綜合管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

韓京帥

濰坊市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限公司 山東 濰坊 261061

引言

隨著各項(xiàng)技術(shù)的持續(xù)變革綜合管廊建設(shè)工作步入了新的發(fā)展階段。管廊工程對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)而言有著非常重要的意義，通過(guò)管廊工程可以有效保障建筑工程的穩(wěn)定性。該工程屬于一項(xiàng)線性工程，當(dāng)前由于技術(shù)上的一些限制依然無(wú)法采取有效措施對(duì)地裂縫進(jìn)行有效的避讓。因此有必要對(duì)其進(jìn)行分析，從而為我國(guó)該城市經(jīng)濟(jì)騰飛提供強(qiáng)大的支撐[1]。

1 工程概況

該市的某綜合管廊工程全長(zhǎng)為4001m，其內(nèi)部收納的管線包括天然氣、電力等各類管線。此外為了滿足人們的實(shí)際應(yīng)用需求以及城市發(fā)展的具體要求，還在其上面布置了兩個(gè)雨水艙。該管廊工程的主體屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中擁有非常強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)。參考城市規(guī)劃的具體情況以及管廊規(guī)范的要求，最終擬定該工程的設(shè)計(jì)年限為100年。在應(yīng)用中為了有效防止地震對(duì)其產(chǎn)生的破壞，根據(jù)當(dāng)?shù)氐目拐鹪O(shè)防要求，按抗震設(shè)防烈度8度考慮。此外由于該工程對(duì)于周邊居民的人身安全較為重要，因此將其結(jié)構(gòu)安全等級(jí)設(shè)立為一級(jí)。整體混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境類別為a-C類，最大允許裂縫寬度為0.2mm。為了保障相關(guān)工作的穩(wěn)定性未將其進(jìn)行有效貫通[2]。

2 結(jié)構(gòu)體系選擇

綜合管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要根據(jù)項(xiàng)目的規(guī)范要求、施工條件、自身特點(diǎn)等方面，綜合考慮設(shè)計(jì)，現(xiàn)階段有4種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系應(yīng)用較多較為常見(jiàn)，技術(shù)也比較成熟，其相互比較見(jiàn)表1。

表1 4種綜合管廊結(jié)構(gòu)體系比選

3 防水設(shè)計(jì)

綜合管廊工程由于其實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)以及需要發(fā)揮的功能，人們一般將其修建在城市地表以下的巖土當(dāng)中。在該工程實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中會(huì)受到來(lái)自周邊環(huán)境因素的影響，例如地下水等會(huì)對(duì)其混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定程度的腐蝕。因此，為了盡可能保障管護(hù)工程的使用壽命以及使用質(zhì)量，人們一般會(huì)為其表面設(shè)置一些防水措施，從而有效防止地下水對(duì)管廊工程的合理使用產(chǎn)生影響，讓地下管廊工程能夠更加長(zhǎng)久地使用下去（如圖1頂板、圖2外墻防水措施）。在設(shè)計(jì)工作實(shí)際進(jìn)行中，為了有效保障其設(shè)計(jì)質(zhì)量以及防止其功能發(fā)揮受到影響，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)牢牢把握的一個(gè)設(shè)計(jì)原則，是以結(jié)構(gòu)自防水作為設(shè)計(jì)工作的實(shí)際進(jìn)行根本的施工。對(duì)于施工縫來(lái)說(shuō)包括變形縫等一些細(xì)部構(gòu)造，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加大防水措施的設(shè)立力度。此外，還應(yīng)當(dāng)在結(jié)構(gòu)迎水面設(shè)置一些柔性的全包覆防水層，從而使其防水效果得到實(shí)質(zhì)性的加強(qiáng)。為了防止意外情況的發(fā)生，應(yīng)當(dāng)以該結(jié)構(gòu)的自防水作為各項(xiàng)工作的開(kāi)展根本。采取有效措施結(jié)合混凝土的具體結(jié)構(gòu)構(gòu)成對(duì)混凝土的抗?jié)B等級(jí)進(jìn)行合理化控制，還應(yīng)當(dāng)采取有效技術(shù)對(duì)整體結(jié)構(gòu)的裂縫寬度進(jìn)行有效把控。最后，要想使綜合管廊使用壽命得到保障，防止其在后續(xù)使用中功能無(wú)法正常發(fā)揮，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加大對(duì)防水設(shè)計(jì)工作的關(guān)注力度。結(jié)構(gòu)防水工作在實(shí)際進(jìn)行中，經(jīng)過(guò)綜合考慮之后采用具備自防水功能的混凝土，該混凝土等實(shí)際抗?jié)B等級(jí)可以高達(dá)P10[3]。

圖1 頂板防水做法

圖2 外墻板防水做法

為了全面補(bǔ)償混凝土在后續(xù)使用中可能產(chǎn)生的一些收縮變形，最終使得混凝土在實(shí)際應(yīng)用中抵抗裂縫以及抵抗?jié)B水的能力得以全面加強(qiáng)。就一般情況而言，為了保障綜合管廊的使用質(zhì)量，一般其主體構(gòu)建都是應(yīng)用補(bǔ)償收縮水泥澆灌而成的。同時(shí)，為了進(jìn)一步保障其防水效果，一般會(huì)在施工縫處設(shè)置一定數(shù)量的鋼板止水帶。這種止水帶的止水效果非常突出，可以有效防止施工縫滲水。而在變形縫當(dāng)中為了有效防止其猶豫液體的滲透而產(chǎn)生腐蝕，對(duì)其設(shè)置埋式鋼邊橡膠止水帶及遇水膨脹止水條。通過(guò)這樣的方式可以全面保障防水效果，有效防止后期在使用中發(fā)生滲水等不良現(xiàn)象。在變形縫的內(nèi)外表面都采取功能強(qiáng)大的防水填料對(duì)其進(jìn)行合理化封堵，從而在最大限度上保障其防水效果。

4 管廊跨地域裂縫段的處理措施

由于該地區(qū)的地質(zhì)原因，施工地點(diǎn)存在有一定量的地裂縫。地裂縫將會(huì)對(duì)管廊的使用產(chǎn)生一定的影響。具體的破壞機(jī)理如下所示：首先，地裂縫上盤隨著時(shí)間點(diǎn)的推移會(huì)不斷地下降，最終導(dǎo)致位于上盤的管廊擴(kuò)底部產(chǎn)生脫空行為。而脫空現(xiàn)象一旦產(chǎn)生，管廊將會(huì)在后續(xù)使用的過(guò)程當(dāng)中在周邊土體的摩擦力作用下進(jìn)一步產(chǎn)生開(kāi)裂破壞。由于管廊本身結(jié)構(gòu)以及摩擦力的方向會(huì)使管廊形成環(huán)向開(kāi)裂的破壞模式。當(dāng)箱型隧道結(jié)構(gòu)以30度穿越地裂縫時(shí)，結(jié)構(gòu)變形的破壞會(huì)存在一定的不對(duì)稱現(xiàn)象，且會(huì)隨著地裂縫的上下盤產(chǎn)生相對(duì)位移。在實(shí)際位移中首先會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，隨后會(huì)繼續(xù)發(fā)生彎曲以及剪切變形。同時(shí)，該地區(qū)地裂縫會(huì)隨著地質(zhì)的變化產(chǎn)生一定的活動(dòng)，因此如果未采取有效措施對(duì)管廊質(zhì)量進(jìn)行合理化控制的話，將會(huì)使地基產(chǎn)生失效。基于這種因素采取的防止失效措施不得采用地基處理的方式去有效防止管廊工程產(chǎn)生破壞。通過(guò)對(duì)該地區(qū)地質(zhì)的全面研究，最終發(fā)現(xiàn)要想有效保障管廊結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用強(qiáng)度，全面防止其在后續(xù)使用中地裂縫對(duì)其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。一旦管廊結(jié)構(gòu)由于實(shí)際應(yīng)用需求必須跨越地縫裂帶時(shí)，為了保障管廊結(jié)構(gòu)的使用質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)將“放”與“防”密切地結(jié)合起來(lái)[4]。

該結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)以結(jié)構(gòu)適應(yīng)變形作為主要的設(shè)計(jì)原則。此外還應(yīng)當(dāng)兼顧防水工作、這里所說(shuō)的“防”實(shí)際上是通過(guò)一定的技術(shù)方案使得整個(gè)結(jié)構(gòu)的高度得到實(shí)質(zhì)性的增大，而“放”是在分段處添加一些柔性接頭。對(duì)于一些特殊的變形縫應(yīng)當(dāng)對(duì)其采取針對(duì)性的措施進(jìn)行有效的防水設(shè)計(jì)。地裂縫活動(dòng)實(shí)際上屬于一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，在施工人員建立綜合管廊的過(guò)程當(dāng)中對(duì)于裂縫段的建立工作，應(yīng)當(dāng)采取有效的技術(shù)措施輔之以先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，為其建立起有效的變形監(jiān)測(cè)以及預(yù)警系統(tǒng)。

經(jīng)過(guò)綜合探測(cè)，最終發(fā)現(xiàn)該場(chǎng)地地裂縫就其類型以及結(jié)構(gòu)而言屬于隱伏式，施工場(chǎng)地屬于三類場(chǎng)地性質(zhì)。整體區(qū)位處于中正水平，在斷層的北側(cè)盤由于地質(zhì)的影響將其設(shè)置為下降狀態(tài)，南側(cè)盤由于地質(zhì)的推移處于相對(duì)上升的狀態(tài)。該施工地點(diǎn)的地裂縫活動(dòng)正在逐漸起減弱起來(lái)，目前處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)當(dāng)中。根據(jù)多年以來(lái)獲得的一些工程經(jīng)驗(yàn)以及一些經(jīng)驗(yàn)豐富的專家學(xué)者的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，最終發(fā)現(xiàn)該綜合管廊在實(shí)際建設(shè)的過(guò)程當(dāng)中要想有效保障其使用壽命及使用質(zhì)量，在地裂縫段應(yīng)當(dāng)采取有效措施使整體高度得到實(shí)質(zhì)性的增加。此外，應(yīng)當(dāng)在地裂縫的范圍內(nèi)每隔20m設(shè)置一條變形縫，從而防止后期地質(zhì)變形給管廊使用帶來(lái)不利影響。防水設(shè)計(jì)工作在實(shí)際進(jìn)行中為了有效保障防水效果，對(duì)于一些相對(duì)特殊的變形縫隙來(lái)說(shuō)，可以采用外包的方式使得防水層得到實(shí)質(zhì)性的增加，此外，為了保障防水效果應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步設(shè)置兩條防水帶。且通過(guò)注漿的方式使得管廊的底板能夠和下部土體保持密切接觸[5]。

5 結(jié)束語(yǔ)

該管廊工程作為一項(xiàng)百年民生工程，其實(shí)際質(zhì)量對(duì)于該城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著非常重要的意義。在工作人員設(shè)計(jì)綜合板塊的過(guò)程當(dāng)中，需要對(duì)穿越管廊的地裂縫進(jìn)行全面的地質(zhì)勘查活動(dòng)。在勘察工作進(jìn)行中需要對(duì)地裂縫的活動(dòng)以及位置進(jìn)行準(zhǔn)確探測(cè)，并且對(duì)其未來(lái)的擴(kuò)張趨勢(shì)進(jìn)行有效分析。然后才能對(duì)綜合管廊的設(shè)防長(zhǎng)度以及設(shè)防措施進(jìn)行確定，最終有效保障其使用效果。