增加工程成本,因此在下面板內(nèi)側(cè)設置懸吊索,用于懸吊高于下穿通道頂板高程的管線。

在鋪板安裝后進行管線懸吊安裝,管線懸吊組合結(jié)構(gòu)包括鋼絲緊線器、吊帶、吊鉤、鋼絲繩拉索、可調(diào)節(jié)螺桿。利用φ18 mm可調(diào)節(jié)螺桿將管線懸吊于下面板上的懸吊環(huán),懸吊環(huán)的表面設有防滑螺紋。對DN600自來水管道、DN1 200雨水管道、48孔通信管道、DN300天然氣管道進行懸吊保護,根據(jù)管線的不同性質(zhì)采取相應的懸吊措施。

技術要點如下:

1)通過設計方案滿足承載力要求,實施前通過模擬測試、保障各構(gòu)件間連接牢固方可實施。

2)除DN300天然氣管道,其他管線均通過增加懸吊個數(shù)增強穩(wěn)定性。

3)所有構(gòu)件安裝完后,通過鋼絲繩拉索和螺桿螺母調(diào)整管線標高。

4 結(jié)語

城市地下通道裝配式鋪蓋法在西安西稍門十字地下通道建設工程施工中得到成功應用,由于圍擋面積小,有效緩解了地面道路交通擁堵。該工法不僅適用于下穿通道,還適用于城市下穿隧道、綜合管廊、電力管道等城市地下構(gòu)筑物工程中。

此外,裝配式鋪蓋法的管線懸吊裝置,避免了管遷永久改遷造成施工速度慢、費用高的缺點。采用的標準裝配式鋪蓋安全性能良好、可重復利用,施工過程環(huán)保,具有良好的社會效益。設置的人孔澆筑井,方便澆筑主體鋪蓋下方的混凝土,避免了因使用地泵澆筑速度緩慢或堵管從而造成的混凝土質(zhì)量無法保證。在一定程度上保障了鋪蓋板的限位裝置限制因車輛行駛時的振動造成鋪蓋板的位移。