智慧城市地下綜合管廊施工技術研討

文／李運啟、袁希、桂啟銳、周玉杰 中鐵四局集團有限公司南京分公司 江蘇南京 210000

引言：

近年來，我國的經濟水平發展取得了較為長足的進步，各種城市的現代化進程也取得了較高的進度成績。城市水平不斷發展，是與人們的行為工作息息相關的，智慧城市的出現提升了人們的生活質量，因此，人們應盡可能開展有利于城市發展的工作，而其中從地下管廊的建設工作入手能夠給城市帶來良好的促進效果，優秀的管廊施工技術能夠增加地下管廊的使用壽命，給智慧城市的正常運轉創造條件，應選擇科學且實用的技術手段進行檢測，保障智慧城市地下管廊的正常施工，讓城市能夠在地下管廊的基礎上得到更加穩定的運轉。

1、地下管廊建設的基本概念

城市規劃中的功能性建筑建設可以更進一步提高自身的開發水準，而中國新時期智能城市規劃的發展理念也充分體現了人類對城市規劃功能性的要求，希望可以更進一步提高城市規劃的開發水準，就應當重視在建設階段對其進行把控，盡可能提升地下管廊的建設水平，為智慧城市的穩定運轉提供良好的幫助。都市地底綜合管廊，是指將供電、溝通、給水、熱水、制冷、中水、煤氣等各個級別的管道系統集中連接在同一處地底建筑物內的一個現代化、集約化和科學化的城市交通設施，是新型城市建設和發展的趨勢和潮流。它有效克服了在城市化發展過程中對所有城市管線的修復與擴容，所產生的拉鏈路和高空蜘蛛網的問題。城市地下綜合管道的回廊按其所安裝的綜合管道規格與用途分成干線綜合管道的回廊、支路綜合管道的回廊、線纜管廊。干線綜合管道的回廊通常位于城市主干道之下，用以承載市政主要管線，并采取獨立分艙方法施工，優點是結構截面尺度大，系統平穩且輸送量大，同時具備較高程度的穩定性，維護檢測條件較高。支線復合管廊用來安裝城市配給管道，通過單艙或雙艙進行施工，優點是截面尺度較小、施工投資較低，系統可靠性與安全要求高等。纜線通道的走廊采取淺埋溝的形式構筑，設有可打開蓋板，用以承載電力電纜和通訊電纜的管廊，優點是截面小、造價低廉，維修操作簡便。我們國家正高度重視實施城市地下綜合管路的廊道工程建設，并先后頒布了《國務院辦公廳有關進一步加強城市基礎設施修建的若干意見》、《國務院政府辦公室有關進一步加強大中城市地下管線工程建設管理的指示若干意見》，工程建設總體工作目標：到2020年，逐漸建成一個具備國際領先水平的城市地下綜合管路的廊道系統并投資商業運營，重復施工基礎地面的馬路拉鏈問題明顯改善，管道安全性水平和防災抗震力量顯著提高，并逐漸淘汰大中城市重要街區的蜘蛛網型架空線，明顯改善了大中城市的基礎地面自然景觀。

2、地下綜合管廊的根本分類

智慧都市地下綜合管廊的種類也非常多，包含了市政設施管線、線纜疏通管線、以及其他的附屬設施。其中，市政設施管線主要包含了排水系統、燃氣管、水管、運輸管道等，既可以給市民的生活帶來方便，同時也可以達到平衡的土地資源利用和生態系統的建設。而線纜疏通管線是指在地下管道的綜合走廊建設過程中，所布設的各種供電和通訊線纜管路，經過科學合理的布置管線，既可以有效地減少土地空間的利用范圍，同時也減少了土地的消耗量，并且可以防止土地線纜因為受到陽光暴曬或是其他因素造成的破壞或者損傷，從而增加了土地線纜的利用安全性。其他的附屬設施是指對地下城市綜合管網的廊道正常運行起一定作用的，并且可以保障智慧城市地上地下綜合管網的廊道平穩運轉的附屬設備。

3、綜合管廊的設計理念

3.1 對管廊的地基進行設計工作

在該項目中，其集合管廊的基底埋深大約在6～10m。當實際進行方法選擇時，通常需要事先對其承載力與沉降條件加以確定，如果部分區域符合有關規定，則針對這部分區域則不需要進行具體的地基處理工作。但針對于一些涉及墊層以下不足3m存在的軟弱土質地段而言，工作人員需要通過換填法對其進行處理，而在進行了一定的換填法壓實砂石墊層工作后，如果使其變形彈性模量和強度分別達到了25MPa及120kPa以上，則表示其可以同有關規范與規定相符合。

3.2 對管廊的支護進行設計工作

該工程建設基坑的保護水深在1.5～8.0m范圍以內，在灌注樁的保護范圍內基坑支護級別均為Ⅱ類，并且在有效應用年限均為一年。由于它在保護方式上包括的種類較多，因此在實際使用過程中，有關人員一般從綜合管廊工程設計、周邊環境和建筑自身的地質要求考慮并加以選擇。該工程建設地基保護一般采取的3類保護形式為：鉆孔灌注樁+錨索、鉆孔灌注樁+截水帷幕或者坡率法。鉆孔灌注樁的樁徑為0.8m和1.0m兩種，間隔距離分別為1.0m與1.2m，并在樁頂部位實現了標準鋼筋直徑冠梁的設定，同時通過609x12鋼支撐加以對撐，并將第一排截水帷幕設定在鉆孔灌注樁外側。截水帷幕所采取的方式為雙重管旋噴樁，并在兩支灌注樁中間后側實現了設定，兩根鉆孔灌注樁中間設置旋噴樁的有效直徑為0.8m，在坡頂部設有相應的排水明溝，在基坑內則采取明排降水。

3.3 對管廊的結構進行設計工作

綜合管廊工程的主要項目為溧水區第一條城市地下綜合管廊，包含兩處地下空間與一條綜合管廊，總管廊的長度約為3.8km。而綜合管道的廊內所收納的市政管道類型十分復雜，綜合艙容納電力、通信、給水三類管線、10kV中低壓線路和110kV高壓線纜。同時，管廊系統所使用的構造方式是矩形框體，包括報警、控制、標識、給排水、通風、采光、電力，以及消防等方面的附屬設備，功能配備齊全。

4、地下綜合管廊的施工方案

4.1 明挖現澆法

明挖現澆混凝土的管廊方法是比較常見的一項建設方式，在建設地區、修建路面、四周不需要防護的建筑，可使用該法施工。優勢是能夠在大規模、多種建筑標段同步施工，可以大大提高建筑速度，而且技術障礙較小，施工條件簡單，由于沒有保護建筑的時間，建筑期限也較短，而且可以機械化作業，工程造價比較低，劣勢是施工工地土方的開挖量大，對回填要求較高，且時間較長，大范圍影響交通。

4.2 明挖預制拼裝發

明挖預制拼裝技術是中國目前一項較為領先的施工技術，采用該工藝技術需要有大的預制廠和大功率的搬運和吊裝設備。這些技術與現澆法相比較，預制混凝土涵管裝配化工藝更有質量保證、壓縮時間、提高澆筑質量、降低成本、節約環保等更加突出的優勢。

4.3 盾構法

盾構工藝，是在盾構防護下建設軟土隧洞的一項重要工藝技術。這項工藝的基礎巖層開挖、出土運輸、模筑襯砌安裝、接縫結構防水和盾尾空隙注漿的填補等必須均在盾構防護下完成并實施，工藝技術含量高、整體性強。盾構法建筑施工的優勢有：機械化水平高，實施簡便，施工安全，周期短，建筑施工組織效果優異；施工過程造成沉降，便于管理；能夠在含水地表進行建筑施工；施工占地面積較小，對環境影響小，尤其適合在建筑物群下的施工。盾構施工設備造價也較高；不易于掌握地表的下沉情況；在小曲率0.5徑隧道作業時有較大的困難。

4.4 普通暗挖法

暗挖法是根據奧地利隧道施工方式的基本原理開展施工作業的，在初次建造過程中，必須根據全部的基本荷載條件完成建筑設計，經過二次模筑后，以襯砌為主要安全儲備。在淺埋暗挖法設計中，還需要通過各種的輔助方式實現超前性保護、強化并支撐圍巖、調用圍巖結構及其周邊的自承能力，還可以通過各種的施工方式對圍巖結構進行保護管理，使之與圍巖結合構成支撐系統，在施工過程中還需要積極運用監控檢測工具，并進行對數據信號的準確反饋與管理，才可以避免坍塌、下沉等問題，從而達到安全施工目標。淺埋暗挖法與盾構法、明挖現澆法相比較，有著更靈活多樣的優點。

4.5 淺埋暗挖法

淺埋暗挖技術，是在位于地表附近的底層進行各種洞室暗挖的一項開挖技術，尤其適合于地層巖性特征較差、富含地下水、環境條件復雜的特殊情況下。淺埋暗挖技術具有隨機靈活、巷道以及對地下管道和道路的環境影響面小、拆遷土地范圍少、不影響一般民眾正常生產生活的優點，尤其適合已建成城市的改建。淺埋暗挖技術運用新奧法的理論基礎，首次支護按照承擔全部基本負荷進行，二次模筑襯砌機的安全儲備：首次支護與二次模筑襯砌都具有特殊負荷的作用。采用淺埋暗挖的結構和施工時，需要同時使用各種輔助手段，提前實施支護，提高加固保護圍巖，調動部分施工區域的自承作用：需要采用各種不同的施工手段進行支撐、封閉開環，使其與圍巖聯合作用建立聯合保護結構：在施工的時候，需要采用監控量計、相應技術和優化工藝，實現少坍塌、低下沉、穩定施工等。

4.6 頂管法

頂管法施工技術一般不要求開挖表面層，而且能夠穿透高速公路、軌道、江河、土壤或者其他建筑材料等。而頂管施工技術利用主頂油缸或者導管間中繼間等的拉力，將用具管或挖掘機從實施井中直接穿透地表土層直接推進到接收井中并吊起來，將緊隨在用具管或挖掘機后的管路直接敷設在二口井中間，以期達到無開挖敷設或者地下管廊的建筑技術實現。因此頂管施工技術，尤其是廣泛應用于大中型管路的無開挖敷設，具有實用、快捷和環保的綜合效益。此工藝的主要優點在于：不開挖地基；不拆除和損壞當地的建筑材料；不破壞城市景觀；不改變管路的段差變化；省時、快捷、安全和全面工程造價較低。

5、地下管廊施工技術進一步發展的方向

5.1 做好管廊預制拼裝的標準化與模式化發展

綜合鋼管的走廊預制拼裝工藝是現代國際上開發復合管廊的發展趨勢之一，可以較大范圍減少施工成本，提高質量，節約時間。綜合管廊的標準化與模塊化，是開展預制拼裝工藝研究的關鍵基礎。標準化使得預制拼裝模塊與器件的應用范圍不僅限制于某一項工程，也大大降低了攤銷生產成本，也有效提高了預制拼裝工藝的應用。

5.2 將綜合管廊與地下空間的建設工作相結合

城市地下綜合管廊的建設實施過程中可能出現各種形式的地下作業空間，從而導致綜合管線的走廊與已建的城市規劃地下空間、軌道交通系統出現沖突。所以我們從前期設計上就考慮，把綜合管線的走廊和地下空間規劃放到一起加以考量，這樣不但有效減少后期產生的各類問題，而且大幅的減少綜合管廊的投入成本。

5.3 將綜合管廊施工理念與海綿城市的建設技術相結合

海綿城市的建設已經在國家的大力扶持下取得了一定的成果。作為新時代誕生的節能環保策略，海綿城市理念一經出現就引發了全國人民的熱議。這個名字的由來并非是在城市中安置大量的海綿，而是將海綿的特性授予城市。海綿能夠吸收大量的水，并且在外力擠壓下將水排出。海綿城市能夠將降雨收集起來，在需要的時候排出，供人們使用。這一理念能夠解決維持城市公用用水所消耗的大量水資源問題，收集其自然資源，降低可飲用水的使用量，一旦城市出現了水資源短缺的情況，還能作為備用水源進行使用。將管廊施工理念與海綿城市的建設相結合也能夠在一定程度上提升智慧城市的建設水平，尤其是在我國新時代的發展環境中，出臺的 《城市綜合管廊工程技術規范》這一法律文件，為城市中的管廊施工增添了新的規范要求，其中更是詳細闡明了智慧城市對于排水管道入廊的理念與施工的具體要求，這就給海綿城市與綜合管廊施工理念相結合這一發展目標提供了良好的促進效果，將二者施工技術相結合，確保能夠展現出綜合管廊施工理念的優勢，提高整體的施工效果，還能夠提升城市在排水防澇方面的能力，實現標準化的發展，有效提升智慧城市的綜合質量，讓智慧城市能夠得到進一步的發展。

結語：

綜上所述，在智慧城市的環境下，地下管廊的建設質量關系著整個城市的正常運行，是國家開展后續發展建設的重要基礎工作。由于其節奏緊密工程復雜，想要提升最終的建設質量就需要選擇合適的施工技術參與到實際的工作中，這就考驗到施工技術人員的職業素養和技術水平，確保實際的施工工作能夠滿足城市的需求，避免質量等方面的異常狀況出現，影響到城市的正常運轉，同時還應當與其他施工環節進行協調管控，避免雙方互相造成干擾。需要市政部門進行思考與調解，建立起信息現代化的信息網絡平臺，提升城市地下管廊的建設水平。