综合管廊覆土较浅时台背回填处理措施浅析

2017-09-15刘建华

城市道桥与防洪 2017年8期

关键词：搭板覆土管廊

刘建华

（天津市市政工程设计研究院南方分院，广东深圳 518053）

综合管廊覆土较浅时台背回填处理措施浅析

刘建华

（天津市市政工程设计研究院南方分院，广东深圳 518053）

城市综合管廊目前在我国大力推广，使用范围及规模也越来越大。沿道路敷设的综合管廊，其覆土深度直接影响工程投资及道路的路面质量，当覆土较浅时其台背回填处理措施应着重设计。结合实际工程经验对综合管廊的台背回填处理措施进行分析研究，有关经验可供相关专业人员参考。

综合管廊；覆土深度；台背回填；处理措施

1 概述

综合管廊，指地下城市管道综合走廊。即在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通讯，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。它是实施统一规划、设计、施工和维护，建于城市地下用于铺设市政公用管线的市政公用设施。

在发达国家，综合管廊已经存在了一个多世纪，在系统日趋完善的同时其规模也有越来越大的趋势。目前，我国高度重视推进城市地下综合管廊建设，住建部会同财政部开展中央财政支持地下综合管廊试点工作，确定包头等10个城市为试点城市，未来地下综合管廊需建8 000 km，投资规模将达1万亿。

2 综合管廊一般设计原则

综合管廊一般与城市道路统一规划及建设，综合管廊平面线形与道路平面线形一致，沿道路纵向敷设。现行规范未对综合管廊的埋深做具体要求，仅规定，综合管廊穿越河道时，最小覆土深度应按不妨碍河道的整治和管廊安全的原则确定：在一～五级航道下面敷设，应在航道设计高程2.0 m以下；在其他河道下面敷设，应在河底设计高程1.0 m以下；当在灌溉渠道下面敷设，应在渠底设计高程0.5 m以下[1]。

设计时，综合管廊纵断线性基本与道路纵断一致，同时在纵坡变化处满足各类管线折角的需要，在穿越路口处，为避让重力流管线，采取局部下卧或上穿的措施通过。综合管廊的覆土厚度应根据其位置、道路施工、行车荷载、冻深和综合管廊的结构强度等因素综合确定。要充分考虑各种综合管廊节点的处理以及减少车辆荷载对综合管廊的影响，兼顾其他市政管线从廊顶横穿的要求、道路绿化要求等。综合管廊标准断面一般考虑覆土2.0 m左右，在特殊断面处不小于1.0 m，且大于冻土深度。

3 综合管廊台背回填处理措施

受地下空间及结构尺寸的影响，部分综合管廊沿道路纵向位于机动车道下方，同时为避让现状地下管线或构筑物，廊顶覆土较浅。由于综合管廊整体刚度大，与之相衔接的路基属柔性结构物，二者刚度不同，道路运营后沉降也不同。该沉降差沿道路纵向位于道路机动车道范围内，极易使路面结构层产生纵向裂缝。

针对此种情况必须对综合管廊台背回填进行处理，为降低差异沉降造成的影响，常用的方法有：

（1）减少路基的压缩变形，通过选用强度高、压实快、透水性好的材料作为综合管廊台背回填材料，并要求压实度不小于96%以达到减少路基压缩变形的目的；

（2）设置搭板以实现沉降的渐变过渡；

（3）减小地基沉降，选用轻质填料作为台背回填材料。

4 案例分析

4.1 工程概况

海棠湾海榆东线市政道路（藤桥西河至海岸大道路口段）改造工程，项目建设于三亚市海棠湾，道路总长约9.424 km，城市主干路标准，车道数为双向6车道，红线宽度42 m，设计速度60 km/h[2]。

该工程设有长约7.7 km的综合管廊，管廊采用单舱形式，标准段外尺寸为5.45 m×4.9 m，设计标准段覆土厚度不小于2.0 m，见图1。综合管廊采用钢板桩支护开挖方式，台背回填材料为基坑挖余中粗砂。

图1 综合管廊断面位置示意图（单位：m）

4.2 分析对象

受现状地下管线影响，其中 K3+735～K3+885、K3+906～K3+939段综合管廊覆土深度小于2.0 m，选取K3+780断面（填土高3.779 m）和K3+800断面（填土高1.114 m）两个典型断面进行沉降分析计算。

根据地勘资料显示：

（1）K3+780断面处地下土层分别为：

①1素填土（厚度0.344 m）；

⑥1中砂、粗砂（厚度2.744 m）；

⑥2粗砂、砾砂（厚度3.068 m）；

⑥32粉质粘土（厚度3.3 m）；

⑥3中砂（厚度1.23 m）；

⑥42粉砂（厚度2.178 m）；

⑥4粗砂（厚度1.076 m）；

⑥52粉质粘土（地勘显示最下层）。

（2）K3+800断面处地下土层分别为：

①1素填土（厚度0.386 m）；

⑥1中砂、粗砂（厚度2.785 m）；

⑥2粗砂、砾砂（厚度2.944 m）；

⑥32粉质粘土（厚度4.152 m）；

⑥3中砂（厚度0.320 m）；

⑥43粉质粘土（厚度0.328 m）；

⑥42粉砂（厚度1.85 m）；

⑥4粗砂（厚度1.242 m）；

⑥52粉质粘土（地勘显示最下层）。

4.3 计算过程

计算软件采用《理正岩土计算6.0版》中的软土路堤、堤坝设计模块。计算模型为一般路堤填筑模型，其中对于综合管廊及管廊周边回填砂采用等效荷载换算法处理。

（1）K3+780断面

K3+780断面路基宽43 m，其中30.15 m宽为新建填方路基；12.85 m宽位于现状道路上，为零填，见图2。

图2 K3+780断面设计图

根据K3+780断面情况，沉降计算模型选取新建路基部分计算（宽度30.15 m），综合管廊及管廊周边回填砂采用等效荷载换算方法处理，计算模型，见图3。

图3 K3+780计算模型（单位：m）

本次分别计算：路面峻工时、通车1个月、通车3个月、通车1 a及通车15 a后各时间节点综合管廊处（1号点，离回填砂0.5 m位置），综合管廊侧边中粗砂回填处（2号点，回填砂中心点）及综合管廊基坑支护外0.5 m处（3号点）的沉降，其计算结果，见表1。

（2）K3+800断面

K3+800断面宽43 m，其中30.15 m宽为新建填方路基；12.85 m宽位于现状道路上，为零填，见图4。

根据K3+800断面情况，沉降计算模型选取新建路基部分计算（宽度30.15 m），综合管廊及管廊周边回填砂采用等效荷载换算方法处理，计算模型见图5。

表1 K3+780断面各观测点沉降一览表

图4 K3+800断面设计图

图5 K3+800计算模型（单位：m）

计算位置的选取及时间节点与K3+780一致，其计算结果见表2。

表2 K3+800断面各观测点沉降一览表

4.3 计算结果分析及结论

（1）K3+780处，1号点与2、3号点沉降量比较接近，随着时间的推移，1号点和2号点沉降差由5 mm上升到7 mm，差异沉降比较小。

（2）K3+800处，1号点与2、3号点沉降量相差较大，随着时间的推移，1号点沉降量不增加，始终保持0的沉降量（这是由于该处综合管廊置换了原状土体，该处地基土体为超固结状态，0的沉降量计算结果与理论相符），2、3号点沉降量继续增加。通车3个月后1号点与2号点的沉降差已达到20 mm，差异沉降较大。

（3）结论

由于综合管廊整体刚度大，与之相衔接的路基属柔性结构物，二者刚度不同，道路运营后沉降也不同。从上述分析结果可知，案例中综合管廊建成后沉降基本为0，其台后路基在自重和车辆荷载的作用下即使压实度达到96%以上，也会产生15～29 mm的沉降。该沉降差沿道路纵向位于道路机动车道范围内，极易使路面结构层产生纵向裂缝。

4.4 处理措施

案例中，设计时已选用强度高、压实快、透水性好的中粗砂作为管廊台背回填材料，并要求压实度不小于96%以达到减少路基压缩变形的目的；为减少地基沉降可选用轻质填料作为台背回填材料，由于综合管廊路线较长，设计采用基坑挖余砂方做为回填材料，若换填轻质填料，工程量大，材料费用加上砂方外弃费用，总造价高。

根据以上实际情况，案例可选用的处理方法为设置搭板以实现沉降的渐变过渡。搭板采用下置式，其上有0～80 cm覆土和75 cm的路面结构层，搭板一端置于管廊侧壁牛腿上，另一段位于中央分隔带中（避免末端出现二次差异沉降），见图6。该方案，搭板埋深较深，搭板所受活载应力较小，其下路基承受活载更小，近台端搭板下方不会出现脱空区，避免由于搭板破坏后造成路面开裂。