王 利 平

(中鐵隧道集團(tuán)一處有限公司，重慶 401121)

0 引言

城市綜合管廊在集約利用城市建設(shè)用地，拓展建設(shè)空間方面有著重要作用。其作為城市不可或缺的重要設(shè)施，在管線安全維護(hù)及檢修、減少道路反復(fù)開挖、緩解城市交通壓力及降低環(huán)境影響等方面都有著重要作用。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對于綜合管廊建設(shè)方法的要求也越來越高。很多綜合管廊設(shè)計(jì)施工領(lǐng)域的同行們對綜合管廊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工工藝、發(fā)展前景等做出了許多有益的工作。如譚忠盛等對綜合管廊的規(guī)劃、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工工法進(jìn)行了分析和總結(jié)[1]。申國奎等介紹了管廊施工工法的分類，并結(jié)合實(shí)例展望管廊建設(shè)技術(shù)[2]。馬驥等對管廊明挖現(xiàn)澆法施工工序進(jìn)行了研究和總結(jié)[3]。閆揚(yáng)義等介紹并總結(jié)了管廊明挖盾構(gòu)施工工法[4]。王會麗等對兩艙預(yù)制綜合管廊施工工藝流程進(jìn)行了總結(jié)[5]。依托工程實(shí)例，著重對三艙大斷面預(yù)制綜合管廊的設(shè)計(jì)優(yōu)化、施工關(guān)鍵技術(shù)、防排水系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究，并在成都市玉虹路綜合管廊施工實(shí)踐中加以應(yīng)用和總結(jié)。

1 工程概況

成都市玉虹路綜合管廊全長2.3 km，一期試驗(yàn)段建設(shè)長度600 m，其中預(yù)制安裝段長度142 m。管廊采用整體三艙設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制段外寬10.3 m，高度3.6 m。預(yù)制結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級為C50，抗?jié)B等級為P8，基礎(chǔ)墊層混凝土采用C15混凝土。明挖基坑施工，基坑深度約4 m～6 m。采用鋼筋混凝土排樁+鋼支撐支護(hù)，樁間噴射混凝土封閉。

2 三艙預(yù)制綜合管廊設(shè)計(jì)

2.1 預(yù)制管廊斷面設(shè)計(jì)

預(yù)制結(jié)構(gòu)為箱型斷面，采用三艙整體預(yù)制，外寬10.3 m，外高3.6 m，預(yù)制節(jié)段長度為2 m。頂、底板厚度0.3 m，外墻、隔墻厚度0.3 m。綜合艙、燃?xì)馀?、污水艙凈寬分別為4 m,1.8 m,3 m(見圖1)。綜合艙入廊管線為電力、通訊、自來水，燃?xì)馀撊肜裙芫€為輸氣管、配氣管，污水艙入廊管線為污水管、預(yù)留中水管。

2.2 預(yù)制管廊接縫設(shè)計(jì)

預(yù)制節(jié)段之間采用承插口設(shè)計(jì)，承插口接頭形式便于拼裝對接，受力性能良好。承插口設(shè)計(jì)如圖2所示。

預(yù)制節(jié)段采用相鄰節(jié)段之間連接，連接的材料為JL25精軋螺紋鋼筋。每節(jié)段共設(shè)置8根，底板、頂板各設(shè)置4根，張拉孔均預(yù)留在倒角處，通過連接箱操作，平面布置見圖3。

精軋螺紋鋼筋設(shè)計(jì)張拉力為300 kN，采用張拉力與接縫縫寬雙指標(biāo)控制。

2.3 預(yù)制管廊防水設(shè)計(jì)

預(yù)制管廊防排水原則：以防為主，防排結(jié)合，形成多條防水防線。預(yù)制管廊承插口由內(nèi)到外采用30 mm高雙組分聚硫密封膠+70 mm高聚乙烯泡沫板+遇水膨脹膠圈+2道楔形膠圈(鷹嘴形)+70 mm高聚乙烯泡沫板+30 mm高雙組分聚硫密封膠+外包防水卷材。在變形縫處形成防水密封材料+止水條(帶)+迎水面防水卷材的綜合防水措施。

為保證管廊承插口拼裝密閉性，需在2道楔形膠圈間進(jìn)行閉水試驗(yàn)，閉水水壓達(dá)到管廊埋深+1 m水壓后穩(wěn)壓2 min即認(rèn)定拼裝合格。

3 三艙大斷面預(yù)制綜合管廊關(guān)鍵技術(shù)

3.1 預(yù)制管廊施工工藝

管廊基坑支護(hù)及開挖與管廊預(yù)制場建設(shè)、管廊預(yù)制同步進(jìn)行，待管廊墊層及防水層施工分段完成后，將預(yù)制管廊節(jié)段運(yùn)輸至現(xiàn)場，采用吊車吊裝，安裝到位2個(gè)預(yù)制節(jié)段后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉、閉水試驗(yàn)及封錨施工，施工工藝流程見圖4。

3.2 預(yù)制場規(guī)劃建設(shè)

綜合考慮運(yùn)輸距離與交通條件，就近選擇預(yù)制場地。根據(jù)預(yù)制量和工期計(jì)劃，合理規(guī)劃預(yù)制場地。

本項(xiàng)目預(yù)制場共布置2個(gè)鋼筋綁扎胎位，2套定制鋼模板，1座鋼筋加工場，1個(gè)移動式蒸養(yǎng)箱，2個(gè)預(yù)制臺座，30個(gè)管廊存放臺座。鋼筋加工場設(shè)置在2個(gè)鋼筋胎具之間，供2個(gè)胎具使用鋼筋。預(yù)制場所有操作車間、施工臺座、存放臺座、裝運(yùn)區(qū)域均在龍門吊吊裝范圍內(nèi)，通過2臺45 t龍門吊吊裝、運(yùn)輸材料及成型產(chǎn)品。

3.3 預(yù)制管廊模板設(shè)計(jì)

采用組合式定型鋼模板，由外模、端模、芯模及操作平臺組成。兩側(cè)外模通過底部連桿連接，外模采用液壓支撐桿調(diào)節(jié)、加固。端模與外模采用螺栓連接。芯模采用外設(shè)懸臂系統(tǒng)調(diào)整定位、支撐，芯模內(nèi)設(shè)置液壓支撐桿進(jìn)行收縮。外設(shè)懸臂系統(tǒng)由懸臂桿、行走軌道、配重組成。三艙芯模采用同一行走軌道進(jìn)行同步移動，實(shí)現(xiàn)芯模同時(shí)定位，如圖5所示。

模板設(shè)計(jì)時(shí)，需對芯模支撐懸臂剛度、強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算。采用大塊鋼板制作面板，減少拼縫。模板加工完成后，進(jìn)行試拼裝，對模板接縫、尺寸、預(yù)埋件孔位、模板垂直度、行走和加固系統(tǒng)等進(jìn)行檢查和調(diào)整。

3.4 預(yù)制管廊鋼筋安裝

采用角鋼、槽鋼等加工制作鋼筋胎架。管廊鋼筋在胎架上制作完成并安裝好預(yù)埋件，經(jīng)驗(yàn)收合格，采用龍門吊整體吊至管廊預(yù)制臺座。為防止鋼筋骨架變形，采用特制吊裝扁擔(dān)梁實(shí)現(xiàn)六點(diǎn)起吊。然后依次安裝側(cè)模、端模及芯模(見圖6)。

3.5 混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)

先通過活動式分料裝置進(jìn)行底板混凝土澆筑，底板混凝土澆筑完成后，安裝底板封擋模板，啟動附著式振搗器，確保底板混凝土振搗密實(shí)。側(cè)墻混凝土通過外側(cè)預(yù)留分料口進(jìn)料，兩側(cè)對稱澆筑，采用插入式和附著式振搗器聯(lián)合搗固。頂板混凝土澆筑完成后，采用提漿機(jī)進(jìn)行初平提漿，混凝土初凝前人工精平。

采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，分靜停、升溫、恒溫及降溫四個(gè)階段。靜停時(shí)間3 h～4 h，升溫速度不高于10 ℃/h，恒溫蒸汽溫度不超過50 ℃，恒溫時(shí)間24 h，降溫速度不高于10 ℃/h。養(yǎng)護(hù)過程中，確保蒸汽溫度與結(jié)構(gòu)溫度不超過15 ℃。

預(yù)制管廊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值60%后脫模，脫模后及時(shí)進(jìn)行裂縫、外觀檢查，要求最大裂縫不得超過0.2 mm且不得貫通。

3.6 預(yù)制管廊拼裝施工

預(yù)制管廊先生產(chǎn)2個(gè)節(jié)段，然后進(jìn)行拼裝試驗(yàn)，主要驗(yàn)證拼裝流程、施工方法、設(shè)備配套、拼裝接縫及閉水性能等，取得楔形膠圈安裝時(shí)間、壓縮量、接縫允許縫隙等參數(shù)。

預(yù)制管廊拼裝設(shè)備及方法主要分為履帶式起重機(jī)、門式起重機(jī)及移動小車推移等[6]。考慮場地條件、吊裝重量約58 t，經(jīng)安全驗(yàn)算后采用1臺260 t履帶起重機(jī)，如圖7所示。

預(yù)制管廊安裝前，需復(fù)核基底平整度、高程，預(yù)制件尺寸、接口、預(yù)埋件等，滿足要求后進(jìn)行安裝作業(yè)。先安裝就位首節(jié)段，采用吊裝扁擔(dān)梁六點(diǎn)起吊，到位后采用工字鋼臨時(shí)支撐固定。第二節(jié)管廊吊入基坑后，安裝楔形膠圈、膨脹膠條。安裝前將承插口表面清理干凈，接觸面涂抹粘結(jié)劑，確保膠圈與管廊承插口安裝牢固。膠圈定制長度需考慮材料自身延展度，防止安裝后松弛、下垂不密貼。

第二節(jié)管廊安裝時(shí)，距首節(jié)管廊約0.5 m時(shí)調(diào)整對齊中心位置，然后人工配合起重機(jī)緩慢移動管廊實(shí)現(xiàn)對接，對接后接縫寬度不超過10 cm。最后利用張拉千斤頂牽引管廊實(shí)現(xiàn)安裝就位，就位后接縫寬度不超過2 cm。

管廊吊裝過程會與基坑鋼支撐產(chǎn)生沖突，需在吊裝前根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行鋼支撐位置調(diào)整。

每節(jié)預(yù)制管廊安裝完成后，需重點(diǎn)對管廊平面位置、高程及張拉力等進(jìn)行復(fù)核。對管廊接縫的縫寬進(jìn)行檢查，保證縫寬大小一致。

3.7 預(yù)應(yīng)力張拉

預(yù)制管廊每節(jié)段設(shè)置8根預(yù)應(yīng)力鋼筋，采用同步分級一端張拉?？紤]連接箱空間有限，利用連接桿加長預(yù)應(yīng)力鋼筋至第二節(jié)段外側(cè)。預(yù)應(yīng)力施加按照0→20%σcon→80%σcon→σcon→卸荷至零分級分步施作，達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)穩(wěn)定2 min并對拼裝接縫和伸長量進(jìn)行核查，最終拼裝接縫寬度小于1 cm即可。

3.8 閉水試驗(yàn)

根據(jù)管廊運(yùn)營期的埋深計(jì)算閉水試驗(yàn)壓力，正常段壓力約為0.1 MPa。從管廊底部注漿孔壓水，待頂部出漿孔冒水后，關(guān)閉出漿孔閥門。繼續(xù)注水至壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值后并穩(wěn)壓2 min。

3.9 管廊底部空隙注漿及封錨

待管廊閉水滿足設(shè)計(jì)后，對管廊底部空隙進(jìn)行填縫處理。采用M40水泥漿從一端向另一端注漿，二次注漿工藝，以確保管廊底部無空隙。采用C50混凝土封錨連接箱部位。

3.10 管廊防水施工

管廊采用全包防水，在施工墊層時(shí)預(yù)留底部防水板。管廊安裝后，在表面刮涂水泥素漿，注意素漿的平整度并壓實(shí)。防水卷材鋪設(shè)時(shí)，用刮板從中間向兩邊刮壓排氣。防水卷材搭接的寬度要滿足要求。卷材鋪設(shè)完成后，采用外砌磚進(jìn)行保護(hù)。

4 大斷面預(yù)制管廊的實(shí)施效果

采用三艙整體預(yù)制拼裝施工進(jìn)度快，拼裝精度高，防水效果好，社會效益明顯。

三艙綜合管廊整體預(yù)制較單艙或分部預(yù)制的效率接近，但現(xiàn)場安裝是單艙拼裝的2倍～3倍，是分部位拼裝的4倍。整體預(yù)制拼裝精度高，完全滿足設(shè)計(jì)精度要求。經(jīng)閉水加壓驗(yàn)證，防水效果好。對比明挖現(xiàn)澆法，可較好解決施工進(jìn)度慢、對既有交通影響大等問題，為管廊建設(shè)按期完成、提前運(yùn)營提供保證。

預(yù)制管廊工程一次性通過竣工驗(yàn)收，結(jié)構(gòu)無裂紋，無滲漏水現(xiàn)象。

5 大斷面預(yù)制管廊的施工體會

1)大斷面三艙管廊在整體預(yù)制時(shí)應(yīng)采用臥式預(yù)制，較立式預(yù)制可減少翻轉(zhuǎn)工序，降低結(jié)構(gòu)損傷，并對接縫企口的質(zhì)量控制更有利。

2)因受管廊平面線形限制，特別是在老城區(qū)新建管廊，預(yù)制管廊無法長距離連續(xù)運(yùn)用。為提高預(yù)制率，可采用現(xiàn)澆波紋鋼板混凝土進(jìn)行線形過渡調(diào)整。

3)預(yù)制管廊拼裝施工對于其墊層混凝土的平整度要求極高，必須做好平整度及高程控制措施。避免高程誤差積累，導(dǎo)致拼裝接縫對接不嚴(yán)密影響閉水。

4)本項(xiàng)目預(yù)制管廊選用在埋深相對較淺的直線段(4 m～6 m)，因此結(jié)構(gòu)壁厚較薄。如埋深較大，管廊壁厚及自重可能增加50%～70%。將對吊裝場地及吊裝配套設(shè)備要求更高，施工的適用性會大幅降低。

5)三艙綜合管廊異型結(jié)構(gòu)繁多，如出線井、預(yù)留井、排泥井、通風(fēng)井、檢修井、跌水井、投料井、主支管廊交叉段等，限制了預(yù)制管廊的使用。為提高整體預(yù)制率，可從用整體預(yù)制與異型后澆帶結(jié)合、整體預(yù)制與疊合預(yù)制異型構(gòu)件結(jié)合等方面加以解決。

6 結(jié)語

玉虹路綜合管廊項(xiàng)目作為成都市首批管廊試點(diǎn)項(xiàng)目，也是三艙大斷面綜合管廊預(yù)制安裝施工試點(diǎn)，項(xiàng)目成功的施工實(shí)踐表明：大斷面整體預(yù)制綜合管廊設(shè)計(jì)及施工可行，質(zhì)量可以保證，施工進(jìn)度提速明顯。該技術(shù)的特點(diǎn)之一是實(shí)現(xiàn)管廊工廠化集中預(yù)制，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，質(zhì)量得到有力保障；特點(diǎn)之二是預(yù)制管廊生產(chǎn)、養(yǎng)護(hù)、運(yùn)輸、安裝、張拉等工序環(huán)節(jié)設(shè)備機(jī)具配套，施工進(jìn)度得到大幅提高；特點(diǎn)之三是通過縫體防水與外包防水相結(jié)合，形成多層防水體系，有效防范水害，滿足運(yùn)營環(huán)境要求，提高管廊使用壽命。由于三艙管廊對線路要求較高，適用范圍主要為管廊直線段。

現(xiàn)在尚無管廊橫斷面設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，即使在同一地區(qū)，每個(gè)管廊工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)尺寸均不相同，導(dǎo)致預(yù)制管廊的定制模板不可重復(fù)利用。此外，本項(xiàng)目預(yù)制管廊長度僅為建設(shè)長度的23%，導(dǎo)致預(yù)制廠、定制預(yù)制模板及養(yǎng)護(hù)設(shè)施固定成本攤銷高，預(yù)制管廊施工成本提高。如何根據(jù)管廊建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)際需求情況，設(shè)計(jì)出最優(yōu)的管廊結(jié)構(gòu)，提高預(yù)制管廊占比，降低建造成本，真正實(shí)現(xiàn)綠色建造將是科研和工程施工人員以后研究和總結(jié)的重點(diǎn)。