综合管廊绿色建造的有效途径

油新华，华 东，王恒栋

(1.中国建筑股份有限公司技术中心，北京 101300；2.北京城投地下空间开发建设有限公司，北京 100044；3.上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海 200092)

0 引言

城市综合管廊是一种现代化、科学化、集约化的城市基础设施[1]。我国的城市综合管廊建设经过几十年的酝酿，到2015年才开始井喷式的发展，并将成为未来一个时期内我国城市基础设施建设的重要内容之一[2]。但随着综合管廊的快速发展，各种各样的规划设计和施工问题相继出现，制约着我国的综合管廊建设朝着健康良性的方向发展；同时，国家在大力倡导“绿色建造”，城市综合管廊建设也应该充分响应这个号召[3]。本文针对我国城市综合管廊建设的现状和存在的问题，提出综合管廊绿色建造理念，并从绿色规划、绿色设计和绿色施工3个实现手段入手，详细论述实现城市综合管廊绿色建造的途径和绿色建造技术，力图在综合管廊的建设方面提供一个可行的思路。

1 提出的背景

我国的城市综合管廊建设，从1958年北京市天安门广场下的第1条管廊开始，经历了概念阶段、争议阶段、快速发展阶段以及赶超和创新阶段。截至2015年底，我国已建和在建管廊1 600 km，2016年完成开工建设管廊2 005 km，2017年的计划指标是2 000 km，并且一直到“十三五”末每年都将以2 000 km的规模发展(“十三五”期间数据来源于《全国城市市政基础设施建设“十三五” 规划》)，预计到2020年将建成一批具有国际先进水平的地下综合管廊并投入运营[4]，我国有望成为名副其实的城市综合管廊超级大国。

在管廊市场蓬勃发展的背景下，是几大央企之间的博弈。虽然国家鼓励社会资本进入综合管廊的PPP市场，但是迄今为止，罕有民营企业从事综合管廊的投融资建设，其关键点在于民营企业和政府之间的相互信任问题。而央企必须承担起关乎国计民生的基础设施建设的责任，加之综合管廊相对于其他基建项目，具有施工周期短、施工难度小、施工利润高等特点，导致几大央企之间的竞争十分激烈。为了抢占市场，并做到快速低成本地完成建设，需要各大央企重点考虑后期运营维护的问题，这就为实现综合管廊的绿色建造提供了外在条件。同时，国内目前的综合管廊项目大多是PPP项目，允许规划设计、施工、运营一体化，这也为综合管廊的绿色建造提供了内在需求。

目前大部分地区的综合管廊建设存在缺乏合理规划、设计水平参差不齐的情况，且大部分采用现浇施工，存在模板脚手架投入多、需要工人数量多、施工工期长、现场施工噪音大、施工质量受工人水平影响大等诸多问题。在此背景下，本文提出综合管廊绿色建造理念，通过对规划、设计和施工3个环节进行优化，从而解决上述问题。

2 综合管廊绿色建造理念

2.1 综合管廊绿色建造的定义

综合管廊的绿色建造是指在综合管廊的规划、设计和施工全过程中，在保证施工安全和质量的同时，通过科学管理和技术进步，提高资源利用效率，节约资源和能源，减少污染，保护环境，实现可持续发展的工程建设生产活动。

2.2 综合管廊绿色建造的“352”理念

要实现综合管廊的绿色建造，必须采用绿色规划、绿色设计、绿色施工3个手段，遵照线路最优、断面最优、资源投入最少、废弃物排放最少、对周边环境影响最小5条原则，最终达到四节一环保、高效低成本2大目的(见图1)。

2.3 综合管廊绿色建造的实现手段

想要实现综合管廊的绿色建造，绿色规划是前提。在满足服务功能完善、对周边环境影响最小、建设成本最低的原则下，合理规划管廊线路、经济规划入廊管线、预留空间适度开发、集约化规划地下空间(见图2)。

图1 综合管廊绿色建造“352”理念Fig.1 "352" concept of green construction of utility tunnel

图2 综合管廊绿色规划实现途径Fig.2 Approach of green planning of utility tunnel

想要实现综合管廊的绿色建造，绿色设计是关键。据权威数据统计，设计方案对整体造价的影响在60%以上，大多数问题也是出现在设计阶段。因此，要在施工方便、节约资源、保护环境的原则下，合理设计断面布局、经济设计结构尺寸、提前设计预留预埋、适度设计预制装配、有效设计防水体系(见图3)，其中关于后期运营维护的设计非常重要,应考虑合理的管廊监控手段。

图3 综合管廊绿色设计实现途径Fig.3 Approach of green design of utility tunnel

想要实现综合管廊的绿色建造，绿色施工是保障。在节约资源、减少污染、保护环境的原则下，采取经济的基坑开挖方案、快速的结构施工方案、合理的预留预埋方案、安全的近接施工方案(见图4)。

图4 综合管廊绿色施工实现途径Fig.4 Approach of green construction of utility tunnel

3 综合管廊绿色建造技术

本文基于综合管廊绿色建造的基本理念，从绿色规划、绿色设计、绿色施工3个实现手段入手，详细分析实现绿色建造的可能途径，并总结六大绿色建造技术如下。

3.1 超前的集约化设计技术

在进行综合管廊的规划设计时，要考虑目前及未来要建设的地铁、地下商业、地下快速路等其他地下空间的项目，统筹考虑、集约化规划、统一建设，否则将会带来规划节点冲突、周边环境保护困难、施工成本增加等难题。目前在很多城市的地下空间项目设计中有很多成功的案例，同时也出现了很多矛盾。

3.2 合理的断面设计技术

断面设计能反映设计水平的高低，也会直接影响施工。断面设计合理，施工起来就非常方便，因此在断面设计和布局时要掌握以下几点：1)断面设计在满足规划预留条件的同时，应尽可能地优化管线布局，减少断面尺寸；2)同一个项目应尽量减少断面设计数量；3)舱位尽量不采取分幅布置，以免开挖2次路面；4)尽量避免外挂小舱的断面设计，模板和脚手架很难施作，基底处理也非常困难。

3.3 快速的结构施工技术

相对于地铁等其他地下工程，综合管廊的断面不大、埋深较浅，施工难度相对较小，但由于其是线性工程，动辄几km乃至几十km，因此如何快速、低成本、保质保量地完成施工，是应该重点考虑的问题。常规的支架法现浇技术存在混凝土外观质量差、模板脚手架投入多、现场管理难度大等缺点，因此渐渐出现了各种各样的预制拼装法和滑移模架法。对于单舱管廊，比如中建六局施工的三亚管廊项目，首先采用满堂红支架，后采用简易整体移动模架(见图5)；对于多舱管廊，可以采用整体移动模架(见图6)，也可以采用模板台车(见图7)。经过多个项目实践证明，预制拼装法和滑移模架法大大提高了施工速度，降低了施工成本，大大改善了混凝土的外观质量。

图5 单舱简易移动模架Fig.5 Simple moveable formwork with single cabin

图6多舱整体移动模架Fig.6 Integral moveable formwork with multi-cabin

图7 多舱模板台车示意图(单位：mm)Fig.7 Sketch of multi-cabin formwork trolley (unit: mm)

3.4 适度的预制装配技术

目前市场上出现的预制装配技术主要分为节段预制装配、分块预制装配、叠合预制装配、组合预制装配等形式(见图8)，在综合管廊的结构设计中得到了广泛应用。但是由于项目本身的规模、断面设计、施工场地的不同，不能简单地认为某一种预制装配技术是唯一最优选择。经过大量的实践证明，每种预制装配技术都有其适用性，因此要根据施工目的、预期目标以及现场的实际情况，采取适合的预制装配技术。一般情况下，单舱和两舱等断面不大的管廊采用节段预制装配技术，三舱以上的管廊采用分块预制装配技术和叠合预制装配技术。组合预制装配也是一种好的技术，但是由于国内对其横向和纵向之间的连接方式以及增加的中隔墙(板)等构件研究不够深入，目前在国内还没有实际应用案例。另外，在周边环境复杂、场地狭小的地方，无法进行大型构件的运输和吊装，因此无法采用节段预制装配技术。

图8 综合管廊预制装配技术演变图Fig.8 Evolution diagram of prefabricated assembly technology for utility tunnel

3.5 有效的防水施工技术

虽然综合管廊的防水等级设为2级，但是由于其使用年限为100年，且未来对运营环境的要求较高，设计院和施工单位在防水设计和施工时都极其重视，因此要考虑气候条件、水文地质、结构特点、施工方法、使用条件、技经指标6个因素，遵循防排截堵相结合、刚柔相济、因地制宜、综合治理4项原则，掌握结构自防水和施工缝、变形缝等接缝防水2个重点，把控好材料、设计和施工3个环节，最终设计出有效、可靠、施工方便的防水方案。进行防水设计时，在满足规范要求的情况下，不能盲目地保守设计或者过度设计，以免造成浪费；同时应做好防水设计标准化，尽量避免一个项目多种防水体系，人为地给施工造成困难。

3.6 经济的基坑支护技术

目前综合管廊大多是采用明挖法施工，常见的明挖法施工的基坑支护技术主要有：放坡开挖无支护、土钉墙支护、钢板桩支护，在特殊条件下会用到地下连续墙支护、桩撑支护、桩锚支护，SMW工法桩、双排桩、微型钢管桩支护在管廊里也有应用，但案例较少。具体采用哪种支护型式，要根据地层条件、周边环境条件、当地设计施工习惯等因素综合考虑，但一般情况下基坑设计应尽量采用可回收的支护形式(钢板桩)和无泥浆作业技术。在众多基坑开挖方法中，放坡开挖较为经济，但是存在开挖面大、对周边环境影响范围广等问题，并受到场地、地质条件等因素限制，因此不一定适用于所有基坑，是否采用应根据基坑的宽度、配置设备等要求，以及土方的价格进行综合选择。

4 绿色建造的未来发展趋势

随着建设水平的不断提高，综合管廊的绿色建造理念将逐步得到认可和重视。从目前的发展趋势来看，未来综合管廊建设将朝着一体化、快速化、标准化、规范化、机械化、智能化方向发展。

4.1 三位一体的综合管廊绿色建造新模式将得到设计人员的青睐

由于综合管廊建设的环境越来越复杂，地下空间开发的程度越来越高，集地下空间的规划、设计、施工于一体综合考虑的综合管廊绿色建造新模式将得到设计人员的重视。目前，越来越多的大型地下空间项目开始考虑该模式，比如西安幸福林带地下空间项目，规划有综合管廊、地下停车场、地铁、快速路、地下商业等多种业态，总建筑面积约120万m2。

4.2 快速绿色的施工新技术将得到大面积的推广应用

纵观国内管廊建设市场，中建、中铁等多个大型央企投入了大量的精力和财力来开发快速绿色的施工新技术，并取得了显著的社会效益和经济效益。目前对于多舱管廊，推荐使用整体滑移体系现浇施工技术、多舱组合预制拼装技术和叠合装配技术。

4.3 管廊标准化要求越来越迫切

综合管廊的快速绿色施工离不开管廊的设计标准化，特别是多舱管廊的断面设计、整体预制、特殊节点的施工迫切需要设计标准化，以便真正做到绿色建造。

4.4 机械化施工设备将在绿色建造过程中得到迅猛发展

随着管廊项目规模的不断扩大，出现了越来越多的新型管廊施工机械，如代替大型吊车的双向自行走桁架吊装系统，解决预制构件拼装精度问题的预制箱涵运转安装一体化骆驼车，集开挖支护、构件拼装和基坑回填于一体的移动护盾管廊建造机。这些新型机械都可以在很大程度上减轻工人的劳动强度，降低施工技术难度。

4.5 BIM技术将在综合管廊绿色建造中发挥越来越重要的作用

BIM技术在综合管廊中的应用刚刚开始，但由于其大多数项目都是PPP项目，所以有极大的可能建立集规划设计、施工、管线安全和运营管理于一体的BIM统一管控平台，为综合管廊的绿色建造提供现代化的实现手段。

5 结语

综合管廊的建设正如火如荼，但是不能为了建设而建设，要通过绿色规划、绿色设计、绿色施工3个手段，充分考虑各个城市的实际情况，遵循科学发展观，采用超前的集约化设计、合理的断面设计、快速的结构施工、适度的预制装配、有效的防水施工、经济的基坑支护等技术，真正做到综合管廊的绿色建造，促进综合管廊建设的健康发展。