城市地下綜合管廊施工技術(shù)及其要點(diǎn)

孟慧棟

（中交二公局東萌工程有限公司，陜西 西安 710000）

引言

城市交通、環(huán)保要求、既有建筑物的安全防護(hù)等都會影響到地下綜合管廊的施工，采用明挖法時要在地面上挖掘出大規(guī)模的基坑，管廊施工可采用拼接預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或者現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，明挖法的缺點(diǎn)在于安全風(fēng)險高、交通干擾大等。與之相比，盾構(gòu)法、頂管法等暗挖施工技術(shù)無需大規(guī)模動土作業(yè)，其效率特大幅提升。研究這些施工技術(shù)的特點(diǎn)對綜合管廊的施工管理具有重要的價值。

一、城市地下綜合管廊工程的優(yōu)勢與不足

（一）城市地下管廊工程的優(yōu)勢

1.城市地下綜合管廊工程在國外已經(jīng)發(fā)展一百多年，他們已經(jīng)有了很高的建設(shè)、施工技術(shù)，我們可以借鑒他們豐富的經(jīng)驗(yàn)，來發(fā)展我國的城市地下管廊工程的建設(shè)，這樣也省去了我們自己鉆研摸索時間，省去了因反復(fù)改進(jìn)而浪費(fèi)的基金。開發(fā)城市地下管廊工程建設(shè)可以減少地面的線網(wǎng)管路，高壓塔等設(shè)施的存在，有效提升了城市道路的利用率，減少了地面設(shè)施的維護(hù)費(fèi)用。

2.城市地下管廊工程對各類基礎(chǔ)管線有很好的保護(hù)作用。國家每年都會發(fā)生許多的因?yàn)榈孛婊A(chǔ)設(shè)施而引起的事故，如地面高壓線因?yàn)橄掠甏蚶讜r擊傷擊死人事故，或者漏電導(dǎo)致行人觸電事故。在地震等自然災(zāi)害面前，如果開展了地下管廊工程，會使地面的設(shè)施如電線桿，高壓線等大幅減少，會降低因電線桿傾倒而砸傷人，減少因電線斷了而致人觸電。有效的提升了城市的防災(zāi)抗災(zāi)能力。

（二）城市地下管廊工程的不足

1.前期大量的管網(wǎng)線路并入地下管廊，需要建設(shè)大量的混凝土建筑，從而需要大量的資金支出，也就是前期的投入比較大。

2.地下管廊工程全是全地下建筑結(jié)構(gòu)形式，有些設(shè)施會有一些防水防潮的要求，而在城市地下管廊工程建設(shè)中還存在一些不能解決的問題，不能全部滿足各種設(shè)施的要求，給城市地下綜合管廊工程建設(shè)、施工帶來了許多阻礙。

3.專業(yè)人員的嚴(yán)重不足。建設(shè)城市地下綜合管廊需要大量的各類工程人才，對專業(yè)要求嚴(yán)格，不能出現(xiàn)任何偏差，所以這樣的人才需求也是很難滿足當(dāng)下建設(shè)要求，還需要大量的培訓(xùn)或者引進(jìn)能勝任工程建設(shè)的人才。

二、明挖現(xiàn)澆法技術(shù)要點(diǎn)

明挖現(xiàn)澆法要在施工作業(yè)面上開展大規(guī)模的動土作業(yè)，等到管廊基坑成型之后再將管道敷設(shè)到預(yù)定的位置上，這種作業(yè)方式對城市交通的干擾性較大，并且基坑開挖之后還會產(chǎn)生一定的安全風(fēng)險，必須以硬維護(hù)的方式加以預(yù)防，見下圖：

這種施工技術(shù)的要點(diǎn)概括如下：

1.基坑開挖。地下綜合管廊對管道的直徑、埋深深度、回填層的厚度等提出了明確的技術(shù)要求，在挖開基坑時要根據(jù)以上重要的參數(shù)確定具體的開挖作業(yè)量，并且根據(jù)基坑的深度做好邊坡放坡以及支護(hù)處理，防止土石方滑坡或者坍塌。通常按照1:1 放坡，如果邊坡穩(wěn)定性足夠，一般也無需設(shè)置專門的支護(hù)措施，具體施工方法要根據(jù)現(xiàn)場情況而定。2.基底處理?；娱_挖之后會在基底形成大量的浮土或者巖石碎屑，采用機(jī)械設(shè)備和人工作業(yè)相結(jié)合的方式處理這些異物，然后在其表面澆筑一層混凝土墊層，將墊層表面處理平整，這一墊層可作為鋼筋混凝土層的底模，墊層表面要鋪設(shè)改性瀝青防水卷材，防止地下水透過墊層侵蝕鋼筋混凝土基底。3.鋼筋、止水帶以及預(yù)埋件的安裝。鋼筋敷設(shè)在墊層之上，控制好鋼筋之間的間距，綁扎牢靠。與此同時，在適當(dāng)?shù)奈恢蒙显O(shè)定止水帶以及各種預(yù)埋件，使其滿足澆筑條件。4.鋼筋混凝土澆筑。在第一階段先澆筑底板混凝土層，將其厚度控制在35cm,澆筑之前嚴(yán)格檢查各種預(yù)制件以及止水帶等是否安裝固定到位。第二階段澆筑墻身以及頂板的混凝土層，施工縫分為兩類，水平方向的設(shè)置在底板以上30 到50cm 的范圍之內(nèi)，縱向的施工縫按照每15 到30m 的范圍設(shè)置一道。經(jīng)過良好的掩護(hù)之后，管廊的強(qiáng)度以及各種輔助設(shè)施都可達(dá)到設(shè)計(jì)要求，此時可在管廊內(nèi)安裝管道敷設(shè)的各種支架。需要注意的是綜合管廊的底板、墻身以及頂板等位置都可能產(chǎn)生漏水的危害，在設(shè)計(jì)和施工階段必須充分考慮到這些部位的防水，墻身的處理中經(jīng)常采用改性瀝青防水卷材和聚乙烯泡沫保護(hù)板。頂板的防水經(jīng)常使用油氈隔離層、環(huán)氧樹脂涂料以及細(xì)石混凝土層[1]。

三、明挖預(yù)制拼裝法技術(shù)要點(diǎn)

現(xiàn)澆施工法要求施工單位現(xiàn)場澆筑和養(yǎng)護(hù)綜合管廊，整體的作業(yè)時間較長，基坑開挖之后長時間難以回填，對交通的安全管理造成了較大的壓力。明挖預(yù)制拼裝施工法實(shí)際上是提前預(yù)制好綜合管廊的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，然后在現(xiàn)場基坑開挖處理完成之后，將這些預(yù)制件敷設(shè)拼裝起來，形成管廊結(jié)構(gòu)，見下圖：

這種作業(yè)方法顯著地減少了基坑的暴露時長，克服了現(xiàn)澆施工法的最大缺點(diǎn)。明挖預(yù)制拼裝法的技術(shù)要點(diǎn)如下：1.測量、放線及基坑開挖。在平整完場地之后使用專業(yè)的工程測繪裝備對綜合管廊的線路、寬度等進(jìn)行測量和放線，然后再根據(jù)放線位置實(shí)施開挖，無論是現(xiàn)澆法，還是預(yù)制法，基坑開挖的作業(yè)方式基本上是一致的，此處應(yīng)該注意的是不要超挖，因?yàn)榫C合管廊施工的開挖深度一般不會太大，控制不當(dāng)時可能產(chǎn)生超挖的現(xiàn)象。2.基底的處理。同樣的，基底處理的效果直接決定了綜合管廊施工的質(zhì)量，因?yàn)槿绻滋幚聿划?dāng)，管廊在使用過程中就可能出現(xiàn)不均勻沉降、地下水侵蝕等一系列問題。在地質(zhì)勘察階段應(yīng)該嚴(yán)格檢查是否存在地下水滲漏、軟土地質(zhì)之類的不良地質(zhì)條件，對于不利于夯實(shí)施工的土壤層，可使用砂礫、粉煤灰以及細(xì)砂等混合而成的混合料來換填，然后再將基底夯實(shí)到位。3.預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸和安裝。綜合管廊的底板、側(cè)板以及頂板等是在預(yù)制廠中制作好的，由運(yùn)輸車輛將這些鋼筋混凝土預(yù)制件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，由施工單位對預(yù)制件的完備程度實(shí)施嚴(yán)格的驗(yàn)收，缺角或者開裂的預(yù)制件都不符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該返廠置換。在混凝土墊層之上提前放線，控制好中心線和邊線的位置，并且利用定位裝置來限制預(yù)制件的位置，然后使用吊裝車輛將這些預(yù)制構(gòu)件設(shè)置在相應(yīng)的位置上。在具體實(shí)施的過程中還要注意箱涵施工，因?yàn)檫@一裝置對安裝精度要求較高，并且箱涵的重量較大，必須確保其凝固程度達(dá)到90%以上，否則在吊裝的過程中有可能造成結(jié)構(gòu)性的破壞。同時箱涵的結(jié)構(gòu)決定了其在運(yùn)輸中存在較大的難度，其邊角位置容易磕碰并損壞，加強(qiáng)運(yùn)輸安全防護(hù)和現(xiàn)場驗(yàn)收是確保其安裝質(zhì)量的重要途徑。另外，箱涵的拼接要控制好精度，對接的位置要做到平齊，接口位置必然會存在縫隙，工程實(shí)踐中將其控制在5 不超過5mm 的范圍之內(nèi)。4.預(yù)制管廊的止水防滲。管廊的密封性是預(yù)制綜合管廊施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，工程實(shí)踐中直接在施工現(xiàn)場開展閉水試驗(yàn)，在管廊灌滿水之后，按照規(guī)定的試驗(yàn)要求，等待足夠長的時間，觀察其是否存在漏水現(xiàn)象[2]。

四、盾構(gòu)法技術(shù)要點(diǎn)

明挖現(xiàn)澆法和明挖預(yù)制拼裝發(fā)都要在施工線路上開挖大量的基坑，大規(guī)模動土作業(yè)會污染環(huán)境、干擾城市交通出行以及造成安全事故隱患，并且工程周期較長，影響范圍很大。為了減少這種干擾，在城市中開展此類作業(yè)時可采用盾構(gòu)法，其優(yōu)點(diǎn)是施工速度快、安全性高、環(huán)境污染少以及對各種地質(zhì)條件具有良好的適應(yīng)性，具體見下圖：

盾構(gòu)法技術(shù)要點(diǎn)主要包括以下幾個方面：1.確定盾構(gòu)始發(fā)的方式。在城市建成區(qū)的地下空間內(nèi)存在大量的污水管線、電力電纜、通信光纜以及建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，盾構(gòu)機(jī)的體積非常大，在始發(fā)階段通常難以整體始發(fā)，而是要先向前掘進(jìn)一段距離（由盾體來完成），當(dāng)?shù)叵驴臻g足夠大時再將其他的附屬配件組裝在一起，整體向前掘進(jìn)。這種情況在老城區(qū)表現(xiàn)的尤其明顯。2.節(jié)點(diǎn)井的通過方式。綜合管廊系統(tǒng)中要為檢修人員設(shè)計(jì)出安全的工作空間，并且管廊之間也存在交叉的情況，這樣就會導(dǎo)致管廊系統(tǒng)中出現(xiàn)大量的節(jié)點(diǎn)井，盾構(gòu)機(jī)械在處理這種結(jié)構(gòu)時存在一定的難度，施工效率會受到制約。主要難點(diǎn)在于節(jié)點(diǎn)井的加固措施比較嚴(yán)格，這些已經(jīng)成的構(gòu)筑物增加了盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的阻力，因此，施工單位在作業(yè)過程中應(yīng)該提高盾構(gòu)機(jī)的配置，提高刀具的強(qiáng)度。3.錨索施工區(qū)域的盾構(gòu)。大型建筑物的地下室結(jié)構(gòu)或者混凝土基礎(chǔ)經(jīng)常采用錨索施工技術(shù)來提高其穩(wěn)定性，以防止地下水對結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生過大的浮力作用。但是錨索的埋設(shè)增加了盾構(gòu)施工的安全風(fēng)險，因?yàn)槎軜?gòu)機(jī)有可能破壞錨索結(jié)構(gòu)。工程實(shí)踐中針對這一問題提出了洞內(nèi)張拉法以及鉆進(jìn)套取發(fā)，盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)的過程中有可能將錨索卷進(jìn)設(shè)備中，采用以上兩種施工技術(shù)之后可將錨索從盾構(gòu)機(jī)中快速的拔出。4.富水砂礫地層的掘進(jìn)方法。有些施工作業(yè)區(qū)域的地質(zhì)條件以砂礫層為主，并且這種土壤容易吸收較多的水分，在開展此類土壤地質(zhì)的盾構(gòu)施工時可調(diào)節(jié)盾構(gòu)機(jī)的參數(shù)，重點(diǎn)是掌握好盾構(gòu)過程中的注漿量、土壓力以及出土量等參數(shù)[3]。

五、頂管法技術(shù)要點(diǎn)

頂管法具有一定的特殊性，主要用于處理特殊的地質(zhì)情況，地下綜合管廊的施工路線上難免會存在市政道路、城市內(nèi)河以及各種埋深較大的建筑物，明挖法以及盾構(gòu)法有可能對這些已經(jīng)建成的構(gòu)筑物產(chǎn)生嚴(yán)重的擾動，危害其正常運(yùn)行，鑒于此，工程上一般是采用頂管法來處理這些特殊節(jié)點(diǎn)的施工，見下圖：

這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于不開挖地面，同時也能將施工活動對各種已經(jīng)成建筑物的擾動降到最低程度。其施工方法如下：1.泥水推進(jìn)法。這種施工技術(shù)的要點(diǎn)是依靠刀盤的轉(zhuǎn)動向前掘進(jìn)，同時在刀盤上施加一定的頂進(jìn)壓力，使其維持特定的前進(jìn)速度，這種頂進(jìn)的壓力可超過土壤對設(shè)備造車的壓力，進(jìn)而保證頂進(jìn)的速度。施工的過程中設(shè)備還會受到地下水的干擾，施工單位應(yīng)該根據(jù)地下水的壓力和特點(diǎn)，實(shí)時調(diào)節(jié)循環(huán)水的壓力。為了降低土壤層對設(shè)備造成的摩擦力，頂進(jìn)的過程中使用泥水將切削下來的碎屑送入泥倉中，達(dá)到排出目的。2.土壓平衡推進(jìn)法。這種施工方法的技術(shù)要點(diǎn)是在泥倉中注入一定量的混合料，這些材料和切削下來的泥土混合在一起，形成較大的壓力，這樣就可借助這種壓力來平衡頂進(jìn)設(shè)備遭遇的正面土壓力，其優(yōu)點(diǎn)在于不需要配置泥漿，也不需要配置專門的泥漿泵，機(jī)械設(shè)備的費(fèi)用相對較低[4]。

六、對于現(xiàn)階段城市地下綜合管廊工程建設(shè)的相關(guān)建議

（一）明確城市地下綜合管廊工程管理機(jī)制

城市地下管理工程建設(shè)需要各政府部門的參與，并應(yīng)建立互相溝通，協(xié)作的關(guān)系，通過合理的管理機(jī)制，改變以往單獨(dú)作戰(zhàn)，分工不明確，協(xié)作不科學(xué)、不順暢的弊端。

（二）確立城市地下綜合管廊建設(shè)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)

在建設(shè)中除了以程序化的施工外，同時還需要有明確的法律體系來確定產(chǎn)權(quán)歸屬，明確責(zé)任，完善相應(yīng)的救援、安全、保障體系，提高城市地下管廊工程建設(shè)的安全性。

七、結(jié)束語

地下綜合管廊施工采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，明挖法中包括現(xiàn)澆施工法和預(yù)制拼裝發(fā)，前者施工工期較長，對城市環(huán)境、交通以及安全管理影響較大，后者減少了混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)的環(huán)節(jié)，但是依然要開挖地面。盾構(gòu)法和頂管法屬于暗挖法，無需開挖地面，工程效率高其影響范圍小，條件允許的情況下推薦使用暗挖法。