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【技术分享】预制拼装技术在综合管廊中的应用

作者:admin 时间:2020-04-23 22:36   

预制拼装综合管廊施工效率高、质量易于控制,可有效缩短现场施工周期、降低综合建造成本。针对目前工程中4类典型的预制拼装综合管廊结构体系( 即整舱预制拼装综合管廊、叠合板式拼装综合管廊、预制板式拼装综合管廊和预制槽型拼装综合管廊) ,较为系统地介绍了其构造特点与适用范围。在此基础上,梳理了我国预制拼装综合管廊的结构设计方法与工程应用情况,并对今后我国预制拼装综合管廊结构的研究与应用做出展望。

 

 

01

结构体系

 

针对4类常见的预制拼装综合管廊结构体系,重点介绍其构造特点适用范围

 

整舱预制拼装综合管廊

整舱预制拼装综合管廊的主要特点是横截面方向整体预制,纵向则根据需要划分为一定长度的节段( 一般为2m左右) 。整舱预制拼装综合管廊预制节段的纵向连接一般采用预应力筋或螺栓连接构造。受运输和吊装等条件限制,整舱预制拼装综合管廊一般适用于单舱或双舱且横截面尺寸不大的综合管廊。典型的整舱预制拼装综合管廊结构如图1所示。

图1 整舱预制拼装综合管廊

Fig. 1 Integrated precast assembly utility tunnel

 

 

叠合板式拼装综合管廊

叠合板式拼装综合管廊的主要特点是将侧壁、顶板和底板进行分块,侧壁采用双面叠合构造,顶板一般采用叠合楼板构造,底板则一般采用整体现浇或叠合构造,典型的叠合板式拼装综合管廊如图2所示。在施工现场,各预制分块之间通过后浇叠合层进行连接。叠合板式拼装综合管廊在纵向一般也通过后浇叠合层连接,各预制分块的纵向长度根据运输和吊装条件确定(一般为4~6m) 。由于底板、侧壁和顶板等各预制分块可自由组合,因此叠合板式拼装综合管廊的适用范围较广,是目前我国应用规模最大的预制拼装综合管廊结构体系。

图2 叠合板式拼装综合管廊

Fig. 2 Precast assembly utility tunnel

composed of composite slabs

 

 

预制板式拼装综合管廊

预制板式拼装综合管廊的构造特点与叠合板式拼装综合管廊相似,二者不同之处在于,预制板式拼装综合管廊的侧壁、顶板和底板一般均采用预制实心板式构造。在施工现场,侧壁与底板可通过套筒灌浆或螺栓进行连接,侧壁与顶板则一般通过后浇节点核心区或后浇叠合层的方式进行连接,图3所示。预制板式拼装综合管廊在纵向一般通过后浇段进行连接,各预制分块的纵向长度则根据运输和吊装条件确定( 一般为4m左右) 。该结构体系各预制分块的组合与拼装较为灵活,适用范围较广。

图3 预制板式拼装综合管廊

Fig. 3 Precast assembly utility tunnel

composed of precast solid slabs

 

 

预制槽型拼装综合管廊

预制槽型拼装综合管廊的主要特点是其在横截面方向划分为上、下2个单槽型或多槽型预制分块,并在施工现场通过预应力筋、螺栓、套筒灌浆等方式进行连接。预制槽型拼装综合管廊在纵向一般通过预应力筋或螺栓进行连接。受运输和吊装条件限制,预制槽型拼装综合管廊各预制分块的纵向长度一般为2~3m,主要适用于≤4舱的综合管廊。典型的3舱预制槽型拼装综合管廊如图4所示。

图4 预制槽型拼装综合管廊

Fig. 4 Precast assembly composed of

precast groove-shape elements

 

 

02

结构设计方法

 

预制拼装综合管廊的结构设计方法对其大规模推广应用具有重要影响。目前,我国尚未颁布专门针对预制拼装综合管廊结构设计的技术标准。而GB50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》仅对整舱预制拼装综合管廊和单舱预制槽型拼装综合管廊的结构设计做了初步规定,主要内容如下。

 

1.仅带纵向拼缝接头的整舱预制拼装综合管廊结构的截面内力计算模型宜采用与现浇混凝土综合管廊结构相同的闭合框架模型。

 

2.带纵、横向拼缝接头的单舱预制槽型拼装综合管廊的截面内力计算模型应考虑拼缝接头的影响。

 

3.预制拼装综合管廊结构宜采用预应力筋连接接头、螺栓连接接头或承插式接头。

 

4.预制拼装综合管廊拼缝防水应采取预制成型弹性密封垫为主要防水措施,弹性密封垫的界面应力应≥1.5MPa。

 

上述规定为预制拼装综合管廊的推广应用提供了一定的技术依据,但其内容较为简单,接头抗弯刚度与接缝抗剪承载力等关键设计参数尚有待进一步明确。此外,上述规定的适用范围有限,尚未包含目前工程中常用的叠合板式拼装综合管廊、预制板式拼装综合管廊和多舱预制槽型拼装综合管廊。

 

目前,由同济大学和上海市政工程设计研究总院( 集团) 有限公司牵头,中铁四局集团有限公司和中国建筑股份有限公司等单位参与的《预制拼装综合管廊结构设计规程》正在紧张编制中。该标准的颁布实施将为预制拼装综合管廊结构的大规模推广应用提供支撑。

 

 

03

典型工程应用

 

上海世博会园区综合管廊示范段(2007年建成,长200m) 是我国第一条采用预制拼装结构体系的综合管廊。此后,随着预制拼装综合管廊结构体系的不断发展以及综合管廊工程的大量兴建,预制拼装综合管廊在我国也得到长足发展。几类典型的预制拼装综合管廊工程情况介绍如下。

 

整舱预制拼装综合管廊

整舱预制拼装综合管廊的预制节段自重较大,受运输与吊装限制,主要适用于单舱和双舱综合管廊。典型工程包括上海世博会园区综合管廊工程、湖北十堰综合管廊工程。上海世博会园区单舱整舱预制拼装综合管廊如图5所示,湖北十堰双舱整舱预制拼装综合管廊如图6所示。

图5 上海世博会园区整舱预制拼装综合管廊( 单舱)

Fig. 5 Integrated precast concrete utility tunnel

in Shanghai Expo area ( single compartment)

图6 湖北十堰整舱预制拼装综合管廊( 双舱)

Fig. 6 Integrated precast concrete utility tunnel

in Shiyan ( double compartments)

 

 

叠合板式拼装综合管廊

叠合板式拼装综合管廊是我国目前应用最广泛的预制拼装综合管廊。典型工程如海口美安一纵路双舱叠合板式拼装综合管廊。如图7所示。

图7 海口叠合板式拼装综合管廊( 双舱)

Fig. 7 Precast concrete utility tunnel composed of

composite slabs in Haikou ( double compartments)

 

 

预制板式拼装综合管廊

预制板式拼装综合管廊在叠合板式拼装综合管廊的基础上大幅减少了现场湿作业量。但其连接接缝的防水性能和安全性需重点关注。目前,工程中实际应用的预制板式拼装综合管廊较少,广东中山开展了一段试验段建设,如图8所示。 

图8 广东中山预制板式拼装综合管廊( 双舱)

Fig. 8 Precast concrete utility tunnel composed

of precast solid slabs in Zhongshan

( double compartments)

 

 

预制槽型拼装综合管廊

预制槽型拼装综合管廊相比于整舱预制综合管廊可大幅度减小预制构件自重,同时又显著减少现场湿作业与拼装工作量,具有良好的应用前景。典型工程如贵州六盘水市综合管廊工程。图9所示。

图9 贵州六盘水预制槽型拼装综合管廊( 双舱)

Fig. 9 Precast concrete utility tunnel composed of

groove-shape elements in Liupanshui

( double compartments)

 

 

04

结语

 

总体而言,我国的预制拼装综合管廊研究与应用起步较晚,但在国家政策引导以及相关单位的积极参与下,已取得阶段性成果。从进一步科技创新与推广应用来看,尚有以下工作待开展。

 

1.针对大截面、多舱室综合管廊,研发连接构造简单、施工速度快、质量可靠的新型预制拼装综合管廊结构体系。

 

2.针对不同预制拼装综合管廊结构体系,建立考虑接头影响的综合管廊承载力与变形计算模型,并提出系统的设计方法。

 

3.考虑土-结构共同工作,开展预制拼装综合管廊抗震性能研究。

 

4.进一步开展预制拼装综合管廊接缝防水措施研究,提升预制拼装综合管廊的综合防水性能。