预制装配式将成未来地下空间结构发展主流

■李振富

随着全国城市化进程发展，城市人口快速增长导致的生活空间拥挤、交通线路堵塞等问题日益严重，加快城市地铁建设的步伐显得尤为重要。

装配式建造技术是建筑工程在建造方式上的重大变革，在国家的大力倡导下，经过国内骨干企业持续多年的潜心研究和应用，地面装配式建筑取得了可喜成绩，相关技术和管理体系初步建立，工程应用逐年增加。构件预制化也是加快修建速度和提高工程质量的有效办法。采用预制构件不仅可以提高工程质量，还可以缩短工期、降低成本，尤其对改善地下工程内的施工环境更为明显。

长春装配式地铁车站 李振富/供图

预制装配式工法施工地铁车站，摒弃了传统现场模筑成型的工序，构件在工厂生产，运输到现场后进行吊运及拼装，随后注浆。整个过程中的每一个环节都必须经过严格设计与研究，才可以确保项目安全、高质、高效完成。

拼装形式和合理步距

预制构件拼装工序分为底板拼装、侧墙拼装及顶板拼装，其中底板施工单独采用一台龙门吊完成。由于龙门吊拼装速度较快，因此底板施工进度可与基坑工程同步，先于侧墙和顶板的施工。侧墙及顶板采用另一台龙门吊辅助拼装装备安装，侧墙与顶板虽共用一台龙门吊，但是侧墙安装时龙门吊只起到送料作用，拼装装备上自带起重及微调设备，不影响龙门吊的吊装效率。

在整个拼装过程中，底板可以紧跟基坑连续安装，侧墙预制构件安装时可比顶板超前3块，整个过程形成台阶式流水，极大地提高了拼装速度。后续辅助工序从下到上紧跟主工序依次施工，根据施工进度情况可以按4环一个周期进行后续辅助工序的施工。

预制构件拼装定位

本工程预制构件尺寸及重量在地下结构中是前所未有的，预制构件均为异形结构，预制构件之间纵横向均为榫槽连接，“公”榫及“母”榫的间隙是5mm，因此榫接的方式不能实现精确定位功能。针对本工程预制构件特点，我们研发了一种内置的高强尼龙抗剪定位销，定位销与预制构件的预留孔间隙为1mm，并制作成锥形结构，可起到导向定位作用。

专用拼装设备

装配式结构施工中结构构件体量大、多拼装作业面同时进行、构件拼装精度及稳定性要求极高，装配过程的装备功能定位、承载能力的装备技术要求、运动行程和精度的装备技术要求，专用的拼装装备为装配实现提供了有效工具。

拼装装备采用钢箱梁结构作为受力主体，行走及三维操作全部采用液压装置，可以精确地实现预制构件的三维平移及三维微量转动功能。钢箱梁结构加工精准、耐久性好，大量采用机加工零部件且滑动接触面设置30mm厚的四氟板，三维动作完成流畅。在与顶板预制构件连接的千斤顶上表面设置了横梁及挡板，省去了千斤顶与预制构件的螺栓连接过程，极大地提高了顶板定位及固定速度。顶板预制构件合拢后采用四台千斤顶同步下落，下落过程中千斤顶可自动调整不同步现象，满足顶板均匀受力的要求。

注浆技术创新

在混凝土预制块的接头处分别设置相互咬合的榫槽，在榫槽、榫头中间留有灌注浆液的空隙，在空隙的两端设置有密封条。通过预留的灌浆孔对榫槽和榫头之间的空隙灌注浆液，待浆液固化后使构件榫槽和榫头有效连接，并能传递混凝土咬合剪力，接续混凝土构件的内力，限制接缝的张开，保证榫槽和榫头界面的错位变形小，同时灌浆材料还能起到很好的接头防水效果。

接缝注浆目的不仅是为了防水，更重要的是为了通过注浆来弥合构件拼装接缝的缝隙，使构件之间能够可靠传力。

环氧树脂是一种具有较高强度、材质流动性极好，能够灌注非常细小结构裂缝的常用灌浆修补材料，环氧树脂的弹性模量大约相当于混凝土的1/10。工程中选用一种机磨细材料作为环氧树脂的添加材料与环氧树脂混合后，用于接缝注浆。同时为了适应低温环境，通过改性，延长在常温条件下常规环氧树脂的固化时间。研发不同配比注浆材料，在一定压力下，浆液的黏度能够保证注入的流动性。

侧墙和顶拱预制构件连接部位接缝注浆，在侧向回填前进行。注浆前使用空压机等器械将孔道和接缝内存水及灰尘清理干净，保证接缝注浆效果。预制衬砌连接部位接缝注浆的总体顺序为：由下而上，由前而后，先纵向接缝，后环向接缝，逐块逐环进行注浆。

弥合底板与基底之间的空隙，对基底进行后注浆。垫层采用精平条带施工，后浇带比两侧条带低15mm，其间埋设30mm的铁质注浆管。施工流程为：反力架拆除→底板侧壁混凝土回填完成→首环基底接缝封堵→注水检漏→基底注浆（采用无收缩高强灌浆料每7环基底注浆一次）→循环流水作业。

做好管理培训，降低施工风险

在人员配置方面，装配式结构施工把大量工地作业转移到工厂，现场只需留小部分工人，装配式建筑为了降低由人为造成的风险损失，需对施工人员进行系统的训练方可上岗，可在施工上岗前培养工人的安全意识，按规范规程操作的意识。在技术方面，装配式结构施工工序少、现场湿作业少，同样减少机械事故的概率；在管理方面，装配式结构施工管理人员，充分发挥其监督和领导的作用，合理的确定施工计划、资源配置及现场管理，做好各方之间的联系工作和任务分工，保证信息畅通无阻。

装配式综合技术的经济效益表现在以下几方面：构件质量好，工程质量有保证；内部空间效果好，装饰费用低；防水效果显著，节省防水费用，内弧面接缝做嵌缝槽排水处理，确保防水质量；缩短工程建设周期，提高建设速度；绿色、环保、节能；减少施工用地，降低对周边环境影响；节省现场施工劳动力；工序少、质量易控制、安全风险低。

预制装配式地铁车站的施工就像搭积木，把一块块工厂预制好的主体结构 “搭”上去，然后连接、加固，最终完成装配式结构预制和拼装工作，是继盾构、明挖现浇、暗挖、盖挖之后第五大工法。预制装配式地铁车站具有施工速度快、占地少、节省劳动力、低碳环保等优点，必将会成为未来地下空间结构的重要发展趋势。

（作者系长春市轨道交通集团有限公司建设事业总部技术部经理）

本文原载于《中国建材报》8月15日9版

责编：丁涛

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监审：韩凤凤

来源：中国建材报