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1、如有帮助，欢迎下载支持!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2845%。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
2、175200mm,改为150mm。这样使隧道外径变为3950mm。此外，为减小二次衬砌厚度，采用喷23mm树脂的方法，使外径从3.8m,变为3.4m,减小0.4m。这样，开挖土方量减少25%,工期缩短40%。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4.8m改为4.75m,减小了5cm。在舞子隧道的通风横洞（断面积80m2）中，在一次衬砌的（15cm）上，增喷5cm的高强喷混凝土，而取消了厚35cm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
3、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，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
4、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。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
5、，长尺寸方向发展。如日本的瓦斯管道的管片宽度从0.2m改为1.2m,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，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
6、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。地下铁道区间明挖结构预制技术的研究论证报告（初稿）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
7、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6m, 一块板的大小是八一77寺下又卜打一卜工法断面因J/ 匚八 7 ：TL邛中K版；鼻5cm）瑟曜味口疗 J 一卜鼻西30cm: j捣
8、固，使与混凝土成一体。隧道是双车道的，施工长度约宽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%。隧道开挖后，能够立即施工仰拱，从而能够控制底部的变形螺栓连 10cm 1-2）较 预制板图1-2预制板兼模板再用心搔号f八一了ru牛中工卜危否取“付岬TS。1！子*新及 TttfLJTSK. BflrtLt卜卓加门楠幡工事玄容易二T更）在 类似的 筋混凝 注混凝 面喷射图1-1仰拱预制板的修筑方法山岭隧道的二次衬砌中，也开发出预制板兼模板的技术。预制板是钢土板。主筋从板背面伸
9、出，现场灌土时与之成为一体。开挖后，向岩混凝土，沿内壁架设钢架（间距12m）,使用专门机具把预制板用接到钢架上。预制板上设有直径的孔，用以灌注混凝土。此法（图采用活动模板灌注混图1-3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。具装配预制内衬的概貌示于图1-3。图中显示出安装机械的状态。1.07813TB13.7日1,076H rH一 一 1 .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图1-4拱部预制块的施工例图1-5同上施工现场例预制构件模筑混凝土2,全部预制技术日本
10、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%左产图1-6一箱形结构的预制构件件的划分制壬图1-8单跨矩形结构的划分图1-7拱形结构的预制构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 8是矩形结构
11、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。顶板和底版的构件的构造示于图1-9。构件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
12、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侧壁构造侧壁与角部的接头下面的几个事例（图1-121-15）,也是日本场合采用的事例。图1-12矩形整体结构及接头例图 1-11在不同矩形整体结
13、构例（采用浮放轮的安装技术）图1-14双联拱结构例（由拱部、曲墙及中隔墙5个构件构成）图1-15 矩形整体结构装配式钢筋混凝土衬砌主要用于 装配式衬砌的各构件是可以互易图 1-16二.，.w：上 管片装配式衬砌例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。4面赠芦版前苏联的铁路隧道也曾采用过装配式衬砌。修建圆形隧道。这是因为当隧道轮廓为圆形时,的，在一环衬砌中的构件类型可以最少。图1
14、-17装配式衬砌构造例图1-16是采用管片形式的构件，具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。特别值得提出的是：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。如有帮助，欢迎下载支持!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
15、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。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，因此圆形预制管片技术发展极为迅速。另外一个可能构件预制化的结
