胡玉龍

[上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092]

0 引 言

綜合管廊預制拼裝是一種工廠化生產(chǎn)，裝配化施工的綠色建造工藝[1]。受制于管廊容納管線的種類及數(shù)量，標準斷面的艙室數(shù)量及尺寸差異較大，標準斷面的參數(shù)化及模數(shù)化難以保證；同時管廊平面需沿線設置較多通風、吊裝及逃生等功能節(jié)點，且各功能節(jié)點難以做到集中布置，導致有效的標準斷面占比較小。對于綜合管廊預制拼裝工程，標準斷面的非模數(shù)化及小占比不僅降低了模具周轉次數(shù)，而且安裝設備需多次轉場避讓現(xiàn)澆節(jié)點，導致工程的綜合效益較低。

1 工程背景

綜合管廊工程為4 艙矩形斷面，管廊容納給水（DN500）、配水（DN200）、再生水（DN300）、220 kV電力（2 回）、110 kV 電力（9 回）、10 kV 電力（32回）、通信（32 孔）、次高壓燃氣（DN400）、中壓燃氣（DN350）及自用管線。綜合管廊艙室從左至右依次為燃氣艙、水信艙、電力艙Ⅰ、電力艙Ⅱ，標準斷面凈尺寸為12.0 m×3.2 m，綜合管廊標準斷面布置圖見圖1。

圖1 綜合管廊標準斷面布置圖（單位：mm）

綜合管廊布置在道路中央隔離帶及東側機動車道下方，標準斷面覆土深度為8 m，綜合管廊橫斷面見圖2。

圖2 綜合管廊橫斷面（單位：mm）

2 施工工藝

本工程所在區(qū)域內干線綜合管廊整體具備艙室多、埋深大的特點，綜合管廊每延米質量較大；同時區(qū)域內土質條件較好、地下水位低、場地開闊，故一般選用放坡開挖的基坑形式。對于預制拼裝施工工藝，較大的節(jié)段質量及較寬的基坑上口線導致汽車吊無法適用，同時大跨度龍門吊因高度普遍超過8 m，與施工范圍內高壓線沖突嚴重，應用受限。基于客觀條件，本區(qū)域內管廊工程借鑒高鐵架橋機及運梁車施工工藝，提出一種在管廊結構上方運輸及安裝的整節(jié)段預制拼裝施工工藝。本工程選取816 m 試驗段，管廊預制節(jié)段長度為8 m，單節(jié)段質量約402 t，用以驗證該工藝在長節(jié)段、大噸位工況下的適用性。

綜合管廊運輸設備為運廊車，運廊車額定裝載質量500 t，車輛自身質量約132 t；軸線荷載最大為（500+132）/20=31.6 t。管廊安裝設備為TLJ600 t 架廊機，架廊機實際吊重400 t（不含吊具），按500 t 起重能力設計，可適應于3～5 艙管廊結構。架廊機主要包含起重天車、主梁、前中后支腿和電液控制系統(tǒng)。

綜合管廊運輸及安裝設備示意圖見圖3。

圖3 綜合管廊運輸及安裝設備示意圖

運廊車和架廊機施工工序如下：

工序1：利用輪軌門式龍門吊安裝始發(fā)段綜合管廊（8 節(jié)段），在管廊頂板上完成運廊車和架廊機的拼裝。

工序2：輪胎式運廊車在管廊頂板上運送管廊節(jié)段，調整管廊后支腿，使運廊車通過后支腿，到達中支腿和后支腿之間。

工序3：架廊機天車吊起管廊節(jié)段，穿過中支腿，然后利用天車旋轉系統(tǒng)，將管廊旋轉90°，隨后進行落廊操作。

工序4：2 個管廊節(jié)段張拉完成后，鋪設架廊機滑移軌道，基坑中前支腿懸起，架廊機前移16 m（2節(jié)段）。重復上述流程，往復施工。

綜合管廊運廊車和架廊機施工流程見圖4。

圖4 綜合管廊運廊車和架廊機施工流程

3 總體設計

3.1 平縱斷面設計

綜合管廊沿線節(jié)點主要包括通風口、吊裝口、逃生口、變電所、人員出入口、電力引出通道、交叉口及倒虹等，其中通風口、吊裝口、逃生口數(shù)量較多，是影響綜合管廊標準斷面占比的重要因素。

本次設計中提高綜合管廊標準斷面占比的措施有以下3 項：

（1）節(jié)點設計。將通風、吊裝、逃生及配電間功能融合，布置在一個通風吊裝綜合節(jié)點中[2]，節(jié)點間距控制在400 m，從而大大降低了節(jié)點數(shù)量。

（2）縱斷面設計。綜合考慮上位規(guī)劃、節(jié)點功能需求、管廊抗浮、路口交叉管線及地下空間布置等因素，確定管廊標準斷面覆土厚度為8 m；管廊沿線倒虹較少，平縱斷面較順直。

（4）平面設計。人員出入口、電力引出通道及交叉口等節(jié)點結構及功能均較復雜，預制拼裝難度大，在平面布置中，盡量將上述節(jié)點集中布置，以提高標準斷面有效占比。

采用上述3 項措施后，綜合管廊標準斷面長度占比達到了72%。綜合管廊通風吊裝綜合節(jié)點、平縱斷面布置見圖5、圖6。

圖5 綜合管廊通風吊裝綜合節(jié)點

圖6 綜合管廊平縱斷面

3.2 艙室尺寸設計

綜合管廊標準斷面的標準化、模數(shù)化能提高模具、運輸車、吊具等設備的通用性，大大降低設備攤銷費用[3]。目前工程所在區(qū)域范圍內，干線綜合管廊艙室凈高主要為3.2 m 和3.6 m 2 種，電力艙凈寬主要為2.8 m，燃氣艙凈寬2.2 m，水信艙受制于給水及再生水管道變化，艙室凈寬為3～5.5 m。后續(xù)工程建議將水信艙劃分為3.5 m、4.5 m 和5.5 m 3 種寬度，既能為具體工程中水信艙預留擴容空間，也能滿足區(qū)域范圍內艙室的標準化及模數(shù)化，提高工程經(jīng)濟效益。

4 節(jié)點設計

考慮運廊車及架廊機的施工工藝，如果節(jié)點處均采用現(xiàn)澆施工，則需要將運廊車及架廊機轉場或設置鋼便橋通行，嚴重影響該工藝的經(jīng)濟性及施工效率。故本次設計方案中將集水坑、管線分支口及通風口節(jié)點的標準斷面層均按照預制節(jié)段設計，確保運廊車及架廊機能連續(xù)正常通行，待標準斷面層安裝完成后，再進行節(jié)點其他部分的施工。

4.1 集水坑

集水坑節(jié)點分為上層的開洞標準斷面及下層的集水坑，均為預制拼裝結構，其中單個集水坑質量約10.5 t。開洞標準斷面僅需設置洞口補強的暗梁，其余不變；集水坑按照頂端自由的敞口水池設計。標準斷面與集水坑之間采用彎螺栓連接固定，遇水膨脹橡膠條防水[4]。彎螺栓為M30 高強螺栓，機械性能等級8.8 級，螺栓的預緊力不小于140 kN?？紤]到集水坑開洞位于底板，不直接承受運廊車及架廊機荷載，因此在標準斷面預制階段即做好開洞及洞口加固。集水坑節(jié)點圖見圖7。

圖7 集水坑節(jié)點圖

集水坑節(jié)點施工工序：

（1）按照設計平面位置將集水坑初步吊裝就位，其中集水坑四邊與基坑邊應留有寬10 cm 肥槽，便于后期根據(jù)上層標準斷面微調位置。

（2）上層標準斷面安裝就位。

（3）集水坑與標準斷面準確對位后，采用彎螺栓連接就位，拼縫位置加壓試驗防水效果。

（4）通過預埋注漿管，向集水坑周邊肥槽壓注水泥砂漿。

4.2 管線分支口

管線分支口節(jié)點分為下層的標準斷面及上層的分支夾層，標準斷面為預制拼裝結構，分支夾層采用現(xiàn)澆施工。標準斷面僅需設置洞口補強的暗梁，其余不變；分支夾層單獨設置現(xiàn)澆底板，結構按照框架截條計算。將分支夾層范圍內的標準斷面頂板鑿毛洗凈，以提高上下結構之間的摩擦力及防水效果，同時洞口周邊采用遇水膨脹橡膠條防水?？紤]到分支口下層標準斷面頂板開洞較大，頂板在架廊機施工工況下受力復雜，安全余量較小，故頂板洞口在運廊車和架廊機安裝結束后用繩鋸切割，切割過程中注意保護洞口加固梁。管線分支口節(jié)點圖見圖8。

圖8 管線分支口節(jié)點圖

管線分支口節(jié)點施工工序：

（1）分支口下層標準斷面安裝就位。

（2）待本工程運廊車和架廊機安裝結束后，用繩鋸切割標準斷面頂板。

（3）將分支夾層范圍內的標準斷面頂板鑿毛洗凈，在洞口周邊表面粘貼遇水膨脹橡膠條，然后澆筑上層分支夾層。

（4）分支夾層混凝土達到設計強度后，進行基坑回填，回填應嚴格做到均勻、對稱、同步。

4.3 通風口

通風口節(jié)點分為下層的標準斷面及上層的通風夾層，標準斷面為預制拼裝結構，通風夾層采用現(xiàn)澆施工。標準斷面僅需設置洞口補強的暗梁，其余不變；通風夾層單獨設置現(xiàn)澆底板，結構按照框架截條計算。將通風夾層范圍內的標準斷面頂板鑿毛洗凈，以提高上下結構之間的摩擦力及防水效果；同時洞口周邊采用遇水膨脹橡膠條防水。考慮到下層標準斷面頂板開洞后，頂板在架廊機施工工況下受力復雜，安全余量較小，故頂板洞口在運廊車和架廊機安裝結束后用繩鋸切割，切割過程中注意保護洞口加固暗梁。通風口節(jié)點圖見圖9。

圖9 通風口節(jié)點圖

通風口節(jié)點施工工序：

（1）通風口下層標準斷面安裝就位。

（2）待本工程運廊車和架廊機安裝結束后，用繩鋸切割標準斷面頂板。

（3）將通風夾層范圍內的標準斷面頂板鑿毛洗凈，在洞口周邊表面粘貼遇水膨脹橡膠條，然后澆筑上層通風夾層。

（4）通風夾層混凝土達到設計強度后，進行基坑回填，回填應嚴格做到均勻、對稱、同步。

5 結 語

綜合管廊的預制拼裝應以設計標準化、構件產(chǎn)品化、施工機械化、管理信息化為目標，整合設計、施工、設備等全產(chǎn)業(yè)鏈，最終使得預制拼裝工藝推廣應用。本次長節(jié)段、大噸位預制拼裝管廊試驗對設計標準化進行重點研究，通過艙室尺寸的模數(shù)化、節(jié)點功能的融合化、節(jié)點下層的預制化這3 項措施，降低了現(xiàn)場施工難度，減少了現(xiàn)澆預制的作業(yè)面交叉及安裝設備的轉場。遠期，應結合運廊車及架廊機設備特點，進一步深化研究設計標準化，提高標準斷面占比，便于預制拼裝工藝的推廣。