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【摘 要】 南京市纬三路过江通道是目前国内最长的双管双层盾构隧道，为满足通风及防灾要求，隧道内部设有排烟通道。排烟通道由传统现浇混凝土隔墙优化成预制隔墙，采用有钢结构支撑的预制配筋混凝土墙板作为隔墙结构，预制隔墙板和钢龙骨支撑结构，满足使用功能、承载力和耐久性要求，可以有效提高施工灵活性，加快施工速度，经过安装对其钢龙骨的焊接和预制隔墙板的安装质量的控制进行优化研究，总结出适合工程施工的施工方法和施工工艺。
【关键词】 盾构隧道;排烟通道;预制隔墙
工程概况及优化设计的背景
南京纬三路过江通道工程位于南京长江大桥和纬七路过江通道之间，距离南京长江大桥约5.0km，南北线长度分别为4134m和3557m，双线隧道线路全长7.363km。南京市纬三路过江通道直径14.93m，是目前国内最长的双管双层盾构隧道。为满足通风及防灾要求，隧道内上部行车道侧面设有排烟通道，在国内隧道设计中尚属首例。
排烟通道的创新设计带来了新的施工问题。工程采用2台泥水加压平衡盾构机，根据盾构施工要求，盾构机泥水管需放置在排烟通道底部（图1）。当盾构机施工完毕，泥水管线拆除时必须经由车道纵梁上方，因此排烟通道隔墙施工时必须预留拆除空间。根据初步分析，每100m隔墙需预留10m的拆除空间。
南京市纬三路过江通道的服务对象为2014年青奥会，根据工期分析，内部结构施工必须与盾构掘进施工完全同步才可能保证工期。按照工期安排，盾构掘进到达后，尚有600m上层隔墙需施工，而施工工期仅2个月，工期相当紧张。排烟通道隔墙的施工速度成为隧道总工期的控制性因素之一。
图1 盾构隧道横断面及管线布置图
近年来，新型隔墙材料和施工方式不断出现，使预制隔墙技术得到了深入研究和广泛应用。在民用建筑工程当中，内隔墙常采用“轻钢龙骨+轻质防火隔墙”，施工速度快、劳动强度低。加快结构施工速度可以采取增加施工人员，提高机械化程度等方式，但最合理的方式是采用“模块化、预制化”的设计方式，从根本上解决影响施工速度的限制因素，因此本隧道采用预制隔墙板施工技术。
1.工程实际情况
本工程现已完成第1联、第二联28m排烟通道侧钢龙骨和预制隔墙板的试架焊接安装，针对试验段的焊接安装主要存在以下几个问题：
（1）由于管片为通用环楔形管片，采用全圆周错缝拼装工艺，导致管片中心与隧道的设计中心偏离和安装基座的防撞侧墙施工误差，竖向钢龙骨的长度与现场实际情况不符，预制隔墙板安装出现几何处尺寸误差;
（2）竖向龙骨水平支撑采用预埋钢板和后锚固焊接，钢板安装时锚栓的安装安装误差要求很高，施工速度缓慢;
（3）钢龙骨焊接和预制隔墙板在安装的过程中比现浇法施工节约了人力和工程量。
（4）预制隔墙板竖接缝间封堵砂浆施工空间狭窄，不便于施工。
（5）如何控制好钢龙骨和预制隔墙板质量成为重点难点。
2.预制化设计方案对比分析
排烟通道隔墙最早采用了现浇混凝土隔墙设计方案，墙厚150mm，高4.05m，墙内竖向钢筋植入隧道管片。隔墙现浇施工时，钢筋绑扎、支模浇筑工程量大，作业人员多，作业时间长，另外由于泥水管需要拆除，因此排烟通道隔墙施工时必须预留拆除空間。施工工作空间狭窄，施工难度特别大，对工程完成工期起到了制约的因素。
现浇钢筋混凝土隔墙，在施工可行性、施工安全与施工速度等方面均有一定的优势，预制排烟通道隔墙完全可以与上层车道板同步施工，保障施工进度。在吊装预制板的同时，可以布置人手浇筑竖向接缝、安装防火板，可以进一步减少施工时间。根据隔墙预制化设计技术结果，进行详细设计后发现，预制排烟通道隔墙比原现浇隔墙在钢筋、混凝土及植筋用量上均有所减少，钢龙骨用量有所增加。综合比较，排烟通道隔墙预制化设计后节约了总工程量，降低了工程造价，最主要不受场地控制，便于工厂化作业。
排烟通道隔墙预制化方案需综合考虑墙板承载能力、变形及防火等方面的要求。根据设计要求，排烟通道隔墙在正常使用时，需承受风荷载1.5kN/m2;根据消防专题研究，发生火灾时，隧道内最高温度为350℃，耐火极限2.0h。不同于一般建筑中隔墙，排烟通道隔墙是一个承载结构，工作环境较差。排烟通道隔墙宜采用有钢结构支承的预制配筋混凝土墙板作为隔墙结构，以保证结构受力与消防设计的需要。
3.施工工艺
3.1预制隔墙施工工艺
预制隔墙设计采用钢结构支撑的预制配筋混凝土墙板方案，结构布置如下：
（1）采用钢龙骨作为结构主要承载结构，解决结构受力问题。竖龙骨柱脚与上层行车道纵梁后浇区预埋件焊接连接，柱顶通过转接件与盾构管片上的后植锚栓固定的预埋板连接。竖钢龙骨之间布置水平龙骨，以安装预制墙板（图2），水平龙骨间距根据预制隔墙板的大小、排列确定，在洞口处适当增减。水平龙骨与竖向龙骨采用焊接连接，焊缝高度为6mm。
图2 排烟通道预制隔墙正立面图
（2）用配筋混凝土墙板作为墙体结构，有一定的承载能力，可以承受风压作用，并满足消防要求。
（3）通过墙板接缝构造设计，解决墙体密封问题。排烟通道预制隔墙侧立面布置如图3所示。
图3 排烟通道预制隔墙侧立面图
（4）预制隔墙板采用配筋混凝土墙板，构造如图4所示。墙板通过牛腿安装于水平龙骨顶面，安装就位后将牛腿处埋件1与水平龙骨焊接固定，板内预埋件2通过连接件与竖龙骨焊接固定。安装于行车道侧的防火装饰板通过其自身龙骨采用膨胀螺栓与预制隔墙板连接。
图4 预制隔墙板构造图
3.2节点施工工艺
（1）龙骨连接节点施工
纬三路盾构隧道纵坡设计有一定坡度，最大坡度4.25‰，但墙板必须沿铅垂方向安装。为满足这一要求，所有竖龙骨均沿铅垂方向安装，即垂直于防撞墙上表面;水平龙骨沿水平线安装，间距与墙板宽度相同。受坡度影响，竖龙骨两侧相邻水平龙骨间会出现有小尺寸错位（图5）。 （2）预制墙板接缝施工
排烟通道隔墙每隔30m左右设置一个排烟孔，用于隧道内烟气外排。为防止大面积漏气，影响排烟效果，针对预制隔墙板各接缝处均设计了密封方法。考虑坡道影响，预制墙板与隧道管壁有一定的夹角，其顶部接缝设计如图6a所示：顶层墙板与管片间预留一定的空隙，方便安装，同时也防止墙板与管片碰撞;安装定位后首先贴近盾构管片安装发泡聚乙烯棒，然后在墙板与盾构管片间灌入水泥砂浆填实。灌入水泥砂浆之前，板外需做临时支挡，防止水泥砂浆溢出。由于现场至顶部施工空间狭窄，采用小型注浆机对其进行封堵，起到密封的效果。
图5 水平龙骨连接节点
墙板底部安装于防撞侧石顶面，由于隧道本身具有一定坡度，预制隔墙板为水平安装，墙板底部与防撞侧石之间会出现一条三角形狭长的缝隙。为防止板底水泥砂浆从缝隙处漏出，在钢龙骨与防撞侧石间预留约50mm空隙，底层墙板底侧预制一拼接段，用以挡住嵌縫砂浆（图6b）。安装时，将拼接段插入预留空隙，并在墙板底部顺板宽方向打入楔子，使隔墙上部与盾构管片顶紧，楔子之间采用水泥砂浆填实。
图6 预制隔墙板接缝处密封做法示意图
墙板间水平接缝采用企口，如图7a所示，下层板顶平缝位置满铺水泥砂浆后安装上层板，砂浆应饱满，以安装时缝隙间挤出砂浆为宜。墙板间竖向接缝均位于竖龙骨前侧，如图7b所示，在单块墙板侧面正中预留半圆孔，墙板安装完毕后，首先紧贴竖龙骨安装发泡聚乙烯棒，然后在板外做临时支挡，最后用水泥砂浆灌缝。在两半圆孔位置形成的圆柱形砂浆，可以有效封堵竖向缝。竖向接缝可与顶部接缝同时施工。
图7 预制隔墙板接缝处密封做法示意图
（3）变形缝处理。盾构隧道内部结构约每30m左右设置一联，联与联之间设置一道变形缝，用于解决不均匀沉降问题。预制隔墙在通过变形缝位置也需要做到结构隔断，变形缝处作法如图8所示：变形缝位置设置墙板跨过变形缝位置，该墙板顶面搭接到另一竖龙骨处，墙板与根龙骨采用大孔连接方式的螺栓连接，允许墙板在有限范围内的变形。墙板间竖向接缝间以沥青木丝板填充。
图8 变形缝处做法示意图
4.施工过程安全质量控制
1、钢龙骨及预制隔墙板安装涉及的所有钢构件均采用Q235B级钢，所有钢材的力学性能及各种化学元素含量的合格证必须分别符合相应的国家现行标准的规定。钢构件加工前要放大样，校核尺寸后方可下料。对所有封闭截面构件的端部应焊接厚度不小于4mm的钢板封闭，焊缝要密封，封闭前要确保管内没有积水和潮气。
2、钢结构表面处理前，必须清除表面所有的可溶盐、油脂、钻孔液，磨平焊缝及尖锐边缘、去除焊渣和切割液及其他污物，对其进行除锈处理，除锈等级为Sa2.5（非常彻底）。
3、防腐涂层采用环氧富锌底漆2遍，干膜厚度为100um，环氧云铁中间漆2道，干膜厚度为60um，外涂厚型防火涂料，耐火极限为2.0h。钢构件出场前，工地焊接部位及两侧各100mm范围内，不需要进行涂装，并在焊接完成后补涂防腐、防火涂层。
4、钢构件之间采用角焊缝连接，焊缝均为满焊，图纸没有明确要求时焊缝高度为4mm，焊条采用E43系列型号的焊条。所有焊接材料、焊接工艺应满足《建筑钢构件焊接技术规程》JCJ81的规定。
5、竖龙骨柱顶后锚固埋件采用后扩底柱锥式锚栓M10与盾构管片连接，锚固深度60mm，锚栓采用有机械振键效应的后扩底锚栓，锚栓材质为8.8级钢，安装完成后应可通过标志线来检查是否正确安装到位，锚栓应配有专用钻头，钻头及凸形扩孔能够一次成型，锚栓应具有防腐蚀性能，热镀锌层厚度不小于45um。
6、预制隔墙板安装时应使用专用工具和设备进行，当墙板上有油污时，应在安装前将其清除，板缝应严密，粘贴应牢固。
7、隔墙板安装过程中要控制好板面平整度。
8、在墙板上钻孔、开洞或固定物件时，必须待板缝内水泥砂浆达到设计强度后进行。
5.结语
纬三路盾构隧道排烟通道隔墙采用预制隔墙代替原设计现浇混凝土隔墙，在满足使用功能、承载力和耐久性要求下，具备较大的技术经济优势，便于工厂化作业生产，可以有效提高施工灵活性，加快施工速度，保障工程安全质量，可在盾构隧道内部结构设计中进行推广应用。
参考文献：
[l]陈馈，洪开荣，吴学松.盾构施工技术[M].北京：人民交通出版社。2009.
[2]张风祥，付德明，杨国祥.盾构隧道施工手册[M].北京：人民交通出版社.2005.
[3]周文波.盾构法隧道施工技术及应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.
[4]顾国明，陈卫平.大型泥水盾构越江隧道施工技术[J].建筑机械化，2008，29（10）：52—58.
[5] GB5011-2006.建筑设计防火规范[S].
[6]黄俊，赵爽，李勇，赵光，张忠宇，马明.双层盾构隧道侧向排烟通道隔墙预制化设计技术建筑科学，U45;TU921;TU94+1
【关键词】 盾构隧道;排烟通道;预制隔墙
工程概况及优化设计的背景
南京纬三路过江通道工程位于南京长江大桥和纬七路过江通道之间，距离南京长江大桥约5.0km，南北线长度分别为4134m和3557m，双线隧道线路全长7.363km。南京市纬三路过江通道直径14.93m，是目前国内最长的双管双层盾构隧道。为满足通风及防灾要求，隧道内上部行车道侧面设有排烟通道，在国内隧道设计中尚属首例。
排烟通道的创新设计带来了新的施工问题。工程采用2台泥水加压平衡盾构机，根据盾构施工要求，盾构机泥水管需放置在排烟通道底部（图1）。当盾构机施工完毕，泥水管线拆除时必须经由车道纵梁上方，因此排烟通道隔墙施工时必须预留拆除空间。根据初步分析，每100m隔墙需预留10m的拆除空间。
南京市纬三路过江通道的服务对象为2014年青奥会，根据工期分析，内部结构施工必须与盾构掘进施工完全同步才可能保证工期。按照工期安排，盾构掘进到达后，尚有600m上层隔墙需施工，而施工工期仅2个月，工期相当紧张。排烟通道隔墙的施工速度成为隧道总工期的控制性因素之一。
图1 盾构隧道横断面及管线布置图
近年来，新型隔墙材料和施工方式不断出现，使预制隔墙技术得到了深入研究和广泛应用。在民用建筑工程当中，内隔墙常采用“轻钢龙骨+轻质防火隔墙”，施工速度快、劳动强度低。加快结构施工速度可以采取增加施工人员，提高机械化程度等方式，但最合理的方式是采用“模块化、预制化”的设计方式，从根本上解决影响施工速度的限制因素，因此本隧道采用预制隔墙板施工技术。
1.工程实际情况
本工程现已完成第1联、第二联28m排烟通道侧钢龙骨和预制隔墙板的试架焊接安装，针对试验段的焊接安装主要存在以下几个问题：
（1）由于管片为通用环楔形管片，采用全圆周错缝拼装工艺，导致管片中心与隧道的设计中心偏离和安装基座的防撞侧墙施工误差，竖向钢龙骨的长度与现场实际情况不符，预制隔墙板安装出现几何处尺寸误差;
（2）竖向龙骨水平支撑采用预埋钢板和后锚固焊接，钢板安装时锚栓的安装安装误差要求很高，施工速度缓慢;
（3）钢龙骨焊接和预制隔墙板在安装的过程中比现浇法施工节约了人力和工程量。
（4）预制隔墙板竖接缝间封堵砂浆施工空间狭窄，不便于施工。
（5）如何控制好钢龙骨和预制隔墙板质量成为重点难点。
2.预制化设计方案对比分析
排烟通道隔墙最早采用了现浇混凝土隔墙设计方案，墙厚150mm，高4.05m，墙内竖向钢筋植入隧道管片。隔墙现浇施工时，钢筋绑扎、支模浇筑工程量大，作业人员多，作业时间长，另外由于泥水管需要拆除，因此排烟通道隔墙施工时必须预留拆除空間。施工工作空间狭窄，施工难度特别大，对工程完成工期起到了制约的因素。
现浇钢筋混凝土隔墙，在施工可行性、施工安全与施工速度等方面均有一定的优势，预制排烟通道隔墙完全可以与上层车道板同步施工，保障施工进度。在吊装预制板的同时，可以布置人手浇筑竖向接缝、安装防火板，可以进一步减少施工时间。根据隔墙预制化设计技术结果，进行详细设计后发现，预制排烟通道隔墙比原现浇隔墙在钢筋、混凝土及植筋用量上均有所减少，钢龙骨用量有所增加。综合比较，排烟通道隔墙预制化设计后节约了总工程量，降低了工程造价，最主要不受场地控制，便于工厂化作业。
排烟通道隔墙预制化方案需综合考虑墙板承载能力、变形及防火等方面的要求。根据设计要求，排烟通道隔墙在正常使用时，需承受风荷载1.5kN/m2;根据消防专题研究，发生火灾时，隧道内最高温度为350℃，耐火极限2.0h。不同于一般建筑中隔墙，排烟通道隔墙是一个承载结构，工作环境较差。排烟通道隔墙宜采用有钢结构支承的预制配筋混凝土墙板作为隔墙结构，以保证结构受力与消防设计的需要。
3.施工工艺
3.1预制隔墙施工工艺
预制隔墙设计采用钢结构支撑的预制配筋混凝土墙板方案，结构布置如下：
（1）采用钢龙骨作为结构主要承载结构，解决结构受力问题。竖龙骨柱脚与上层行车道纵梁后浇区预埋件焊接连接，柱顶通过转接件与盾构管片上的后植锚栓固定的预埋板连接。竖钢龙骨之间布置水平龙骨，以安装预制墙板（图2），水平龙骨间距根据预制隔墙板的大小、排列确定，在洞口处适当增减。水平龙骨与竖向龙骨采用焊接连接，焊缝高度为6mm。
图2 排烟通道预制隔墙正立面图
（2）用配筋混凝土墙板作为墙体结构，有一定的承载能力，可以承受风压作用，并满足消防要求。
（3）通过墙板接缝构造设计，解决墙体密封问题。排烟通道预制隔墙侧立面布置如图3所示。
图3 排烟通道预制隔墙侧立面图
（4）预制隔墙板采用配筋混凝土墙板，构造如图4所示。墙板通过牛腿安装于水平龙骨顶面，安装就位后将牛腿处埋件1与水平龙骨焊接固定，板内预埋件2通过连接件与竖龙骨焊接固定。安装于行车道侧的防火装饰板通过其自身龙骨采用膨胀螺栓与预制隔墙板连接。
图4 预制隔墙板构造图
3.2节点施工工艺
（1）龙骨连接节点施工
纬三路盾构隧道纵坡设计有一定坡度，最大坡度4.25‰，但墙板必须沿铅垂方向安装。为满足这一要求，所有竖龙骨均沿铅垂方向安装，即垂直于防撞墙上表面;水平龙骨沿水平线安装，间距与墙板宽度相同。受坡度影响，竖龙骨两侧相邻水平龙骨间会出现有小尺寸错位（图5）。 （2）预制墙板接缝施工
排烟通道隔墙每隔30m左右设置一个排烟孔，用于隧道内烟气外排。为防止大面积漏气，影响排烟效果，针对预制隔墙板各接缝处均设计了密封方法。考虑坡道影响，预制墙板与隧道管壁有一定的夹角，其顶部接缝设计如图6a所示：顶层墙板与管片间预留一定的空隙，方便安装，同时也防止墙板与管片碰撞;安装定位后首先贴近盾构管片安装发泡聚乙烯棒，然后在墙板与盾构管片间灌入水泥砂浆填实。灌入水泥砂浆之前，板外需做临时支挡，防止水泥砂浆溢出。由于现场至顶部施工空间狭窄，采用小型注浆机对其进行封堵，起到密封的效果。
图5 水平龙骨连接节点
墙板底部安装于防撞侧石顶面，由于隧道本身具有一定坡度，预制隔墙板为水平安装，墙板底部与防撞侧石之间会出现一条三角形狭长的缝隙。为防止板底水泥砂浆从缝隙处漏出，在钢龙骨与防撞侧石间预留约50mm空隙，底层墙板底侧预制一拼接段，用以挡住嵌縫砂浆（图6b）。安装时，将拼接段插入预留空隙，并在墙板底部顺板宽方向打入楔子，使隔墙上部与盾构管片顶紧，楔子之间采用水泥砂浆填实。
图6 预制隔墙板接缝处密封做法示意图
墙板间水平接缝采用企口，如图7a所示，下层板顶平缝位置满铺水泥砂浆后安装上层板，砂浆应饱满，以安装时缝隙间挤出砂浆为宜。墙板间竖向接缝均位于竖龙骨前侧，如图7b所示，在单块墙板侧面正中预留半圆孔，墙板安装完毕后，首先紧贴竖龙骨安装发泡聚乙烯棒，然后在板外做临时支挡，最后用水泥砂浆灌缝。在两半圆孔位置形成的圆柱形砂浆，可以有效封堵竖向缝。竖向接缝可与顶部接缝同时施工。
图7 预制隔墙板接缝处密封做法示意图
（3）变形缝处理。盾构隧道内部结构约每30m左右设置一联，联与联之间设置一道变形缝，用于解决不均匀沉降问题。预制隔墙在通过变形缝位置也需要做到结构隔断，变形缝处作法如图8所示：变形缝位置设置墙板跨过变形缝位置，该墙板顶面搭接到另一竖龙骨处，墙板与根龙骨采用大孔连接方式的螺栓连接，允许墙板在有限范围内的变形。墙板间竖向接缝间以沥青木丝板填充。
图8 变形缝处做法示意图
4.施工过程安全质量控制
1、钢龙骨及预制隔墙板安装涉及的所有钢构件均采用Q235B级钢，所有钢材的力学性能及各种化学元素含量的合格证必须分别符合相应的国家现行标准的规定。钢构件加工前要放大样，校核尺寸后方可下料。对所有封闭截面构件的端部应焊接厚度不小于4mm的钢板封闭，焊缝要密封，封闭前要确保管内没有积水和潮气。
2、钢结构表面处理前，必须清除表面所有的可溶盐、油脂、钻孔液，磨平焊缝及尖锐边缘、去除焊渣和切割液及其他污物，对其进行除锈处理，除锈等级为Sa2.5（非常彻底）。
3、防腐涂层采用环氧富锌底漆2遍，干膜厚度为100um，环氧云铁中间漆2道，干膜厚度为60um，外涂厚型防火涂料，耐火极限为2.0h。钢构件出场前，工地焊接部位及两侧各100mm范围内，不需要进行涂装，并在焊接完成后补涂防腐、防火涂层。
4、钢构件之间采用角焊缝连接，焊缝均为满焊，图纸没有明确要求时焊缝高度为4mm，焊条采用E43系列型号的焊条。所有焊接材料、焊接工艺应满足《建筑钢构件焊接技术规程》JCJ81的规定。
5、竖龙骨柱顶后锚固埋件采用后扩底柱锥式锚栓M10与盾构管片连接，锚固深度60mm，锚栓采用有机械振键效应的后扩底锚栓，锚栓材质为8.8级钢，安装完成后应可通过标志线来检查是否正确安装到位，锚栓应配有专用钻头，钻头及凸形扩孔能够一次成型，锚栓应具有防腐蚀性能，热镀锌层厚度不小于45um。
6、预制隔墙板安装时应使用专用工具和设备进行，当墙板上有油污时，应在安装前将其清除，板缝应严密，粘贴应牢固。
7、隔墙板安装过程中要控制好板面平整度。
8、在墙板上钻孔、开洞或固定物件时，必须待板缝内水泥砂浆达到设计强度后进行。
5.结语
纬三路盾构隧道排烟通道隔墙采用预制隔墙代替原设计现浇混凝土隔墙，在满足使用功能、承载力和耐久性要求下，具备较大的技术经济优势，便于工厂化作业生产，可以有效提高施工灵活性，加快施工速度，保障工程安全质量，可在盾构隧道内部结构设计中进行推广应用。
参考文献：
[l]陈馈，洪开荣，吴学松.盾构施工技术[M].北京：人民交通出版社。2009.
[2]张风祥，付德明，杨国祥.盾构隧道施工手册[M].北京：人民交通出版社.2005.
[3]周文波.盾构法隧道施工技术及应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.
[4]顾国明，陈卫平.大型泥水盾构越江隧道施工技术[J].建筑机械化，2008，29（10）：52—58.
[5] GB5011-2006.建筑设计防火规范[S].
[6]黄俊，赵爽，李勇，赵光，张忠宇，马明.双层盾构隧道侧向排烟通道隔墙预制化设计技术建筑科学，U45;TU921;TU94+1