城市地下市政综合管廊施工方法初步探讨与分析

2016-08-23中铁四局集团南京分公司江苏南京210000

安徽建筑 2016年3期

杨　峰　（中铁四局集团南京分公司，江苏　南京　210000）

杨峰（中铁四局集团南京分公司，江苏南京210000）

针对综合管廊的优越性，作为城市地下空间开发利用的重要内容和保障城市可持续发展的基础设施已逐步提上议事日程。文章初步探讨和分析了综合管廊在国内的发展概况，结合管廊的优点和管廊分类讨论了管廊不同施工方法在城镇建设中的适用性。同时，对管廊不同施工方法的工程造价、经济性指标、施工组织及工期安排进行了分析，展望了暗挖法管廊施工的技术前景。

综合管廊；明挖法；暗挖法；预制拼装

0　引言

近年来，随着我国城市化进程的不断加快，国家综合实力的不断增强，城市地下市政空间技术的进步也在持续发展。综合管廊与传统的埋地敷设管线相比有很大优势，尽管其初期建设费用很高，但管线的扩容、改建以及日常维护都极为方便，而且不会破坏和影响其他设施，不会妨碍地面交通，从城市远期和总体上看是经济的，其必将成为城市基础设施现代化建设的发展趋势。

1　综合管廊类型

城市地下市政综合管廊简称综合管廊，即在地下建造集约化隧道，集电力、通信、燃气、给水、中水等2种及2种以上的市政管线于一体，同时设置专门的检修口、吊装口和监测控制系统。地下综合管廊通过统一规划、设计、施工和维护，建于城市地下，用于铺设市政公用管线，其包括干线综合管廊、支线综合管廊和干、支混合型综合管廊。其中干线综合管廊一般设置于机动车道或道路中央下方，采用独立分敷设主干管线的综合管廊，不服务于终端用户；支线综合管廊一般设置在道路两侧或单侧，采用单舱或双舱敷设配给管线，直接服务于临近地块终端用户的综合管廊。干、支混合型综合管廊可设置在机动车道、非机动车道、人行道下方，应结合纳入管道的特点选择设置位置。

综合管廊的构成包括管廊本体、标准断面、管廊支线、管线接头井、附设物件、进出人孔、搬运检修口（投料口）、换气口（管廊内设温、湿度调节仪）、有害气体排出口、自然及强制换气口、附属设施（排水、换气、照明设施）以及防灾安全设施等。

2　施工方法概述

综合管廊按施工方法划分为暗挖法综合管廊、明挖法综合管廊和预制拼装综合管廊。

2.1暗挖法综合管廊

暗挖法综合管廊一般适合于城市中心区或深层地下空间中的综合管廊建设；暗挖施工法适用于城市交通繁忙、景观要求高、无法实施开挖作业的地区，也适用于松散地层、含水松散地层及坚硬土层和岩石层。一般有盾构法、矩形顶管法、矿山法和盖挖法等施工方法。

2.2明挖法综合管廊

明挖一般分布在道路的浅层空间；适用于新建开发区和园区，与道路新建同步进行。明挖法是指先进行基坑围护和降水，由上而下开挖地面土石方至设计标高后，再自基底由下而上顺作进行管廊主体结构施工，最后回填基坑恢复地面的施工方法。明挖法是管廊施工的首选方法，在地面交通和环境条件允许的情况下采用明挖法施工，具有施工技术简单、快捷、经济、安全的优点；其缺点是中断交通时间长，施工噪声和渣土粉尘等对环境有一定的影响。

明挖法适用于场地地势平坦，没有需保护的建筑物且具备大面积开挖条件的地段，通常用于城市的新建区。一般有明挖现浇施工法和明挖预制拼装施工法。

2.3明挖预制拼装综合管廊

明挖预制拼装法的施工工艺为：管片预制→降低地下水位→土方开挖→基底处理→管片拼装砌筑→管廊防水→回填土方→恢复地面。

管片预制所用各种材料进场均应有质量合格证明文件，按国家有关标准进行复检，宜采用非碱活性骨料，混凝土管片强度应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204）中的有关规定。

预制拼装则适合于新城新区或类似硅谷、中关村等的现代化工业园区，城市中的大型会展中心等现代的城市新型功能区。

2.4施工方法与适用特征分析

不同施工方法的适用特征及所需机械设备见表1。

城市综合管廊施工方法与适用特征表　表1

3　综合管廊施工造价

3.1结构尺寸决定综合管廊造价

城市地下市政综合管廊根据功能的不同可选择不同的施工方法，并由此决定着不同的结构尺寸，同时管廊的结构尺寸决定着综合管廊的造价。

3.2综合管廊的工程造价情况

城市地下市政综合管廊不便于分期建设，一次性投资昂贵，而且纳入管线的种类、数量及相应的管径直接影响着综合管廊的断面形式和大小，并由此决定着综合管廊的造价。

综合管廊结构尺寸表　表2

①根据台北市综合管廊统计数据，干线型综合管廊的平均造价为1.3亿元/km；

②上海张杨路支线型综合管廊的平均造价为1.0亿元/km；

③郑州经开区滨河国际新城的综合管廊，5.58km投资2.7亿元，平均每公里花费4800多万元。CBD副中心地下综合管廊功能更全，花费更高，总投资6.58亿元，平均下来造价每公里1亿多元。

④南京河西地区南部新城江东南路综合管廊工程采用双仓结构，内轮廓尺寸6.45m（宽）×3.45m（高），采用明挖顺作法施工，采用SMW工法桩和拉森钢板桩对基坑进行支护；工程造价折合0.7亿元/km（仅土建）；建设工期进度指标：标准段每节（30m）/25d。

⑤南京江东门地下人行过街通道工程（可用于暗挖法矩形管廊），内轮廓尺寸6.0m（宽）×4.0m（高），采用矩形盾构暗挖顶进施工，造价折合1.1亿元/km（仅土建）；建设工期进度指标：单线标准管节顶进两节（1.5m×2=3m）/d；始发井结构施工需90d。

4　管廊施工组织和工期安排

4.1明挖法施工

4.1.1施工组织

明挖综合管廊通常采取明挖基坑施工方法，利用SMW工法桩或拉森钢板桩对基坑进行支护，SMW工法桩采取跳槽式双孔复搅施工方法，H型钢普通地段插入布置采取“插一跳一”形式，管廊下沉段（特殊交叉段）插入布置采取密插形式；钢板桩采取屏风式施工方法，逐一分布在管廊基坑两侧。

随后分段进行土方开挖，严格遵循“随挖随撑”的原则合理安排施工周期，作好坑外防水和坑内降排水工作，土方开挖前，地下水位降至开挖面以下2m。挖掘机挖土时严禁与钢支撑和基坑围护结构相碰，围护结构边10cm采用人工挖土。开挖至基底后施作垫层，敷设防水层和保护层，然后施工底板钢筋绑扎和混凝土浇筑。以上工序以土方开挖段落为基础，形成流水作业态势，直至开始管廊主体结构施工。底板混凝土浇筑数节后，搭设满堂支架，施工侧墙及顶板混凝土，然后在施作防水层后进行基坑回填、恢复路面等。

4.1.2工期安排

通常以一节（30m长）或数节管廊结构为单元段进行分段流水组织实施。以一节管廊结构（30m长）为例进行工期安排见表3。

4.2暗挖法（矩形顶管）施工

4.2.1工艺特点

通常采用暗挖法施工矩形通道或管廊，盾构或顶管机已广泛应用于地铁、公路、电力、热力、排水等城市隧道工程。圆形隧道因其结构受力合理、施工工艺相对简单而广为采用。与圆形断面相比，矩形断面有效使用面积通常大20%以上。在城市隧道中人行地道、综合管廊等市政隧道工程尤以矩形最为经济。矩形顶管机具有以下主要特点：

明挖综合管廊施工单元区段工期安排表　表3

①施工工作井比盾构工作井小，降低占地面积；

②具有不开挖路面、不封闭交通、不搬迁管线、低噪音、无扬尘等优点；

③在施工时，对周围土体扰动小，能有效地控制地面和管线沉降。

4.2.2施工组织

暗挖法施工通常先施作始发井和接收井，始发井和接收井在基坑围护结构和钢支撑的联合支护下完成土方开挖后进行主体结构混凝土施工；然后采用履带吊将盾构机或矩形顶管机吊放至始发井内发射架上，由顶管机机头推进后将指定预制构件厂生产的预制标准管节吊放至顶管机敞口处，采用液压油缸将管节在机头引导下逐节向接收井顶进，直至到达接收井，形成贯通通道，完成该区段（通常每个暗挖区段长度：盾构施工为1000～2000m，矩形顶管机为100～200m）暗挖管廊施工。

暗挖法不同于明挖法施工，无法多工作面、梯队流水作业；针对每一个暗挖区段只能按照固定流程进行施工：端头井（含始发井、接收井）围护结构→基坑降水→基底和井边加固→土方开挖和支撑→防水和主体结构施工→盾构或矩形顶管机吊放下井→盾构推进管片安装或顶管机顶进矩形预制管节→注浆或张拉。

若以矩形顶管机进行暗挖法施工为例，需每隔约150m设置一处端头井（该中间井既是始发井，也是接收井），根据总体工期的要求，安排同时由数台矩形顶管机进行顶进作业，在一个暗挖区段顶进完成至中间井后，调整管节下井位置至该中间井，将该接收井再次作为始发井进行始发顶进作业，最终数个暗挖区段经由所有中间井贯通为一条综合管廊，中间井兼顾作为管廊的附属设置布置。

4.2.3工期安排

以矩形顶管机进行一个暗挖区段（约150m）进行考虑安排工期见表4。

矩形顶管综合管廊施工单元区段工期安排表　表4

每一个端头井施工周期需用90d；每一个暗挖区段（约150m）需用50d，每天顶进约3m（预制管节标准节1.5m/节，每天顶进2节）。

4.3预制拼装法施工

在沈阳浑南新城地下综合管廊施工组织中，沈阳市政地铁管片有限公司作为工程施工方采取预制与现浇结合的施工方案，在厂站进行工厂预制生产混凝土箱涵，实现了质量好、进度快。以30m一段为例，在混凝土垫层施工完成后预制拼装成型仅需1d，比现浇施工提前了工期14d，预制拼装效率非常高。

5　管廊施工方法前景展望

5.1暗挖盾构法

暗挖盾构法综合管廊示意见下图。

图1　暗挖盾构法综合管廊示意图

5.2暗挖矩形顶管法

与圆形断面相比，矩形断面有效使用面积通常大20%以上。在城市隧道中人行地道、综合管廊等工程尤以矩形最为经济。矩形顶管机用作管廊施工时可结合《城市综合管廊工程技术规范》的相关设计要求，将工作井（始发井或接收井）与管廊的逃生孔、投料口、通风口等一并综合考虑设置。暗挖矩形顶管法综合管廊示意见下图。

图2　暗挖矩形顶管法综合管廊示意图

5.3矩形顶管法施工案例

中铁四局南京分公司施工的南京江东门地下人行过街通道工程即是采用矩形顶管施工的地下通道工程。该通道长度95m，为左右双线结构，外轮廓尺寸为2孔7m（宽）×5m（高），管节壁厚50cm，左右线净间距50cm。该类型大断面、双孔、极小间距双排地下通道为国内领先，可作为综合管廊施工采用。目前该项目已顺利完工，其施工掠影见下图。