山岭隧道预制技术的现状.docVIP

山岭隧道衬砌结构预制技术的研究 1·预制技术的发展与趋向 目前许多国家，都把构件预制化作为技术发展的一个重要标志。构件预制化的程度越高，技术水平也越高。同时，构件预制化也是施工工厂化技术发展的必然趋势，是提高工程质量和修建速度、降低成本的主要方法。因此，开展预制技术的研究，是极为重要和必要的。 地下工程预制技术的发展，目前是从2个方面开展的，一个是部分预制的方法，一个是全部构件预制的方法。 1·部分预制技术 例如在秦岭特长铁路隧道（18.4km）中，仰拱采用预制构件，而拱和墙采用模筑混凝土构筑，就是一例(图1.1)。而在盾构法修建的圆形衬砌中，底部采用预制块的事例就更多了。 日本在修建隧道仰拱时，为了降低成本和提高修筑仰拱的速度，在某一公路隧道采用预制构件和模筑结合的方法修筑仰拱，如图1.2所示。开挖隧道底部后，灌注坍落度为0的混凝土。而后在其上铺设预制的带突起的混凝土板，用震捣器捣固，使与混凝土成一体。隧道是双车道的，施工长度约6m，一块板的大小是宽3m，长1.5m。施工后，车辆可以立即通 图1.1秦岭隧道的预制仰拱 行，可以走行满载土砂的总重39tf的卡车。仰拱的下沉量只有3mm。因为不需要设置和拆除模板，比现场灌注混凝土降低成本10~15%。隧道开挖后，能够立即施工仰拱，从而能够控制底部的变形。 图1.2仰拱用预制板 在山岭隧道的二次衬砌中，也开发出类似的预制板兼模板的技术。预制板是钢筋混凝土板。主筋从板背面伸出，现场灌注混凝土时与之成为一体。开挖后，向岩面喷射混凝土，沿内壁架设钢架（间距1~2m），使用专门机具把预制板用螺栓连接到钢架上。预制板上设有直径10cm的孔，用以灌注混凝土。此法（图1.3）较采用活动模板灌注混凝土的方法能够降低成本20~30%，并缩短了工期。 图 图1.4 预制板安装状况 在运营隧道中，也曾采用预制内衬进行既有隧道衬砌的加固。其装配预制内衬的概貌示于图1.4。图中显示出安装机械的状态。 图1.5~图1.6是通过居民区，采用的双联拱形式的明挖结构。其中，拱部的预制的，下部是就地灌注混凝土的。 图1.54拱部预制块的施工例 图1.6 同上 施工现场例 2·全部预制技术 日本在仙台市地下铁道工程中，曾采用预制箱形结构。构筑的箱体尺寸是11.092m·7.440m，是双跨箱形结构。整个结构分成顶板、底版、侧壁及中柱等5个预制构件（图1.7）。设计中主要解决了构件的划分和轻量化、构件的纵向和上下紧固方法等问题。 另外一个事例就是日法联合开发的大型拱形结构的预制技术。在公路的扩建工程中采用了图1.8所示的大型预制拱形结构。该结构在最大跨度已达到12m左右。 图1.7 箱形结构的预制构件的划分 图1.8拱形结构的预制构件的划分 这2个事例可把工期缩短1半，成本降低20%左右。 日本也曾在双车道公路隧道中，进行单跨矩形结构的装配式结构的试验研究。图1.9是矩形结构的断面及弯矩图。矩形结构的尺寸是内跨11.7m，净高是5.7m。构件厚度0.8m。将整个结构分成：顶板、底版、2侧壁及连接板与壁的角点构件8个构件。设计条件是埋深10~15m。1环取1.2m。发生的最大弯矩为300tf·m。弯矩的分布示于图8 的右半部。 图1.9 单跨矩形结构 下面的几个事例（图1.10~1.13），也是日本在不同场合采用的事例。 图1.10 矩形整体结构及接头例 图1.11 双跨矩形整体结构例（采用浮放轮的安装技术） 图1.12 双联拱结构例（由拱部、 图1.13 矩形整体结构 曲墙及中隔墙5个构件构成） 前苏联的铁路隧道也曾采用过装配式衬砌。装配式钢筋混凝土衬砌主要用于修建圆形隧道。这是因为当隧道轮廓为圆形时，装配式衬砌的各构件是可以互易的，在一环衬砌中的构件类型可以最少。 但采用矿山法修筑的铁路隧道或地下铁道区间隧道，却不宜采用圆形衬砌，因为圆形衬砌使坑道跨度加大，且与建筑限界相差甚大，会增加开挖的工程量。 因此，用矿山法修建的隧道的装配式衬砌，应该采用马蹄形的，且接近净空限界。图1.14和图1.15是2种装配式衬砌的例证。 图1.15 管片装配式衬砌例 图1.14 装配式衬砌构造例 图1.14是采用管片形式的构件，其接头是用螺栓连接的。图1.15是采用砌块式构件，接头采用现场灌注混凝土的刚性接头。 图1.14的直墙装配式衬砌，是由4块钢筋混凝土管片