城市地下综合管廊施工技术及其要点

2021-12-05孟慧栋

魅力中国 2021年51期

孟慧栋

（中交二公局东萌工程有限公司，陕西西安 710000）

引言

城市交通、环保要求、既有建筑物的安全防护等都会影响到地下综合管廊的施工，采用明挖法时要在地面上挖掘出大规模的基坑，管廊施工可采用拼接预制钢筋混凝土结构或者现浇钢筋混凝土结构，明挖法的缺点在于安全风险高、交通干扰大等。与之相比，盾构法、顶管法等暗挖施工技术无需大规模动土作业，其效率特大幅提升。研究这些施工技术的特点对综合管廊的施工管理具有重要的价值。

一、城市地下综合管廊工程的优势与不足

（一）城市地下管廊工程的优势

1.城市地下综合管廊工程在国外已经发展一百多年，他们已经有了很高的建设、施工技术，我们可以借鉴他们丰富的经验，来发展我国的城市地下管廊工程的建设，这样也省去了我们自己钻研摸索时间，省去了因反复改进而浪费的基金。开发城市地下管廊工程建设可以减少地面的线网管路，高压塔等设施的存在，有效提升了城市道路的利用率，减少了地面设施的维护费用。

2.城市地下管廊工程对各类基础管线有很好的保护作用。国家每年都会发生许多的因为地面基础设施而引起的事故，如地面高压线因为下雨打雷时击伤击死人事故，或者漏电导致行人触电事故。在地震等自然灾害面前，如果开展了地下管廊工程，会使地面的设施如电线杆，高压线等大幅减少，会降低因电线杆倾倒而砸伤人，减少因电线断了而致人触电。有效的提升了城市的防灾抗灾能力。

（二）城市地下管廊工程的不足

1.前期大量的管网线路并入地下管廊，需要建设大量的混凝土建筑，从而需要大量的资金支出，也就是前期的投入比较大。

2.地下管廊工程全是全地下建筑结构形式，有些设施会有一些防水防潮的要求，而在城市地下管廊工程建设中还存在一些不能解决的问题，不能全部满足各种设施的要求，给城市地下综合管廊工程建设、施工带来了许多阻碍。

3.专业人员的严重不足。建设城市地下综合管廊需要大量的各类工程人才，对专业要求严格，不能出现任何偏差，所以这样的人才需求也是很难满足当下建设要求，还需要大量的培训或者引进能胜任工程建设的人才。

二、明挖现浇法技术要点

明挖现浇法要在施工作业面上开展大规模的动土作业，等到管廊基坑成型之后再将管道敷设到预定的位置上，这种作业方式对城市交通的干扰性较大，并且基坑开挖之后还会产生一定的安全风险，必须以硬维护的方式加以预防，见下图：

这种施工技术的要点概括如下：

1.基坑开挖。地下综合管廊对管道的直径、埋深深度、回填层的厚度等提出了明确的技术要求，在挖开基坑时要根据以上重要的参数确定具体的开挖作业量，并且根据基坑的深度做好边坡放坡以及支护处理，防止土石方滑坡或者坍塌。通常按照1:1 放坡，如果边坡稳定性足够，一般也无需设置专门的支护措施，具体施工方法要根据现场情况而定。2.基底处理。基坑开挖之后会在基底形成大量的浮土或者岩石碎屑，采用机械设备和人工作业相结合的方式处理这些异物，然后在其表面浇筑一层混凝土垫层，将垫层表面处理平整，这一垫层可作为钢筋混凝土层的底模，垫层表面要铺设改性沥青防水卷材，防止地下水透过垫层侵蚀钢筋混凝土基底。3.钢筋、止水带以及预埋件的安装。钢筋敷设在垫层之上，控制好钢筋之间的间距，绑扎牢靠。与此同时，在适当的位置上设定止水带以及各种预埋件，使其满足浇筑条件。4.钢筋混凝土浇筑。在第一阶段先浇筑底板混凝土层，将其厚度控制在35cm,浇筑之前严格检查各种预制件以及止水带等是否安装固定到位。第二阶段浇筑墙身以及顶板的混凝土层，施工缝分为两类，水平方向的设置在底板以上30 到50cm 的范围之内，纵向的施工缝按照每15 到30m 的范围设置一道。经过良好的掩护之后，管廊的强度以及各种辅助设施都可达到设计要求，此时可在管廊内安装管道敷设的各种支架。需要注意的是综合管廊的底板、墙身以及顶板等位置都可能产生漏水的危害，在设计和施工阶段必须充分考虑到这些部位的防水，墙身的处理中经常采用改性沥青防水卷材和聚乙烯泡沫保护板。顶板的防水经常使用油毡隔离层、环氧树脂涂料以及细石混凝土层[1]。

三、明挖预制拼装法技术要点

现浇施工法要求施工单位现场浇筑和养护综合管廊，整体的作业时间较长，基坑开挖之后长时间难以回填，对交通的安全管理造成了较大的压力。明挖预制拼装施工法实际上是提前预制好综合管廊的钢筋混凝土结构，然后在现场基坑开挖处理完成之后，将这些预制件敷设拼装起来，形成管廊结构，见下图：

这种作业方法显著地减少了基坑的暴露时长，克服了现浇施工法的最大缺点。明挖预制拼装法的技术要点如下：1.测量、放线及基坑开挖。在平整完场地之后使用专业的工程测绘装备对综合管廊的线路、宽度等进行测量和放线，然后再根据放线位置实施开挖，无论是现浇法，还是预制法，基坑开挖的作业方式基本上是一致的，此处应该注意的是不要超挖，因为综合管廊施工的开挖深度一般不会太大，控制不当时可能产生超挖的现象。2.基底的处理。同样的，基底处理的效果直接决定了综合管廊施工的质量，因为如果基底处理不当，管廊在使用过程中就可能出现不均匀沉降、地下水侵蚀等一系列问题。在地质勘察阶段应该严格检查是否存在地下水渗漏、软土地质之类的不良地质条件，对于不利于夯实施工的土壤层，可使用砂砾、粉煤灰以及细砂等混合而成的混合料来换填，然后再将基底夯实到位。3.预制构件的运输和安装。综合管廊的底板、侧板以及顶板等是在预制厂中制作好的，由运输车辆将这些钢筋混凝土预制件运输到施工现场，由施工单位对预制件的完备程度实施严格的验收，缺角或者开裂的预制件都不符合验收标准，应该返厂置换。在混凝土垫层之上提前放线，控制好中心线和边线的位置，并且利用定位装置来限制预制件的位置，然后使用吊装车辆将这些预制构件设置在相应的位置上。在具体实施的过程中还要注意箱涵施工，因为这一装置对安装精度要求较高，并且箱涵的重量较大，必须确保其凝固程度达到90%以上，否则在吊装的过程中有可能造成结构性的破坏。同时箱涵的结构决定了其在运输中存在较大的难度，其边角位置容易磕碰并损坏，加强运输安全防护和现场验收是确保其安装质量的重要途径。另外，箱涵的拼接要控制好精度，对接的位置要做到平齐，接口位置必然会存在缝隙，工程实践中将其控制在5 不超过5mm 的范围之内。4.预制管廊的止水防渗。管廊的密封性是预制综合管廊施工质量控制的重点环节，工程实践中直接在施工现场开展闭水试验，在管廊灌满水之后，按照规定的试验要求，等待足够长的时间，观察其是否存在漏水现象[2]。

四、盾构法技术要点

明挖现浇法和明挖预制拼装发都要在施工线路上开挖大量的基坑，大规模动土作业会污染环境、干扰城市交通出行以及造成安全事故隐患，并且工程周期较长，影响范围很大。为了减少这种干扰，在城市中开展此类作业时可采用盾构法，其优点是施工速度快、安全性高、环境污染少以及对各种地质条件具有良好的适应性，具体见下图：

盾构法技术要点主要包括以下几个方面：1.确定盾构始发的方式。在城市建成区的地下空间内存在大量的污水管线、电力电缆、通信光缆以及建筑物基础结构，盾构机的体积非常大，在始发阶段通常难以整体始发，而是要先向前掘进一段距离（由盾体来完成），当地下空间足够大时再将其他的附属配件组装在一起，整体向前掘进。这种情况在老城区表现的尤其明显。2.节点井的通过方式。综合管廊系统中要为检修人员设计出安全的工作空间，并且管廊之间也存在交叉的情况，这样就会导致管廊系统中出现大量的节点井，盾构机械在处理这种结构时存在一定的难度，施工效率会受到制约。主要难点在于节点井的加固措施比较严格，这些已经成的构筑物增加了盾构机掘进的阻力，因此，施工单位在作业过程中应该提高盾构机的配置，提高刀具的强度。3.锚索施工区域的盾构。大型建筑物的地下室结构或者混凝土基础经常采用锚索施工技术来提高其稳定性，以防止地下水对结构物产生过大的浮力作用。但是锚索的埋设增加了盾构施工的安全风险，因为盾构机有可能破坏锚索结构。工程实践中针对这一问题提出了洞内张拉法以及钻进套取发，盾构机在掘进的过程中有可能将锚索卷进设备中，采用以上两种施工技术之后可将锚索从盾构机中快速的拔出。4.富水砂砾地层的掘进方法。有些施工作业区域的地质条件以砂砾层为主，并且这种土壤容易吸收较多的水分，在开展此类土壤地质的盾构施工时可调节盾构机的参数，重点是掌握好盾构过程中的注浆量、土压力以及出土量等参数[3]。

五、顶管法技术要点

顶管法具有一定的特殊性，主要用于处理特殊的地质情况，地下综合管廊的施工路线上难免会存在市政道路、城市内河以及各种埋深较大的建筑物，明挖法以及盾构法有可能对这些已经建成的构筑物产生严重的扰动，危害其正常运行，鉴于此，工程上一般是采用顶管法来处理这些特殊节点的施工，见下图：

这种技术的优点在于不开挖地面，同时也能将施工活动对各种已经成建筑物的扰动降到最低程度。其施工方法如下：1.泥水推进法。这种施工技术的要点是依靠刀盘的转动向前掘进，同时在刀盘上施加一定的顶进压力，使其维持特定的前进速度，这种顶进的压力可超过土壤对设备造车的压力，进而保证顶进的速度。施工的过程中设备还会受到地下水的干扰，施工单位应该根据地下水的压力和特点，实时调节循环水的压力。为了降低土壤层对设备造成的摩擦力，顶进的过程中使用泥水将切削下来的碎屑送入泥仓中，达到排出目的。2.土压平衡推进法。这种施工方法的技术要点是在泥仓中注入一定量的混合料，这些材料和切削下来的泥土混合在一起，形成较大的压力，这样就可借助这种压力来平衡顶进设备遭遇的正面土压力，其优点在于不需要配置泥浆，也不需要配置专门的泥浆泵，机械设备的费用相对较低[4]。