關于城市地下綜合管廊支架體系的比較與研究

史偉偉

（上海公路橋梁（集團）有限公司，上海市 200433）

0 引言

綜合管廊支架體系主要為管廊內的管道及橋架起到支撐及固定作用，傳統的地下室及地道內的支架大多采用后錨固法施工，即先在施工現場或工廠加工支架，再通過膨脹螺栓與結構進行固定。據不完全統計，傳統支架體系大多存在著支架自身容易腐蝕、標高不宜調整、容易造成結構滲漏等缺點。現階段隨著城市綜合管廊建設事業的不斷推進，誕生了一種新型支架體系，其主要由預埋槽鋼和裝配式托臂支架兩大部分組成，較傳統的螺栓后錨固支架體系有著承受較大荷載、避免由于膨脹螺栓施工造成結構滲漏、安裝速度快、防腐效果好以及外觀質量佳等優點。新型支架體系均為標準構件，在工廠批量生產。本文所介紹的帶錨腿預埋槽鋼是一種能承受較大荷載的預埋件，主要由槽鋼和錨腿組成，槽鋼用于連接各結構元件，錨腿直接埋置于混凝土中，固定預埋槽鋼。在槽鋼凹槽內填有填充物，主要用處是防止混凝土澆筑過程中預埋槽鋼內產生滲漿現象。在托臂安裝階段可快速拆除填充物，最后通過T形螺栓完成成品托臂與預埋槽鋼的連接固定。本文主要通過構件受力、防腐、施工工藝等方面分別比較新、老支架體系的優缺點，為后續管廊的建設提供參考，并以工程實例予以說明。

1 支架體系組成構件及安裝方式對比

1.1 新型支架體系組成構件

1.1.1 構件圖例

新型支架體系組成構件如圖1所示。

圖1 配套托臂與T形螺栓安裝簡圖及安裝效果

1.1.2 施工流程

支架加工→側墻鋼筋綁扎→掛墻體預埋槽墻體內模施工→預埋槽定位及固定→頂板模板支設→頂板預埋槽定位及固定→頂板鋼筋綁扎及墻板混凝土澆筑→清理槽內填充物→托臂標高放樣托臂安裝。

現狀鋼筋混凝土結構模板主要分為金屬模板及木模板兩類，新型支架預埋槽的安裝固定方式根據主體結構模板的種類主要分為兩種：

（1）結構內模采用木模板。結構墻體鋼筋網片綁扎完畢后，根據設計文件在相應位置放置預埋槽鋼，再封閉結構內模板，內模初步固定好后在墻體外側對預埋槽進行精準定位并固定，待整面墻體預埋槽鋼固定好后封閉結構外模。為了保證預埋槽與模板貼合緊密，建議在木模板上開孔用鐵絲固定，間距400 mm。該方案缺點在于對木模板有損傷，影響模板的周轉使用率。

（2）結構內模采用金屬模板。結構墻體鋼筋網片綁扎完畢后，根據設計文件在相應位置放置預埋槽鋼并進行固定，再封閉墻體模板。如果現場采用金屬模板，則建議將預埋槽背后錨釘與墻體鋼筋綁扎或焊接連接，該方案缺點在于在結構施工過程中，結構墻體鋼筋網片容易晃動，局部預埋槽不能與墻體模板貼緊，拆模后預埋槽鋼與混凝土表面產生錯臺，嵌入在結構混凝土中，影響后期外觀質量。

1.2 傳統支架體系組成構件

1.2.1 構件圖例

傳統支架體系組成構件如圖2和圖3所示。

圖2 膨脹螺栓和支架制作

圖3 防腐處理和安裝效果

1.2.2 施工流程

管廊結構施工→支架加工→測量放樣→墻體開孔→支架安裝。

首先材料進場之后按照設計尺寸進行下料，切口處的卷邊、毛刺應打磨干凈。下料后的鋼材如有明顯變形則應進行調平調直處理。立柱、橫撐以及斜撐之間應滿焊，焊縫應均勻、無燒穿、無明顯的夾渣和氣泡。焊接后及時清理表面焊渣。制作完成后按照規格集中堆放，再統一按照設計要求進行防腐處理。

待管廊主體結構施工完成后根據設計圖紙在管廊墻體上相應位置進行開孔，再通過膨脹螺栓將預先加工好的支架固定在墻體上。

2 產品特點比較

2.1 綜合管廊新型支架體系

支撐系統由預埋槽鋼、高強度T形連接螺栓，材質采用國家標準《碳素結構鋼》（GB/T 700—2006）規定的Q235鋼，表面熱鍍鋅防腐處理，鋅層厚度不低于70μm。

（1）在管廊襯砌表層內形成加強的整體線形結構，不是單點受力，受力均勻。

（2）有利于控制施工誤差，同時托臂支架可方便地上下調節，便于今后增減管廊內支架層數。

（3）有利于線纜布局的精確安裝、調整，施工方便簡單無灰塵。

（4）能夠承受動態的疲勞荷載（200萬次）和地震荷載。

（5）火災高溫時承載變化小、等級高。

2.2 傳統錨栓后錨固支架體系

（1）前期無須與土建配合，后期定位。

（2）后期安裝質量人為因素較大，螺栓開孔遇到鋼筋時需對支架位置進行重新調整。

（3）錨栓一旦施工，固定點就不能任意調節。為調節支架，需在側壁上做豎向槽鋼，單個豎向槽鋼一般為10#槽鋼，兩側的話整個管廊20c m的有效使用空間被浪費。

3 成品安全質量比較

3.1 綜合管廊新型支架體系

（1）工廠標準化生產，有完善的測試認證報告。（2）預埋槽鋼有明確的選用力值，以確保用戶正確、安全、方便地選用。

（3）可以進行專業的受力計算，保證體系的受力安全性，為后續擴容施工提供準確的冗余荷載。

（4）對現場一線操作人員技術水平要求較低，安裝質量人為影響因素較小。

（5）無損壞混凝土結構避免結構滲漏。

（6）熱浸鍍鋅，根據國際標準70μm的熱浸鍍鋅層在正常環境下防腐可達100年。

（7）強大的二次深化設計的能力和經驗，專業人員通過專業軟件計算，保證力學特性、功能性及外形美觀要求，設計精度高，材料控制精確。

3.2 傳統錨栓后錨固支架體系

（1）鉆孔施工過程中，不可避免地遇到鋼筋，產生廢孔，需灌漿處理影響混凝土觀感質量。

（2）支架體系的制作安裝質量人為影響因素很大，施工質量較難控制。

（3）綜合管廊為薄壁鋼筋混凝土結構，墻體厚度一般在300 mm左右，后錨固在鉆孔階段容易造成結構滲漏。一旦結構滲漏漏點很難處理且需在其他位置重新開孔，造成支架位置偏差。

4 施工進度比較

4.1 綜合管廊新型支架體系

能夠簡單并快速安裝，一把專用扳手就可以將整個管廊里面所有支架安裝完畢。不需要任何機電設備，也不需要后續安裝措施費，節約大量工期。

4.2 傳統錨栓后錨固支架體系

需要電動工具進行鉆孔作業，前期做通風、清孔設備、清掃設備等作業準備，定位不準確，廢孔的產生會導致工程量的增加，延誤更多的工期。

5 施工成本比較

5.1 綜合管廊新型支架體系

相較于傳統支架，新型支架體系構配件成本較高，前期土建施工階段預埋槽鋼施工階段需投入一定量的人工工日，后期支架安裝階段較后錨固式支架投入的人工將大大降低。

5.2 傳統錨栓后錨固支架體系

傳統支架構配件成本較低，在土建施工階段不需要安排專職人員進行槽鋼預埋槽的預埋工作，但在后期支架安裝階段需要配備大量人工進行支架的制作及安裝，成本與新型支架體系比較有所降低。

6 實際工程案例

6.1 工程概況

某綜合管廊工程位于上海市臨港新城，從現狀環湖北一路北側開始向南沿擬建北島西路延伸，總長度951.6 m。主體結構包括標準段、進排風口段、吊裝口段和分支口段，均采用鋼筋混凝土現澆結構。

管廊為單箱雙室的矩形框架結構，分為綜合倉和燃氣倉，標準斷面尺寸B×H=5.7 m×4.85 m，結構凈空高度為4.1 m，綜合倉凈寬3.2 m，燃氣倉凈寬1.6 m。結構頂板厚度為300 mm，側墻及底板厚度均為350 mm，隔墻厚度為200 mm。混凝土強度等級為C35，抗滲等級為P6。

綜合倉內收納一根D N300污水管、四排8孔電力電纜、兩排4孔通信管、兩根D N300給水管，并預留一根D N500垃圾管或者中水管位置；燃氣倉內收納一根D N150燃氣管。

6.2 新型支架體系施工方案

6.2.1 安裝前的準備

構件鋼材選用Q235鋼，構件均采用工廠加工生產，市場流行的構件加工工藝主要分為熱軋或冷軋兩種工藝。熱軋鋼是經過高溫加熱軋制而成的鋼材，它的強度不是很高，但足以滿足一般的使用；它的塑性、可焊性較好，因此比較常用。冷軋鋼是普通熱軋鋼經過強力拉拔超過應變硬化階段的鋼材，它的強度很高，但韌性、可焊性差，比較硬、脆。該工程主要構件加工均采用熱軋工藝。

材料進場后首先對原材料進行驗收，主要的驗收項目包括：

（1）構件外觀質量。主要檢查預埋槽的平整度（主要檢查設備包括靠尺、塞尺等），構件的鍍鋅層是否完整，構件焊接質量滿足規范要求，預埋槽內填充料是否密實、兩端端蓋是否完整，構件鋼材厚度、尺寸是否符合圖紙要求（主要檢查設備包括游標卡尺、卷尺）。

（2）構件鍍鋅厚度。對于主要構件（預埋槽鋼、托臂）均采用熱浸鋅工藝，對于其他構配件均采用達克羅工藝。綜合管廊為地下結構，內部空氣濕度較大，構件的鍍鋅厚度是影響支架構件使用壽命的重要因素，主要構件一般鍍鋅厚度應不小于70μm，其主要檢測設備采用膜厚儀。

（3）其他質量證明材料。合格證、質保書、檢測報告等。

在預埋槽施工之前應協同廠家、設計單位、監理單位根據主體結構施工工藝對支架預埋槽的固定方案進行討論確定。

6.2.2 成品預埋槽安裝

該工程主體結構墻體模板采用木模板，在墻體鋼筋綁扎完畢后，根據設計圖紙將預埋槽掛在相應位置的鋼筋網片上，在結構側墻內模封閉后、外模封閉前對預埋槽進行精準定位，首先根據圖紙在模板上畫出預埋槽邊線，用釘子將預埋槽鋼釘在模板上（建議上、中、下三道）做初步固定，此時應對預埋槽的平面位置以及規格進行最終確認，再用電鉆在槽鋼兩側的模板上開孔，最后用鐵絲進行最終固定（鐵絲綁扎間距建議400 mm）。

6.2.3 托臂安裝

待主體結構施工完成后首先撕掉預埋槽的內部填充物，清理掉局部預埋槽鋼內的混凝土滲漿。按照20 m（具體長度可按照實際情況而定）將主體結構分為若干段，根據設計圖紙將每段兩端的托臂安裝到位后再在兩根托臂之間拉線，在各道預埋槽上標出托臂底標高線。最后安裝區間支架，以此類推，直至管廊內托臂支架安裝結束。

7 結語

綜合管廊工程是城市生命線工程，涉及維持城市生存功能系統和對國計民生有重大影響的工程，需要具備足夠的抗震能力、靈活反應能力和快速恢復能力，根據《城市綜合管廊工程技術規范》（GB 50838—2015）的1.0.3規劃先行適度超前的原則，綜合管廊工程的結構設計使用年限應為100年，且考慮管廊的運行安全和全壽命周期技術經濟分析，建議采用技術先進、安全可靠的預埋槽鋼系統和裝配式成品支吊架。

參考文獻：

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