強(qiáng)健

上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司 200092

引言

綜合管廊具有保障城市工程管線安全、促進(jìn)城市地下空間綜合利用、美化城市環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)90年代以來，我國(guó)的現(xiàn)代化綜合管廊工程不斷涌現(xiàn)。2015年以來，我國(guó)較大規(guī)模的開展了綜合管廊工程建設(shè)活動(dòng)，城市地下綜合管廊工程技術(shù)取得了較大的發(fā)展。同時(shí)，預(yù)制拼裝綜合管廊技術(shù)與實(shí)踐也有了一定的發(fā)展［1，2］。

廣義來說，預(yù)制拼裝綜合管廊包括預(yù)制拼裝鋼筋混凝土綜合管廊、鋼制波紋管綜合管廊、竹制綜合管廊、高分子材料綜合管廊等。結(jié)合施工工法，預(yù)制拼裝綜合管廊可區(qū)分為明挖工法和暗挖工法下的預(yù)制管廊。暗挖工法下的預(yù)制拼裝綜合管廊主要指頂管法、盾構(gòu)法、礦山法等方式下的管廊預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)和預(yù)制內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

薛偉辰等［3］系統(tǒng)地介紹了工程中常見的4種典型預(yù)制拼裝綜合管廊結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)造特點(diǎn)與適用范圍，介紹了預(yù)制拼裝綜合管廊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與工程應(yīng)用情況。油新華等［4］針對(duì)全現(xiàn)澆和節(jié)段整體預(yù)制技術(shù)存在的部分缺點(diǎn)，提出了疊合裝配技術(shù)，利用足尺模型進(jìn)行了力學(xué)和防水試驗(yàn)，初步建立了結(jié)構(gòu)計(jì)算模型和方法以及現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，并在湖北十堰管廊項(xiàng)目進(jìn)行了工程應(yīng)用。黃劍［5］概述了國(guó)內(nèi)外預(yù)制拼裝綜合管廊建設(shè)現(xiàn)狀，從預(yù)制拼裝綜合管廊結(jié)構(gòu)受力性能、防水性能和施工工藝等方面總結(jié)了國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，給出了典型工程案例。譚琳等［6］以廣州市天河智慧城管廊為背景，介紹了分塊式預(yù)制管廊縱向和橫向接頭的接頭形式及細(xì)部防水構(gòu)造，以及分塊式預(yù)制管廊橫向接頭力學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)算要求，分析了在人防工況下分塊式預(yù)制管廊的相關(guān)要求及力學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)算原則。胡翔等［7］進(jìn)行了考慮土-結(jié)構(gòu)共同工作的預(yù)制拼裝混凝土綜合管廊有限元分析，認(rèn)為軟弱土層彈性模量減小會(huì)加劇管廊的不均勻沉降，沉降變形量與軟弱土層彈性模量的關(guān)系函數(shù)可近似簡(jiǎn)化為對(duì)數(shù)函數(shù)，而且軟弱土層對(duì)管廊結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影響較大。鐘翔等［8］以成都蜀龍路五期綜合管廊為背景，歸納整理預(yù)制“管片”拼裝技術(shù)在綜合管廊中的應(yīng)用技術(shù)和設(shè)計(jì)計(jì)算方法，包括分塊尺寸、荷載計(jì)算、計(jì)算模型、分析計(jì)算等。秦端等［9］建立預(yù)制混凝土板式拼裝綜合管廊側(cè)墻-底板嵌入式節(jié)點(diǎn)在側(cè)向加載下的有限元模型，分析認(rèn)為側(cè)墻厚度的增加有利于提高初始轉(zhuǎn)動(dòng)剛度、屈服時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)剛度、后期轉(zhuǎn)動(dòng)剛度，而腋角高度、嵌入深度主要影響屈服和后期轉(zhuǎn)動(dòng)剛度相對(duì)值。黃國(guó)蘇［10］介紹柔性承插式接頭、縱向鎖緊承插式接頭、膠結(jié)預(yù)應(yīng)力接頭的構(gòu)造設(shè)計(jì)要點(diǎn)、連接工藝特點(diǎn)、適用情況等，總結(jié)了各類接頭在制作難度、施工工期、運(yùn)營(yíng)效果、耐久性能、工程造價(jià)等方面的特點(diǎn)。

雖然預(yù)制拼裝綜合管廊技術(shù)與實(shí)踐有了一定的發(fā)展，但從總體來看，采用預(yù)制拼裝技術(shù)在綜合管廊建設(shè)工程中的應(yīng)用率并不高，在很多綜合管廊工程中，預(yù)制拼裝綜合管廊多為試驗(yàn)段。本文系統(tǒng)梳理目前工程實(shí)踐中已應(yīng)用的預(yù)制拼裝綜合管廊技術(shù)，分析預(yù)制拼裝技術(shù)在綜合管廊應(yīng)用中存在的問題，從推廣角度給出節(jié)段預(yù)制拼裝綜合管廊的成套設(shè)計(jì)技術(shù)方案，為預(yù)制拼裝綜合管廊技術(shù)和實(shí)踐的進(jìn)一步發(fā)展提供參考。在此說明，本文中的預(yù)制拼裝綜合管廊僅指常見的明挖工法下的鋼筋混凝土綜合管廊。由于綜合管廊的功能需求等原因，綜合管廊工程中包含有多種功能節(jié)點(diǎn)，這些功能節(jié)點(diǎn)多為異形或多層結(jié)構(gòu)，不符合預(yù)制裝配工業(yè)化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化要求。因而，一般來說，預(yù)制拼裝技術(shù)在綜合管廊中的應(yīng)用多指在管廊標(biāo)準(zhǔn)段范圍內(nèi)的應(yīng)用。

1 預(yù)制拼裝綜合管廊的分類

查閱近年公開發(fā)表的學(xué)術(shù)成果，可以看到關(guān)于預(yù)制拼裝綜合管廊的有關(guān)定義是比較混亂的。例如，將“預(yù)制拼裝”稱為“預(yù)制裝配”或“裝配式預(yù)制”，“節(jié)段預(yù)制拼裝”稱為“整艙預(yù)制拼裝”或“整節(jié)段預(yù)制拼裝”等。為便于交流與使用，本文從預(yù)制構(gòu)件與管廊標(biāo)準(zhǔn)橫斷面關(guān)系的角度，對(duì)目前工程實(shí)踐中出現(xiàn)的預(yù)制拼裝綜合管廊型式分類進(jìn)行介紹。

1.1 節(jié)段預(yù)制拼裝綜合管廊

節(jié)段預(yù)制拼裝綜合管廊是指按照綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)橫斷面進(jìn)行全斷面預(yù)制成型為預(yù)制構(gòu)件。節(jié)段預(yù)制拼裝綜合管廊的單個(gè)預(yù)制構(gòu)件的橫斷面即為綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)橫斷面，如圖1所示。

圖1 某節(jié)段預(yù)制拼裝雙艙綜合管廊Fig.1 A segmental prefabricated double compartments utility

1.2 分塊預(yù)制拼裝綜合管廊

分塊預(yù)制拼裝綜合管廊是指將綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)橫斷面進(jìn)行分塊后，分別制成預(yù)制構(gòu)件，分塊預(yù)制拼裝綜合管廊的數(shù)個(gè)預(yù)制構(gòu)件橫斷面可組合成為綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)橫斷面，如圖2所示。

1.3 疊合預(yù)制拼裝綜合管廊

疊合預(yù)制拼裝綜合管廊是將組成綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)橫斷面的每個(gè)墻、板構(gòu)件再進(jìn)行拆分，墻體構(gòu)件進(jìn)一步拆分為兩片包含結(jié)構(gòu)主筋的兩片預(yù)制薄板，板構(gòu)件進(jìn)一步拆分為包含下部主筋的一片預(yù)制薄板，在現(xiàn)場(chǎng)通過鋼筋連接輔以現(xiàn)澆混凝土形成綜合管廊結(jié)構(gòu)。疊合預(yù)制拼裝綜各管廊的數(shù)個(gè)預(yù)制薄板可組合成綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)橫斷面的邊界，經(jīng)現(xiàn)澆混凝土填實(shí)可形成綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)橫斷面，如圖3所示。

圖2 某分塊預(yù)制拼裝雙艙綜合管廊Fig.2 A block prefabricated double compartments utility tunnel

圖3 某疊合預(yù)制拼裝四艙綜合管廊Fig.3 A composite prefabricated double compartments utility tunnel

疊合預(yù)制拼裝綜合管廊因其有較大的混凝土現(xiàn)澆工作量，有些工程師將其稱為半預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)。因其在目前的預(yù)制拼裝綜合管廊建設(shè)中已有一定規(guī)模的應(yīng)用，本文將其納入預(yù)制拼裝綜合管廊類別。

1.4 組合預(yù)制拼裝綜合管廊

組合預(yù)制拼裝綜合管廊是指組合利用節(jié)段預(yù)制、分塊預(yù)制、疊合預(yù)制等技術(shù)而形成的管廊橫斷面，其預(yù)制構(gòu)件可以是若干個(gè)節(jié)段、若干個(gè)分塊構(gòu)件、若干個(gè)薄板。在組合預(yù)制拼裝綜合管廊技術(shù)中，比較常見的若干個(gè)節(jié)段的組合，如兩個(gè)單艙預(yù)制節(jié)段組合成為雙艙綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)橫斷面，如圖4所示。

圖4 某組合預(yù)制拼裝雙艙綜合管廊Fig.4 A combined prefabricated double compartments utility tunnel

2 節(jié)段預(yù)制拼裝綜合管廊技術(shù)應(yīng)用存在的問題

我國(guó)的分塊預(yù)制、疊合預(yù)制拼裝綜合管廊研究與應(yīng)用較晚，分塊預(yù)制的接頭剛度與抗剪承載力、疊合預(yù)制的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造與抗?jié)B性能等均需進(jìn)一步研究。這些預(yù)制拼裝技術(shù)在工程應(yīng)用中都比較謹(jǐn)慎，尤其在高地下水的地區(qū)較少應(yīng)用，不作更多討論。本文基于大量的工程實(shí)踐，僅總結(jié)了影響當(dāng)下我國(guó)節(jié)段預(yù)制拼裝綜合管廊技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的因素。

2.1 造價(jià)

相比現(xiàn)澆鋼筋混凝土綜合管廊，預(yù)制拼裝綜合管廊在原材料節(jié)約方面引起的造價(jià)降低并不明顯，但卻有較高的設(shè)備攤銷費(fèi)、預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸費(fèi)和吊裝費(fèi)，而且運(yùn)輸費(fèi)、吊裝費(fèi)隨單個(gè)預(yù)制構(gòu)件重量的增大而呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增大。另一方面，在軟土地區(qū)，由于基坑臨邊的大重量預(yù)制構(gòu)件吊裝，需進(jìn)行的必要的基坑工程加固費(fèi)用也較高。這也是技術(shù)相對(duì)成熟的節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)在實(shí)踐中較少應(yīng)用的主要原因。

在筆者參與的綜合管廊案例中，多數(shù)進(jìn)行過預(yù)制工法與現(xiàn)澆工法的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選。一般的，同等條件下，預(yù)制拼裝綜合管廊比現(xiàn)澆綜合管廊造價(jià)高10%～100%，只有預(yù)制拼裝的規(guī)模較大時(shí)，其模具、機(jī)械、場(chǎng)地等前期攤銷費(fèi)用降低，才有一定的經(jīng)濟(jì)性。從一定意義上來說，節(jié)段預(yù)制拼裝綜合管廊工程的應(yīng)用與發(fā)展，需要“規(guī)模產(chǎn)生效益”。

2.2 管廊系統(tǒng)布置

綜合管廊工程采用預(yù)制拼裝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之一是實(shí)現(xiàn)綜合管廊建設(shè)的工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化，這前提是預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化。

在目前的綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)體系下，綜合管廊總體設(shè)計(jì)需要布置通風(fēng)口、吊裝口、設(shè)備間、逃生口、管線分支口等較多的功能節(jié)點(diǎn)。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，扣除這些不適合預(yù)制拼裝工法的功能節(jié)點(diǎn)，綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)段在整個(gè)綜合管廊縱向長(zhǎng)度范圍內(nèi)所占比例僅約為50%～60%。由于預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)的模具、機(jī)械、場(chǎng)地等前期費(fèi)用較大，這種相對(duì)較小的預(yù)制率，進(jìn)一步增大了預(yù)制段的攤銷費(fèi)用。

2.3 入廊管線

當(dāng)綜合管廊內(nèi)納入熱力和天然氣時(shí)，由于熱力管道與天然氣管道的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)預(yù)制拼裝技術(shù)在綜合管廊的應(yīng)用與發(fā)展有一定的限制。

熱力管道納入綜合管廊時(shí)，一般采用支架架空敷設(shè)。熱力管道支架分為滑動(dòng)支架和固定支架。其中，固定支架的作用是限制熱應(yīng)力，保證管道與設(shè)備、管道相互連接部分的安全，主要承受管道熱脹冷縮等原因造成的縱向荷載。根據(jù)筆者參與的若干熱力管道入廊的綜合管廊工程案例，在熱力管道固定支架處的縱向荷載可達(dá)到1000kN以上。這種大的集中荷載通過支架最終傳遞到綜合管廊結(jié)構(gòu)上。經(jīng)過計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，固定支架處若為預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)，單個(gè)預(yù)制結(jié)構(gòu)構(gòu)件是不能承擔(dān)這個(gè)荷載效應(yīng)的。因而，一般在熱力管道固定支架處，不宜采用預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)體系。

天然氣納入綜合管廊，在實(shí)踐中一直存在一些爭(zhēng)議。主要是擔(dān)心在漫長(zhǎng)的使用期限中，可能因管道、設(shè)備甚至結(jié)構(gòu)本身的缺陷導(dǎo)致天然氣泄漏，有著較大的風(fēng)險(xiǎn)。預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)有著較多的接縫，制作誤差、荷載條件變化、不均勻沉降、圍巖應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)改變等情況都可能導(dǎo)致接縫處脫開，進(jìn)而可能產(chǎn)生天然氣泄露到相鄰艙室的二次風(fēng)險(xiǎn)。因而，在納入天然氣的綜合管廊工程中，應(yīng)謹(jǐn)慎使用預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)體系。

2.4 預(yù)制拼裝技術(shù)

在目前幾類預(yù)制拼裝綜合管廊技術(shù)體系中，節(jié)段預(yù)制拼裝綜合管廊技術(shù)一定程度上繼承了預(yù)制混凝土箱涵技術(shù)，其結(jié)構(gòu)體系受力性態(tài)清晰、接頭構(gòu)造成熟，在不同地質(zhì)條件下均有成功案例，得到了工程界的廣泛認(rèn)可。但這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用時(shí)，存在造價(jià)較高的缺點(diǎn)，需要進(jìn)一步研究合適的工法，有效降低造價(jià)。

3 節(jié)段預(yù)制拼裝綜合管廊設(shè)計(jì)技術(shù)方案

節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)在我國(guó)綜合管廊工程建設(shè)中應(yīng)用的最早，2010年上海世博會(huì)園區(qū)綜合管廊工程在我國(guó)首次開展了節(jié)段預(yù)制拼裝綜合管廊示范應(yīng)用。2012年，經(jīng)過改進(jìn)的節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)在沈陽渾南新城綜合管廊工程中進(jìn)行了大規(guī)模的應(yīng)用，如圖5所示。

這些早期的節(jié)段預(yù)制拼裝綜合管廊工程都是單艙斷面，實(shí)踐證明是成功的。2015年以來，隨著我國(guó)綜合管廊建設(shè)事業(yè)爆發(fā)性的增長(zhǎng)，以及城市工程管線“能入則入”的發(fā)展要求，綜合管廊向著“多艙、高大”的方向發(fā)展。在這個(gè)背景下，節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)在應(yīng)用中遇到了制約。

通過較多工程實(shí)踐的積累，采取合適的技術(shù)方案，如提高預(yù)制率、降低預(yù)制構(gòu)件重量和生產(chǎn)成本、優(yōu)選可快速施工的技術(shù)方案、保障接縫質(zhì)量等，合理降低預(yù)制工程建安費(fèi)，突出預(yù)制工法“快”的特點(diǎn)，節(jié)段預(yù)制拼裝技術(shù)在綜合管廊工程仍有很大的發(fā)展前景。

在業(yè)內(nèi)有一個(gè)觀點(diǎn)是被普遍認(rèn)同的，就是項(xiàng)目產(chǎn)品成本的80%～90%是約束性成本，并且在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)確定。基于推動(dòng)預(yù)制管廊技術(shù)發(fā)展的目的，在總結(jié)多個(gè)節(jié)段預(yù)制拼裝綜合管廊工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本章給出推薦的節(jié)段預(yù)制拼裝綜合管廊設(shè)計(jì)技術(shù)方案，供同行參考。

3.1 總體設(shè)計(jì)

綜合管廊總體設(shè)計(jì)，就是對(duì)綜合管廊工程全局問題的設(shè)計(jì)。對(duì)于采用預(yù)制拼裝技術(shù)的綜合管廊工程，在總體設(shè)計(jì)中要兼顧預(yù)制拼裝的技術(shù)特點(diǎn)。

管廊的總體設(shè)計(jì)應(yīng)提高工程的預(yù)制范圍，以提高工程預(yù)制率，降低模具、機(jī)械等攤銷費(fèi)用，從而降低預(yù)制工程造價(jià)。因而，總體設(shè)計(jì)應(yīng)盡量提升采用預(yù)制工法的標(biāo)準(zhǔn)段在工程中所占的比例，同時(shí)從方便施工、降低施工費(fèi)用的角度，將標(biāo)準(zhǔn)段盡可能集中連續(xù)布置。

在總體設(shè)計(jì)時(shí)，可采取“區(qū)間設(shè)計(jì)”的原理和方法［11］，將通風(fēng)口、吊裝口、逃生口、管線分支口、設(shè)備間等綜合管廊功能節(jié)點(diǎn)集中布置在“單元區(qū)間”的兩端，并進(jìn)行功能整合，形成長(zhǎng)度短、具備復(fù)合功能的綜合節(jié)點(diǎn)，從而使采用預(yù)制工法的標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)而集中，如圖6所示。

圖6 采用區(qū)間設(shè)計(jì)方法的某管廊總體設(shè)計(jì)縱向示意Fig.6 The longitudinal schematic diagram of the overall design of the utility tunnel using interval design method

從圖6可以看出標(biāo)準(zhǔn)段連續(xù)布置在區(qū)間中部，區(qū)間兩端集中布置各類功能節(jié)點(diǎn)，區(qū)間兩端集中布置了分支口、吊裝口、設(shè)備間、通風(fēng)口、逃生口、防火隔斷等功能節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)行功能區(qū)域綜合布置后，只形成一個(gè)長(zhǎng)約20m～30m的綜合節(jié)點(diǎn)，增大了標(biāo)準(zhǔn)段的長(zhǎng)度。采用區(qū)間設(shè)計(jì)方法，可將標(biāo)準(zhǔn)段在管廊工程中所占的比例提升到75%以上。

當(dāng)熱力管道納入綜合管廊時(shí)，應(yīng)提前進(jìn)行支架設(shè)計(jì)，將熱力管道的固定支架布置在綜合節(jié)點(diǎn)上，避開采用預(yù)制工法的標(biāo)準(zhǔn)段，可規(guī)避固定支架處的大的集中荷載對(duì)預(yù)制結(jié)構(gòu)的不利影響。

此外，總體設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)強(qiáng)弱電支架給出原則性要求。對(duì)于強(qiáng)弱電支架的立柱，應(yīng)優(yōu)先選用可隨預(yù)制構(gòu)件制作同步預(yù)埋的U型槽立柱，立柱間距應(yīng)符合節(jié)段長(zhǎng)度模數(shù)要求。

3.2 節(jié)段預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)

預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)是節(jié)段預(yù)制拼裝綜合管廊的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。合理的預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)，應(yīng)是滿足強(qiáng)度、剛度、抗?jié)B等要求基礎(chǔ)上的節(jié)約型設(shè)計(jì)，以最小的原材料生產(chǎn)成本，建造重量盡可能小的預(yù)制構(gòu)件。同時(shí)，預(yù)制構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行必要的預(yù)留預(yù)埋，將施工工作盡可能地安排在預(yù)制工廠內(nèi)完成，以縮短現(xiàn)場(chǎng)工期。經(jīng)過數(shù)個(gè)不同類型的綜合管廊工程設(shè)計(jì)，本文推薦的常規(guī)條件下的節(jié)段預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)原則如下：

1.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ0=1.1，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為100年。抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類。

2.裂縫控制標(biāo)準(zhǔn)

節(jié)段預(yù)制構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)為三級(jí)，構(gòu)件最大裂縫允許值取0.2mm。

3.主要結(jié)構(gòu)材料

預(yù)制構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)建議取C50，抗?jié)B等級(jí)為P6，當(dāng)特殊地段預(yù)制構(gòu)件埋深大于10m時(shí)，抗?jié)B等級(jí)取為P8。鋼筋選用熱軋HRB400級(jí)鋼筋。

4.預(yù)留預(yù)埋

隨節(jié)段預(yù)制構(gòu)件同步在工廠制作完成的預(yù)留預(yù)埋包括（不限于）：預(yù)應(yīng)力筋孔道、張拉手孔、強(qiáng)弱電支架立柱U型槽、管道支架預(yù)埋鋼板、管線安裝輔助吊鉤、接地預(yù)埋鋼板、走道素混凝土墊層等。

5.節(jié)段長(zhǎng)度

節(jié)段長(zhǎng)度可取1.5m、2.0m、2.5m等，節(jié)段長(zhǎng)度的取值宜以“單個(gè)節(jié)段重量不超過50t”為原則控制。

3.3 連接設(shè)計(jì)與接縫構(gòu)造

《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50838—2015）規(guī)定［12］預(yù)制拼裝綜合管廊接縫應(yīng)采用彈性密封墊，且彈性密封墊的界面應(yīng)力不低于1.5MPa，以達(dá)到接縫防水防滲的目的。對(duì)于節(jié)段預(yù)制拼裝綜合管廊來說，預(yù)制構(gòu)件的力學(xué)模型為橫向等代框架的平面應(yīng)變模型，在彈性密封墊的垂直方向上沒有理論上的荷載作用。要使彈性密封墊產(chǎn)生界面應(yīng)力，需在構(gòu)件拼裝后施加縱向預(yù)應(yīng)力。因而，節(jié)段預(yù)制拼裝綜合管廊，應(yīng)采取“預(yù)應(yīng)力縱向鎖緊”的連接方式。

結(jié)合數(shù)個(gè)節(jié)段預(yù)制構(gòu)件的成功案例，本文推薦節(jié)段預(yù)制拼裝綜合管廊采用“帶注漿孔系統(tǒng)的縱向張拉鎖緊承插式接頭”，其節(jié)段構(gòu)件連接如圖7所示。張拉孔設(shè)置于艙室四周腋角，如圖8所示。接縫構(gòu)造如圖9所示。

圖7 節(jié)段預(yù)制構(gòu)件連接示意Fig.7 Schematic diagram of connection in the segmental precast component

圖8 構(gòu)件腋角的張拉孔示意Fig.8 Schematic diagram of the tensioning hole at the axillary angle

圖9 接縫構(gòu)造Fig.9 Diagram of the joint

圖7為每個(gè)節(jié)段之間均進(jìn)行張拉的連接示意圖。實(shí)踐應(yīng)用時(shí)可根據(jù)不同工程的特點(diǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)足尺模型試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，改為“2節(jié)一張拉”或“3節(jié)一張拉”，可提高現(xiàn)場(chǎng)施工速度。

圖8中示意的張拉孔，其數(shù)量與預(yù)應(yīng)力筋的根數(shù)和張拉工作量密切相關(guān)。一般的，對(duì)于單艙管廊，應(yīng)于艙室四角設(shè)置4道張拉孔、4根預(yù)應(yīng)力筋，以使彈性密封墊的界面壓力均衡。對(duì)于多艙綜合管廊，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)足尺模型試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)貙埨缀皖A(yù)應(yīng)力筋均衡布置在斷面上，以減小張拉工作量，降低造價(jià)。

圖9中的注漿孔系統(tǒng)可“一孔二用”。在節(jié)段拼裝試驗(yàn)和施工時(shí)，可利用此套注漿孔系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)壓力注水試驗(yàn)，進(jìn)行接縫質(zhì)量檢測(cè)。在綜合管廊使用期，當(dāng)發(fā)生接縫滲水事故時(shí)，可利用此套注漿孔系統(tǒng)進(jìn)行注漿止水修復(fù)。

3.4 防水設(shè)計(jì)

綜合管廊結(jié)構(gòu)的防水等級(jí)為二級(jí)［12］，即綜合管廊工程應(yīng)以混凝土結(jié)構(gòu)自防水為基礎(chǔ)，并設(shè)置外設(shè)防水層。采用前述方案的預(yù)制拼裝綜合管廊，其結(jié)構(gòu)體系與盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)體系是類似的。而高水位軟土地區(qū)地鐵常見的盾構(gòu)隧道，當(dāng)處于非腐蝕性的地層時(shí)，規(guī)范［13］并不要求外設(shè)防水層。在目前的綜合管廊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系下，外設(shè)防水層設(shè)置的必要性值得商榷。預(yù)制管廊的外包防水設(shè)計(jì)，應(yīng)緊密契合預(yù)制拼裝的技術(shù)特點(diǎn)。

節(jié)段預(yù)制拼裝綜合管廊的防水特點(diǎn)主要有：①預(yù)制構(gòu)件混凝土質(zhì)量好；②拼縫較多；③拼縫處可能有微小變形等。因而，外設(shè)防水層的選型應(yīng)選擇具備抗竄水、抗變形性能的防水材料。同時(shí)，外包防水材料應(yīng)選擇施工速度快、施工效率高的防水材料。在總結(jié)多個(gè)管廊項(xiàng)目防水材料選型的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，本文建議采用快速成膜、與混凝土粘結(jié)性好、防竄水、能適應(yīng)接縫微小變形的丙烯酸鹽噴膜防水材料或噴涂速凝橡膠瀝青防水涂料。

4 結(jié)語

預(yù)制拼裝綜合管廊技術(shù)雖然有了一定的發(fā)展和應(yīng)用，但仍然存在很多問題，有待進(jìn)一步深入進(jìn)行研究：

1.研究綜合管廊斷面規(guī)劃與預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)業(yè)化的關(guān)系。在綜合管廊規(guī)劃層面給出可重復(fù)利用的標(biāo)準(zhǔn)斷面，形成類似預(yù)制管道的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。

2.通過試驗(yàn)研究與實(shí)踐驗(yàn)證等方法，研究加強(qiáng)結(jié)構(gòu)自防水和接縫防水的技術(shù)措施，論證取消預(yù)制拼裝綜合管廊外設(shè)防水層的可行性。

3.研究分塊預(yù)制、疊合預(yù)制、組合預(yù)制等工法的接縫節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、設(shè)計(jì)理論和方法，制定科學(xué)、可行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，形成綜合管廊預(yù)制拼裝“多工法”技術(shù)體系。

4.研究并建立不同預(yù)制拼裝綜合管廊工法下的成套預(yù)制構(gòu)件安裝施工技術(shù)體系，凸顯預(yù)制工法“經(jīng)濟(jì)、綠色、快速”的理念。