周 全

（佛山市新一建筑集團(tuán)有限公司，廣東 佛山 528099）

0 引言

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動了建筑工程行業(yè)的蓬勃發(fā)展，隨之而來的是人們對建筑工程的施工質(zhì)量和技術(shù)提出了更高的要求。地下工程是城市化建設(shè)的必然趨勢，在一定程度上緩解了城市用地緊張的矛盾。如今，人們的日常生活已經(jīng)越來越離不開地下工程。地下室、地鐵、開采地下礦山等，都是地下工程的重要組成部分。受到場地、環(huán)境以及地下土質(zhì)等因素的限制，高質(zhì)量的地下工程需要有穩(wěn)固的支架作為支撐體系，預(yù)制裝配技術(shù)很大程度上滿足了地下工程施工的需要。預(yù)制裝配技術(shù)通過將較為復(fù)雜的安裝提前組裝好，通過將地下施工受限的一些設(shè)備和結(jié)構(gòu)提前搭建好，從而滿足地下施工的需要。本文對地下工程中的預(yù)制裝配技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 預(yù)制裝配技術(shù)簡介

20 世紀(jì)初期，在歐洲首先興起了預(yù)制裝配技術(shù)，“二戰(zhàn)”之后廣泛應(yīng)用于美國、日本、新西蘭等西方國家中的民用房屋建筑，且預(yù)制裝配技術(shù)逐漸成熟。對比傳統(tǒng)的現(xiàn)澆技術(shù)，預(yù)制裝配技術(shù)有諸多優(yōu)勢，如施工速度較快、工程造價偏低、對施工環(huán)境友好、較少影響周圍環(huán)境以及完成等量工程使用的人工數(shù)量少等。許多國家看到了預(yù)制裝配技術(shù)在建筑工程中的良好應(yīng)用，開始嘗試在地下工程中應(yīng)用預(yù)制裝配技術(shù)。如今，預(yù)制裝配技術(shù)的水平已經(jīng)成為衡量一個國家地下工程發(fā)展程度的標(biāo)志。

從預(yù)制裝配技術(shù)的發(fā)展來看，預(yù)制裝配技術(shù)逐漸形成兩大類別：全部構(gòu)件的預(yù)制和部分構(gòu)件的預(yù)制。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)其結(jié)構(gòu)斷面的差異，可以分為結(jié)構(gòu)整體預(yù)制以及結(jié)構(gòu)的分塊預(yù)制。在具體的應(yīng)用中，將預(yù)制結(jié)構(gòu)與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)共同使用，建成完整的地下工程結(jié)構(gòu)。由于預(yù)制裝配技術(shù)對周圍環(huán)境有較少的需求，而且地下工程的施工環(huán)境和技術(shù)較為復(fù)雜，預(yù)制裝配技術(shù)在我國的地下工程中得到了廣泛應(yīng)用。

2 地下工程預(yù)制裝配技術(shù)重難點(diǎn)分析

2.1 地下工程中預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的計算與設(shè)計

預(yù)制裝配技術(shù)要在裝置進(jìn)入地下前就應(yīng)當(dāng)計算好相應(yīng)的接頭剛度等參數(shù)，這是至關(guān)重要的。目前，在設(shè)計接頭時常用等效剛度模型和梁-接頭模型。當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)的接頭或地下預(yù)制構(gòu)件試驗(yàn)的資料不充分時，接頭剛度的規(guī)律就很難被掌握，這種情況下通常使用等效剛度模型，其不需要考慮預(yù)制構(gòu)件接頭的柔性特征，而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將接頭剛度限制在某個常數(shù)范圍內(nèi)，使設(shè)計的剛度較為均勻。這是一種簡化了的接頭模型，對復(fù)雜的問題也能用來模擬，其精確度較高且計算簡便，所以較為廣泛地應(yīng)用在工程上。梁-接頭模型有2 種形式。直（曲）梁－接頭元連續(xù)模型源于日本，它把預(yù)制構(gòu)件當(dāng)作梁，接頭可以看作是變形連續(xù)的彈簧，即預(yù)制構(gòu)件和接頭都可以看作是一個彈性體。這種預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于原理簡單，劣勢在于對非線性形狀的接頭不能準(zhǔn)確、全面地模擬。直（曲）梁-接頭元不連續(xù)模型的非線性屬性，使得結(jié)構(gòu)具備一定的抗拉伸作用。這種預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于精度高，能夠節(jié)約工程造價，但需要確保預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)的抗壓和抗彎等剛度。

2.2 地下預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)的抗震和防水性能

地下預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)需要具備較好的抗震和防水性能。地震觀測、試驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值模擬是常用的地下預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)抗震性能的研究方法。當(dāng)前，對于地下結(jié)構(gòu)的抗震缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識?？拐鸫胧┠軌蛱岣哳A(yù)制裝配結(jié)構(gòu)的抗震能力。由于地下裝配結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，其橫向與縱向尺寸、裝配構(gòu)件的連接形式以及地下工程所涉及的場地等差異，將地下結(jié)構(gòu)的問題擺在了更加突出的位置。地下預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)的防水性能是地下結(jié)構(gòu)應(yīng)用的關(guān)鍵因素，它與所處的環(huán)境、管道的結(jié)構(gòu)和施工情況等有關(guān)，接縫的防水也是施工的重點(diǎn)防控對象。通過加強(qiáng)混凝土的防滲透層，在接頭處用橡膠封條封住，或者在工程的關(guān)鍵位置留下注漿孔，完工后用注漿進(jìn)行接縫。防水材料也是提高防水性能的重要方面，要求防水材料能夠滿足密封的要求。

3 預(yù)制裝配技術(shù)在地下工程中的應(yīng)用

相較于地面工程，地下工程在技術(shù)和工程需求上有不少的限制。在地面上應(yīng)用效果好的技術(shù)，很有可能在地下工程中難有用武之地。預(yù)制裝配技術(shù)的發(fā)展?jié)M足了地下工程較為復(fù)雜的施工環(huán)境和技術(shù)要求，能夠起到防水、防震的效果。

3.1 明挖隧道預(yù)制裝配技術(shù)的應(yīng)用

明挖隧道工程中多采用裝配式襯砌結(jié)構(gòu)，在很大程度上降低了搭建支撐量和模板臺車的使用量，提升施工效率。施工時，明挖隧道的結(jié)構(gòu)分為三分或四分塊，其內(nèi)輪廓是公路隧道輪廓，除底部的行車區(qū)是現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)外，其余可以由預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)構(gòu)成。進(jìn)行預(yù)制裝配時，要使用標(biāo)準(zhǔn)化的流程，設(shè)計時要根據(jù)隧道跨度的分塊進(jìn)行?，F(xiàn)場施工盡量使用機(jī)械化的作業(yè)方式，避免過度依賴人工。

3.2 地鐵站臺預(yù)制裝配技術(shù)的應(yīng)用

將預(yù)制裝配技術(shù)應(yīng)用到地鐵站臺最早是在蘇聯(lián)其地鐵地下結(jié)構(gòu)（如地鐵車站主體、附屬結(jié)構(gòu)和隧道區(qū)間等）都應(yīng)用了預(yù)制裝配技術(shù)。我國也有在地鐵工程中應(yīng)用預(yù)制裝配技術(shù)的案例，長春地鐵站就使用了標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制結(jié)構(gòu)。長春地鐵站的預(yù)制裝配，其車站主體分為7 大塊，預(yù)制結(jié)構(gòu)是厚度為4～5m 的頂板，約2m 的縱向?qū)挾?，其中最重的預(yù)制構(gòu)件達(dá)54.3t。預(yù)制鋼棒的張拉形成固定的構(gòu)件間距，構(gòu)件間通常使用通縫拼裝方式構(gòu)成，由于其拼裝和受力不一，要根據(jù)實(shí)際情況使用合適的榫槽將各個構(gòu)件連接在一起，完成裝配后，注漿使其形成一個堅固的整體。

3.3 盾構(gòu)隧道預(yù)制裝配技術(shù)的應(yīng)用

在地下、井下或者隧道等地下工程中，常會用到盾構(gòu)技術(shù)。這是一種通過在山體或者地表中使用盾構(gòu)工具推進(jìn)，并用盾構(gòu)工具支撐好固定結(jié)構(gòu)，從而完成山體工程或隧道建設(shè)的一種現(xiàn)代施工方法。從字面意思上看，盾構(gòu)隧道預(yù)制裝配技術(shù)即使用盾構(gòu)機(jī)這種施工機(jī)械進(jìn)行安裝的技術(shù)。地下施工的井口一般較小，而盾構(gòu)機(jī)通常具有較為龐大的體形和質(zhì)量，在施工時會在地上完成盾構(gòu)間的安裝，然后再通過井口進(jìn)入地下施工現(xiàn)場。在應(yīng)用盾構(gòu)隧道預(yù)制裝配技術(shù)時，根據(jù)不同的使用場景可以采用不同的方法。其方法主要有2 種。

1）在較大的場地和較寬廣的區(qū)域，常使用盾構(gòu)雙機(jī)抬吊的方法，即使用2 臺吊裝機(jī)械開展盾構(gòu)機(jī)的吊裝工作。這種盾構(gòu)機(jī)通常由前、中、尾3 個部分組成，2 臺起重機(jī)開動時，翻轉(zhuǎn)盾構(gòu)機(jī)將其從井口送到施工現(xiàn)場。使用雙機(jī)抬吊技術(shù)安裝盾構(gòu)機(jī)械時，要把控好雙機(jī)抬吊的組裝上限。選取載荷較大的雙機(jī)，并計算好盾構(gòu)的實(shí)際重量與雙機(jī)的固定起重比，要確保盾構(gòu)機(jī)械的總重小于雙機(jī)固定載荷重量的3/4，與此同時，還要使載荷不超過每臺機(jī)械的80%。在配置雙機(jī)起重吊機(jī)時，要盡可能使用最大的固定配置，防止因?yàn)閷?shí)際操作時發(fā)生變化使得其重量超過其配置的載荷。為了能夠充分發(fā)揮起重機(jī)械的作用，要配置好質(zhì)量過硬的鋼絲繩和卸扣。

2）在面積和空間均受到限制的場地常用履帶式起重機(jī)吊裝。安裝履帶式起重機(jī)時，首先要確定吊裝的主臂、重型副臂的長度，還要確定好安裝的角度，確保主臂和副臂能夠保證盾構(gòu)機(jī)部件完成翻轉(zhuǎn)作業(yè)。

3.4 地下綜合管廊預(yù)制裝配技術(shù)的應(yīng)用

傳統(tǒng)的地下綜合管廊，大多采用現(xiàn)澆明挖施工，但由于地下工程的限制，現(xiàn)澆明挖施工的施工質(zhì)量難以保證，施工周期難以控制，甚至?xí)?dǎo)致城市交通擁堵、影響城市形象等問題。為了減少地下綜合管廊施工過程中的上述問題，預(yù)制裝配技術(shù)被應(yīng)用于地下綜合管廊施工中。日本較早使用預(yù)制管廊。我國也有地下綜合管廊預(yù)制裝配技術(shù)應(yīng)用的案例，如上海世博會裝配式管廊。在此基礎(chǔ)上，我國進(jìn)一步開發(fā)了各種樣式的預(yù)制管廊，如頂板預(yù)制裝配式管廊、分塊預(yù)制裝配式管廊、鋼波紋管式管廊和疊合裝配式管廊。

3.5 暗挖隧道預(yù)制裝配技術(shù)應(yīng)用

內(nèi)部空間狹窄、精度控制難度大、施工工序有很多交叉等是暗挖隧道的特點(diǎn)，也是其施工中的難點(diǎn)。在暗挖隧道中應(yīng)用預(yù)制裝配技術(shù)的情況很少，但也有應(yīng)用個案，如某高速公路為了擴(kuò)建但又不想阻礙正常交通的運(yùn)行，就將預(yù)制的鋼筋混凝土箱體護(hù)罩置于原隧道道路的上方，分隔了原隧道公路和施工區(qū)。為提高施工效率，減少施工工期，在擴(kuò)挖后將預(yù)制的結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確定位和拼裝。

4 結(jié)語

具有龐大人口基數(shù)的城市，為滿足人們的生活、出行等需求，需要不斷擴(kuò)大建筑工程，但城市的土地面積有限，僅利用地面工程已無法滿足城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和人們對高質(zhì)量生活的追求。因此，充分利用好城市的地下空間成為解決城市問題的重要方向。在地下工程中應(yīng)用預(yù)制裝配技術(shù)能夠提高地下工程的穩(wěn)固性、施工效率和施工質(zhì)量，因此，在地下施工應(yīng)充分利用預(yù)制裝配技術(shù)，使其既能滿足地下工程的施工要求，又能提高施工效率。