装配式地铁建筑
1. 装配式运用在地铁建筑的必要性和可行性
1) 必要性
1) 装配式建筑发展史
2) 地铁大发展
3) 施工周期长
4) 事故频发
2) 可行性
5) 盾构技术成熟,应用实例
6) 其他装配式
7) 地下结构设计关键点:安全性、防水。
2. 装配式应用的部位
1) 盾构区间
2) 三圆(双圆)盾构车站
3) 车站内部隔墙—大板体系a管线b防火
4) 装配式楼梯
3. 装配式地铁建筑应用展望
1) 矿山法暗挖车站装配式衬砌
2) 明挖车站装配式a顺做b逆做c无柱的可能d断面若为圆形受力好,与城市综合管沟结合的可能
3) 改扩建的可能
4) 由解决个别问题走向工业化、无人化、人性化、可持续、环保
4. 装配式地铁建筑良好应用的前提之一——标准化设计
5. 推广存在技术问题
1) 设备落后,人力资源廉价
2) 相关科研不够
3) 地下环境复杂多样,不利于标准化
4)
用在工厂或工地预制的构件拼装而成的隧道衬砌。装配式衬砌与整体式(模筑)衬砌比较,可以减轻工人的劳动强度,节约劳动力,降低建筑材料消耗和提高衬砌质量。一般地说,装配式衬砌的造价较低,施工进度也较快。由于衬砌拼装就位后,几乎就能够立即承重,拼装工作可以紧接隧道开挖面进行,因而缩短了坑道开挖后毛洞的暴露时间,使地层压力不致过大;而且不用临时支撑,有助于机械化快速施工和工业化生产。采用装配式衬砌是地下工程的发展方向之一。
圆形隧道装配式衬砌的结构材料有混凝土、钢筋混凝土、铸铁、铸钢、钢板和混凝土等。钢筋混凝土管片衬砌(见图[装配式钢筋混凝土管片图])的构件形式,有箱形管片和板形管片。素混凝土衬砌则多做成刚性砌块。砌块最适用于较小直径或含水量较低的稳定地层内,各块间接缝的防水需要妥善处理。砌块式结构的施工拼装速度快,费用较低。管片则适用于不稳定地层各种直径的隧道内,其纵向和环向管片间都通过螺栓相联结,中间设置防水层嵌缝,防水性能较有保证;但拼装速度降低,施工费用增加。单线地下铁道的装配式管片衬砌环一般可分为6~8块;双线地下铁道可分为8~10块构件;小断面隧道可只分为4~6块构件。分块原则要考虑结构的柔性和防水要求,并根据管片的制作、运输和安装等方面的因素确定,使管片尺寸和拼装都达到高精度。拱顶处设置封顶管片。由于施工方便和受力需要,趋向于采用径向楔入或纵向插入式的封顶管片。
管片衬砌各环间的纵向联结方式有通缝和错缝两种。所有衬砌环的纵缝对齐的称为通缝;而环间纵缝互相错开,犹如砖砌体一样的称为错缝。通缝拼装方便,但错缝的整体性较好。砌块间接头用球铰式、榫槽式或销钉式等;管片间接头则由双排或单排螺栓联结。为增加结构柔度,采用位于断面三分之一处的单排螺栓居多。接头防水是装配式衬砌的关键问题,除要求管片制作保证精度,以尽量消除初始缝隙外,接头本身要有防水措施。当采用多道防水接头构造时,其第一道为防水密封垫,具有良好的弹性变形性能;第二道为内侧嵌缝槽,最好在隧道变形已趋基本稳定时再做;必要时可再添设第三道灌浆孔,待隧道变形稳定后进行灌浆。实际工程视重要性而采取一道至多道防水措施。
在用盾构法施工的圆形隧道中,广泛采用了装配式管片衬砌。在施工阶段作为临时支撑使用,并承受盾构千斤顶顶力和其他施工荷载;竣工后则作为永久性承重结构,并防止泥水渗入。必要时可在其内部灌筑混凝土或钢筋混凝土内衬,以提高隧道的防水能力,修正施工误差,并起装饰作用。
在用矿山法施工的隧道中,当地质条件允许并有施工场地和相应的机械设备时,也可采用装配式衬砌。马蹄形装配式衬砌,可由数块管片或砌块拼装而成。还有采用石块砌筑边墙,顶拱用一整块半圆拱或两块三铰拱构件组成直墙拱形衬砌。
用明挖法施工的地下结构,更适于采用装配式衬砌。当具有一定的运输和吊装能力时,对无水地层或解决好接头防水措施后,都可以大力推广。也可以先装配内层为一次衬砌,再以它为模板,在其外层再灌筑一层现浇衬砌。此外,采用结构装配而接头为现场灌筑的装配-整体式衬砌,在保证防水条件下,可以增大结构的整体刚度。
装配式衬砌结构,除承受岩土地层压力等荷载以外,还须验算构件运输和拼装时的施工受力条件。结构计算应考虑接头刚度对衬砌受力和变形的影响。土质隧道的装配式衬砌,设置接头以后结构变柔,使沿衬砌周边的地层压力分布趋于均匀,可以改善衬砌受力性能,降低材料消耗。
侯学渊
5.4 水平结构设计
5.4.1 地下结构楼板设计应采取与施工状态相符的计算模型进行内力分析,并应与围护结构可靠连接,满足施工阶段和正常使用阶段的各种功能要求。
5.4.2 地下结构楼板宜采用梁板式或格梁式,当有可靠措施时也可采用整体装配式。
5.4.3 采用全逆作法设计的现浇钢筋混凝土结构楼板厚度不应小于120mm。
5.4.4 全逆作法设计时,楼板上预留的洞口不宜设在结构的边跨,洞孔的长边尺寸或直径不宜大于300mm,当大于300mm时,应采取加强措施。
5.4.5 全逆作法或半逆作法设计时,楼板结构不宜有大面积的错台,当结构设计不能避免时应采取适当的措施保证水平力的传递。
5.4.6 全逆作法或半逆作法设计时,梁板结构不宜设置结构缝,当必需设置时,应考虑楼板传递水平力的需要,设置传递水平力的机构或构件。
5.4.7 当地下结构楼板采用整体装配式时,应符合下列要求:
1 楼板每层宜设置钢筋混凝土整浇层。现浇层厚度不应小于60mm,混凝土强度等级不应低于C25,并应双向配置直径8~10mm、间距150~200mm的钢筋网,钢筋应锚固在梁、柱及墙内。
2 楼板的预制板缝宽度不应小于40mm,板缝内应配置钢筋且贯通整个结构单元,预制板缝的混凝土强度等级应高于预制板的混凝土强度等级,且不应低于C25。
3 预制板的选择及建筑构造做法应满足有关规范对建筑防火、耐久性等其它要求。
5.4.8 采用半逆作法设计,有叠合构件时应按叠合构件的计算原则进行相关计算,整体装配式楼板开有大洞口时,应采用考虑梁轴向变形的计算模型进行相关的内力分析。
5.4.9 剪力墙在楼板处应设置通长的暗梁,暗梁配筋应能满足施工阶段构件变形及强度要求,并与洞口处的连梁钢筋贯通且不小于连梁的配筋面积。