三艙大斷面預制綜合管廊施工關鍵技術

王 利 平

(中鐵隧道集團一處有限公司，重慶 401121)

0 引言

城市綜合管廊在集約利用城市建設用地，拓展建設空間方面有著重要作用。其作為城市不可或缺的重要設施，在管線安全維護及檢修、減少道路反復開挖、緩解城市交通壓力及降低環境影響等方面都有著重要作用。隨著國民經濟的快速發展，對于綜合管廊建設方法的要求也越來越高。很多綜合管廊設計施工領域的同行們對綜合管廊的結構設計、施工工藝、發展前景等做出了許多有益的工作。如譚忠盛等對綜合管廊的規劃、結構設計和施工工法進行了分析和總結[1]。申國奎等介紹了管廊施工工法的分類，并結合實例展望管廊建設技術[2]。馬驥等對管廊明挖現澆法施工工序進行了研究和總結[3]。閆揚義等介紹并總結了管廊明挖盾構施工工法[4]。王會麗等對兩艙預制綜合管廊施工工藝流程進行了總結[5]。依托工程實例，著重對三艙大斷面預制綜合管廊的設計優化、施工關鍵技術、防排水系統進行分析和研究，并在成都市玉虹路綜合管廊施工實踐中加以應用和總結。

1 工程概況

成都市玉虹路綜合管廊全長2.3 km，一期試驗段建設長度600 m，其中預制安裝段長度142 m。管廊采用整體三艙設計，標準預制段外寬10.3 m，高度3.6 m。預制結構混凝土強度等級為C50，抗滲等級為P8，基礎墊層混凝土采用C15混凝土。明挖基坑施工，基坑深度約4 m～6 m。采用鋼筋混凝土排樁+鋼支撐支護，樁間噴射混凝土封閉。

2 三艙預制綜合管廊設計

2.1 預制管廊斷面設計

預制結構為箱型斷面，采用三艙整體預制，外寬10.3 m，外高3.6 m，預制節段長度為2 m。頂、底板厚度0.3 m，外墻、隔墻厚度0.3 m。綜合艙、燃氣艙、污水艙凈寬分別為4 m,1.8 m,3 m(見圖1)。綜合艙入廊管線為電力、通訊、自來水，燃氣艙入廊管線為輸氣管、配氣管，污水艙入廊管線為污水管、預留中水管。

2.2 預制管廊接縫設計

預制節段之間采用承插口設計，承插口接頭形式便于拼裝對接，受力性能良好。承插口設計如圖2所示。

預制節段采用相鄰節段之間連接，連接的材料為JL25精軋螺紋鋼筋。每節段共設置8根，底板、頂板各設置4根，張拉孔均預留在倒角處，通過連接箱操作，平面布置見圖3。

精軋螺紋鋼筋設計張拉力為300 kN，采用張拉力與接縫縫寬雙指標控制。

2.3 預制管廊防水設計

預制管廊防排水原則：以防為主，防排結合，形成多條防水防線。預制管廊承插口由內到外采用30 mm高雙組分聚硫密封膠+70 mm高聚乙烯泡沫板+遇水膨脹膠圈+2道楔形膠圈(鷹嘴形)+70 mm高聚乙烯泡沫板+30 mm高雙組分聚硫密封膠+外包防水卷材。在變形縫處形成防水密封材料+止水條(帶)+迎水面防水卷材的綜合防水措施。

為保證管廊承插口拼裝密閉性，需在2道楔形膠圈間進行閉水試驗，閉水水壓達到管廊埋深+1 m水壓后穩壓2 min即認定拼裝合格。

3 三艙大斷面預制綜合管廊關鍵技術

3.1 預制管廊施工工藝

管廊基坑支護及開挖與管廊預制場建設、管廊預制同步進行，待管廊墊層及防水層施工分段完成后，將預制管廊節段運輸至現場，采用吊車吊裝，安裝到位2個預制節段后，進行預應力張拉、閉水試驗及封錨施工，施工工藝流程見圖4。

3.2 預制場規劃建設

綜合考慮運輸距離與交通條件，就近選擇預制場地。根據預制量和工期計劃，合理規劃預制場地。

本項目預制場共布置2個鋼筋綁扎胎位，2套定制鋼模板，1座鋼筋加工場，1個移動式蒸養箱，2個預制臺座，30個管廊存放臺座。鋼筋加工場設置在2個鋼筋胎具之間，供2個胎具使用鋼筋。預制場所有操作車間、施工臺座、存放臺座、裝運區域均在龍門吊吊裝范圍內，通過2臺45 t龍門吊吊裝、運輸材料及成型產品。

3.3 預制管廊模板設計

采用組合式定型鋼模板，由外模、端模、芯模及操作平臺組成。兩側外模通過底部連桿連接，外模采用液壓支撐桿調節、加固。端模與外模采用螺栓連接。芯模采用外設懸臂系統調整定位、支撐，芯模內設置液壓支撐桿進行收縮。外設懸臂系統由懸臂桿、行走軌道、配重組成。三艙芯模采用同一行走軌道進行同步移動，實現芯模同時定位，如圖5所示。

模板設計時，需對芯模支撐懸臂剛度、強度進行驗算。采用大塊鋼板制作面板，減少拼縫。模板加工完成后，進行試拼裝，對模板接縫、尺寸、預埋件孔位、模板垂直度、行走和加固系統等進行檢查和調整。

3.4 預制管廊鋼筋安裝

采用角鋼、槽鋼等加工制作鋼筋胎架。管廊鋼筋在胎架上制作完成并安裝好預埋件，經驗收合格，采用龍門吊整體吊至管廊預制臺座。為防止鋼筋骨架變形，采用特制吊裝扁擔梁實現六點起吊。然后依次安裝側模、端模及芯模(見圖6)。

3.5 混凝土澆筑及養護

先通過活動式分料裝置進行底板混凝土澆筑，底板混凝土澆筑完成后，安裝底板封擋模板，啟動附著式振搗器，確保底板混凝土振搗密實。側墻混凝土通過外側預留分料口進料，兩側對稱澆筑，采用插入式和附著式振搗器聯合搗固。頂板混凝土澆筑完成后，采用提漿機進行初平提漿，混凝土初凝前人工精平。

采用蒸汽養護，分靜停、升溫、恒溫及降溫四個階段。靜停時間3 h～4 h，升溫速度不高于10 ℃/h，恒溫蒸汽溫度不超過50 ℃，恒溫時間24 h，降溫速度不高于10 ℃/h。養護過程中，確保蒸汽溫度與結構溫度不超過15 ℃。

預制管廊強度達到設計值60%后脫模，脫模后及時進行裂縫、外觀檢查，要求最大裂縫不得超過0.2 mm且不得貫通。

3.6 預制管廊拼裝施工

預制管廊先生產2個節段，然后進行拼裝試驗，主要驗證拼裝流程、施工方法、設備配套、拼裝接縫及閉水性能等，取得楔形膠圈安裝時間、壓縮量、接縫允許縫隙等參數。

預制管廊拼裝設備及方法主要分為履帶式起重機、門式起重機及移動小車推移等[6]。考慮場地條件、吊裝重量約58 t，經安全驗算后采用1臺260 t履帶起重機，如圖7所示。

預制管廊安裝前，需復核基底平整度、高程，預制件尺寸、接口、預埋件等，滿足要求后進行安裝作業。先安裝就位首節段，采用吊裝扁擔梁六點起吊，到位后采用工字鋼臨時支撐固定。第二節管廊吊入基坑后，安裝楔形膠圈、膨脹膠條。安裝前將承插口表面清理干凈，接觸面涂抹粘結劑，確保膠圈與管廊承插口安裝牢固。膠圈定制長度需考慮材料自身延展度，防止安裝后松弛、下垂不密貼。

第二節管廊安裝時，距首節管廊約0.5 m時調整對齊中心位置，然后人工配合起重機緩慢移動管廊實現對接，對接后接縫寬度不超過10 cm。最后利用張拉千斤頂牽引管廊實現安裝就位，就位后接縫寬度不超過2 cm。

管廊吊裝過程會與基坑鋼支撐產生沖突，需在吊裝前根據設計進行鋼支撐位置調整。

每節預制管廊安裝完成后，需重點對管廊平面位置、高程及張拉力等進行復核。對管廊接縫的縫寬進行檢查，保證縫寬大小一致。

3.7 預應力張拉

預制管廊每節段設置8根預應力鋼筋，采用同步分級一端張拉。考慮連接箱空間有限，利用連接桿加長預應力鋼筋至第二節段外側。預應力施加按照0→20%σcon→80%σcon→σcon→卸荷至零分級分步施作，達到設計值時穩定2 min并對拼裝接縫和伸長量進行核查，最終拼裝接縫寬度小于1 cm即可。

3.8 閉水試驗

根據管廊運營期的埋深計算閉水試驗壓力，正常段壓力約為0.1 MPa。從管廊底部注漿孔壓水，待頂部出漿孔冒水后，關閉出漿孔閥門。繼續注水至壓力達到設計值后并穩壓2 min。

3.9 管廊底部空隙注漿及封錨

待管廊閉水滿足設計后，對管廊底部空隙進行填縫處理。采用M40水泥漿從一端向另一端注漿，二次注漿工藝，以確保管廊底部無空隙。采用C50混凝土封錨連接箱部位。

3.10 管廊防水施工

管廊采用全包防水，在施工墊層時預留底部防水板。管廊安裝后，在表面刮涂水泥素漿，注意素漿的平整度并壓實。防水卷材鋪設時，用刮板從中間向兩邊刮壓排氣。防水卷材搭接的寬度要滿足要求。卷材鋪設完成后，采用外砌磚進行保護。

4 大斷面預制管廊的實施效果

采用三艙整體預制拼裝施工進度快，拼裝精度高，防水效果好，社會效益明顯。

三艙綜合管廊整體預制較單艙或分部預制的效率接近，但現場安裝是單艙拼裝的2倍～3倍，是分部位拼裝的4倍。整體預制拼裝精度高，完全滿足設計精度要求。經閉水加壓驗證，防水效果好。對比明挖現澆法，可較好解決施工進度慢、對既有交通影響大等問題，為管廊建設按期完成、提前運營提供保證。

預制管廊工程一次性通過竣工驗收，結構無裂紋，無滲漏水現象。

5 大斷面預制管廊的施工體會

1)大斷面三艙管廊在整體預制時應采用臥式預制，較立式預制可減少翻轉工序，降低結構損傷，并對接縫企口的質量控制更有利。

2)因受管廊平面線形限制，特別是在老城區新建管廊，預制管廊無法長距離連續運用。為提高預制率，可采用現澆波紋鋼板混凝土進行線形過渡調整。

3)預制管廊拼裝施工對于其墊層混凝土的平整度要求極高，必須做好平整度及高程控制措施。避免高程誤差積累，導致拼裝接縫對接不嚴密影響閉水。

4)本項目預制管廊選用在埋深相對較淺的直線段(4 m～6 m)，因此結構壁厚較薄。如埋深較大，管廊壁厚及自重可能增加50%～70%。將對吊裝場地及吊裝配套設備要求更高，施工的適用性會大幅降低。

5)三艙綜合管廊異型結構繁多，如出線井、預留井、排泥井、通風井、檢修井、跌水井、投料井、主支管廊交叉段等，限制了預制管廊的使用。為提高整體預制率，可從用整體預制與異型后澆帶結合、整體預制與疊合預制異型構件結合等方面加以解決。

6 結語

玉虹路綜合管廊項目作為成都市首批管廊試點項目，也是三艙大斷面綜合管廊預制安裝施工試點，項目成功的施工實踐表明：大斷面整體預制綜合管廊設計及施工可行，質量可以保證，施工進度提速明顯。該技術的特點之一是實現管廊工廠化集中預制，標準化生產，質量得到有力保障；特點之二是預制管廊生產、養護、運輸、安裝、張拉等工序環節設備機具配套，施工進度得到大幅提高；特點之三是通過縫體防水與外包防水相結合，形成多層防水體系，有效防范水害，滿足運營環境要求，提高管廊使用壽命。由于三艙管廊對線路要求較高，適用范圍主要為管廊直線段。

現在尚無管廊橫斷面設計統一標準，即使在同一地區，每個管廊工程項目的設計尺寸均不相同，導致預制管廊的定制模板不可重復利用。此外，本項目預制管廊長度僅為建設長度的23%，導致預制廠、定制預制模板及養護設施固定成本攤銷高，預制管廊施工成本提高。如何根據管廊建設項目的實際需求情況，設計出最優的管廊結構，提高預制管廊占比，降低建造成本，真正實現綠色建造將是科研和工程施工人員以后研究和總結的重點。