1、問(wèn)題的提出一個(gè)警示1996年日本技術(shù)界，在比較與美國(guó)同類工程的造價(jià)后，明確指出：平均來(lái)說(shuō)，日本的工程造價(jià)比美國(guó)高出。這個(gè)結(jié)論對(duì)日本各界的振動(dòng)很大。因此，日本建設(shè)省提出降低土木公共造價(jià)的行動(dòng)計(jì)劃，并制定了降低土木工程造價(jià)的指導(dǎo)方針。在這一個(gè)行動(dòng)計(jì)劃，一個(gè)指導(dǎo)方針的推動(dòng)下，日本各大會(huì)商，都行動(dòng)起來(lái)，千方百計(jì)地，提高技術(shù)水平，來(lái)降低土木工程的造價(jià)。取得成果是顯著的?；敬胧?. 縮小結(jié)構(gòu)物斷面尺寸以山嶺隧道，盾構(gòu)隧道為例，在確保必要的功能前提下，盡量減小結(jié)構(gòu)物的斷面尺寸。例如，日本在盾構(gòu)隧道中，為減小一次襯砌的厚度，采用了高強(qiáng)的薄管片。在瓦斯管道中，過(guò)去的管片厚度為，改為。這樣使隧道外徑變?yōu)?。此外?/p>

2、為減小二次襯砌厚度，采用噴樹(shù)脂的方法，使外徑從.，變?yōu)?，減小.。這樣，開(kāi)挖土方量減少，工期縮短。在某一共同溝工程中，將二次襯砌省去節(jié)省造價(jià)9.9%。當(dāng)然省略二次襯砌是有條件的。在山嶺隧道中，日本鐵道公團(tuán)，在北陸新干線的隧道工程中，將拱部?jī)?nèi)半徑從.改為.，減小了。在舞子隧道的通風(fēng)橫洞（斷面積2）中，在一次襯砌的（）上，增噴的高強(qiáng)噴混凝土，而取消了厚的二次襯砌。由此可見(jiàn)，縮小斷面尺寸，主要與采用新技術(shù)，新工藝有關(guān)。如采用高強(qiáng)的噴混凝土和混凝土，噴射樹(shù)脂等，其次在滿足凈空的條件下，盡可能地縮小隧道內(nèi)輪廓尺寸，最終減薄二次襯砌或取消二次襯砌。例如，在增加列車運(yùn)行密度的前提下，減少列車編組長(zhǎng)度，就可以

3、縮短車站和站臺(tái)的長(zhǎng)度車站。采用寬度小的車輛，也可以減少凈空尺寸，從而減少坑道的開(kāi)挖量。目前，我國(guó)采用的盾構(gòu)管片的厚度是35cm，如果證明采用30cm是可行的，也可以降低工程的造價(jià)，等等措施都是行之有效的。2. 結(jié)構(gòu)物形狀的單純化從實(shí)際出發(fā)，除地下鐵道車站外，隧道的斷面形狀是比較單純的。形狀單純化，可使鋼筋和模板的架設(shè)簡(jiǎn)單，與之配套的資材也可以標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)格化。如采用鋼筋骨架和定尺鋼筋等。隧道的拱部，最好采用單心圓，在公路隧道中，整個(gè)上部，也最好采用單心圓等。對(duì)鋼筋混凝土襯砌的鋼筋，采用預(yù)制的鋼筋骨架方式，也取得了良好的效果。例如，4車道的公路隧道，是采用4車道大斷面隧道，或是采用聯(lián)拱型4車道斷面

4、，就需要進(jìn)一步研究，從形狀單純化角度看，顯然采用形狀單純的4車道斷面是合理的，同時(shí)也簡(jiǎn)化了施工程序。實(shí)踐已指出，目前采用的聯(lián)拱隧道的成本是比較高的。地下鐵道車站形式的標(biāo)準(zhǔn)化，也是各國(guó)追求的目標(biāo)。在滿足功能要求的前提下，盡量縮小車站的規(guī)模也是車站設(shè)計(jì)的主流趨勢(shì)。這也是“降造”所要求的。3. 構(gòu)件預(yù)制化結(jié)構(gòu)形狀單純化與構(gòu)件預(yù)制化是有聯(lián)系的。構(gòu)件預(yù)制化，使制造簡(jiǎn)單，質(zhì)量可靠，安裝方便，且便于采用新型材料。在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)預(yù)制化的構(gòu)件，應(yīng)盡可能地向大型，長(zhǎng)尺寸方向發(fā)展。如日本的瓦斯管道的管片寬度從.改為.，使架設(shè)時(shí)間大為縮短，就是一例。在鐵路隧道中，仰拱構(gòu)件預(yù)制化上一個(gè)方向，特別是，單線鐵路隧道，更有發(fā)展前

5、景。秦嶺隧道的仰拱采用預(yù)制化的構(gòu)件，是成功的。在鐵路隧道中研究二次襯砌的構(gòu)件預(yù)制化問(wèn)題，是有重要意義的。隧道襯砌、明洞等結(jié)構(gòu)物的預(yù)制化，是提高結(jié)構(gòu)物質(zhì)量、降低造價(jià)的基本措施。也是許多國(guó)家正在研究的課題。預(yù)制化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；c效益是密切相關(guān)的。4 材料標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)格化材料的規(guī)格化和標(biāo)準(zhǔn)化是與結(jié)構(gòu)斷面的單純化相聯(lián)系的。將材料按照設(shè)計(jì)規(guī)格，予以標(biāo)準(zhǔn)化，而在工廠或工地預(yù)先制作好，可大大減少架設(shè)的時(shí)間和材料的無(wú)理消耗。例如日本在某一管路工程中，采用高流動(dòng)性混凝土管片（直徑4m），在長(zhǎng)1km 的隧道中，節(jié)省約4000萬(wàn)日元。5. 施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和模式化隧道施工方法的標(biāo)準(zhǔn)化和模式化是提高隧道修建速度和質(zhì)量，

6、降低工程造價(jià)的關(guān)鍵。啟發(fā) 在當(dāng)前的條件下，在有結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化條件的場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件預(yù)制化是一個(gè)能夠降低工程造價(jià)，提高工程質(zhì)量的重要措施之一。地下鐵道區(qū)間明挖結(jié)構(gòu)預(yù)制技術(shù)的研究 論證報(bào)告(初稿)一·預(yù)制技術(shù)的發(fā)展與趨向目前許多國(guó)家，都把構(gòu)件預(yù)制化作為技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。構(gòu)件預(yù)制化的程度越高，技術(shù)水平也越高。同時(shí)，構(gòu)件預(yù)制化也是施工工廠化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，是提高工程質(zhì)量和修建速度、降低成本的主要方法。因此，開(kāi)展預(yù)制技術(shù)的研究，是極為重要和必要的。預(yù)制技術(shù)的發(fā)展，目前是從二個(gè)方面開(kāi)展的，一個(gè)是部分預(yù)制的方法，一個(gè)是全部構(gòu)件預(yù)制的方法。1·部分預(yù)制技術(shù)例如在秦嶺特長(zhǎng)鐵路隧道（1

7、8.4km）中，仰拱采用預(yù)制化的構(gòu)件，而拱和墻是現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)筑的。而在盾構(gòu)法修建的圓形襯砌中，底部采用仰拱預(yù)制塊的事例很多。日本在修建隧道仰拱時(shí)，為了降低成本和提高修筑仰拱的速度，在某一公路隧道采用預(yù)制構(gòu)件和模筑結(jié)合的方法修筑仰拱，如圖1-1所示。開(kāi)挖隧道底部后，灌注坍落度為0的混凝土。而后在其上鋪設(shè)預(yù)制的帶突起的混凝土板，用震搗器搗固，使與混凝土成一體。隧道是雙車道的，施工長(zhǎng)度約6m，一塊板的大小是寬3m，長(zhǎng)1.5m。施工后，車輛可以立即通行，可以走行滿載土砂的總重量達(dá)39tf的卡車。仰拱的下沉量只有3mm。因?yàn)椴恍枰O(shè)置和拆除模板，比現(xiàn)場(chǎng)灌注混凝土降低成本1015%。隧道開(kāi)挖后，能夠立即施工仰拱

8、，從而能夠控制底部的變形圖1-2 預(yù)制板兼模板 圖1-1仰拱預(yù)制板的修筑方法在山嶺隧道的二次襯砌中，也開(kāi)發(fā)出類似的預(yù)制板兼模板的技術(shù)。預(yù)制板是鋼筋混凝土板。主筋從板背面伸出，現(xiàn)場(chǎng)灌注混凝土?xí)r與之成為一體。開(kāi)挖后，向巖面噴射混凝土，沿內(nèi)壁架設(shè)鋼架（間距12m），使用專門機(jī)具把預(yù)制板用螺栓連接到鋼架上。預(yù)制板上設(shè)有直徑10cm的孔，用以灌注混凝土。此法（圖1-2）較采用活動(dòng)模板灌注混 圖1-3 預(yù)制板安裝狀況 凝土的方法能夠降低成本2030%，并縮短了工期。 在運(yùn)營(yíng)隧道中，也曾采用預(yù)制內(nèi)襯進(jìn)行既有隧道襯砌的加固。其裝配預(yù)制內(nèi)襯的概貌示于圖1-3。圖中顯示出安裝機(jī)械的狀態(tài)。 活動(dòng)腳手架混凝土襯砌圖1

9、-4圖1-5是通過(guò)居民區(qū)，采用的雙聯(lián)拱形式的明挖結(jié)構(gòu)。其中，拱部的預(yù)制的，下部是就地灌注混凝土的。模筑混凝土預(yù)制構(gòu)件 圖1- 4拱部預(yù)制塊的施工例圖1-5 同上 施工現(xiàn)場(chǎng)例2·全部預(yù)制技術(shù)日本在仙臺(tái)市地下鐵道工程中，曾采用預(yù)制箱形結(jié)構(gòu)。構(gòu)筑的箱體尺寸是11.092m·7.440m，是雙跨箱形結(jié)構(gòu)。整個(gè)結(jié)構(gòu)分成頂板、底版、側(cè)壁及中柱等5個(gè)預(yù)制構(gòu)件（圖1-6）。設(shè)計(jì)中主要解決了構(gòu)件的劃分和輕量化、構(gòu)件的縱向和上下緊固方法等問(wèn)題。另外一個(gè)事例就是日法聯(lián)合開(kāi)發(fā)的大型拱形結(jié)構(gòu)的預(yù)制技術(shù)。在公路的擴(kuò)建工程中采用了圖1-7所示的大型預(yù)制拱形結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)在最大跨度已達(dá)到12m左右。這2個(gè)事

10、例可把工期縮短1半，成本降低20%左右。圖1-6 箱形結(jié)構(gòu)的預(yù)制構(gòu)件的劃分 圖1-7拱形結(jié)構(gòu)的預(yù)制構(gòu)件的劃分 日本也曾在雙車道公路隧道中，進(jìn)行單跨矩形結(jié)構(gòu)的裝配式結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究。圖8是矩形結(jié)構(gòu)的斷面及彎矩圖。矩形結(jié)構(gòu)的尺寸是內(nèi)跨11.7m，凈高是5.7m。構(gòu)件厚度0.8m。將整個(gè)結(jié)構(gòu)分成：頂板、底版、2側(cè)壁及連接板與壁的角點(diǎn)構(gòu)件8個(gè)構(gòu)件。設(shè)計(jì)條件是埋深1015m。1環(huán)取1.2m。發(fā)生的最大彎矩為300tf·m。彎矩的分布示于圖1-8 的右半部。圖1-8 單跨矩形結(jié)構(gòu)頂板和底版的構(gòu)件的構(gòu)造示于圖1-9。構(gòu)件的壓縮側(cè)和拉伸側(cè)的翼緣用2個(gè)腹板連接。壓縮側(cè)翼緣設(shè)置螺桿，和混凝土構(gòu)成一體的合成

11、結(jié)構(gòu)?；炷猎跇?gòu)件安裝時(shí)只在壓縮側(cè)灌注。一個(gè)構(gòu)件長(zhǎng)度約7.7m，約12tf/環(huán)。壓縮側(cè)翼緣在構(gòu)件制造時(shí)兼用模板，也同時(shí)起到壓縮鋼筋的作用。圖1-9頂板與底版構(gòu)造 接頭的位置設(shè)在彎矩為0到正彎矩的位置。接頭的拉伸側(cè)翼緣進(jìn)行凸加工，用凹加工的接頭板上下夾住，用其傳遞拉力。接頭板用螺栓連接。接頭板厚度，考慮局部應(yīng)力和變形，取29mm。側(cè)壁和角部構(gòu)件的構(gòu)造示于圖1-10。是鋼板和混凝土的夾層結(jié)構(gòu)。鋼板上按200mm間隔設(shè)螺桿。其接頭構(gòu)造示于圖1-11。接頭靠地層側(cè)的鋼板可直接連接，采用從軸方向插入銷釘?shù)慕宇^。銷釘?shù)娜菰S剪應(yīng)力采用190N/mm2的高強(qiáng)材料。具有鋼板和銷釘?shù)臄嗝婺軌虻挚关?fù)彎曲。 銷釘?shù)闹?/p>

12、徑取5038mm，銷釘孔直徑為5543mm。環(huán)向接頭用螺栓連接。圖1-10側(cè)壁構(gòu)造 圖1-11 側(cè)壁與角部的接頭 下面的幾個(gè)事例（圖1-121-15），也是日本在不同場(chǎng)合采用的事例。圖1-12 矩形整體結(jié)構(gòu)及接頭例 圖1-13 雙跨矩形整體結(jié)構(gòu)例（采用浮放輪的安裝技術(shù)）圖1-14 雙聯(lián)拱結(jié)構(gòu)例（由拱部、 圖1-15 矩形整體結(jié)構(gòu)曲墻及中隔墻5個(gè)構(gòu)件構(gòu)成） 前蘇聯(lián)的鐵路隧道也曾采用過(guò)裝配式襯砌。裝配式鋼筋混凝土襯砌主要用于修建圓形隧道。這是因?yàn)楫?dāng)隧道輪廓為圓形時(shí)，裝配式襯砌的各構(gòu)件是可以互易的，在一環(huán)襯砌中的構(gòu)件類型可以最少。 但采用礦山法修筑的鐵路隧道或地下鐵道區(qū)間隧道，卻不宜采用圓形襯砌，因

13、為圓形襯砌使坑道跨度加大，且與建筑限界相差甚大，會(huì)增加開(kāi)挖的工程量。因此，用礦山法修建的隧道的裝配式襯砌，應(yīng)該采用馬蹄形的，且接近凈空限界。圖1-16和圖1-17是2種裝配式襯砌的例證。圖1-16 管片裝配式襯砌例 圖1-17 裝配式襯砌構(gòu)造例 圖1-16是采用管片形式的構(gòu)件，其接頭是用螺栓連接的。圖1-17是采用砌塊式構(gòu)件，接頭采用現(xiàn)場(chǎng)灌注混凝土的剛性接頭。前蘇聯(lián)在豎井、豎井與通道聯(lián)結(jié)處等，皆有采用裝配式構(gòu)件的工程事例。特別值得提出的是：白俄羅斯在地下鐵道工程中，也正在大力推行將預(yù)制混凝土襯砌設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)，而且取得了一定的成就。例如，圖1-18是一個(gè)車站用明挖法，采用大塊預(yù)制混凝土構(gòu)件構(gòu)

14、成的單拱車站的設(shè)計(jì)施工概貌。從上述的一些事例可以看出：地下結(jié)構(gòu)預(yù)制技術(shù)已經(jīng)有了一定程度的發(fā)展。而且正在以極快地速度發(fā)展著。預(yù)制技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)效益也是明顯的。其主要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。·大幅度地縮短工期，上面提到的日本的事例，工期比原計(jì)劃工期縮短1/31/2；·構(gòu)件的工廠化預(yù)制，保證和提高了結(jié)構(gòu)的質(zhì)量指標(biāo)，如強(qiáng)度、耐久性以及防腐蝕、防水等性能；消除了就地灌注混凝土的一切弊??；·提高了地下工程工廠化施工的技術(shù)水平，為施工的標(biāo)準(zhǔn)化、模式化，提供了條件；·經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，基本上與現(xiàn)場(chǎng)模筑混凝土結(jié)構(gòu)持平或略有降低，如結(jié)構(gòu)的構(gòu)件厚度，在相同設(shè)計(jì)條

15、件下，僅因采用高標(biāo)號(hào)混凝土就可以比模筑混凝土結(jié)構(gòu)厚度適當(dāng)減少。 圖1-18二·構(gòu)件預(yù)制化技術(shù)的研究重點(diǎn)從前面的工程事例看，在大型構(gòu)件預(yù)制化技術(shù)的發(fā)展中，要重點(diǎn)解決以下幾方面的問(wèn)題：1·構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化的條件，主要指設(shè)計(jì)條件的確定應(yīng)該指出：構(gòu)件預(yù)制化是與構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化緊密相關(guān)的。而地下鐵道結(jié)構(gòu)的構(gòu)件能否實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，是采用構(gòu)件預(yù)制化的前提條件。實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化就可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的規(guī)?；托б娴霓D(zhuǎn)化。在盾構(gòu)法施工中，施工機(jī)械決定了斷面的基本形狀，結(jié)構(gòu)是圓形的，這給構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，創(chuàng)造了相當(dāng)有利的條件，因此圓形預(yù)制管片技術(shù)發(fā)展極為迅速。另外一個(gè)可能構(gòu)件預(yù)制化的結(jié)構(gòu)就是矩形結(jié)構(gòu)。因其構(gòu)件，基本上都是直線形

16、的。因此，從國(guó)外的地下工程預(yù)制技術(shù)的發(fā)展情況看：明挖區(qū)間的矩形結(jié)構(gòu)，是發(fā)展的重點(diǎn)。因?yàn)?，區(qū)間隧道的埋深，在一定條件下是受限制的。也就是說(shuō)，明挖區(qū)間隧道的設(shè)計(jì)條件，可以相對(duì)固定。因此，存在構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化的條件。例如，3號(hào)線的漢光段區(qū)間，是設(shè)置在待建的番禹大道中線分離帶下的空間內(nèi)，其覆土厚度在2.5m6.0m之間，變化不大，是相對(duì)固定的。而且，交通車輛的影響也比較小，給構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)造了十分有利的條件。一般說(shuō)，預(yù)制構(gòu)件，多采用高標(biāo)號(hào)的鋼筋混凝土制作。標(biāo)號(hào)可采用C35C50。在不大幅度增加混凝土成本的條件下，建議采用C40標(biāo)號(hào)的鋼筋混凝土。防水等級(jí)采用B8。2·預(yù)制結(jié)構(gòu)形式的選擇鑒于本區(qū)間主要采

17、用雙跨結(jié)構(gòu)形式?，F(xiàn)以雙線區(qū)間預(yù)制結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行分析。從實(shí)際應(yīng)用的事例看，基本上有4種形式，即：2種矩形框架結(jié)構(gòu)形式和2種拱形結(jié)構(gòu)形式，如圖2-1所示。a）結(jié)構(gòu)形式示意 b）接頭位置示意圖2-1 雙線結(jié)構(gòu)的形式應(yīng)該指出：這4種結(jié)構(gòu)形式，在不同的條件下，都得到了實(shí)際應(yīng)用?，F(xiàn)以雙線雙跨矩形和拱形結(jié)構(gòu)，在相同設(shè)計(jì)條件下，進(jìn)行計(jì)算的初步比較。2種結(jié)構(gòu)的內(nèi)力圖（彎矩、剪力、軸力）示于2-2圖。圖18 雙線隧道直墻式軸力圖（KN）圖10 雙線隧道軸力圖（KN）圖9 雙線隧道彎矩圖（KN·m）圖17 雙線隧道直墻式彎矩圖（KN·m）圖11 雙線隧道剪力圖（KN）圖19 雙線隧道直墻式剪力圖（

18、KN）圖2-2種結(jié)構(gòu)的彎矩比較圖。表1列出了2種結(jié)構(gòu)的比較結(jié)果。表1 結(jié)構(gòu)形式的比較分析比較項(xiàng)目結(jié)構(gòu)形式雙跨拱形結(jié)構(gòu)雙跨矩形結(jié)構(gòu)力學(xué)特性最大彎矩（KNm）：+266.290剪力（KN）：-321.732軸力（KN）：-416.359+256.235-325.462-424.959施工性聯(lián)拱接點(diǎn)比較復(fù)雜，施工有一定難度基本上無(wú)難點(diǎn)經(jīng)濟(jì)性拱形構(gòu)件制造費(fèi)用高些，防水費(fèi)用也高除接頭外，與一般明挖隧道一樣構(gòu)件形式拱形+直線形+特殊中墻形，比較復(fù)雜直線形+山形，構(gòu)件類型少防水性連接點(diǎn)處的防水需要特殊處理除接頭外，與一般明挖隧道一樣從結(jié)構(gòu)受力的狀況看，雙聯(lián)拱結(jié)構(gòu)形式比較有利。在相同設(shè)計(jì)條件下，拱形構(gòu)件的厚度

19、比矩形的薄些。但拱形結(jié)構(gòu)的最大缺陷是，結(jié)構(gòu)高度比矩形結(jié)構(gòu)高度大，因此，在保證覆土厚度的前提下，基底標(biāo)高要下移。此外，拱形結(jié)構(gòu)的構(gòu)件類型多，特別是聯(lián)拱接點(diǎn)的構(gòu)造比較復(fù)雜。拱形構(gòu)件的制造也比矩形構(gòu)件復(fù)雜。因此，偏重選擇矩形結(jié)構(gòu)作為基本方案。同時(shí)，考慮與前后模筑混凝土地段矩形雙線結(jié)構(gòu)連接的便利，經(jīng)比較，建議選擇雙跨矩形結(jié)構(gòu)形式。3·矩形結(jié)構(gòu)構(gòu)件的合理劃分； 構(gòu)件的制造和構(gòu)件的安裝，都要求預(yù)制構(gòu)件輕量化。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的劃分，不僅要考慮合理的受力狀態(tài)，更要考慮構(gòu)件制造和安裝的可能性。減少構(gòu)件的類型，便于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，也是構(gòu)件劃分的重要原則。從工程實(shí)踐看，雙線矩形結(jié)構(gòu)的構(gòu)件劃分，有以下的工程實(shí)例。

20、·整體預(yù)制的（圖2-3a）；·分上下2塊預(yù)制的（圖2-3b）；·分頂板、底版、側(cè)壁幾塊預(yù)制的（圖2-3c）。圖2-3a 整體預(yù)制例 圖2-3b 上下2塊劃分例圖2-3c 5塊劃分例 三種構(gòu)件劃分的比較，列于表2。表2 三種構(gòu)件劃分的比較（以縱向長(zhǎng)度1.5m為基準(zhǔn)）劃分方案單一構(gòu)件最大重量（t）不同尺寸構(gòu)件數(shù)量（個(gè)）防水安裝時(shí)需要的最大起吊能力（t）構(gòu)件的制造的難易程度經(jīng)濟(jì)性整體式100.2t1僅縱向接頭需要防水，而且接頭數(shù)量少200300困難差上下2塊50.1t2縱向、橫向接頭都需要防水。100150一般一般頂、底板、側(cè)壁、中隔墻34.83同上，但橫向接頭數(shù)量增加

21、，作業(yè)量也增加100t容易好三種劃分方法各有利弊?？梢钥闯?，整體的矩形結(jié)構(gòu)，有一定的優(yōu)點(diǎn)，即構(gòu)件類型最少，而且整體性、防水性等遠(yuǎn)較其他幾種結(jié)構(gòu)優(yōu)越。但一個(gè)構(gòu)件的重量大，如縱向長(zhǎng)度采用1.5m，其重量達(dá)100t 以上，需采用200300t級(jí)的吊車安裝，而且預(yù)制這樣大型的構(gòu)件，也需要一定的預(yù)制施工場(chǎng)地，運(yùn)輸也有一定難度。上下2塊的方案，是可以考慮的一個(gè)方案。一個(gè)構(gòu)件的重量大約在50t左右，采用100t150t級(jí)的起吊設(shè)備，就可以了。但構(gòu)件制造也需要一定的場(chǎng)地，比單一的板構(gòu)件的制造也麻煩一些。接頭位置設(shè)在最大彎矩處，但避開(kāi)最大剪力處，也是可取的。按圖2-3c的方案劃分，如縱向長(zhǎng)度以1.5m計(jì)，最大構(gòu)

22、件重量約在40t左右。構(gòu)件的制造和安裝都比較方便。但接頭數(shù)量最多，連接安裝的作業(yè)量比較大。因此，構(gòu)件劃分方案可在圖2-3b和圖2-3c之間選擇。從構(gòu)件制造和安裝，以及適應(yīng)曲線地段和變坡點(diǎn)地段的可能，采用圖2-3c方案更有利些。構(gòu)件的縱向長(zhǎng)度，從幾個(gè)工程事例看，很少有超過(guò)1.5m的，大多在1.2m左右。如采用圖2-3c方案，不同縱向長(zhǎng)度的構(gòu)件重量大致如表3所列。表3 構(gòu)件重量比較表 構(gòu)件劃分 構(gòu)件長(zhǎng)度1.0m1.5m2.0m構(gòu)件劃分頂板、底版23.2t34.8t46.4t側(cè)墻7.6t10.4t15.2t中墻5.2tt7.8t10.4t合計(jì)66.8t100.2t133.6t在制造和安裝可能的條件下

23、，構(gòu)件縱向長(zhǎng)度應(yīng)盡可能地長(zhǎng)一些，可以減少縱向接頭的數(shù)量和漏水的可能性。但過(guò)長(zhǎng)也會(huì)使構(gòu)件重量增加，也增加了裝配機(jī)具及裝配工藝上的難題，因此，建議縱向長(zhǎng)度采用1.5m左右。在設(shè)計(jì)中也可以考慮，頂板和底版均采用1.5m的長(zhǎng)度，而墻板采用3.0m 的長(zhǎng)度。因?yàn)閴Π?.0m長(zhǎng)度的重量也不會(huì)超過(guò)頂、底板的重量。而且適當(dāng)?shù)靥岣吡私Y(jié)構(gòu)的縱向剛度。這樣最大構(gòu)件的重量不超過(guò)40t，采用100t的起吊設(shè)備就可以滿足安裝的要求。結(jié)合本區(qū)間的具體情況，也可以考慮采用劃分二個(gè)單線整體矩形結(jié)構(gòu)的方案。即在二個(gè)單線地段采用單一的一個(gè)矩形結(jié)構(gòu)，在雙線地段采用將二個(gè)矩形結(jié)構(gòu)并在一起，形成組合的雙線矩形結(jié)構(gòu)的方案。這樣，預(yù)制構(gòu)件即

24、可用于單線，也可用于雙線，在經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上都是有利的。特別是在從二個(gè)單線過(guò)度到一個(gè)雙線的過(guò)度段的施工，大大地簡(jiǎn)化了。橫向接頭沒(méi)有了，僅僅解決縱向接頭和接頭防水，就可以了。一個(gè)單線整體矩形結(jié)構(gòu)的重量，大致在50t（縱向長(zhǎng)度1.5m）左右。施工是完成可以接受的。此方案的施工步驟，在后面說(shuō)明。為了減少地基縱向不均勻沉陷的影響以及提高構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化的程度，對(duì)基底進(jìn)行如圖2-4的結(jié)構(gòu)處理。 圖2-4 基底的處理4 . 構(gòu)件的接頭構(gòu)造及防水構(gòu)件的接頭構(gòu)造和防水處理是構(gòu)件預(yù)制化的關(guān)鍵技術(shù)之一，影響到結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境和結(jié)構(gòu)的耐久性。4.1 接頭構(gòu)造與管片接頭一樣，構(gòu)件的接頭分為縱向接頭和橫向接頭二大類。二類接頭可以

25、采用同一種形式，也可以采用不同的形式。但不管采用那種形式，從目前采用的接頭構(gòu)造看，大致有以下幾種形式。 ·現(xiàn)場(chǎng)直接灌注混凝土的混凝土接頭； ·采用予應(yīng)力緊固的螺栓接頭；·采用能夠自行緊固的榫接頭；·采用普通螺栓連接的接頭； ·特殊的接頭形式。 現(xiàn)僅就前三種形式的接頭進(jìn)行比較分析。 （1）直接灌注混凝土的接頭1. 錨固鋼筋鋼筋部2. 錨固鋼筋螺栓部3. 雌雄連接4. 雌雄連接器5. 鎖定螺母6. 固定螺栓圖4.1 預(yù)應(yīng)力緊固的螺栓連接 這是比較簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠的一種接頭形式?？v向和橫向接頭均可采用。例如圖14（原文圖號(hào)）所示是接頭構(gòu)造，就是其中的

26、一種。接頭是完全剛性的。 （2）予應(yīng)力緊固的螺栓接頭這種接頭形式，與鋼筋混凝土管片的接頭形式雷同，僅僅是用預(yù)應(yīng)力代替了盾構(gòu)千斤頂?shù)耐屏Α４私宇^是柔性的，防水通過(guò)設(shè)置在構(gòu)件間的止水條止水。為了構(gòu)件的緊密接觸和防水，在安裝時(shí)需施加一定的予應(yīng)力。這種接頭在構(gòu)造上比較復(fù)雜，如圖4.1所示。接頭采用特殊的螺栓連接構(gòu)件，且連接完畢后用無(wú)收縮水泥填充連接螺栓周圍的空腔。圖4.2示出了連接過(guò)程示意。a 向上部螺桿插入的部件 b向下部螺桿插入的部件 c 旋轉(zhuǎn)雌雄連接器 d 用專用工具旋轉(zhuǎn)圖4.2 預(yù)應(yīng)力緊固的螺栓連接過(guò)程（3）普通螺栓連接的接頭普通螺栓連接的接頭如圖4.3所示。該接頭連接構(gòu)造簡(jiǎn)單，較多的用于裝配

27、式管片的接頭連接，施工也較簡(jiǎn)單。由于預(yù)留的螺栓孔直徑較螺栓直徑大58cm，所以，能適應(yīng)一定的裝配誤差。在構(gòu)件上可以預(yù)留螺栓手孔，方便拼裝。圖4.4示出了這種接頭的構(gòu)造大樣，其中也示出了接頭的防水構(gòu)造。圖4.3 普通連接螺栓圖 4.4接頭構(gòu)造大樣圖（4）自行緊固的榫接頭這種接頭形式很多，是很有發(fā)展前景的一種構(gòu)造形式。圖4.5是一些應(yīng)用實(shí)例。這些接頭形式，有的可以自行緊固，有的還需要一定的擠壓力緊固。但接頭形式也是比較成熟的。 圖4.5 接頭構(gòu)造例（5）建議方案綜上所述，接頭的選擇應(yīng)滿足以下條件：·具有要求的抗剪功能：·具有要求的防水功能；·結(jié)合簡(jiǎn)便，易于定位；

28、83;具有一定的通用性和耐久性。根據(jù)上述要求，建議接頭的型式如下： 橫向接頭擬采用帶螺栓手孔的普通連接螺栓的接頭型式，這種接頭構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，可以節(jié)省造價(jià)。也可以采用圖4.5所示的榫接頭形式。在裝配中利用構(gòu)件的自重進(jìn)行榫接。榫接頭也可以保證側(cè)壁與底版、側(cè)壁與頂板的準(zhǔn)確定位。根據(jù)接頭的剪力決定榫接頭的數(shù)量。但接頭的構(gòu)造有些復(fù)雜。建議的接頭型式如圖4.6的直螺栓接頭或圖4.7所示的彎螺栓接頭。圖4.5自行緊固的榫接頭型式圖4.6直螺栓接頭示意圖圖4.7 彎螺栓接頭示意圖 縱向接頭縱向接頭采用予應(yīng)力緊固的防水接頭，予應(yīng)力方式采用鋼棒緊固。其構(gòu)造示意于圖4.8。在予留孔中插入PC鋼棒后，在PC鋼棒

29、的兩端，安裝錨固夾具（錨固板、墊圈、螺帽），在PC鋼棒的一端安裝聯(lián)接器及拉力桿，而后用中空千斤頂緊固?？v向接頭是否可以采用如圖4.6或圖4.7所示的接頭型式值得商榷。因?yàn)樵摻宇^型式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連接方便。但由于明挖法中的裝配式襯砌在縱向接頭連接的過(guò)程中，不存在外界（如盾構(gòu)千斤頂）的縱向擠壓力，全靠該種螺栓將較重的管段連接緊密是需要研究的。若采用這種接頭是可行的，應(yīng)采用接頭端部是平的接頭型式，如圖4.9的下圖所示。圖4.8預(yù)應(yīng)力緊固示意圖4.2 結(jié)構(gòu)防水橫向接頭的防水采用多道防水線，其構(gòu)造如圖4.9所示，但縱向接頭的型式建議采用該圖的下圖所示。1、節(jié)段防水 節(jié)段防水采用防水混凝土自身防水，因?yàn)槭枪S

30、預(yù)制，質(zhì)量可以保障。防水等級(jí)B8。圖 圖4.9 接頭防水構(gòu)造 圖4.11接頭止水溝槽尺寸 圖4.10 橡膠止水帶的構(gòu)造 2、橡膠止水帶管段的最外道防水線是彈性橡膠止水帶，由氯丁橡膠與水膨脹橡膠復(fù)合擠出硫化而成。其型式應(yīng)為角部棱角分明的框形橡膠圈。橡膠止水帶應(yīng)延管段四周封閉設(shè)置。止水條壓緊的方式，如圖4.10所示。為其預(yù)留溝槽的型式及尺寸可參考圖4.11。圖4.12 接縫密封條的型式橡膠止水帶的型式除了可以采用圖4.10的型式以外，也可采用和廣州地鐵區(qū)間隧道同樣的型式。也可采用如圖4.12的型式。2、內(nèi)側(cè)溝槽防水在接縫的襯砌內(nèi)側(cè)預(yù)制一溝槽，管段連接之后嵌入止水材料，可用水膨脹性材料，并且與混凝土

31、要有很好的粘結(jié)性。3、接縫之間的防水措施在節(jié)段拼裝完畢及內(nèi)側(cè)的溝槽也填塞完嵌縫材料之后，通過(guò)預(yù)留孔道向接縫注入防水材料，以達(dá)到接縫密封的效果。4、螺栓孔防水對(duì)于采用普通連接螺栓的接頭型式，螺栓孔的防水采用螺栓孔防水密封墊圈如圖4.13所示。密封墊圈可以采用預(yù)水膨脹的橡膠。圖4.13 螺栓孔防水示意圖5·構(gòu)件的制造及安裝構(gòu)件預(yù)制化技術(shù)的成敗，是在施工管理上。嚴(yán)格的、良好的施工管理主要表現(xiàn)在構(gòu)件的制造和安裝工藝上。這2個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)該給以充分的關(guān)注。構(gòu)件的制造，最主要的是：構(gòu)件尺寸的制造精度。過(guò)去在山嶺隧道中，幾次試驗(yàn)都以失敗而告終的原因，這是其中之一。為了保證制造的精度，要對(duì)模板進(jìn)行精心設(shè)計(jì)

32、。構(gòu)件的安裝工藝，是預(yù)制技術(shù)中的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。特別是防水質(zhì)量，與安裝工藝有密切的關(guān)系。工程的安裝作業(yè)可以考慮2個(gè)方案。方案一本試點(diǎn)工程的施工步驟（圖5-1）如下。 在開(kāi)挖好的基底上，灌注鋪底混凝土；其上安設(shè)支持底版的H型鋼（H-250），用墊板調(diào)整高度及設(shè)置坡度；應(yīng)該指出：設(shè)置H型鋼的另一個(gè)目的是在用螺栓縱向緊固時(shí)，能夠減少一些構(gòu)件緊固時(shí)的摩阻力； 在H 型鋼間，從H型鋼頂向下20mm，灌注填充混凝土； 安裝預(yù)制構(gòu)件前，在充填混凝土上用墨線劃出中線，標(biāo)出距底版兩外面50mm的位置； 用100t吊車（或門式吊車）從運(yùn)送車上取下構(gòu)件，移到安裝位置附近，一邊微調(diào)，一邊就位； 先安裝底版，而后分別安

33、裝側(cè)壁、中隔墻、頂板的各塊體，用連接螺栓進(jìn)行臨時(shí)連接和定位； 重復(fù)的步驟，安裝下一環(huán)，安裝后與前已安裝的前一環(huán)繼續(xù)縱向連接。緊固已連接好的螺栓，到規(guī)定的緊固力； 在底版和充填混凝土間通過(guò)壓注孔進(jìn)行充填壓注。 重復(fù)步驟，直到安裝完成； 鋪?lái)敯宸浪畬硬⒒靥?。?）基坑開(kāi)挖（2） 鋪底、鋪設(shè)H型鋼及填充混凝土（6） 底板壓注砂漿（5） 螺栓緊固（7） 敷設(shè)防水層（4） 安裝邊墻、中隔墻和頂板（3） 安裝底板（8） 回填圖5-1 施工步驟在曲線地段及變坡點(diǎn)處，采用楔形環(huán)構(gòu)件調(diào)整。方案二 采用二個(gè)單線整體矩形結(jié)構(gòu)的施工方案（以單線為例）在基礎(chǔ)上設(shè)置鋼軌?；A(chǔ)施工例在鋼軌上按裝臺(tái)車。在臺(tái)車上放置構(gòu)件。用絞

34、車牽引移動(dòng)。移動(dòng)到安置構(gòu)件的位置，用千斤頂頂起構(gòu)件，把臺(tái)車?yán)?。安裝完成。方案三 基本與方案一相同，但采用設(shè)置PC鋼棒施加予應(yīng)力進(jìn)行縱向緊固。這樣，原則上可以取消縱向的接頭，而僅保留橫向接頭。接頭的作業(yè)量大大減少。也是一個(gè)可以考慮的方案。其具體施工步驟如下。在鋪底混凝土上安設(shè)支持底版的H型鋼（H-250），用墊板調(diào)整高度；在H 型鋼間，從頂部向下20mm，灌注填充混凝土；安裝預(yù)制構(gòu)件前，在充填混凝土上用墨線劃出中線，及距底版兩外面50mm的位置；用500t吊車從運(yùn)送車上取下移到安裝位置附近，一邊微調(diào)，一邊就位；地板用PC鋼棒一邊縱向拉緊，一邊把22塊底版都安裝就位。在底版和充填混凝土間通過(guò)壓注

35、孔進(jìn)行壓注；底版安裝完成后，分別安裝側(cè)壁、中柱、頂板的各塊體，反復(fù)進(jìn)行上下、縱向的PC鋼棒的張拉作業(yè)。此時(shí)，一邊配合作業(yè)的進(jìn)展，一邊進(jìn)行頂替支擋的橫梁等作業(yè)。直到安裝完成。上述方法的精度，可以達(dá)到容許范圍±2mm以內(nèi)。預(yù)制構(gòu)件的上下張拉的施工步驟如下。埋在底版中的PC鋼棒和側(cè)壁、隔壁上部插入的PC鋼棒用聯(lián)結(jié)器連接； 構(gòu)件的接觸面涂好環(huán)氧樹(shù)脂；粘著劑涂好后，用安裝夾具把側(cè)壁、隔壁臨時(shí)連接好，而后安置頂板在頂板的固定部安設(shè)錨固夾具（錨固板、螺母等）。接著設(shè)置油壓千斤頂、座架，接好拉力桿。把千斤頂張拉到規(guī)定荷載，緊固螺母固定。張拉作業(yè)用2臺(tái)千斤頂，在對(duì)稱位置同時(shí)張拉。從頂板的錨固板上的關(guān)注孔壓漿；壓漿后，用砂漿填充張拉孔構(gòu)件縱向張拉的施工步驟如下。從構(gòu)件端部插入PC鋼棒；在連接孔內(nèi)，鋼棒的兩側(cè)設(shè)置夾具（錨固板、墊圈、螺母、襯墊等）；在PC鋼棒的一端，設(shè)聯(lián)結(jié)器，安設(shè)拉力桿；