主城區(qū)地下預(yù)制管廊施工技術(shù)研究

陽小峻

（中交第二航務(wù)工程局有限公司，湖北 武漢 430040）

市政管線是一個城市正常運營的生命線。城市發(fā)展過程中，電力、通信、給排水、煤氣等管道逐步增加，管線施工過程中導(dǎo)致馬路反復(fù)開挖的“馬路拉鏈”現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，嚴(yán)重影響公共交通和市民正常生產(chǎn)與生活，同時每年因路面開挖造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)千億元；架空管道和“空中蜘蛛網(wǎng)”會影響城市外觀并帶來較大的安全風(fēng)險。為有效解決城市地下、地上管線重復(fù)建設(shè)突出問題，管廊逐漸得到認(rèn)可和發(fā)展。

管廊是指安裝在地下用于容納兩個或更多市政管線，并設(shè)有專門的檢查口、起重港和監(jiān)控系統(tǒng)，以及實施統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計、施工和管理的結(jié)構(gòu)及其配套設(shè)施，是城市地下空間開發(fā)的重要形式之一。管廊施工具有綜合性、長效性、可維護(hù)性、安全性、環(huán)保性、低成本等優(yōu)點，是一項真正的民生工程，這也是實現(xiàn)供給側(cè)改革，緩解經(jīng)濟(jì)增長壓力，打破行業(yè)壟斷的重要舉措。

城市的地下管廊理念起源于19世紀(jì)的歐洲發(fā)達(dá)國家。自1833年巴黎建成了世界上首條地下管廊系統(tǒng)以來，英、德、美、日本等發(fā)達(dá)國家陸續(xù)開始建設(shè)地下管廊工程。經(jīng)過100多年發(fā)展和實踐，城市地下管廊技術(shù)水平已經(jīng)完全成熟。

中國的第一條管道管廊可以追溯到1958年，位于北京天安門廣場的下方。30多年后，第二管廊出現(xiàn)在上海浦東新區(qū)張揚路地下。隨后，部分城市陸續(xù)開始嘗試。截至2015年5月，全國大約有69個地下城正在建設(shè)中，已建成和建設(shè)近900km。

李克強(qiáng)總理在2016年政府工作報告中提出：2016年開工建設(shè)城市地下管廊2000km以上。在第十二屆全國人大五次會議上李克強(qiáng)總理也提到：“城市軌道交通、地下綜合管廊建設(shè)加快。”可以看出，城市管道管廊建設(shè)的“趨勢”已經(jīng)形成。

1 工程概況

1.1 管廊項目簡介

荊門市象山大道綜合整治工程中心城區(qū)，是貫通南北、聯(lián)通新老城區(qū)的城市主軸。項目線路長度12.98km，為配合城市發(fā)展需要，新規(guī)劃管廊長度21025m，包括1781m的綜合管廊和19224m的纜線管廊。

潛陽路改造升級項目位于湖北省潛江市花園城老錢江段。該項目包括潛陽東路、潛陽中路和潛陽西路三段。潛江市潛陽路升級改造工程在潛陽東路南側(cè)規(guī)劃布置1420m管廊。

相較于新建項目，舊城區(qū)改造的特點是工期緊、任務(wù)重、質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)高，采用預(yù)制構(gòu)件相較于現(xiàn)澆工藝可以大大提高施工效率、縮短工期，同時預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)件在預(yù)制場地內(nèi)進(jìn)行加工，成品質(zhì)量控制更好。為按期完工，確保工程質(zhì)量和工程安全，象山大道項目纜線管廊7000余m、潛陽路項目1420m均采用預(yù)制管廊進(jìn)行吊裝。

1.2 預(yù)制管廊的形式

荊門市象山大道綜合整治工程纜線管廊采用單艙結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)采用C35 P6混凝土，凈空為1.6m×1.2m，管廊底板、側(cè)墻厚度均為25cm，蓋板厚度為20cm。管廊內(nèi)主要為規(guī)劃入地的電力纜線、電信纜線及軍用光纜。管廊結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

潛江市潛陽路市政道路工程管廊規(guī)劃參考了荊門市象山大道整治工程的成功，管線的布置基本一致，僅凈空調(diào)整為1.6m×1.4m。

2 預(yù)制管廊施工方法

2.1 施工流程

按照管廊標(biāo)準(zhǔn)橫斷面，將管廊分為兩部分進(jìn)行預(yù)制，上部蓋板為第一部分，下部整個U型槽為第二部分，如圖2所示。

管廊附屬結(jié)構(gòu)（檢修口、引出口、交叉口、集水井）均采用現(xiàn)澆工藝施工，本文不詳細(xì)介紹。

2.2 施工工藝

（1）溝槽基坑開挖。管廊底部溝槽的開挖寬度應(yīng)符合設(shè)計要求。管廊兩側(cè)工作面寬度為900mm。在雨季結(jié)束時，挖掘機(jī)械或挖掘溝渠應(yīng)預(yù)留至少30cm厚的土層進(jìn)行臨時挖掘。在挖溝期間，必須嚴(yán)格保護(hù)溝渠兩側(cè)永久性工程的穩(wěn)定性。管廊的基礎(chǔ)一般不得超挖，當(dāng)超挖后，應(yīng)采用C15混凝土澆筑填平。

（2）基礎(chǔ)、墊層施工。根據(jù)地勘報告，①層為普通填充物（fak=70～90kPa），②層為黏土（fak=200kPa），③層為強(qiáng)風(fēng)化的粉砂質(zhì)泥巖（fak=300kPa），④層為強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖層（fak≥700kPa），均滿足設(shè)計要求。電纜管廊使用10cm礫石墊加10cm厚的C15床墊。

圖1 纜線管廊斷面示意圖（單位：mm）

圖2 預(yù)制管廊結(jié)構(gòu)

（3）纜線管廊預(yù)制。①預(yù)制場場地布置。預(yù)制場建設(shè)遵循集中管理、便于運輸、減少對外界干擾原則并結(jié)合工程的實際情況，管廊預(yù)制場設(shè)在荊門郊區(qū)，占地面積約0.5萬km2；潛陽路項目的預(yù)制場設(shè)置在T型梁的預(yù)制場內(nèi)。場地周圍的建筑區(qū)域、混合區(qū)域、工作區(qū)域、模板和鋼筋生產(chǎn)區(qū)域彼此分開。②預(yù)制管廊底座。預(yù)制基層采用C25混凝土，厚度為20cm，基礎(chǔ)在澆筑基礎(chǔ)前進(jìn)行夯實。③模板制作安裝。根據(jù)預(yù)制管生產(chǎn)長度，使用5mm厚的鋼模板，每套模板長度為3m。其中，混凝土臺座作為底模。內(nèi)外模均按設(shè)計尺寸制作鋼模板。為確保預(yù)制管廊防水達(dá)到要求，側(cè)墻采用不設(shè)置螺桿形式，為保證模板剛度，模板外側(cè)焊接加勁板、背帶工字鋼，工字鋼豎向縱向間距為60cm/道；加勁板為8mm厚鋼板，間距為60cm/道。為保證預(yù)制管廊之間的整體性，管廊與管廊之間采用螺栓連接。架設(shè)模板時，預(yù)留螺桿的孔洞。立模時要注意：模板應(yīng)該清潔，并且均勻地噴涂含有較高蠟含量的脫模劑；在安裝底模之前，準(zhǔn)確地將梁的軸線標(biāo)記在底座上；模板接縫應(yīng)光滑平整，板面局部平整度不應(yīng)＞2mm；拆卸模具時，首先拆下兩個端部模具，然后拆下側(cè)面模具，應(yīng)用反向鏈條將側(cè)面模具拉出20cm，用汽車吊吊移至另一個臺座，操作汽車起重機(jī)時，注意提升不能太快，避免模板向上碰撞法蘭盤。④振動器的選型與布置。為了確保預(yù)制管道混凝土的緊湊性，使用FHZ插入式氣動混凝土振動器。⑤預(yù)制構(gòu)件的養(yǎng)生。澆注后，將水倒入頂板和盒子中。成型的預(yù)制管廊U型槽如圖3所示。

圖3 成型的預(yù)制管廊U型槽

（4）構(gòu)件的運輸。電纜管道外形尺寸為2100mm×1450mm（1650mm），每節(jié)長3m，重約9t。運輸注意事項：運輸準(zhǔn)備工作包括設(shè)計運輸固定架、選擇運輸車輛；檢查運輸路線及修整道路；運輸管廊組件時，混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計的100%，部件的重心與車輛的中心重合，支撐牢固，脫空地方應(yīng)堵塞，采用鋼絲繩緊固以防止在運輸過程中晃動、滑動，根據(jù)路面狀況掌握車輛的行駛速度。

（5）構(gòu)件的吊裝。象山大道管道管廊分布在道路兩側(cè)。部件運至現(xiàn)場，應(yīng)用50t汽車起重機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)升降平臺位置進(jìn)行卸貨、定位和安裝，盡可能避免二次運輸。根據(jù)各段綜合管道的重量（9t）和現(xiàn)場情況，安裝分以下7個步驟進(jìn)行：①將10mm厚的防水砂漿鋪在墊子上，以調(diào)平墊子并排出底部的水。②采用平板車運輸至施工場地，并將50t汽車懸掛管插入溝槽。如果發(fā)生支撐碰撞，需要提前更換支撐，并將4個5t手拉葫蘆懸掛在汽車懸掛掛鉤上，以便用于微調(diào)管道接頭。③調(diào)整手拉葫蘆，精確就位管節(jié)。用1#～4#提升機(jī)提升管接頭，用5#～8#提升機(jī)調(diào)節(jié)管接頭的水平位置。④采用千斤頂對管接頭進(jìn)行水平局部微調(diào)，1#～4#葫蘆在水平微調(diào)過程中仍然承受一定的管接重量，但管接頭不能排空。⑤用5t手拉葫蘆在縱向施加壓力。⑥安裝弧形螺栓，達(dá)到緊固力矩。⑦對就位情況進(jìn)行檢查。如果軸不符合要求，返回至第4步并再次調(diào)整，直至符合規(guī)格。

（6）防水工程。管廊及節(jié)點結(jié)構(gòu)外壁均需要鋪設(shè)防水卷材。防水卷材應(yīng)符合《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB 50108—2008）相關(guān)規(guī)定，使用4mm厚的自黏合聚合物改性瀝青防水膜。陰陽角處應(yīng)增做卷材加強(qiáng)層，轉(zhuǎn)角處及穿墻管處防水構(gòu)造參照《地下建筑防水構(gòu)造》（10J301）施工，底板、側(cè)墻和蓋板采用20mm厚1∶2防水水泥砂漿，兩節(jié)管廊接口處采用遇水膨脹橡膠圈，并用1∶2.5水泥砂漿灌縫。

（7）溝槽回填。管道結(jié)構(gòu)達(dá)到100%強(qiáng)度后，可以回填石灰。回填時，罐內(nèi)不應(yīng)有積水，不得回填淤泥、腐殖質(zhì)和大塊填物。土方回填工作應(yīng)沿管廊的頂部和所有側(cè)面均勻?qū)ΨQ回填。用小型夯機(jī)壓實，其余部分用12t壓路機(jī)夯實和回填。對于安裝在地下水區(qū)域的管廊，在維護(hù)期結(jié)束后應(yīng)立即回填管廊。管廊回填應(yīng)符合《給排水構(gòu)筑物工程施工及驗收規(guī)范》（GB 50141—2008）的規(guī)定，回填碾壓壓實度≥94%。建成的管廊必須及時覆蓋回填，嚴(yán)禁長期暴露。

（8）蓋板安裝。待U型槽內(nèi)支架焊接完畢，管線排布完成后，再安裝蓋板進(jìn)行管廊的整體封裝。安裝蓋板時應(yīng)注意以下幾點：①板縫≤10mm，板高差≤3mm，蓋板邊緣應(yīng)齊平，誤差±3mm。②蓋板與蓋板連接采用水泥砂漿勾平縫；當(dāng)板縫寬＞50mm時，應(yīng)配置與蓋板相同的鋼筋并澆筑C35混凝土。

3 施工優(yōu)化方案

3.1 管廊整體預(yù)制

按照設(shè)計要求，管廊為蓋板加U型槽施工的方式分開預(yù)制，后期再運到現(xiàn)場進(jìn)行拼裝。設(shè)計初衷主要考慮的是待U型槽內(nèi)支架焊接完畢，管線排布完成后，再安裝蓋板進(jìn)行管廊的整體封裝，這樣工作人員操作空間大，便于施工，保證施工質(zhì)量和施工安全。

經(jīng)過現(xiàn)場實踐時，荊門老城區(qū)管線入地一般為分批分段入地，且受征拆協(xié)調(diào)影響較大。為保證安全，管廊不宜長期暴露，需在焊接完支架后提前蓋上蓋板進(jìn)行封裝，后期人工配合穿線工具進(jìn)行穿線。鑒于此，該項目完全可以在預(yù)制初期就對整節(jié)管廊整體預(yù)制，支架在預(yù)制件內(nèi)焊接完成后運輸至現(xiàn)場，提高施工效率。管廊整體預(yù)制圖如圖4所示。

3.2 管廊防水

圖4 管廊整體預(yù)制圖

相較于現(xiàn)澆管廊，預(yù)制管廊的防水處理難度更大。現(xiàn)澆管廊施工節(jié)段較長，根據(jù)模板配置，可更大限度地擴(kuò)大節(jié)段長度，整體的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防水效果優(yōu)于節(jié)段較多的預(yù)制管廊。而預(yù)制管廊在運輸和吊裝的過程中，受構(gòu)件自重的限制，不宜預(yù)制長度過長，這就造成接頭較多，在拼裝過程中如果處理不到位，對管廊的防水影響極大。

為了解決防水問題，該項目的預(yù)制管道采用了水脹橡膠圈。遇水膨脹止水圈是針對穿過結(jié)構(gòu)物施工縫、裂縫專門研制的遇水膨脹止水新產(chǎn)品。遇水后可吸水膨脹，膨脹率≥200%，并可通過遇水膨脹止水圈使混凝土間隙填滿。在實際施工中，操作非常靈活方便，而且節(jié)省了人力和時間以及原材料成本，替代了焊接防水板產(chǎn)品。

4 結(jié)論

預(yù)制管廊拼裝在荊門象山大道及潛江潛陽路的應(yīng)用均取得了成功，在緊張的工期條件下，項目部嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)物及內(nèi)置構(gòu)件的強(qiáng)度，確保管廊整體防水效果，保質(zhì)保量地完成了施工任務(wù)，將施工期間對市民出行生活的影響降低到最小，贏得了各參建單位和廣大市民的一致好評。高效、低風(fēng)險的特點對類似工程具有一定的參考意義，但預(yù)制管道管廊也存在一定的局限性和不足，管廊的吊裝和運輸造成施工成本高等問題還需在后續(xù)的項目實踐中逐步探索，找出更好的解決方案。