1、问题的提出一个警示1996 年日本技术界，在比较与美国同类工程的造价后，明确指出：平均来说，日本的工程造价比美国高出。这个结论对日本各界的振动很大。因此，日本建设省提出降低土木公共造价的行动计划，并制定了降低土木工程造价的指导方针。在这一个行动计划，一个指导方针的推动下，日本各大会商，都行动起来，千方百计地，提高技术水平，来降低土木工程的造价。取得成果是显著的。基本措施1. 缩小结构物断面尺寸以山岭隧道，盾构隧道为例，在确保必要的功能前提下，尽量减小结构物的断面尺寸。例如，日本在盾构隧道中，为减小一次衬砌的厚度，采用了高强的薄管片。在瓦斯管道中，过去的管片厚度为，改为。这样使隧道外径变为。此外
2、，为减小二次衬砌厚度，采用喷树脂的方法，使外径从.，变为.，减小.。这样，开挖土方量减少，工期缩短。在某一共同沟工程中，将二次衬砌省去节省造价 9.9%。当然省略二次衬砌是有条件的。在山岭隧道中，日本铁道公团，在北陆新干线的隧道工程中，将拱部内半径从.改为.，减小了。在舞子隧道的通风横洞（断面积 2）中，在一次衬砌的（）上，增喷的高强喷混凝土，而取消了厚的二次衬砌。由此可见，缩小断面尺寸，主要与采用新技术，新工艺有关。如采用高强的喷混凝土和混凝土，喷射树脂等，其次在满足净空的条件下，尽可能地缩小隧道内轮廓尺寸，最终减薄二次衬砌或取消二次衬砌。例如，在增加列车运行密度的前提下，减少列车编组长度，
3、就可以缩短车站和站台的长度车站。采用宽度小的车辆，也可以减少净空尺寸，从而减少坑道的开挖量。目前，我国采用的盾构管片的厚度是 35cm，如果证明采用 30cm是可行的，也可以降低工程的造价，等等措施都是行之有效的。2. 结构物形状的单纯化从实际出发，除地下铁道车站外，隧道的断面形状是比较单纯的。形状单纯化，可使钢筋和模板的架设简单，与之配套的资材也可以标准化和规格化。如采用钢筋骨架和定尺钢筋等。隧道的拱部，最好采用单心圆，在公路隧道中，整个上部，也最好采用单心圆等。对钢筋混凝土衬砌的钢筋，采用预制的钢筋骨架方式，也取得了良好的效果。例如，4 车道的公路隧道，是采用 4 车道大断面隧道，或是采用
4、联拱型 4 车道断面，就需要进一步研究，从形状单纯化角度看，显然采用形状单纯的 4 车道断面是合理的，同时也简化了施工程序。实践已指出，目前采用的联拱隧道的成本是比较高的。2地下铁道车站形式的标准化，也是各国追求的目标。在满足功能要求的前提下，尽量缩小车站的规模也是车站设计的主流趋势。这也是“降造”所要求的。3. 构件预制化结构形状单纯化与构件预制化是有联系的。构件预制化，使制造简单，质量可靠，安装方便，且便于采用新型材料。在已经实现预制化的构件，应尽可能地向大型，长尺寸方向发展。如日本的瓦斯管道的管片宽度从.改为.，使架设时间大为缩短，就是一例。在铁路隧道中，仰拱构件预制化上一个方向，特别是
5、，单线铁路隧道，更有发展前景。秦岭隧道的仰拱采用预制化的构件，是成功的。在铁路隧道中研究二次衬砌的构件预制化问题，是有重要意义的。隧道衬砌、明洞等结构物的预制化，是提高结构物质量、降低造价的基本措施。也是许多国家正在研究的课题。预制化、标准化、规模化与效益是密切相关的。4 材料标准化和规格化材料的规格化和标准化是与结构断面的单纯化相联系的。将材料按照设计规格，予以标准化，而在工厂或工地预先制作好，可大大减少架设的时间和材料的无理消耗。例如日本在某一管路工程中，采用高流动性混凝土管片（直径4m） ，在长 1km 的隧道中，节省约 4000 万日元。5. 施工技术标准化和模式化隧道施工方法的标准化
6、和模式化是提高隧道修建速度和质量，降低工程造价的关键。启发在当前的条件下，在有结构构件标准化条件的场合，实现构件预制化是一个能够降低工程造价，提高工程质量的重要措施之一。3地下铁道区间明挖结构预制技术的研究论证报告(初稿)一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。预制技术的发展，目前是从二个方面开展的，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
7、隧道（18.4km）中，仰拱采用预制化的构件，而拱和墙是现场构筑的。而在盾构法修建的圆形衬砌中，底部采用仰拱预制块的事例很多。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 1-1 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，车辆可以立即通行，可以走行满载土砂的总重量达 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 1015%
8、。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 预制板兼模板4图 1-1 仰拱预制板的修筑方法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 12m） ，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 1-2）较采用活动模板灌注混 图 1-3 预制板安装状况 凝土的方法能够降低成本 2030%，并缩短了工期。 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 1-3。
9、图中显示出安装机械的状态。 图 1-4图 1-5 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。混凝土衬砌预制构件活动脚手架模筑混凝土5图 1- 4 拱部预制块的施工例图 1-5 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11.092m7.440m，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 1-6） 。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 1-7 所示的大型预制拱
10、形结构。该结构在最大跨度已达到12m 左右。这 2 个事例可把工期缩短 1 半，成本降低 20%左右。图 1-6 箱形结构的预制构件的划分 图 1-7 拱形结构的预制构件的划分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6究。图 8 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 1015m。1 环取 1.2m。发生的最大弯矩为300tfm。弯矩的分布示于图 1-8 的右半部。图 1-8 单跨矩形结构顶板和底版的构件的构造示于图1-9。构件
11、的压缩侧和拉伸侧的翼缘用2 个腹板连接。压缩侧翼缘设置螺杆，和混凝土构成一体的合成结构。混凝土在构件安装时只在压缩侧灌注。一个构件长度约 7.7m，约 12tf/环。压缩侧翼缘在构件制造时兼用模板，也同时起到压缩钢筋的作用。图 1-9 顶板与底版构造 接头的位置设在弯矩为 0 到正弯矩的位置。接头的拉伸侧翼缘进行凸加工，用凹加工的接头板上下夹住，用其传递拉力。接头板用螺栓连接。接头板厚度，考虑局部应力和变形，取29mm。侧壁和角部构件的构造示于图 1-10。是钢板和混凝土的夹层结构。钢板上按 200mm 间隔设螺杆。其接头构造示于图 1-11。接头靠地层侧的钢板可直接连接，采用从轴方向插入销钉
12、的接头。销钉的容许剪应力采用 190N/mm2 的高强材料。具有钢板和销钉的断面能够抵抗负弯曲。 销钉的直径取 5038mm，销钉孔直径为5543mm。环向接头用螺栓连接。图 1-10 侧壁构造 图 1-11 侧壁与角部的接头 下面的几个事例（图 1-121-15） ，也是日本在不同场合采用的事例。7图 1-12 矩形整体结构及接头例 图 1-13 双跨矩形整体结构例（采用浮放轮的安装技术）图1-14 双联拱结构例（由拱部、 图 1-15 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
13、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 1-16 和图 1-17 是 2 种装配式衬砌的例证。图 1-16 管片装配式衬砌例 图 1-17 装配式衬砌构造例 图 1-16 是采用管片形式的构件，其接头是用螺栓连接的。图 1-17 是采用砌块式构件，接头采用现场灌注混凝土的刚性接头。前苏联在竖井、竖井与通道联结处等，皆有采用装配式构件的工程事例。8特别值得提出的是：
14、白俄罗斯在地下铁道工程中，也正在大力推行将预制混凝土衬砌设计标准化的技术，而且取得了一定的成就。例如，图 1-18 是一个车站用明挖法，采用大块预制混凝土构件构成的单拱车站的设计施工概貌。从上述的一些事例可以看出：地下结构预制技术已经有了一定程度的发展。而且正在以极快地速度发展着。预制技术的发展带来的经济、技术效益也是明显的。其主要的技术经济效益表现在以下几个方面。大幅度地缩短工期，上面提到的日本的事例，工期比原计划工期缩短1/31/2；构件的工厂化预制，保证和提高了结构的质量指标，如强度、耐久性以及防腐蚀、防水等性能；消除了就地灌注混凝土的一切弊病；提高了地下工程工厂化施工的技术水平，为施工
15、的标准化、模式化，提供了条件；经济指标，基本上与现场模筑混凝土结构持平或略有降低，如结构的构件厚度，在相同设计条件下，仅因采用高标号混凝土就可以比模筑混凝土结构厚度适当减少。9图 1-18二构件预制化技术的研究重点从前面的工程事例看，在大型构件预制化技术的发展中，要重点解决以下几方面的问题：1构件标准化的条件，主要指设计条件的确定应该指出：构件预制化是与构件标准化紧密相关的。而地下铁道结构的构件能否实现标准化，是采用构件预制化的前提条件。实现了标准化就可以实现生产的规模化和效益的转化。在盾构法施工中，施工机械决定了断面的基本形状，结构是圆形的，这给构件标准化，创造了相当有利的条件，因此圆形预制
16、管片技术发展极为迅速。另外一个可能构件预制化的结构就是矩形结构。因其构件，基本上都是直线形的。因此，从国外的地下工程预制技术的发展情况看：明挖区间的矩形结构，是发展的重点。因为，区间隧道的埋深，在一定条件下是受限制的。也就是说，明挖区间隧道的设计条件，可以相对固定。因此，存在构件标准化的条件。例如，3 号线的汉光段区间，是设置在待建的番禹大道中线分离带下的空间内，其覆土厚度在 2.5m6.0m 之间，变化不大，是相对固定的。而且，交通车辆的影响也比较小，给构件标准化创造了十分有利的条件。一般说，预制构件，多采用高标号的钢筋混凝土制作。标号可采用10C35C50。在不大幅度增加混凝土成本的条件下
17、，建议采用 C40 标号的钢筋混凝土。防水等级采用 B8。2预制结构形式的选择鉴于本区间主要采用双跨结构形式。现以双线区间预制结构为例进行分析。从实际应用的事例看，基本上有 4 种形式，即：2 种矩形框架结构形式和2 种拱形结构形式，如图 2-1 所示。a）结构形式示意 b）接头位置示意图 2-1 双线结构的形式应该指出：这 4 种结构形式，在不同的条件下，都得到了实际应用。现以双线双跨矩形和拱形结构，在相同设计条件下，进行计算的初步比较。2 种结构的内力图（弯矩、剪力、轴力）示于 2-2 图。图 10 双线隧道轴力图（KN）图 11 双线隧道剪力图（KN）图 9 双线隧道弯矩图（KNm）图
18、17 双线隧道直墙式弯矩图（KNm）图 18 双线隧道直墙式轴力图（KN）图 19 双线隧道直墙式剪力图（KN）11图 2-2 种结构的弯矩比较图。表 1 列出了 2 种结构的比较结果。表 1 结构形式的比较分析比较项目结构形式双跨拱形结构 双跨矩形结构力学特性 最大弯矩（KNm）：+266.290剪力（KN）：-321.732轴力（KN）：-416.359+256.235-325.462-424.959施工性 联拱接点比较复杂，施工有一定难度基本上无难点经济性 拱形构件制造费用高些，防水费用也高除接头外，与一般明挖隧道一样构件形式 拱形+直线形+ 特殊中墙形，比较复杂直线形+山形，构件类型少
19、防水性 连接点处的防水需要特殊处理 除接头外，与一般明挖隧道一样从结构受力的状况看，双联拱结构形式比较有利。在相同设计条件下，拱形构件的厚度比矩形的薄些。但拱形结构的最大缺陷是，结构高度比矩形结构高度大，因此，在保证覆土厚度的前提下，基底标高要下移。此外，拱形结构的构件类型多，特别是联拱接点的构造比较复杂。拱形构件的制造也比矩形构件复杂。因此，偏重选择矩形结构作为基本方案。同时，考虑与前后模筑混凝土地段矩形双线结构连接的便利，经比较，建议选择双跨矩形结构形式。3矩形结构构件的合理划分；构件的制造和构件的安装，都要求预制构件轻量化。结构构件的划分，不仅要考虑合理的受力状态，更要考虑构件制造和安装
20、的可能性。减少构件的类型，便于实现规模化生产，也是构件划分的重要原则。从工程实践看，双线矩形结构的构件划分，有以下的工程实例。整体预制的（图 2-3a） ；12分上下 2 块预制的（图 2-3b） ；分顶板、底版、侧壁几块预制的（图 2-3c） 。图 2-3a 整体预制例 图 2-3b 上下 2 块划分例图 2-3c 5 块划分例 三种构件划分的比较，列于表 2。表 2 三种构件划分的比较（以纵向长度 1.5m 为基准）划分方案 单一构件最大重量（t）不同尺寸构件数量（个）防水 安装时需要的最大起吊能力（t）构件的制造的难易程度经济性整体式 100.2t 1 仅纵向接头需要防水，而且接头数量少
21、200300 困难 差上下 2 块 50.1t 2 纵向、横向接头都需要防水。100150 一般 一般顶、底板、侧壁、中隔墙34.8 3 同上，但横向接头数量增加，作业量也增加100t 容易 好三种划分方法各有利弊。可以看出，整体的矩形结构，有一定的优点，即构件类型最少，而且整体性、防水性等远较其他几种结构优越。但一个构件的重量大，如纵向长度采用 1.5m，其重量达 100t 以上，需采用 200300t 级的吊车安装，而且预制这样大型的构件，也需要一定的预制施工场地，运输也有一13定难度。上下 2 块的方案，是可以考虑的一个方案。一个构件的重量大约在 50t 左右，采用 100t150t 级
22、的起吊设备，就可以了。但构件制造也需要一定的场地，比单一的板构件的制造也麻烦一些。接头位置设在最大弯矩处，但避开最大剪力处，也是可取的。按图 2-3c 的方案划分，如纵向长度以 1.5m 计，最大构件重量约在 40t 左右。构件的制造和安装都比较方便。但接头数量最多，连接安装的作业量比较大。因此，构件划分方案可在图 2-3b 和图 2-3c 之间选择。从构件制造和安装，以及适应曲线地段和变坡点地段的可能，采用图 2-3c方案更有利些。构件的纵向长度，从几个工程事例看，很少有超过 1.5m 的，大多在 1.2m左右。如采用图 2-3c 方案，不同纵向长度的构件重量大致如表 3 所列。表 3 构件
23、重量比较表 构件划分 构件长度 1.0m 1.5m 2.0m顶板、底版 23.2t 34.8t 46.4t侧墙 7.6t 10.4t 15.2t构件划分中墙 5.2tt 7.8t 10.4t合计 66.8t 100.2t 133.6t在制造和安装可能的条件下，构件纵向长度应尽可能地长一些，可以减少纵向接头的数量和漏水的可能性。但过长也会使构件重量增加，也增加了装配机具及装配工艺上的难题，因此，建议纵向长度采用 1.5m 左右。在设计中也可以考虑，顶板和底版均采用 1.5m 的长度，而墙板采用 3.0m 的长度。因为墙板 3.0m 长度的重量也不会超过顶、底板的重量。而且适当地提高了结构的纵向刚
24、度。这样最大构件的重量不超过 40t，采用 100t 的起吊设备就可以满足安装的要求。结合本区间的具体情况，也可以考虑采用划分二个单线整体矩形结构的方案。即在二个单线地段采用单一的一个矩形结构，在双线地段采用将二个矩形结构并在一起，形成组合的双线矩形结构的方案。这样，预制构件即可用于单线，也可用于双线，在经济上、技术上都是有利的。特别是在从二个单线过度到一个双线的过度段的施工，大大地简化了。横向接头没有了，仅仅解决纵向接头和接头防水，就可以了。一个单线整体矩形结构的重量，大致在 50t（纵向长度 1.5m）左右。施工是完成可以接受的。此方案的施工步骤，在后面说明。为了减少地基纵向不均匀沉陷的影
25、响以及提高构件标准化的程度，对基底进行如图 2-4 的结构处理。14图 2-4 基底的处理4 . 构件的接头构造及防水构件的接头构造和防水处理是构件预制化的关键技术之一，影响到结构的使用环境和结构的耐久性。4.1 接头构造与管片接头一样，构件的接头分为纵向接头和横向接头二大类。二类接头可以采用同一种形式，也可以采用不同的形式。但不管采用那种形式，从目前采用的接头构造看，大致有以下几种形式。现场直接灌注混凝土的混凝土接头；采用予应力紧固的螺栓接头；采用能够自行紧固的榫接头；采用普通螺栓连接的接头；特殊的接头形式。现仅就前三种形式的接头进行比较分析。（1）直接灌注混凝土的接头这是比较简单、经济、可
26、靠的一种接头形式。纵向和横向接头均可采用。例如图 14（原文图号）所示是接头构造，就是其中的一种。接头是完全刚性的。（2）予应力紧固的螺栓接头这种接头形式，与钢筋混凝土管片的接头形式雷同，仅仅是用预应力代替了盾构千斤顶的推力。此接头是柔性的，防水通过设置在构件间的止水条止水。为了构件的紧密接触和防水，在安装时需施加一定的予应力。这种接头在构造上比较复杂，如图 4.1 所示。接头采用特殊的螺栓连接构件，且连接完毕后用无收缩水泥填充连接螺栓周围的空腔。图 4.2 示出了连接过程示意。1. 锚固钢筋钢筋部2. 锚固钢筋螺栓部3. 雌雄连接4. 雌雄连接器5. 锁定螺母6. 固定螺栓图 4.1 预应力
27、紧固的螺栓连接15a 向上部螺杆插入的部件 b 向下部螺杆插入的部件 c 旋转雌雄连接器 d 用专用工具旋转图 4.2 预应力紧固的螺栓连接过程（3）普通螺栓连接的接头普通螺栓连接的接头如图 4.3 所示。该接头连接构造简单，较多的用于装配式管片的接头连接，施工也较简单。由于预留的螺栓孔直径较螺栓直径大58cm，所以，能适应一定的装配误差。在构件上可以预留螺栓手孔，方便拼装。图 4.4 示出了这种接头的构造大样，其中也示出了接头的防水构造。16图 4.3 普通连接螺栓图 4.4 接头构造大样图（4）自行紧固的榫接头这种接头形式很多，是很有发展前景的一种构造形式。图 4.5 是一些应用实例。这些
28、接头形式，有的可以自行紧固，有的还需要一定的挤压力紧固。但接头形式也是比较成熟的。图 4.5 接头构造例（5）建议方案综上所述，接头的选择应满足以下条件：具有要求的抗剪功能：具有要求的防水功能；结合简便，易于定位；具有一定的通用性和耐久性。根据上述要求，建议接头的型式如下： 横向接头拟采用带螺栓手孔的普通连接螺栓的接头型式，这种接头构造简单，施工方便，可以节省造价。也可以采用图 4.5 所示的榫接头形式。在装配中利用构件的自重进行榫接。榫接头也可以保证侧壁与底版、侧壁与顶板的准确定位。根据接头的剪力决定榫接头的数量。但接头的构造有些复杂。建议的接头型式如图 4.6 的直螺栓接头或图 4.7 所
29、示的弯螺栓接头。17 纵向接头纵向接头采用予应力紧固的防水接头，予应力方式采用钢棒紧固。其构造示意于图 4.8。在予留孔中插入 PC 钢棒后，在 PC 钢棒的两端，安装锚固夹具（锚固板、垫圈、螺帽） ，在 PC 钢棒的一端安装联接器及拉力杆，而后用中空千斤顶紧固。纵向接头是否可以采用如图 4.6 或图 4.7 所示的接头型式值得商榷。因为该接头型式结构简单，连接方便。但由于明挖法中的装配式衬砌在纵向接头连接的过程中，不存在外界（如盾构千斤顶）的纵向挤压力，全靠该种螺栓将较重的管段连接紧密是需要研究的。若采用这种接头是可行的，应采用接头端部是平的接头型式，如图 4.9 的下图所示。4.2 结构防
30、水横向接头的防水采用多道防水线，其构造如图 4.9 所示，但纵向接头的型式建议采用该图的下图所示。1、节段防水 节段防水采用防水混凝土自身防水，因为是工厂预制，质量可以保障。防水等级 B8。图 4.5 自行紧固的榫接头型式图 4.8 预应力紧固示意图图 4.6 直螺栓接头示意图图 4.7 弯螺栓接头示意图18图 图 4.9 接头防水构造图 4.11 接头止水沟槽尺寸 图 4.10 橡胶止水带的构造 2、橡胶止水带管段的最外道防水线是弹性橡胶止水带，由氯丁橡胶与水膨胀橡胶复合挤出硫化而成。其型式应为角部棱角分明的框形橡胶圈。橡胶止水带应延管段四周封闭设置。止水条压紧的方式，如图 4.10 所示。
31、为其预留沟槽的型式及尺寸可参考图 4.11。图 4.12 接缝密封条的型式橡胶止水带的型式除了可以采用图 4.10 的型式以外，也可采用和广州地铁区间隧道同样的型式。也可采用如图 4.12 的型式。2、内侧沟槽防水在接缝的衬砌内侧预制一沟槽，管段连接之后嵌入止水材料，可用水膨胀性材料，并且与混凝土要有很好的粘结性。3、接缝之间的防水措施在节段拼装完毕及内侧的沟槽也填塞完嵌缝材料之后，通过预留孔道向接缝注入防水材料，以达到接缝密封的效果。194、螺栓孔防水对于采用普通连接螺栓的接头型式，螺栓孔的防水采用螺栓孔防水密封垫圈如图 4.13 所示。密封垫圈可以采用预水膨胀的橡胶。图 4.13 螺栓孔防
32、水示意图5构件的制造及安装构件预制化技术的成败，是在施工管理上。严格的、良好的施工管理主要表现在构件的制造和安装工艺上。这 2 个环节应该给以充分的关注。构件的制造，最主要的是：构件尺寸的制造精度。过去在山岭隧道中，几次试验都以失败而告终的原因，这是其中之一。为了保证制造的精度，要对模板进行精心设计。构件的安装工艺，是预制技术中的另一个关键问题。特别是防水质量，与安装工艺有密切的关系。工程的安装作业可以考虑 2 个方案。方案一本试点工程的施工步骤（图 5-1）如下。 在开挖好的基底上，灌注铺底混凝土；其上安设支持底版的 H 型钢（H-250） ，用垫板调整高度及设置坡度；应该指出：设置 H 型
33、钢的另一个目的是在用螺栓纵向紧固时，能够减少一些构件紧固时的摩阻力； 在 H 型钢间，从 H 型钢顶向下 20mm，灌注填充混凝土； 安装预制构件前，在充填混凝土上用墨线划出中线，标出距底版两外面 50mm 的位置； 用 100t 吊车（或门式吊车）从运送车上取下构件，移到安装位置附近，一边微调，一边就位； 先安装底版，而后分别安装侧壁、中隔墙、顶板的各块体，用连接螺栓进行临时连接和定位； 重复的步骤，安装下一环，安装后与前已安装的前一环继续纵向连接。紧固已连接好的螺栓，到规定的紧固力； 在底版和充填混凝土间通过压注孔进行充填压注。 重复步骤，直到安装完成； 铺顶板防水层并回填。20（1）基坑
34、开挖（2） 铺底、铺设 H 型钢及填充混凝土（3） 安装底板（4） 安装边墙、中隔墙和顶板（5） 螺栓紧固（6） 底板压注砂浆（7） 敷设防水层21图 5-1 施工步骤在曲线地段及变坡点处，采用楔形环构件调整。方案二 采用二个单线整体矩形结构的施工方案（以单线为例）在基础上设置钢轨。基礎施工例在钢轨上按装台车。（8） 回填22在台车上放置构件。用绞车牵引移动。移动到安置构件的位置，用千斤顶顶起构件，把台车拉出。安装完成。23方案三 基本与方案一相同，但采用设置 PC 钢棒施加予应力进行纵向紧固。这样，原则上可以取消纵向的接头，而仅保留横向接头。接头的作业量大大减少。也是一个可以考虑的方案。其具
35、体施工步骤如下。在铺底混凝土上安设支持底版的 H 型钢（H-250） ，用垫板调整高度；在 H 型钢间，从顶部向下 20mm，灌注填充混凝土；安装预制构件前，在充填混凝土上用墨线划出中线，及距底版两外面50mm 的位置；用 500t 吊车从运送车上取下移到安装位置附近，一边微调，一边就位；地板用 PC 钢棒一边纵向拉紧，一边把 22 块底版都安装就位。在底版和充填混凝土间通过压注孔进行压注；底版安装完成后，分别安装侧壁、中柱、顶板的各块体，反复进行上下、纵向的 PC 钢棒的张拉作业。此时，一边配合作业的进展，一边进行顶替支挡的横梁等作业。直到安装完成。上述方法的精度，可以达到容许范围2mm 以
36、内。预制构件的上下张拉的施工步骤如下。埋在底版中的 PC 钢棒和侧壁、隔壁上部插入的 PC 钢棒用联结器连接； 构件的接触面涂好环氧树脂；粘着剂涂好后，用安装夹具把侧壁、隔壁临时连接好，而后安置顶板在顶板的固定部安设锚固夹具（锚固板、螺母等） 。接着设置油压千斤顶、座架，接好拉力杆。把千斤顶张拉到规定荷载，紧固螺母固定。张拉作业用 2 台千斤顶，在对称位置同时张拉。从顶板的锚固板上的关注孔压浆；压浆后，用砂浆填充张拉孔构件纵向张拉的施工步骤如下。从构件端部插入 PC 钢棒；在连接孔内，钢棒的两侧设置夹具（锚固板、垫圈、螺母、衬垫等） ；在 PC 钢棒的一端，设联结器，安设拉力杆；设置中孔千斤顶
37、，张拉后拧紧螺母等松弛千斤顶，取下千斤顶和拉力杆；PC 钢棒张拉后，进行压注。压注通过锚固板上的压注孔进行。24图 9 施工步骤打连续墙明挖、铺底混凝土安装底版安装附属设施安装墙、柱 施工完成拔出钢板桩等回填、拆除横撑侧部回填、拆支撑模筑混凝土、防水25三 建议实施方案1选点根据广州三号线的具体情况，选定地质条件相对较好的明挖地段，作为工程试验段，试验段长度，应尽可能长一些（最好不小于 300m） 。2预制构件采用钢筋混凝土制造，标号采用 C40，防水等级采用 B8。3结构采用矩形结构。首选单线矩形结构方案，次选上下二块方案，最后选顶板、侧壁、中隔墙及底版 5 块方案4接头形式根据不同结构形式
38、，分别选择螺栓紧固接头形式和纵向予应力紧固的接头方式。螺栓接头采用盾构管片的接头类型。5防水构件接头防水采用止水条及嵌缝方式。构件采用自防水方式。原则上不设外包防水层，如设建议采用喷涂防水层。6结构基础不管采用何种结构方案，结构基础均采用连续的工字钢或钢轨和铺底混凝土。并压注砂浆填充底版下的空间，以减少纵向可能不均匀下沉的影响。同时，钢轨还作为调整高程和方向的基准面。7安装采用具有 100t150t 级起吊能力的设备：吊车或门吊均可。也可采用滑轮方法。8施工方案根据结构形式，选择合理的施工方案。采用单线整体结构时，采用整体预制，整体安装，纵向予应力紧固施工方案（见施工方案二） 。采用上下二块结
39、构时，采用吊装，纵向予应力紧固，横向螺栓紧固施工方案。采用五块结构时，采用吊装，纵向、横向均用螺栓紧固或横向用螺栓紧固、纵向用予应力紧固的施工方案（见施工方案三或一） 。9回填等其他工序，包括回填等，均按一般明挖隧道处理。10接头试验26为了验证接头的可靠性，建议进行足尺接头的室内试验。11现场实验与量测为了验证整个结构的承载性能，建议在现场进行足尺结构试验及结构施工过程中的量测。在实施中，对结构要分阶段地进行量测。有些量测元件可能在制造构件过程中就要埋入，因此，应及早确定有关的量测内容和方法。12施工单位预制技术本来是一个相当成熟的技术，但如果组织管理不好，也会失败。严格的施工管理和高质量的构件制造工艺，可能是左右此次试验工程成败的关键。因此，选择一个好的施工单位的很重要的。四结语应该指出：明挖结构的预制技术，是最近几年开发出来的技术，是在传统技术的基础上发展起来的。它的主要优点是结构质量获得可靠的保证，施工速度可以大幅度地提高，施工向着工厂化方向迈进。我们在广州地下铁道中，把它作为一项重点技术予以推广和开发，是很有意义的。希望这个项目在总公司的领导和支持下，经过各方的努力，获得成功。 27
