叠合装配式综合管廊廊体拆分技术研究 陈小文 姚东方 吕朝乾 聂浩宇 １．中铁四局集团建筑工程有限公司 安徽合肥 ２３００２２； ２．美国科罗拉多大学波尔德分校 美国科罗拉多州波尔德８０３０３ 摘要：对于地下综合管廊的建设，采用预制的形式是大势所趋。结合工程实践，分别从廊体结构拆分节点的钢筋连 接、ＢＩＭ碰撞检查以及重组后结构的整体性和防水性等３方面，对城市地下综合管廊的结构进行拆分技术研究。通过有 限元模拟，对比分析了叠合装配式综合管廊和现浇混凝土综合管廊的混凝土应力、剪应力和钢筋应力云图以及极限承 载力，同时对廊体结构拆分节点进行了进一步优化，提出了一种新型的叠合装配式管廊结构形式，并在工程中得到成 功应用。 关继词：叠合装配式；综合管廊；叠合板；构件拆分 中图分类号：ＴＵ９４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００４．１００１（２０１８）０９—１６２８—０３ ＤＯＩ：１０ １４１４４／ｊ ｃｎｋｉ ｊｚｓｇ ２０１８ ０９ ０４９ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｕｎｌｉｎｋｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｌａｍｉｎａｔｅｄ ａｎｄ Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｔｙｐｅ Ｕｔｉｌｉｔｙ Ｔｕｎｎｅｌ ＣＨＥＮ Ｘｉａｏｗｅｎ ＹＡＯ Ｄｏｎｇｆａｎｇ ＬＯ Ｃｈａｏｑｉａｎ ＮＩＥ Ｈａｏｙｕ １．Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｎｏ．４ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｅｆｅｉ，Ａｎｈｕｉ ２３００２２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｏｌｏｒａｄｏ Ｂｏｕｌｄｅｒ，Ｂｏｕｌｄｅｒ，Ｃｏｌｏｒａｄｏ ８０３０３，Ｕ．Ｓ．Ａ 叠合装配式管廊结构体系是根据结构受力特点将廊体 拆分成标准预制构件，将经工厂规模化加工成型的叠合板 预制构件运输至施ｌ［现场，经拼装定位后浇筑混凝土形成 一２ 拆分关键技术研究 ２．１ 廊体结构拆分总体设计 根据地下综合管廊廊体结构特点，将管廊拆分为４大构 件：叠合式双层外墙板、叠合式双层中隔墙板、叠合式单 层顶板和底板。所有墙体均为双层板，顼板为单层板。所 有叠合板除局部节点外板厚均为８０ ｍｍ，叠合板预带ｌ＿长度 均为３ ｍ。具体说明如下： １）墙体下部与现浇底板连接区域内板刮薄至６０ ｍｍ， 个完整廊体，即采用预制结合现浇的方式建设地下综合 管廊的一种新型结构体系Ｕ－ｓ］。该结构体系经试验研究理论 分析证明其可靠性．经工程实践证明其实用性，能够达到 等同现浇的施工效果，施工速度快、效率高，节能环保， 可操作性强，能有效保证工程质量。 以实现节点连接；外墙迎水面顶部与顶板钢筋连接区域内 １ 工程概况 海口市是国家首批地下综合管廊建设试点城市之一， 目前海口正在加快推进地下综合管廊建设，其中标准段管 板刮薄为６０ ｍｍ，以实现节点连接；顶板与顶板连接区域 内，先拼装的顶板在连接区域内板厚刮簿至６０ ｍｍ，以实 现钢筋搭接。 ２）沿其管廊宽度方向的侧边设置的上翻导墙与叠合 式双层墙板连接，底板上翻导墙高度为加腋高度加外墙厚 度，此处为弯矩零点附近：上翻导墙与叠合式双层墙板连 接处设置有止水钢板。 ３）叠合板内每６００ ｍｍ设置１道桁架筋，保证叠合板在 连接和拼装后满足设计受剪性能要求。 ４）叠合式单层顶板通过ｕ形套箍与叠合式双层墙板形 成暗梁连接：在Ｎ￣Ｐ；２节管廊的叠合式单层顶板之间和叠合 式双层墙板之间分别设置凹槽和拼缝，然后＊ｇ￣ｇ２节管廊分 别通过设置在凹槽中的暗梁和拼缝处的暗柱连接，连接后 廊占总体管廊建设的６０％７０％。对标准段叠合装配式管 廊结构体系拆分的研究，为管廊建设提供了技术支持，提 高了生产效率，保障了工程质量和工期。 椰海大道西延段管廊东起海榆中线，西至长天路段， 里程桩号Ｋ７＋４４７．５～Ｋ１０＋ｌ９１．６，全长２ ７４４．１ ｍ，廊体 结构为单层双仓。荚安四横路、美安一纵路可采用叠合装 配式结构体系施工的里程桩号分别为Ｋ０＋２４０￣Ｋ０＋３８０ （１４０ｍ）、Ｋ１＋９４９ Ｋ２＋２１８（２６９ｍ）。 作者简介：陈小文（１９８１一），男，本科，高级工程师。 通信地址：安徽省合肥市蜀山区东流，￣ｇ＠．Ｒ２９８号 （２３００２２），、 电子邮箱：８２６０３６５９７＠ｑｑ．ｃｏｍ 收稿日期：２０１８—０５—０８ 的若干节管廊通过整体浇筑形成廊体（图１）。 ２．２ ＢＩＭ建模和钢筋碰撞检查技术研究 １）通过Ｒｅｖｉｔ软件建立ＢＩＭ模型，对叠合装配式综合 管廊进行排布，根据排布情况确定预制构件的生产量以及 圆２０１ ８．９．Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ 陈小文、姚东方、吕朝乾、聂浩宇：叠合装配式综合管廊廊体拆分技术研究 ■■■■■■●●●■●■■■■■●■●■■●■‘■｜目 ●■■ｚ ｚＺ＝：＝ ＝＝＝＝＝ 一 ’～ Ｉ¨ ｒ ｒ 图１叠合装配式三仓管廊截面 预制混凝土浇筑量（图２）。 图２通过ＢＩＭ技术进行叠合板排布 ２）通过ＢＩＭ模型，对叠合装配式管廊进行钢筋碰撞检 查，对结构拆分进一步优化（图３）。 ③ Ｉ 注：１一现浇底板；２一叠合式双层外墙板；、３一叠合式双层中隔墙板；４一叠合式单层顶板 图３钢筋碰撞检查 ２．３节点钢筋连接 预带ＩＪ结构体最重要的环节是节点连接，而钢筋连接 是节点连接的重中之重，故而对节点处钢筋连接形式的研 究势在必行。叠合装配式管廊共分为６大节点：外墙板一底 板、中隔墙 底板、外墙．顶板、中隔墙一顶板、墙板一墙板、 顶板一顶板。其中墙体．底板采用预留插筋搭接锚固方式， 墙体．顶板采用ｕ形套箍连接方式，墙板．墙板连接后置钢筋 笼形成暗柱，顶板．顶板连接后置箍筋和角筋形成暗柱。 １）叠合式双层外墙板由迎水面面板和背水面面板通 过钢筋骨架连接组成，迎水面面板相对于背水面面板的一 面的上端和下端的板厚分别变薄形成凹槽，背水面面板标 高小于迎水面面板标高。面板中竖向分布钢筋呈倒ｕ形布 置，水平分布筋呈环形布置，中间用桁架筋连成整体。叠 合式双层中隔墙板与外墙板形式类似，由２块面板组成，中 间用桁架筋连成整体。叠合式单层顶板为单面板，其上下２ 层纵向分布筋和水平分布筋均为环形布置，中间用桁架筋 连接（图４）。 ２）中隔墙．顶板与外墙．顶板节点连接大致相似，节点 连接各呈现Ｔ、Ｉ１形，两侧顶板水平钢筋呈环形布置，墙体 筋 筋 叠合 单面板厚度 单面板厚度 图４叠合板竖向剖面 竖向受力筋呈倒插ｕ形布置，通过锚固实现节点连接，拼 装完成后，此节点处绑扎角筋和加腋筋（ ５）。 ｛‘ｌ‘Ｌ 叠合ｒ 墙板Ｉ； 雾 ；／Ｉｌ螺 ＼栓格 ｋ锚构１·ｒＩ固钢． 筋１．Ｉ 层顶板 图５上部节点连接 ３）墙体与底板连接采川底板Ｌ预留插筋进行搭接锚 固，节点呈Ｌ、上形，其锚固长度取拆分设计长度，现浇底 板上翻导墙高度为外墙墙厚加腋角高度（图６）。 后浇混凝土 后浇混凝土 筋 叠 萋 ，叠受合力墙钢 ｊ墙板 季 翻／，格构浆 ｆＫ钢板 ．× 加腋筋 ≯ ＿． ． ，． 图６下部节点连接 ４）墙板．墙板连接，在拼装完成后，］：墙体空腔内放 置成型的钢筋笼形成暗柱，暗柱长边尺寸不小于构造暗柱 的抗震锚固长度，短边尺寸与管廊侧壁现浇部分的厚度一 致，以此增加节点刚度，拼装缝处镶嵌橡胶止水条以达到 防水效果。顶板一顶板连接通过在连接区域内凹槽后置箍筋 和角筋形成暗梁，暗梁的长度根据拆分设计要求确定，高 度为丁贞板水半筋排距：拼装缝处镶嵌橡胶止水条以达到防 水效果（图７）。 ２．４有限元模拟分析技术研究 建７Ｊ２ＡＢＡＱＵＳ损伤塑性模型，该模型当中混凝土为单 建筑施工·第４ｏ卷·第９期圆 陈小文、姚东方、吕朝乾、聂浩宇：叠合装配式综合管廊廊体拆分技术研究 ■■■■■■■■●■■■■■■●■■●■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■Ｅ＝ 观 口 嬲 Ⅱ ， ｉ照０ ＃一 一ｌ¨： ‘一 （ａ）墙扳一墙板连接 水混凝士填充 后乒角筋 ／后置箍筋 图８钢筋混凝土应力云图 藿譬 叠台式单层顶板面 叠合式单层顶板 表２极限承载力 （ｂ）顼板 顶板连接 浇筑方式 加载条件 加腋 极限承载力／ｋＮ 图７横向连接 ４ｑ】．７ 现浇 环向加载 不 ４７６ ２ 轴拉压衙载作用下的本构关系，同时为了让混凝土单元更好 ４４Ｏ．８ 预制 环向加载 地表 … 性特性，设置Ｊ 混凝士单元的拉伸损伤和压缩 不 ４０４．６ 损伤特性。本模型 ｆ 的铡筋采用了 向同性弹塑性材料模 ，其在多轴应力状态下满足Ｍｉｓｅｓ屈服准则，在反复衙载 ３）与整体预制管廊相比，该体系不仪能够满足单仓、 作日ｊ下其强化准则采用丫随动强化模型。拼缝面是预制结 单层双仓、双层四仓等多利，标准结构断面形式， 且能实 卡句有别１ 观浇结构的重要特征之一，该拼缝面的处理关系 现非标段管廊的预制装配建设。 剑有ｌ５艮死模型能否反映预制拼装结构的特点。拼缝面处的 ４）预制构件标准化生产，提升了廊体外观质量，可以 混凝土结构单元在试件的受力全过程中主要起传递 力、 免装修；安装工程的埋件提前预埋，减少丫后期安装时的 翦力币ｕ弯 的作川。基于此，叠合板预制构件与 浇的叠 开槽工程量，加快了设备安装的进度。 面采川 对应接触面卜设置接触单元进行模拟（表１）。 ４ 结语 表１有限元参数 叠合装配式管廊结构体系能够起到方便施一１ 、降低 编号 加载方式 浇筑方式 加腋情况 成本的效果，同时提高了管廊结构的防水质量、减少了安 １）Ｉ 环向加载 整体浇筑 有 全风险；管廊混凝土浇筑不依赖于模板，节约小 乍 人 Ｉ）２ 环向加载 整体浇筑 无 员投入，缩短工期、降低成本，且连接简单，运输方便， １）３ 环向加载 叠合装配式拼装 有 组装快捷，可大大提高过程中的施工效率；在实施时，可 １）４ 环向加载 叠合装配式拼装 无 以免去模板支架作业，火大降低传统支架在施 ］二过程中的 安全风险和隐患，节能环保，符合绿色施工的理念：管廊 由 表分析（１划８、表２）可知： 内受力主筋均预埋于预制构件内，减少现场钢筋绑扎工作 １）仃无加腋时，叠合装配式管廊的极限承载力比现浇 量，降低投入，缩短工期。本研究可以作为预制叠合板施 混凝土综合管廊低ｌ０％～ｌ ５％，故在拆分过程中需要适当 工标准化案例，为以后其他预制叠合板施工提供参考，为 增大叠合装配式管廊连接钢筋的面积。 国家预制装配式管廊规范的编制提供有力依据。 ２）取消『Ｊｕ腋将使其极限承载力降低约３％。此外，取 消加腋将使得综合管啷住＂裂后的结构刚度显著降低，故 参考文献 征拆分过程中若取消加腋，则需要对节点进行优化补强。 【１】贾志恒，陈战利，李雯琳．城市地下综合管廊的现状及发展探索…． 江西建材．２叭６（２２）：６—７． ３ 叠合装配式管廊施工的先进性 【２］王佥卿，庞永祥，郭￣－Ｒ－，．预制预应力混凝土叠合板短线法生产与安 １）实现建筑产业化“人变革：手工～机械、工地一工 装技术［Ｊ］．施工技术，２０１６，４５（Ｉ６）：ｌ４—１７． 厂、施Ｊ二一总装、农民工一产业工人、技术工人一操作工 【３】钱诚，付光辉．综合管廊在我国推广关键影响因素研究［Ｊ］．价值工 人，产能火、自动化程度高，可同时供应多条管廊拼装施 程，２０１６，３５（１ ８）：２２２—２２４． ｊ二，加快管廊ｉ施工进度，缩短工期。 ［４】张阳．综合管廊兼顾人防设防的重要意义与防护重点分析［ＪＪ．中小 ２）减少现场支模和钢筋绑扎作业量、现场现浇混凝 企业管理与科技（上旬刊），２０１６（６）：ｌ０６—１０７． 士工程量，人幅发减少ｒ施工现场的工人用量，缩短了工 ［５］白海龙．城市综合管廊发展趋势研究［ＪＪ．中国市政工程，２０ｉ ５（６）： 期，有利于文明施［和环境保护。 ７８—８１．９５． 圆２０１８·９－Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
