地下综合管廊逆作法施工方法研究

黄子灿 卢海林 翟金明

摘要：地下综合管廊能够解决现阶段的地下网管管理混乱、布局不合理等问题，施工一般采用明挖法。但是，对于地下空间开发难度较大的工程，明挖法不再满足工程的要求。将逆作法应用于综合管廊的施工能解决实际工程问题，合理的施工方法能保证工程的安全。

Abstract： The underground pipe gallery can solve the problems of disordered management and unreasonable layout of underground pipe network at the current stage， which often is constructed by cut and cover method. For projects with difficult development of underground space， cut and cover method no longer meets the requirements of the project. Applying the up-down method to the construction of the underground pipe gallery can solve practical engineering problems and reasonable construction methods can ensure the safety of the project.

关键词：地下综合管廊；逆作法；施工工序

Key words： underground pipe gallery；up-down method；construction methods

中图分类号：TU990.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）31-0098-02

0 引言

随着城市数字化和信息化的能力不断增长，我国大部分城市相比以前都发生了巨大的变化，但是，相对更加重要的地下管网，与地上建筑群美观化、实用化方向发展相比，它的建设仍然在以管理混乱、布局不合理的方式延续。城市道路不断的反复开挖填埋，不仅破坏了城市形象，更重要的是制约和影响了城市地下管道建设速度，同时对无法再利用的地下空间资源造成了非常大的浪费。为了建设新型、现代化城市的需要，地下综合管廊应运而生。地下管廊系统是一种国内外市政基本配套建设的先进的模式，基本能够解决现阶段的很多问题。

地下管廊一般采用明挖法进行施工。但同时，随着城市地下空间开发的难度增大以及施工技术的发展，明挖法的一些负面问题也越来越引起各方的重视，如：大降深的降水不但浪费大量的地下水资源，还会导致基坑周土体的大范围沉降，进而影响周边已有建筑的稳定性；同时明挖法开挖需要有足够大的场地空间，同时为了减少支护结构的变形往往需要预先设置大量的临时内部支撑或者外部拉锚，从而耗费大量的工程费用并导致工期过长。

目前，虽然逆作法施工在基坑工程中应用已经比较成熟，但是在地下综合管廊方面应用较少，相应的理论研究也不夠深入。本文研究的着力点为将逆作法与地下管廊相结合，通过对地下管廊逆作施工工序的研究，提出一种合理的施工开挖顺序，从而降低工程事故，提高投资效益。研究成果的推广应用必将取得良好的经济、社会效果。

1 综合管廊的发展

国外的综合管廊建设最于19世纪起源于欧洲，欧洲是世界上地下空间开发利用较先进的地区。法国从1833年巴黎开始有系统规划排水网络的同时就开始兴建综合管廊[1]。英国于1861年在伦敦修建了第一条综合管廊。管廊宽12英尺、高约8英尺，管廊含有水利、电力、通信管线以及污水、燃气管线[2]。1890年德国开始在汉堡修建地下综合管廊。瑞典斯德哥尔摩地下有综合管廊超过30公里，因为其独特的地质条件管廊大部分建于岩层中，可兼做人防工程使用。俄罗斯的莫斯科地下有数公里的综合管廊，除煤气管线外各种管线均有。20世纪美国、西班牙、俄罗斯、日本、匈牙利等国也都开始兴建地下综合管廊。美国和加拿大虽然国土辽阔，但城市高度集中，城市公共空间用地矛盾仍十分尖锐。纽约的综合管廊系统规模较大，城大型供水系统完全布置在综合管廊中。加拿大的多伦多和蒙特利尔也有十分发达的地下综合管廊系统[3]。

在我国，1985年，北京天安门广场敷设了一条约1公里长的地下综合管廊。1977年为配合毛主席纪念堂工程建设，又敷设了一条约500米长的综合管廊。1994年底，上海浦东新区建成了我国第一条大规模的现代化地下综合管廊—张杨路地下综合管廊。综合管廊全长11公里，主体为钢筋混凝土结构，断面为矩形。给水管线、电力电缆和通信电缆集中在电力室中，燃气管线单独一室。2003年开工建设的广州大学城综合管廊是广东省规划建设的第一条综合管廊，在当时是国内开工建设的地下综合管廊中，其长度、规模和现代化设施完善程度都是领先的，现己建成投入使用。总长度6公里的世博园综合管廊也成为2010年上海世博会永久性基础设施之一，纳入了通信、电力、给水、热力、垃圾输送管，从经济技术和安全角度考虑，未将排水和燃气放在管廊中。

2 逆作法施工简述

逆作法，英文名称为“up-down method”，意思是从上至下的施工方法，在日本被称为逆打工法，简称为SSS法，英文为“slab substitute shore”，意思是用结构楼板取代水平支撑的施工方法。逆作法的基本原理为：先沿建筑物地下轴线或周围施工地下连续墙，或在建筑物内部的有关位置，以型钢柱或钢管柱等作为中间逆作柱，或浇筑或打下中间支承柱，作为施工期间在底板封底之前的承受上部结构自重和施工荷载的支撑；然后利用地下连续墙和逆作柱做各层面的支撑承重，把逆作柱逐层当成原设计的结构柱（即承重结构）承受临时施工的全部荷载。由此形成的由分界层同时向地上、地下组织施工，然后由上向下逐层开挖土方和浇筑地下结构，直至底板封底的一种施工方法[4]。相对于明挖法，逆作法具有以下优点：①缩短施工的总工期；②基坑变形小，对周围环境和建筑物的影响小；③使底板的设计趋向合理；④可最大限度利用城市规划红线内地下空间，扩大地下室建筑面积[5]；⑤地下结构本身也能作为支护结构，施工结束后不用拆除，减少施工费用。

3 综合管廊逆作法施工

3.1 逆作法施工工序

现有某工程在城市道路下进行地下空间综合开发。本工程共分为地下三层，负一层为地下商业空间；负二层为管廊夹层；负三层为管廊层。本工程地下结构施工采用逆作法施工，采用钢筋混凝土柱，下接柱施工工艺，柱上不设梁，设置柱帽。道路下方管线较多，含给水管、燃气管、雨水管、污水管、热力管、电力线缆、通信线缆，多以直埋方式，部分以线缆管块形式敷设。主要施工工序如下：

①在地下结构施工之前，先将道路下的部分能迁移的管道改迁至开发结构外侧；②开挖顶板土方，预留出柱帽坑和墙槽，对于无法迁移的电力隧道在施工期间进行原位保护处理；③铺设顶板模板，绑扎钢筋并浇筑混凝土，同时预留和下层结构连接的构造（下接墙、下接柱）；④顶板覆土回填，重新施工路基、路面，完成后便可恢复交通；⑤开挖路两侧出土口土方，施工出土口外墙，完成出土口结构；⑥开挖外墙通道至地下一层通道底标高，施工地下一层外墙结构并预留与地下二层外墙相连接的下接钢筋；⑦开挖地下二层及以下的外墙通道土方至底板底标高；⑧施工地下二层及以下的外墙墙体，完成所有外墙结构，并施工部分与外墙相接的底板且预留与柱下底板相接的钢筋；⑨开挖柱子土方，并保留柱间土方以做顶板的临时支撑；⑩施工柱子基础，并预留与柱帽相接的钢筋和与外墙底板相接的钢筋；{11}施工柱身，完成所有柱子结构之后，开挖柱间土方；{12}连接所有外墙底板和柱下底板，完成底板结构；{13}施工出入口和通风井，最后施工内部二次结构。

3.2 电力隧道保护方案

电力隧道结构构成为钢拱架+喷射砼初支、防水层、模注砼二衬结构。延着综合管廊所发的城市道路下面敷设，在道路红线内，开发体边界距两侧道路红线约4m。电力隧道在竖向上位于综合开发地下一层商业层和地下二层夹层之间，电力隧道与综合开发结构竖向位置关系见图1。

根据竖向位置关系，电力隧道依据坡度不同分为两种情况：第一种是电力隧道在地下一层的底板之上；第二种是电力隧道与地下一层的底板相交叉。综合开发结构体施工期间，不能影响电力隧道的正常使用，直至电力隧道内电缆改迁到综合管廊后才能拆除。考虑工期、经济、安全、可实施性等方面，根据现场提出了留土放坡的保护方案。

针对电力隧道在地下一层底板之上的部分采用留土放坡保护。具体方案为：

①在一层底板处设置一道钢管撑，采用Φ250×12钢管，间距2m；

②当土体坡度小于冲切角度时，为保证土体稳定，可适当嵌入土钉，土钉间距及长度视现场土质及工况现场计算确定；

③钢管支撑在板施工时支撑钢管可保留在板中，既可保证支撑拆除时的稳定，亦不影响钢筋绑扎和支模。

电力隧道保护方案见图2。

4 总结

城市地下综合管廊的建设的对一个城市的发展来说至关重要，其不仅能够减少因城市的其他建设而造成的对道路反复开挖，还能将城市的地下管线集中起来进行管理和维护，极大提高的管理效率，也有效的改善城市环境。由于城市地下管线大多都是沿着城市道路敷设，所以将逆作法应用于施工地下综合管廊，不仅能够缩短工期、节省工程费用，更重要的是能够快速恢复交通，将对周围环境的影响降到较低水平。合理的施工工序大体相同，但也要结合实际的工程情况，施工人员应充分了解各种施工方法的优劣，这样才能更好的保证工程的安全，才能更好地推动城市的发展进程。

参考文献：

[1]于晨龙，张作慧.国内外城市地下综合管廊的发展历程及现状[J].建设科技，2015（17）：49-51.

[2]田子玄.裝配叠合式混凝土地下综合管廊受力性能试验研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2016.

[3]孙影.浅谈国外综合管廊发展对我国地下管线建设的启示[J].科技资讯，2013（22）：228-230.

[4]杨益飞.深基坑逆作法地下连续墙施工技术及开挖变形数值模拟分析[D].合肥：合肥工业大学，2016.

[5]王飞.浅析逆作法施工技术的设计及其优势[J].价值工程，2010，29（27）：95.