劉 超 李學松 孔 松 劉 杰 呂俊杰

地下綜合管廊工程是指在城市地下建設一種綜合性的管道通道系統(tǒng)，主要用于集中安裝和管理城市中各類公用設施的管線，如供水管線、電力管線、燃氣管線等[1-2]。地下綜合管廊工程的主要目的是解決地下管線交叉、縱橫交錯的問題，避免傳統(tǒng)方式下頻繁進行的挖掘和破壞，減少對地下設施的影響[3]。通過將各類管線集中布置在地下綜合管廊中，方便了管線的安裝、維護和管理，提高了基礎設施的可靠性和運行效率[4-5]。

由于地下綜合管廊工程屬于復雜工程，因此施工時需要綜合考慮地質(zhì)條件、管線布置、施工技術等多個因素，才能夠保障工程質(zhì)量與安全[6]。有較多學者對管廊施工方式進行了研究，例如劉小玲[7]等，研究建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術在地下綜合管廊中的應用，該方法結合場地地形，利用BIM 技術對管廊參數(shù)進行設計，并對工程進行了仿真模擬，雖然該方法能夠?qū)崿F(xiàn)智能化施工，但其研究的施工技術會導致管廊上方建筑出現(xiàn)一定傾斜；例如曾祥明[8]，研究組合鋁合金模板在地下綜合管廊不同斷面施工技術，該方法在管廊施工過程中應用了鋁合金材料，加固了施工現(xiàn)場的整體穩(wěn)定性，但該方法在施工結束后會導致管廊承受較大應力，影響后續(xù)建筑安全。

智能滑模施工技術是一種先進、高效、環(huán)保的管道施工技術，相比傳統(tǒng)施工方式，可以有效提高施工效率，減少工期[9]，還能夠減少土方開挖和回填等工作量，降低了施工成本。本文利用智能滑模技術，對地下綜合管廊工程進行施工，提高施工質(zhì)量并優(yōu)化管道的使用壽命，為大家提供借鑒。

1 地下綜合管廊工程施工設計

1.1 工程概況

本文選取東莞市濱海灣新區(qū)東灣大道項目作為研究案例，東莞市濱海灣新區(qū)東灣大道（交椅灣段）工程位于東莞市濱海灣新區(qū)交椅灣版塊、路線呈東西走向，項目起于福海路，終于交椅灣大道，沿線與7 條主要規(guī)劃路連通，路線全長3.679 km，道路等級為城市主干路，雙向8 車道，設計速度60 km/h，規(guī)劃紅線寬60 m，綜合管廊布置于道路中央分隔帶下。

該工程項目具體參數(shù)如表1。表1中的參數(shù)組成這一項目工程的具體建筑方案。本文采用智能滑模施工技術，設計地下綜合管廊工程施工方案[10]。

表1 工程項目參數(shù)分析

1.2 智能滑模施工技術設計

DHYD 智能支模系統(tǒng)是模板系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、行走系統(tǒng)組成的用于城市地下綜合管廊澆筑時代替人工木板支模施工的自動化設備。

其工作原理為以鋼結構機架支撐的大型鋼結構模板系統(tǒng)，全液壓驅(qū)動行走機構帶動設備行走，可以實現(xiàn)支模機械化，控制自動化操作。DHYD設備設計為整體鋼模板，采用液壓油缸脫、立模，施工中采用絲桿千斤支撐，油缸步進式自動行走，用混凝土輸送泵將混凝土泵送入模進行管廊結構施工。具有系統(tǒng)整體性好、穩(wěn)定性強、機動性強、模板拼裝工作量小、模板拆卸移動方便、施工速度快等優(yōu)點。

1.3 智能滑模施工步驟設計

應用智能滑模施工技術進行地下綜合管廊工程施工，主要通過圖1 中的步驟實現(xiàn)。

圖1 智能滑模施工步驟（來源：作者自繪）

在圖1 的步驟中，部分施工步驟的詳細施工方案內(nèi)容如下。

1.3.1 施工準備

進行施工前，需要科學設計滑模施工技術應用方案，充分考慮建筑需求，并前往施工現(xiàn)場了解環(huán)境情況，收集施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息[11]。還需要充分準備施工材料與機械設施，提前檢測設備質(zhì)量，以免出現(xiàn)設備故障問題。同時需要規(guī)范施工操作流程，科學安裝與調(diào)試施工機械[12]。

1.3.2 施工縫面處理

在施工開始前需要通過沖毛機沖毛，并通過高壓水沖凈，從而清除縫面上的污染物[13]。沖毛時間基本在收盤后7 ～12 h 后進行。在澆筑之前，需要鋪設一層水泥砂漿。

1.3.3 滑模施工

滑模施工流程如下：

1）施工測量：按照設計要求放樣測設出艙室中線，在移動過程中隨時檢查設備中線是否與艙室中線重合，如果不合格及時進調(diào)整。放樣后再次進行復核，符合要求后進入下一步程序。將設備頂升至設計高度，再次進行檢查高度和中線，合格后進行加固立模。

2）設備安裝：在模板臺車調(diào)入首個施工段之前，需要澆筑底板及矮邊墻，矮邊墻澆筑高度為500 mm 以上，且矮邊墻澆筑長度至少需30 m，便于模板臺車調(diào)入拼裝。安裝順序為安裝行走系統(tǒng)及基座—設備機架與行走系統(tǒng)基座拼裝—頂摸、肩模油缸門架及油缸安裝—側模、頂摸模板吊裝—其余艙室。智能滑模系統(tǒng)安裝完成后需檢查設備各部件是否有異常，如無異常，通電對設備整體進行調(diào)試，檢查是否滿足工作要求。

3）模板加固：側墻鋼筋綁扎完成后，將模板臺車設備支撐到工作狀態(tài)下，并用支撐絲桿對設備頂模、肩模、側模等進行支撐加固，然后綁扎頂板鋼筋及進行外模、端頭模拼裝。

4）混凝土澆筑：對鋼筋進行制作及綁扎，并快速安裝，然后進行混凝土澆筑。在澆筑過程中，需要嚴格按照施工現(xiàn)場需求配置滑模澆筑混凝土，不僅需要符合所需強度，還需要能夠達到滑模施工要求。因此，本文結合施工現(xiàn)場狀態(tài)，設計混凝土出模強度為0.5 ～2.5 kg/cm2。開始施工時，采用分層平鋪法對混凝土進行鋪料。需要按照流程進行施工：混凝土采用分層、左右側交替對稱澆筑，每層澆筑厚度不大于1 m，兩側高差應控制在50 m 以內(nèi)。澆筑過程要連續(xù)，避免停歇造成冷鏈，間隙時間超過1.5 h 按照施工縫處理[14-15]。澆筑過程中，對混凝土進行振搗，保證振搗密實。同時需對智能滑模系統(tǒng)按方案要求進行沉降、位移和變形監(jiān)測。

5）脫模、養(yǎng)護：混凝土灌注完畢后，對混凝土進行養(yǎng)護。待混凝土強度達到脫模要求時方可脫模，脫模時間與氣溫、濕度及混凝土強度等因素有關，脫模的步驟為拆除模板固定螺桿、收縮艙內(nèi)模板、吊裝外側模板至下一施工段、滑模系統(tǒng)滑移至下一施工段。其工作原理為脫模前先拆除封頭板與固定螺旋，松開各加固點的螺桿絲桿，利用液壓油缸收縮艙內(nèi)模板，收縮完成后，檢查每一塊模板的到位情況，確認到位后，設備整體下移，軌道著地，再通過軌道整體向前滑移。脫模后對管廊混凝土進行灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間至少7 d。

綜上所述，在施工過程中，要隨時進行過程檢查。若在施工過程中出現(xiàn)意外狀況，則需要立即?；?，并停止混凝土澆筑。當進行滑模時，若軌道出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)或偏移時，應迅速對其進行糾正。

1.3.4 滑模拆除

當滑模施工完成后，等待混凝土終凝后即可拆除滑模設備，具體拆除過程如圖2 所示。拆除后即可完成地下綜合管廊工程中的滑模施工。

圖2 滑模設備拆除過程（來源：作者自繪）

1.3.5 進度管理措施

做好計劃，必要時管理人員及工人趕工必須加班施工，制定加班機制及施工值班表。施工大方向為大平行小流水趕工狀態(tài)，可以說有工作面就要大干快上。趕工過程中存在工序、運輸、交叉施工污染等，根據(jù)該項目特性建立成品保護小組，按照成品措施方案做到成品保護及時性、持久性。趕工中應做好材料、人員保障，提前做好相關人材機儲備。

1.4 管廊-土體-建筑物有限元模型構建

本文利用ANSYS 構建管廊—土體—建筑物整體有限元模型，對智能滑模施工過程進行仿真設計。利用該模型模擬混凝土澆筑以及滑模過程，從而分析該施工技術對地下綜合管廊工程的影響。采用實體單元SOLID45模擬混凝土澆筑層以及滑模結構。可按照地基基礎分層總和法理論，計算建筑基礎沉降量，如式（1）所示：

式中：Hi為土層厚度；Esi為土層壓縮模量；αi為土層的附加應力值；Po為項目基底附加應力。

通過數(shù)值模擬法分析滑模施工過程中建筑物的變形情況，主要分為建筑物的扭曲與傾斜。若建筑物產(chǎn)生變形問題，很容易導致建筑整體結構出現(xiàn)損壞，因此分析施工對建筑的變形影響具有較大意義，可通過式（2）計算建筑物扭曲情況：

式中：Tw為建筑整體的扭曲變形，在該建筑中第1 跨χ正方向與反方向的角點分別為A、D；第5 跨χ正、反方向的角點分別為B、C；建筑每一角點的沉降值分別為SA、SB、SC、SD；b、L分別為建筑橫向、縱向長度。

可用式（3）計算整體建筑斜率即：

式中：γs為建筑斜率；h為建筑高度；Sχ為建筑頂部χ方向傾斜值。

模型邊界條件：對施工完成后的地下綜合管廊工程土體兩側施加水平約束，并對底部施加豎向約束，分析該工程在施工后的穩(wěn)定性。

2 實驗分析

2.1 澆筑過程中管廊應力分析

分析本文設計的施工技術在澆筑過程中對管廊造成的應力，并通過澆筑開始階段與澆筑完成階段的應力有限元圖表示，具體如圖3 所示。

圖3 澆筑過程中管廊應力分析（來源：作者自繪）

根據(jù)圖3 可知，在管廊應力分析過程中，當通過本文技術進行混凝土澆筑開始階段，應力主要集中在管廊中心位置，而在澆筑完成后，管廊整體受到的應力逐漸減小，僅在周圍兩側存在一定應力，但并不明顯，由此看出，在采用本文施工技術的混凝土澆筑過程中，可有效降低管廊所受到的應力，使管廊工程更加穩(wěn)定。

2.2 位移情況分析

模擬施工結束后在不同日期內(nèi)的項目水平位移與豎向位移情況變化，以此驗證該方法的施工效果，分析結果如圖4 所示。

圖4 水平、豎向位移情況分析（來源：作者自繪）

根據(jù)圖4 可知，施工結束后，隨著時間的延長，該工程橫向、豎向位移逐漸增大，其中水平位移量相對較大，在施工結束后的40 d 后，該管廊工程的水平位移在-16 ～-18 mm 之間，而豎向位移則達到約-12 mm，雖然存在一定的位移情況，但并不會對建筑本身以及管廊項目造成較大風險，因此，該技術具有較高的可靠性。

2.3 管廊工程沉降情況分析

分析管廊施工完成后，距離管廊中心線不同距離區(qū)域的沉降值以及沉降速率，從而分析施工過程的穩(wěn)定性，分析結果如圖5 所示。

圖5 管廊工程沉降情況分析（來源：作者自繪）

根據(jù)圖5 分析可知，當距離管廊中心線距離越遠，該項目的沉降值越小，而在管廊中心線處，即距離管廊中心線距離為0 m 時，沉降值達到-30 ～-35 mm 之間，而距離管廊中心線較遠時，產(chǎn)生的沉降影響則逐漸減弱；同時，不同位置的沉降速率較為接近，基本保持在5%左右波動，可以看出沉降速率較低，且最大沉降值也保持在較小水平。因此，在本文施工技術的處理下，可以避免管廊工程出現(xiàn)大幅度沉降。

2.4 地下管廊施工對建筑整體的影響分析

分析該施工項目結束后對建筑整體的扭曲變形與傾斜率影響，分析結果如圖6 所示。

圖6 施工對建筑整體的影響分析（來源：作者自繪）

根據(jù)圖6 可知，隨著時間的變化，該施工過程對建筑整體的扭曲變形與傾斜率產(chǎn)生一定的影響，但是當時間達到20 d 以后，扭曲變形與傾斜率逐漸趨于穩(wěn)定，不再大幅度上升，且在早期階段，建筑的扭曲變形值與傾斜率始終保持在較小水平，不會影響建筑整體安全性，也不會對后續(xù)施工造成影響，為此，在該技術施工下，可以避免對建筑整體造成較大影響。

3 結論

本文研究智能滑模施工技術在地下綜合管廊工程中的應用，針對所選建筑工程，進行滑模施工步驟設計，從而提升施工的效率與質(zhì)量，降低施工風險，使整個工程施工得到安全保障。同時利用有限元模擬方法模擬施工步驟，評估該施工技術的應用效果。在未來研究階段，可對該施工方法繼續(xù)進行優(yōu)化，使其能夠應用至更多施工領域。