楊　峰　（中鐵四局集團(tuán)南京分公司，江蘇　南京　210000）

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城市地下市政綜合管廊施工方法初步探討與分析

楊峰（中鐵四局集團(tuán)南京分公司，江蘇南京210000）

針對(duì)綜合管廊的優(yōu)越性，作為城市地下空間開發(fā)利用的重要內(nèi)容和保障城市可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施已逐步提上議事日程。文章初步探討和分析了綜合管廊在國(guó)內(nèi)的發(fā)展概況，結(jié)合管廊的優(yōu)點(diǎn)和管廊分類討論了管廊不同施工方法在城鎮(zhèn)建設(shè)中的適用性。同時(shí)，對(duì)管廊不同施工方法的工程造價(jià)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、施工組織及工期安排進(jìn)行了分析，展望了暗挖法管廊施工的技術(shù)前景。

綜合管廊；明挖法；暗挖法；預(yù)制拼裝

0　引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，國(guó)家綜合實(shí)力的不斷增強(qiáng)，城市地下市政空間技術(shù)的進(jìn)步也在持續(xù)發(fā)展。綜合管廊與傳統(tǒng)的埋地敷設(shè)管線相比有很大優(yōu)勢(shì)，盡管其初期建設(shè)費(fèi)用很高，但管線的擴(kuò)容、改建以及日常維護(hù)都極為方便，而且不會(huì)破壞和影響其他設(shè)施，不會(huì)妨礙地面交通，從城市遠(yuǎn)期和總體上看是經(jīng)濟(jì)的，其必將成為城市基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)。

1　綜合管廊類型

城市地下市政綜合管廊簡(jiǎn)稱綜合管廊，即在地下建造集約化隧道，集電力、通信、燃?xì)狻⒔o水、中水等2種及2種以上的市政管線于一體，同時(shí)設(shè)置專門的檢修口、吊裝口和監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。地下綜合管廊通過(guò)統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)，建于城市地下，用于鋪設(shè)市政公用管線，其包括干線綜合管廊、支線綜合管廊和干、支混合型綜合管廊。其中干線綜合管廊一般設(shè)置于機(jī)動(dòng)車道或道路中央下方，采用獨(dú)立分敷設(shè)主干管線的綜合管廊，不服務(wù)于終端用戶；支線綜合管廊一般設(shè)置在道路兩側(cè)或單側(cè)，采用單艙或雙艙敷設(shè)配給管線，直接服務(wù)于臨近地塊終端用戶的綜合管廊。干、支混合型綜合管廊可設(shè)置在機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車道、人行道下方，應(yīng)結(jié)合納入管道的特點(diǎn)選擇設(shè)置位置。

綜合管廊的構(gòu)成包括管廊本體、標(biāo)準(zhǔn)斷面、管廊支線、管線接頭井、附設(shè)物件、進(jìn)出人孔、搬運(yùn)檢修口（投料口）、換氣口（管廊內(nèi)設(shè)溫、濕度調(diào)節(jié)儀）、有害氣體排出口、自然及強(qiáng)制換氣口、附屬設(shè)施（排水、換氣、照明設(shè)施）以及防災(zāi)安全設(shè)施等。

2　施工方法概述

綜合管廊按施工方法劃分為暗挖法綜合管廊、明挖法綜合管廊和預(yù)制拼裝綜合管廊。

2.1暗挖法綜合管廊

暗挖法綜合管廊一般適合于城市中心區(qū)或深層地下空間中的綜合管廊建設(shè)；暗挖施工法適用于城市交通繁忙、景觀要求高、無(wú)法實(shí)施開挖作業(yè)的地區(qū)，也適用于松散地層、含水松散地層及堅(jiān)硬土層和巖石層。一般有盾構(gòu)法、矩形頂管法、礦山法和蓋挖法等施工方法。

2.2明挖法綜合管廊

明挖一般分布在道路的淺層空間；適用于新建開發(fā)區(qū)和園區(qū)，與道路新建同步進(jìn)行。明挖法是指先進(jìn)行基坑圍護(hù)和降水，由上而下開挖地面土石方至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，再自基底由下而上順作進(jìn)行管廊主體結(jié)構(gòu)施工，最后回填基坑恢復(fù)地面的施工方法。明挖法是管廊施工的首選方法，在地面交通和環(huán)境條件允許的情況下采用明挖法施工，具有施工技術(shù)簡(jiǎn)單、快捷、經(jīng)濟(jì)、安全的優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是中斷交通時(shí)間長(zhǎng)，施工噪聲和渣土粉塵等對(duì)環(huán)境有一定的影響。

明挖法適用于場(chǎng)地地勢(shì)平坦，沒(méi)有需保護(hù)的建筑物且具備大面積開挖條件的地段，通常用于城市的新建區(qū)。一般有明挖現(xiàn)澆施工法和明挖預(yù)制拼裝施工法。

2.3明挖預(yù)制拼裝綜合管廊

明挖預(yù)制拼裝法的施工工藝為：管片預(yù)制→降低地下水位→土方開挖→基底處理→管片拼裝砌筑→管廊防水→回填土方→恢復(fù)地面。

管片預(yù)制所用各種材料進(jìn)場(chǎng)均應(yīng)有質(zhì)量合格證明文件，按國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)檢，宜采用非堿活性骨料，混凝土管片強(qiáng)度應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204）中的有關(guān)規(guī)定。

預(yù)制拼裝則適合于新城新區(qū)或類似硅谷、中關(guān)村等的現(xiàn)代化工業(yè)園區(qū)，城市中的大型會(huì)展中心等現(xiàn)代的城市新型功能區(qū)。

2.4施工方法與適用特征分析

不同施工方法的適用特征及所需機(jī)械設(shè)備見表1。

城市綜合管廊施工方法與適用特征表　表1

3　綜合管廊施工造價(jià)

3.1結(jié)構(gòu)尺寸決定綜合管廊造價(jià)

城市地下市政綜合管廊根據(jù)功能的不同可選擇不同的施工方法，并由此決定著不同的結(jié)構(gòu)尺寸，同時(shí)管廊的結(jié)構(gòu)尺寸決定著綜合管廊的造價(jià)。

3.2綜合管廊的工程造價(jià)情況

城市地下市政綜合管廊不便于分期建設(shè)，一次性投資昂貴，而且納入管線的種類、數(shù)量及相應(yīng)的管徑直接影響著綜合管廊的斷面形式和大小，并由此決定著綜合管廊的造價(jià)。

綜合管廊結(jié)構(gòu)尺寸表　表2

①根據(jù)臺(tái)北市綜合管廊統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，干線型綜合管廊的平均造價(jià)為1.3億元/km；

②上海張楊路支線型綜合管廊的平均造價(jià)為1.0億元/km；

③鄭州經(jīng)開區(qū)濱河國(guó)際新城的綜合管廊，5.58km投資2.7億元，平均每公里花費(fèi)4800多萬(wàn)元。CBD副中心地下綜合管廊功能更全，花費(fèi)更高，總投資6.58億元，平均下來(lái)造價(jià)每公里1億多元。

④南京河西地區(qū)南部新城江東南路綜合管廊工程采用雙倉(cāng)結(jié)構(gòu)，內(nèi)輪廓尺寸6.45m（寬）×3.45m（高），采用明挖順作法施工，采用SMW工法樁和拉森鋼板樁對(duì)基坑進(jìn)行支護(hù)；工程造價(jià)折合0.7億元/km（僅土建）；建設(shè)工期進(jìn)度指標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)段每節(jié)（30m）/25d。

⑤南京江東門地下人行過(guò)街通道工程（可用于暗挖法矩形管廊），內(nèi)輪廓尺寸6.0m（寬）×4.0m（高），采用矩形盾構(gòu)暗挖頂進(jìn)施工，造價(jià)折合1.1億元/km（僅土建）；建設(shè)工期進(jìn)度指標(biāo)：?jiǎn)尉€標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)頂進(jìn)兩節(jié)（1.5m×2=3m）/d；始發(fā)井結(jié)構(gòu)施工需90d。

4　管廊施工組織和工期安排

4.1明挖法施工

4.1.1施工組織

明挖綜合管廊通常采取明挖基坑施工方法，利用SMW工法樁或拉森鋼板樁對(duì)基坑進(jìn)行支護(hù)，SMW工法樁采取跳槽式雙孔復(fù)攪施工方法，H型鋼普通地段插入布置采取“插一跳一”形式，管廊下沉段（特殊交叉段）插入布置采取密插形式；鋼板樁采取屏風(fēng)式施工方法，逐一分布在管廊基坑兩側(cè)。

隨后分段進(jìn)行土方開挖，嚴(yán)格遵循“隨挖隨撐”的原則合理安排施工周期，作好坑外防水和坑內(nèi)降排水工作，土方開挖前，地下水位降至開挖面以下2m。挖掘機(jī)挖土?xí)r嚴(yán)禁與鋼支撐和基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)相碰，圍護(hù)結(jié)構(gòu)邊10cm采用人工挖土。開挖至基底后施作墊層，敷設(shè)防水層和保護(hù)層，然后施工底板鋼筋綁扎和混凝土澆筑。以上工序以土方開挖段落為基礎(chǔ)，形成流水作業(yè)態(tài)勢(shì)，直至開始管廊主體結(jié)構(gòu)施工。底板混凝土澆筑數(shù)節(jié)后，搭設(shè)滿堂支架，施工側(cè)墻及頂板混凝土，然后在施作防水層后進(jìn)行基坑回填、恢復(fù)路面等。

4.1.2工期安排

通常以一節(jié)（30m長(zhǎng)）或數(shù)節(jié)管廊結(jié)構(gòu)為單元段進(jìn)行分段流水組織實(shí)施。以一節(jié)管廊結(jié)構(gòu)（30m長(zhǎng)）為例進(jìn)行工期安排見表3。

4.2暗挖法（矩形頂管）施工

4.2.1工藝特點(diǎn)

通常采用暗挖法施工矩形通道或管廊，盾構(gòu)或頂管機(jī)已廣泛應(yīng)用于地鐵、公路、電力、熱力、排水等城市隧道工程。圓形隧道因其結(jié)構(gòu)受力合理、施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單而廣為采用。與圓形斷面相比，矩形斷面有效使用面積通常大20%以上。在城市隧道中人行地道、綜合管廊等市政隧道工程尤以矩形最為經(jīng)濟(jì)。矩形頂管機(jī)具有以下主要特點(diǎn)：

明挖綜合管廊施工單元區(qū)段工期安排表　表3

①施工工作井比盾構(gòu)工作井小，降低占地面積；

②具有不開挖路面、不封閉交通、不搬遷管線、低噪音、無(wú)揚(yáng)塵等優(yōu)點(diǎn)；

③在施工時(shí)，對(duì)周圍土體擾動(dòng)小，能有效地控制地面和管線沉降。

4.2.2施工組織

暗挖法施工通常先施作始發(fā)井和接收井，始發(fā)井和接收井在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和鋼支撐的聯(lián)合支護(hù)下完成土方開挖后進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)混凝土施工；然后采用履帶吊將盾構(gòu)機(jī)或矩形頂管機(jī)吊放至始發(fā)井內(nèi)發(fā)射架上，由頂管機(jī)機(jī)頭推進(jìn)后將指定預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)的預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)吊放至頂管機(jī)敞口處，采用液壓油缸將管節(jié)在機(jī)頭引導(dǎo)下逐節(jié)向接收井頂進(jìn)，直至到達(dá)接收井，形成貫通通道，完成該區(qū)段（通常每個(gè)暗挖區(qū)段長(zhǎng)度：盾構(gòu)施工為1000～2000m，矩形頂管機(jī)為100～200m）暗挖管廊施工。

暗挖法不同于明挖法施工，無(wú)法多工作面、梯隊(duì)流水作業(yè)；針對(duì)每一個(gè)暗挖區(qū)段只能按照固定流程進(jìn)行施工：端頭井（含始發(fā)井、接收井）圍護(hù)結(jié)構(gòu)→基坑降水→基底和井邊加固→土方開挖和支撐→防水和主體結(jié)構(gòu)施工→盾構(gòu)或矩形頂管機(jī)吊放下井→盾構(gòu)推進(jìn)管片安裝或頂管機(jī)頂進(jìn)矩形預(yù)制管節(jié)→注漿或張拉。

若以矩形頂管機(jī)進(jìn)行暗挖法施工為例，需每隔約150m設(shè)置一處端頭井（該中間井既是始發(fā)井，也是接收井），根據(jù)總體工期的要求，安排同時(shí)由數(shù)臺(tái)矩形頂管機(jī)進(jìn)行頂進(jìn)作業(yè)，在一個(gè)暗挖區(qū)段頂進(jìn)完成至中間井后，調(diào)整管節(jié)下井位置至該中間井，將該接收井再次作為始發(fā)井進(jìn)行始發(fā)頂進(jìn)作業(yè)，最終數(shù)個(gè)暗挖區(qū)段經(jīng)由所有中間井貫通為一條綜合管廊，中間井兼顧作為管廊的附屬設(shè)置布置。

4.2.3工期安排

以矩形頂管機(jī)進(jìn)行一個(gè)暗挖區(qū)段（約150m）進(jìn)行考慮安排工期見表4。

矩形頂管綜合管廊施工單元區(qū)段工期安排表　表4

每一個(gè)端頭井施工周期需用90d；每一個(gè)暗挖區(qū)段（約150m）需用50d，每天頂進(jìn)約3m（預(yù)制管節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)1.5m/節(jié)，每天頂進(jìn)2節(jié)）。

4.3預(yù)制拼裝法施工

在沈陽(yáng)渾南新城地下綜合管廊施工組織中，沈陽(yáng)市政地鐵管片有限公司作為工程施工方采取預(yù)制與現(xiàn)澆結(jié)合的施工方案，在廠站進(jìn)行工廠預(yù)制生產(chǎn)混凝土箱涵，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量好、進(jìn)度快。以30m一段為例，在混凝土墊層施工完成后預(yù)制拼裝成型僅需1d，比現(xiàn)澆施工提前了工期14d，預(yù)制拼裝效率非常高。

5　管廊施工方法前景展望

5.1暗挖盾構(gòu)法

暗挖盾構(gòu)法綜合管廊示意見下圖。

圖1　暗挖盾構(gòu)法綜合管廊示意圖

5.2暗挖矩形頂管法

與圓形斷面相比，矩形斷面有效使用面積通常大20%以上。在城市隧道中人行地道、綜合管廊等工程尤以矩形最為經(jīng)濟(jì)。矩形頂管機(jī)用作管廊施工時(shí)可結(jié)合《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)設(shè)計(jì)要求，將工作井（始發(fā)井或接收井）與管廊的逃生孔、投料口、通風(fēng)口等一并綜合考慮設(shè)置。暗挖矩形頂管法綜合管廊示意見下圖。

圖2　暗挖矩形頂管法綜合管廊示意圖

5.3矩形頂管法施工案例

中鐵四局南京分公司施工的南京江東門地下人行過(guò)街通道工程即是采用矩形頂管施工的地下通道工程。該通道長(zhǎng)度95m，為左右雙線結(jié)構(gòu)，外輪廓尺寸為2孔7m（寬）×5m（高），管節(jié)壁厚50cm，左右線凈間距50cm。該類型大斷面、雙孔、極小間距雙排地下通道為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，可作為綜合管廊施工采用。目前該項(xiàng)目已順利完工，其施工掠影見下圖。

圖3　頂管機(jī)頂進(jìn)、特殊管節(jié)下井、頂管機(jī)到達(dá)實(shí)景圖

6　結(jié)語(yǔ)

基于上述對(duì)管廊施工方法的初步探討和分析，結(jié)合施工工藝闡述了管廊施工組織和工期安排，為管廊施工方法的選擇提供了借鑒。同時(shí)，通過(guò)對(duì)采用暗挖盾構(gòu)法和暗挖矩形頂管法施工的比較，對(duì)暗挖法管廊施工指明了發(fā)展方向，對(duì)于管廊設(shè)計(jì)和施工具有積極的參考意義。

[1] 董立.市政綜合管廊關(guān)鍵技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（7）.

[2]羅江峰.淺議市政綜合管廊技術(shù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014（5）.

TU998

B

1007-7359(2016)03-0088-04

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.031

楊峰（1978-），男，河南南陽(yáng)人，畢業(yè)于上海鐵道大學(xué)，學(xué)士；高級(jí)工程師，主要從事土木工程施工技術(shù)管理方面的工作。