城市地下綜合管廊施工技術(shù)研究

陳向暉 丁孟翔 張建松

摘? ?要：地下綜合管廊是為解決城市地上空間“蜘蛛網(wǎng)”問題，防止路面不斷開挖而造成“馬路拉鏈”而提出的，以其眾多優(yōu)點(diǎn)被各個(gè)國家和地區(qū)應(yīng)用。目前我國對地下管廊的研究方興未艾，管廊的建設(shè)也呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。文章通過對綜合管廊施工技術(shù)的研究分析，理清施工中的方法途徑，最后討論施工技術(shù)因地制宜的適用性，相信能夠?qū)ο嚓P(guān)設(shè)計(jì)建設(shè)者有參考借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：綜合管廊;施工技術(shù);分類

城市地下綜合管廊，也稱為“共同溝”或“共同管道”，是現(xiàn)代城市化建設(shè)中一種較受歡迎的管道形式。其集電力、信息、自來水、煤氣、中水、污水、雨水等市政管線于一體，將各種看似毫不相干的管線統(tǒng)一進(jìn)行建設(shè)管理，改變了不同管線交雜錯(cuò)亂的狀況，越來越成為現(xiàn)代化城市建設(shè)中必不可少的一環(huán)。

1? ? 國內(nèi)外綜合管廊建設(shè)背景

1.1? 國外的綜合管廊建設(shè)

1833年，世界上第一條地下綜合管廊在法國巴黎修建（見圖1）。法國政府為抑制霍亂，加大公共衛(wèi)生系統(tǒng)建設(shè)，將電信電纜、給排水、交通信號電纜等集合在同一地下管道內(nèi)，并設(shè)置了檢修井，方便維修人員定期檢修。

之后，綜合管廊技術(shù)在法國、英國、德國、日本等國家迅猛發(fā)展，至今為止，國外城市綜合管廊技術(shù)已經(jīng)十分成熟，綜合管廊建設(shè)也成為展現(xiàn)國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平和城市現(xiàn)代化的重要象征。

1.2? 國內(nèi)的綜合管廊建設(shè)

國內(nèi)第一條地下綜合管廊誕生于1958年的北京天安門廣場下，全長1 076 m。

我國綜合管廊建設(shè)起步較晚，管廊建設(shè)發(fā)展較于國外相對落后，但近些年來發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，并且國家出臺文件進(jìn)行專門指導(dǎo)。在2015年國務(wù)院頒發(fā)的《關(guān)于推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見》中明確指出了我國正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時(shí)期，但是地下基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后的現(xiàn)狀。所以，如何開展城市地下綜合管廊建設(shè)，如何合理充分地運(yùn)用地下空間是我國基礎(chǔ)建設(shè)中必須要考慮的問題。同時(shí)，《意見》中還強(qiáng)調(diào)，到2020年，我國應(yīng)建成一系列先進(jìn)的地下綜合管廊，優(yōu)化城市結(jié)構(gòu)，解決城市復(fù)雜的管道問題。

《意見》提出后，我國綜合管廊建設(shè)發(fā)展迅速，開始向大型化、集約化、智能化方向發(fā)展。2017年竣工驗(yàn)收其一期工程的云南滇中新區(qū)綜合管廊示范工程，是國家住建部首個(gè)智慧管廊示范工程項(xiàng)目，地下綜合管廊總里程超過200 km，現(xiàn)已建成或在建地下綜合管廊30余公里（見圖2）。項(xiàng)目綜合運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云平臺，互聯(lián)網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）+建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)綜合管廊的高效運(yùn)作。

太原市晉源東區(qū)綜合管廊是目前為止，國內(nèi)艙室最全面、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的一條綜合管廊（見圖3）。晉源東區(qū)管廊總長度10.15 km，最終將實(shí)現(xiàn)各路段的互聯(lián)互通。其寬13.75 m、高53 m，深度達(dá)地下9 m，雨水、電信、燃?xì)獾裙艿绤R集在一起。相比之下，大多數(shù)城市的地下管廊最多只有6 m深，并且結(jié)構(gòu)相對單一。從數(shù)據(jù)上可以看出，該管廊艙室多、深度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

目前，北京市即將建成地下綜合管廊150～200 km，其中北京城市副中心地下綜合管廊是國內(nèi)最大斷面的綜合管廊（見圖4）。北京城市副中心地下綜合管廊共有地下3層。這個(gè)地下“擎天柱”深12.3 m、長13 m。每一層分有不同的艙室：地下1層是電力艙、水信艙、燃?xì)馀摚叵?層是綜合艙，地下3層是兩個(gè)能源艙，電力、通信、水、燃?xì)狻⒌卦礋岜谩⒃偕⒂芯€電視等10多種管線被有序地收納和集成在地下。

2? ? 綜合管廊施工分類和優(yōu)勢分析

目前，綜合管廊施工常用的方法包括明挖現(xiàn)澆、預(yù)制裝配、盾構(gòu)法、頂管法等。

2.1? 明挖現(xiàn)澆法

明挖現(xiàn)澆法是將基坑整體開挖、現(xiàn)澆支架，后在施工場地直接整體澆注管廊主體混凝土的施工方法。現(xiàn)澆法方法簡便，且經(jīng)過數(shù)代工程的積淀，技術(shù)早已成型、完備，現(xiàn)在仍是許多工程的首選。

在使用現(xiàn)澆法建設(shè)時(shí)，模板和支架對現(xiàn)澆混凝土的影響不可忽視。目前，澆筑模板有木模版、鋼模板、新材料模板（如鋁合金模板、塑料模板及鋼框木模板）等，從材料成本和循環(huán)使用率成本進(jìn)行核算，鋼模板的總體成本最高，新材料成本最低。從功能上來說，木模版能夠勝任大多數(shù)澆筑但周轉(zhuǎn)率較低;鋼模板施工能較好地控制混凝土表面平整度，但很容易因固定不牢固而產(chǎn)生錯(cuò)臺現(xiàn)象;新材料模板組裝方便、應(yīng)用靈活、施工效率高。

支架可使用滿堂支架、液壓式臺車等方法，兩種方法的適用澆筑類型不同，如果管廊需要有不同的斷面形式，則使用滿堂支架進(jìn)行部分分段澆筑;而面對整體澆注且斷面較長管廊的施工，則液壓式臺車更能勝任。

2.2? 預(yù)制裝配法

預(yù)制管廊的方法相對復(fù)雜多樣，大致分為以下幾種類型。

（1）預(yù)制頂板（裝配）式地下綜合管廊。其方法原理同疊合式管廊大致相同，管廊頂板為工廠預(yù)制，剩余部分可進(jìn)行現(xiàn)場澆筑。該種方法可以解決頂板不宜澆筑的問題，同時(shí)可以通過控制模板自由的澆筑管廊的艙室結(jié)構(gòu)，選擇艙型甚至細(xì)化每個(gè)艙室的功能。

（2）預(yù)制疊合（裝配）式地下綜合管廊。其將大部分結(jié)構(gòu)生產(chǎn)制作放入工廠，僅留疊合層頂板使用現(xiàn)澆，這樣就改良了頂板預(yù)制式管廊整體性差的缺點(diǎn)，同時(shí)與現(xiàn)澆混凝土相比，節(jié)約了約98%的模板工作量，支架搭設(shè)簡單，現(xiàn)場用工量可減少2/3，施工效率明顯提升。

（3）預(yù)制拼裝混凝土綜合管廊。預(yù)制拼裝混凝土綜合管廊是將管廊的各個(gè)結(jié)構(gòu)部分在工廠內(nèi)拆分加工，之后進(jìn)行現(xiàn)場拼接，使得管廊最終成為整體的技術(shù)，一般有節(jié)段式預(yù)制拼裝和分片式預(yù)制拼裝兩種技術(shù)形式，該技術(shù)工期短，施工人員少，作業(yè)空間小，并可以減少開挖填埋對周圍環(huán)境的影響。

（4）裝配式鋼制綜合管廊。其主體（見圖5）以鍍鋅波紋鋼板為主要材料，同常用的混凝土管廊相比，其優(yōu)勢明顯：一是重量輕，僅為混凝土結(jié)構(gòu)的1/3;二是施工工期短，不受氣候環(huán)境條件影響，可較混凝土管廊節(jié)省50%的施工周期;三是工程造價(jià)低廉，相比混凝土結(jié)構(gòu)降低20%的成本;四是產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)性強(qiáng)，可以合理高效利用鋼材，緩解我國鋼鐵產(chǎn)能過剩問題。

2.3? 盾構(gòu)管廊技術(shù)

該技術(shù)使用盾構(gòu)法進(jìn)行管廊建設(shè)（見圖6），以預(yù)制管廊為基礎(chǔ)，利用盾構(gòu)機(jī)在地中推進(jìn)，通過盾構(gòu)外殼和管片支承四周圍巖防止發(fā)生往隧道內(nèi)的坍塌，同時(shí)在開挖面前方進(jìn)行土體開挖，通過出土機(jī)械運(yùn)出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進(jìn)，并拼裝預(yù)制混凝土管片，形成管廊結(jié)構(gòu)。這一技術(shù)特點(diǎn)是基本不需要在地面上開挖管線，而是通過盾構(gòu)機(jī)在距離地面幾米至幾十米地底同步開挖和拼接管廊，特別適用于土地利用率較高的城市老城區(qū)改造等不適合地表開挖的工程上。

2.4? 頂管法管廊技術(shù)

頂管法（見圖7）是一種類似于盾構(gòu)法的地下工程非開挖管道鋪設(shè)技術(shù)，采用頂管掘進(jìn)機(jī)挖掘孔道后，在孔道內(nèi)安置預(yù)制成形的管廊段，最終形成連續(xù)管廊的鋪設(shè)。其適用于大中型管徑的管道鋪設(shè)，具有不開挖地面、經(jīng)濟(jì)高效、保護(hù)環(huán)境，不影響管道變形等優(yōu)點(diǎn)。

3? ? 地下綜合管廊的展望

3.1? 綜合管廊建設(shè)應(yīng)順應(yīng)國家發(fā)展總體趨勢

我國是一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)大國，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一直是熱門話題。同時(shí)隨著我國城市化進(jìn)程的加快，完善、高效的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也成為城市化的重要指標(biāo)。地下綜合管廊建設(shè)作為一種較為新型的基礎(chǔ)設(shè)施模式，要抓住機(jī)遇，向功能齊全、建設(shè)高效的方向發(fā)展。

3.2? 綜合管廊發(fā)展要與智能化相結(jié)合

智慧城市的概念早在2008年就已經(jīng)提出，智能化建設(shè)和管理是智慧城市中不可或缺的部分。BIM和GIS技術(shù)的綜合應(yīng)用，可在施工前期提供管廊建設(shè)的可行性分析;多種傳感設(shè)備和大數(shù)據(jù)分析為建成后的管理提供了方便。綜合管廊發(fā)展要同智能化發(fā)展相結(jié)合，定能做到事半功倍。

3.3? 強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)性原則和以人為本

城市空間建設(shè)不能僅綜合管廊“一家獨(dú)大”，要強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)性原則和以人為本的原則。既注重地上、地下空間的協(xié)調(diào)，又不能忽視地下空間的功能劃分;明確人長期進(jìn)行活動(dòng)的空間在地上的原則，將短期活動(dòng)安排在地下，注重以人為本，從而實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

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