浅析城市地下综合管廊施工技术及其要点

黄建华

（厦门市市政建设开发有限公司， 福建 厦门 361101）

1 工程概况

某城市地下综合管廊工程主要新建A道路、B道路两条地下综合管廊和支线综合管廊，总计5.16公里。综合管廊施工工艺标准段均采用多弧形柔性承插式预制拼装法，深埋段及节点采用明挖现浇法，共有 3处顶推段， 4口顶管井。

管廊基槽标准段开挖深度约7m，回填覆土深度约4m。各岩土体的分布从上而下分别为素填土、粉质粘土、粗砂、残积砂质粘性土及全风化花岗岩。

2 基槽工程

基槽开挖要综合考虑开挖深度、场地地层条件及周围环境状况，基槽支护形式主要采用拉森钢板桩支护+内支撑、灌注桩支护+内支撑，止水帷幕靠近周边重要建筑物采用三轴搅拌桩止水，其余区段均采用高压旋喷桩止水。

2.1 拉森钢板桩

拉森钢板桩采用拉森IV型，尺寸为400x170mm。施打钢板桩时，需设置一定刚度、坚固的导架，确保施打位置准确，以及增大贯入能力。

施工顺序：根据设计图纸对维护桩中心线进行准确放样，及时了解施打范围内是否存在地下管线及构筑物；拉森钢板桩需逐根检查，若存在变形严重或连接锁口锈蚀，则必须剔除，待修整合格后方可使用，同时还需在锁口内涂油脂，以方便打入和拔出；采用带震动锤机的履带式挖土机对拉森钢板桩进行施打，施打时宜采用屏风式，将10-20根钢板桩成排插入导架内再施打；根据地质情况，每次施打深度宜为0.5—3.0m，板桩与板桩间锁口要密扣，打至设计标高，并确保开挖后入土深度不小于2m；施打期间，要随时测量拉森钢板桩的倾斜度，不得超过2%，如倾斜度过大，需拔起重打；施打完成后，应及时检查拉森钢板桩的止水性能，焊接修补漏水处，专人每天检查。若局部区段施工时沉降困难，采取引孔等辅助措施，确保钢板桩施工到位[1]。

2.2 灌注桩

灌注桩采用C35钢筋混凝土，桩径和间距为φ1.0m@1.4m。桩顶设置C35钢筋砼冠梁，尺寸为1.2mx0.8m。桩间布置φ609mmx12mm钢管内撑，水平间距4.0m。水下灌注混凝土，要通过试验确定配合比，严格控制坍落度，宜为180-220mm，含砂率宜为40%-45%，并宜选用中粗砂，为改善和易性和缓凝，宜掺外加剂。灌注桩当采用泥浆护壁法施工时，钻孔前应预埋护筒，护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上，以防塌孔，严格控制成孔成桩的速度、泥浆比重。做好孔底清渣工作，孔底沉渣厚度不应大于100mm。钢筋笼入孔后，应及时浇筑水下混凝土，总停置时间不应超过4小时。浇筑时应连续进行，浇筑速度不宜小于2m/小时，且中断时间不能过长。混凝土浇筑结束时，顶面应高出设计标高500mm左右，凿除后施作冠梁[2]。

2.3 止水帷幕

高压旋喷桩桩径φ800mm，间距1.4m，采用双重管高压旋喷桩。施工前应进行旋喷试桩，确定施工工艺及施工参数。高压旋喷桩需待围护桩混凝土强度达到设计要求的60%后方可开始施工，并根据已施工的相邻围护桩位置进行准确定位。旋喷桩采用普通硅酸盐水泥，强度等级宜为42.5MPa，水泥浆液的水灰比取0.9,水泥掺量为土的天然质量的25%。28d加固后土体无侧限抗压强度qu≥2.0MPa，渗透系数不大于1x10-7cm/s。旋喷桩进入基槽底部不小于1.0m，对于基槽槽底位于砂层区段应穿透砂层进入不透水层。高压水的压力应大于30MPa，流量应大于30L/min，气流压力宜大于0.7MPa，钻杆提升速度为0.1～0.2m/min。施工时应由下而上提升钻杆进行旋喷，停止喷射的位置应高于帷幕设计顶面1.0m。注浆液固结后，要检测水泥土加固体的尺寸、搭接宽度，利用钻芯法对单轴抗压强度、深度及连续性进行检测[3]。

三轴搅拌桩垂直度偏差不大于1/100，桩位偏差不大于50mm，水泥掺量为15%，水灰比取0.8，下沉速度应控制在0.5m/min以内，提升速度应控制在1m/min以内，并保持匀速下沉与匀速提升。三轴搅拌桩施工应严格控制水泥用量，采用流量计进行计量。如因故停浆，应在恢复压浆前，将搅拌机头提升或下沉0.5m再注浆搅拌施工，以保证搅拌桩的连续性。搅拌桩设计龄期为28天，28天后水泥土强度达1.5（淤泥质土）～2.0（其它土类）MPa，渗透系数不大于1x10-7cm/s。

2.4 基槽开挖

基槽开挖前应熟悉图纸，收集相关资料，了解地下管线及地下构筑物分布情况，做好迁改或加固保护实施方案。基槽内应进行排水，确保施工时基槽内无水。严禁基槽未封闭即进行开挖。开挖时应从上往下进行，按照“分层开挖”原则，控制单步开挖深度，严禁超挖。在土方开挖至钢支撑中心线下500mm后要及时架设钢支撑，确保基槽的稳定性，从而保证基槽开挖施工安全。开挖至设计标高以上500mm时，应组织各参建单位进行验槽，剩余土方量由人工进行挖除。待土方开挖至设计标高后，应及时进行槽底平整，坑内积水疏干，以及施做垫层。开挖过程中应控制纵向坡率，避免形成过陡的纵向临时边坡。土方开挖时严禁超挖，要及时分层架设钢支撑，做到先支撑后开挖。开挖基槽时如发生异常情况，在未查明原因及采取相应措施的情况下，不得继续开挖[4]。

2.5 基槽回填

基槽回填时，槽内砖、石、木块等杂物应清除干净，不得有积水，且严禁在槽壁取土进行回填。回填材料应根据虚铺厚度的用量运至基槽内，进入基槽内时不得对管廊结构及防水材料造成损伤，按压实度要求、压实工具、虚铺厚度和含水量经现场试验确定压实遍数。为避免管廊主体结构因长期暴晒导致发生温差裂缝，待顶板混凝土达到设计强度后，应及时对顶板进行防水层施工和覆土回填。管廊两侧及顶板以上50cm回填中粗砂，顶板50cm以上至路面结构层回填路基土，满足路基设计要求。管廊顶板回填区域100cm范围内，应由人工对回填材料进行分层夯实，不得采用大型碾压机。

3 综合管廊施工技术

3.1 明挖现浇法

现浇综合管廊结构混凝土采用C40混凝土，抗渗登记为P8,模板采用钢模板。管廊主体结构浇筑混凝土时，根据施工工序，应分两期进行，首先浇筑结构底板及侧板30cm，其次浇筑剩余侧板及顶板部分。接缝处应进行凿毛、清洗，以保证混凝土间良好的结合性，同时布设钢板止水带进行防水处理。分期浇筑混凝土时，应尽量缩短龄期差，控制在28天之内。为保证结构的尺寸准确，应确保模板和支架的稳定性及强度。主体结构混凝土应采用防水混凝土，采用机械进行搅拌，且搅拌时间不应小于2min。若运输途中防水混凝土发生离析，必须进行二次搅拌。防水混凝土坍落度无法满足施工要求时，应加入原水灰比的水泥浆，严禁直接加水。采用高频机械振捣对防水混凝土进行振捣密实，时间宜为10～30s。混凝土浇筑应连续进行，并及时覆盖保湿养护，浇水养护时间不得小于14天，未达到7天模板不可拆除。

采用明挖现浇法施工，施工操作比较简单，造价比较低，可大面积施工，该方法具有施工效率高、工期短等优点。但采用该方法施工时，也有一定的限制，如开挖量大，需回填；又如施工时要堵住道路，影响人们出行方便。

3.2 明挖预制拼装法

管廊标准节段采用预制成品，工厂化预制，然后运输至现场吊装拼装。预制构件生产工艺：材料准备→清理台模→模具组装→刷脱模剂→制作网片钢筋→安装垫块→安装网片钢筋→安装预埋件→浇筑、振捣叠合构件砼→拉毛→养护→达到设计强度时拆模起吊→运输至堆场。预制构件外观应符合GB/T 11836《混凝土和钢筋混凝土排水管》标准，外观缺陷不得影响结构性能，以及装配、使用功能等，且应根据修复方案采用专用材料对外观缺陷进行修补。

采用预制拼装法建造城市地下管道廊道，可以减少基坑暴露的时间，缩短施工周期。但因预制方式需提前，所以需要大型预制厂及生产安装阶段的运输、起重设备。

3.3 顶管法

本次顶管工程设计4口顶管井，管节采用D3200顶管专用钢筋砼管，每节长2.5m，接口采用F型承插口。井身采用C40密实性防水混凝土，抗渗等级P8。沉井底板采用补偿收缩混凝土浇筑，补偿收缩混凝土的膨胀剂量应通过试验确定，但不宜大于12%，在水中养护14d后的限制膨胀率不应小于0.015%,混凝土养护时间不小于28d。沉井封底素混凝土强度等级为C20。沉井采用HPB300级和HRB400级钢筋，顶管管节采用CRB550级钢筋。顶管管道管材采用顶管专用钢筋砼管，其外压荷载III级，采用C50密实性防水混凝土，抗渗等级P8。

施工顺序：施工降水→沉井制作→井内土方开挖→沉井下沉→沉井外壁土方回填→沉井封底→安装顶管设备→钢筋混凝土管分节顶进→施工沉井内结构→土方回填。

对位于较厚的砂层，透水性较强，顶管施工时，闷板揭开后水极易带动砂土涌入井内，造成周边地面沉降，故在沉井进出洞范围需增加φ 500@400mm高压旋喷桩止水，沿顶管轴线方向加固2排，加固顶底标高以超出砂层1m控制；对圆形沉井，顶管顶进前方加固宽度为管道外侧两边各加固1m，顶管后背墙方向为保证顶进时井身不偏转方向，采用沿顶管轴线两侧扇形展开加固；对于矩形沉井，顶管顶进前方加固宽度为管道外侧两边各加宽1m。

3.4 顶推法

本项目共设计三处顶推，采用一次性浇筑，一次性顶进。滑板顶设有0.3%的坡度，采用涂石蜡和黄油作为隔离层，降低管廊顶进时底板的摩阻力。为防止管廊顶进时带动滑板移动，在滑板下设置有横向锚梁。为控制顶进方向，在滑板两侧设置导向墩。洞内出渣采用无轨运输，利用人力架子车水平运输至工作坑，再由机械运至坑外。

施工顺序：围护桩基施工，基坑开挖至设计标高→后背墙、滑板基底处理→修建后背墙、滑板→浇筑主体管廊结构→安装施顶设备→管廊顶进→管廊就位。

顶推时需注意事项：1）管廊结构强度须达到设计强度100%时方可进行顶进施工；2）在正式顶进前，必须先试顶，以检查顶进设备、后背、滑板及管廊结构本身无异常。若出现异常，须及时采取措施予以解决；3）顶进时顶铁上严禁站人，并应注意观测顶铁的受力情况，以防顶铁崩出伤人。

4 综合管廊施工要点分析

4.1 变形缝设计

综合管廊变形缝的宽度预制段为2cm、现浇段为3cm。其中现浇段变形缝处采用中埋式止水带与嵌缝材料止水构造、预制段采用橡胶密封圈，每隔15m-20m设置一道变形缝，缝内设橡胶止水带，并用聚乙烯发泡填缝板和双组份聚硫密封膏及膨胀橡胶条嵌缝处理，确保变形缝的水密性。

4.2 施工监测

基坑开挖前监测单位须编制详细的监控量测方案，并会同建设单位、设计、施工、监理各方审查后方可实施。施工过程中监控数据应及时提供给建设、设计、施工、监理各方，以达到信息化施工的目的，确保施工安全。

本次监测内容包括：基槽周围建筑物及基槽顶沉降观测、支护结构水平及竖向位移、沉降、测斜、支撑轴力和地下水位观测。

5 结语

“统一规划、统一设计、统一建设、统一管理” 是城市综合管廊建设必须遵循的原则。随着城市地下综合管廊的大规模建设，将大大减少城市发展过程中市政管道对城市交通、道路的破坏。但是城市综合管廊建设还有很多问题需要解决，具体施工期间还要做好施工安全、施工质量，确保与周围环境相协调，实现城市地下空间的合理利用，促进城市可持续发展。