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（中鐵四局集團南京分公司，江蘇南京210000）

針對綜合管廊的優越性，作為城市地下空間開發利用的重要內容和保障城市可持續發展的基礎設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內的發展概況，結合管廊的優點和管廊分類討論了管廊不同施工方法在城鎮建設中的適用性。同時，對管廊不同施工方法的工程造價、經濟性指標、施工組織及工期安排進行了分析，展望了暗挖法管廊施工的技術前景。

綜合管廊；明挖法；暗挖法；預制拼裝

0　引言

近年來，隨著我國城市化進程的不斷加快，國家綜合實力的不斷增強，城市地下市政空間技術的進步也在持續發展。綜合管廊與傳統的埋地敷設管線相比有很大優勢，盡管其初期建設費用很高，但管線的擴容、改建以及日常維護都極為方便，而且不會破壞和影響其他設施，不會妨礙地面交通，從城市遠期和總體上看是經濟的，其必將成為城市基礎設施現代化建設的發展趨勢。

1　綜合管廊類型

城市地下市政綜合管廊簡稱綜合管廊，即在地下建造集約化隧道，集電力、通信、燃氣、給水、中水等2種及2種以上的市政管線于一體，同時設置專門的檢修口、吊裝口和監測控制系統。地下綜合管廊通過統一規劃、設計、施工和維護，建于城市地下，用于鋪設市政公用管線，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置于機動車道或道路中央下方，采用獨立分敷設主干管線的綜合管廊，不服務于終端用戶；支線綜合管廊一般設置在道路兩側或單側，采用單艙或雙艙敷設配給管線，直接服務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置在機動車道、非機動車道、人行道下方，應結合納入管道的特點選擇設置位置。

綜合管廊的構成包括管廊本體、標準斷面、管廊支線、管線接頭井、附設物件、進出人孔、搬運檢修口（投料口）、換氣口（管廊內設溫、濕度調節儀）、有害氣體排出口、自然及強制換氣口、附屬設施（排水、換氣、照明設施）以及防災安全設施等。

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或深層地下空間中的綜合管廊建設；暗挖施工法適用于城市交通繁忙、景觀要求高、無法實施開挖作業的地區，也適用于松散地層、含水松散地層及堅硬土層和巖石層。一般有盾構法、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；適用于新建開發區和園區，與道路新建同步進行。明挖法是指先進行基坑圍護和降水，由上而下開挖地面土石方至設計標高后，再自基底由下而上順作進行管廊主體結構施工，最后回填基坑恢復地面的施工方法。明挖法是管廊施工的首選方法，在地面交通和環境條件允許的情況下采用明挖法施工，具有施工技術簡單、快捷、經濟、安全的優點；其缺點是中斷交通時間長，施工噪聲和渣土粉塵等對環境有一定的影響。

明挖法適用于場地地勢平坦，沒有需保護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。一般有明挖現澆施工法和明挖預制拼裝施工法。

2.3明挖預制拼裝綜合管廊

明挖預制拼裝法的施工工藝為：管片預制→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→恢復地面。

管片預制所用各種材料進場均應有質量合格證明文件，按國家有關標準進行復檢，宜采用非堿活性骨料，混凝土管片強度應符合《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204）中的有關規定。

預制拼裝則適合于新城新區或類似硅谷、中關村等的現代化工業園區，城市中的大型會展中心等現代的城市新型功能區。

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械設備見表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

3.1結構尺寸決定綜合管廊造價

城市地下市政綜合管廊根據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構尺寸，同時管廊的結構尺寸決定著綜合管廊的造價。

3.2綜合管廊的工程造價情況

城市地下市政綜合管廊不便于分期建設，一次性投資昂貴，而且納入管線的種類、數量及相應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。

綜合管廊結構尺寸表　表2

①根據臺北市綜合管廊統計數據，干線型綜合管廊的平均造價為1.3億元/km；

②上海張楊路支線型綜合管廊的平均造價為1.0億元/km；

③鄭州經開區濱河國際新城的綜合管廊，5.58km投資2.7億元，平均每公里花費4800多萬元。CBD副中心地下綜合管廊功能更全，花費更高，總投資6.58億元，平均下來造價每公里1億多元。

④南京河西地區南部新城江東南路綜合管廊工程采用雙倉結構，內輪廓尺寸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基坑進行支護；工程造價折合0.7億元/km（僅土建）；建設工期進度指標：標準段每節（30m）/25d。

⑤南京江東門地下人行過街通道工程（可用于暗挖法矩形管廊），內輪廓尺寸6.0m（寬）×4.0m（高），采用矩形盾構暗挖頂進施工，造價折合1.1億元/km（僅土建）；建設工期進度指標：單線標準管節頂進兩節（1.5m×2=3m）/d；始發井結構施工需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基坑進行支護，SMW工法樁采取跳槽式雙孔復攪施工方法，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；鋼板樁采取屏風式施工方法，逐一分布在管廊基坑兩側。

隨后分段進行土方開挖，嚴格遵循“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。挖掘機挖土時嚴禁與鋼支撐和基坑圍護結構相碰，圍護結構邊10cm采用人工挖土。開挖至基底后施作墊層，敷設防水層和保護層，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，形成流水作業態勢，直至開始管廊主體結構施工。底板混凝土澆筑數節后，搭設滿堂支架，施工側墻及頂板混凝土，然后在施作防水層后進行基坑回填、恢復路面等。

4.1.2工期安排

通常以一節（30m長）或數節管廊結構為單元段進行分段流水組織實施。以一節管廊結構（30m長）為例進行工期安排見表3。

4.2暗挖法（矩形頂管）施工

4.2.1工藝特點

通常采用暗挖法施工矩形通道或管廊，盾構或頂管機已廣泛應用于地鐵、公路、電力、熱力、排水等城市隧道工程。圓形隧道因其結構受力合理、施工工藝相對簡單而廣為采用。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濟。矩形頂管機具有以下主要特點：

明挖綜合管廊施工單元區段工期安排表　表3

①施工工作井比盾構工作井小，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、無揚塵等優點；

③在施工時，對周圍土體擾動小，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井和接收井，始發井和接收井在基坑圍護結構和鋼支撐的聯合支護下完成土方開挖后進行主體結構混凝土施工；然后采用履帶吊將盾構機或矩形頂管機吊放至始發井內發射架上，由頂管機機頭推進后將指定預制構件廠生產的預制標準管節吊放至頂管機敞口處，采用液壓油缸將管節在機頭引導下逐節向接收井頂進，直至到達接收井，形成貫通通道，完成該區段（通常每個暗挖區段長度：盾構施工為1000～2000m，矩形頂管機為100～200m）暗挖管廊施工。

暗挖法不同于明挖法施工，無法多工作面、梯隊流水作業；針對每一個暗挖區段只能按照固定流程進行施工：端頭井（含始發井、接收井）圍護結構→基坑降水→基底和井邊加固→土方開挖和支撐→防水和主體結構施工→盾構或矩形頂管機吊放下井→盾構推進管片安裝或頂管機頂進矩形預制管節→注漿或張拉。

若以矩形頂管機進行暗挖法施工為例，需每隔約150m設置一處端頭井（該中間井既是始發井，也是接收井），根據總體工期的要求，安排同時由數臺矩形頂管機進行頂進作業，在一個暗挖區段頂進完成至中間井后，調整管節下井位置至該中間井，將該接收井再次作為始發井進行始發頂進作業，最終數個暗挖區段經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置布置。

4.2.3工期安排

以矩形頂管機進行一個暗挖區段（約150m）進行考慮安排工期見表4。

矩形頂管綜合管廊施工單元區段工期安排表　表4

每一個端頭井施工周期需用90d；每一個暗挖區段（約150m）需用50d，每天頂進約3m（預制管節標準節1.5m/節，每天頂進2節）。

4.3預制拼裝法施工

在沈陽渾南新城地下綜合管廊施工組織中，沈陽市政地鐵管片有限公司作為工程施工方采取預制與現澆結合的施工方案，在廠站進行工廠預制生產混凝土箱涵，實現了質量好、進度快。以30m一段為例，在混凝土墊層施工完成后預制拼裝成型僅需1d，比現澆施工提前了工期14d，預制拼裝效率非常高。

5　管廊施工方法前景展望

5.1暗挖盾構法

暗挖盾構法綜合管廊示意見下圖。

圖1　暗挖盾構法綜合管廊示意圖

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濟。矩形頂管機用作管廊施工時可結合《城市綜合管廊工程技術規范》的相關設計要求，將工作井（始發井或接收井）與管廊的逃生孔、投料口、通風口等一并綜合考慮設置。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。該通道長度95m，為左右雙線結構，外輪廓尺寸為2孔7m（寬）×5m（高），管節壁厚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內領先，可作為綜合管廊施工采用。目前該項目已順利完工，其施工掠影見下圖。

圖3　頂管機頂進、特殊管節下井、頂管機到達實景圖

6　結語

基于上述對管廊施工方法的初步探討和分析，結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，通過對采用暗挖盾構法和暗挖矩形頂管法施工的比較，對暗挖法管廊施工指明了發展方向，對于管廊設計和施工具有積極的參考意義。

[1] 董立.市政綜合管廊關鍵技術研究[J].科技創新導報，2012（7）.

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

TU998

B

1007-7359(2016)03-0088-04

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.031

楊峰（1978-），男，河南南陽人，畢業于上海鐵道大學，學士；高級工程師，主要從事土木工程施工技術管理方面的工作。