施工受限區(qū)域現(xiàn)澆地下綜合管廊施工方法研究

李吉LI Ji；張正陽ZHANG Zheng-yang；江濤JIANG Tao；劉勇LIU Yong；熊峰XIONG Feng

（①中國五冶集團(tuán)有限公司，成都 610063；②河南理工大學(xué)土木工程學(xué)院，焦作 454001；③中國十九冶集團(tuán)有限公司，成都610031）

0 引言

目前城市地下綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)段施工多分為導(dǎo)墻和上部結(jié)構(gòu)兩次澆筑，即從下至上，先澆筑底板與導(dǎo)墻，然后再澆筑剩余部分，施工中采用的多為木模板、鋁模板、木塑模板等，這些模板的搭設(shè)、轉(zhuǎn)移、拆卸等均需要較多的人工成本，支模、拆模耗時(shí)久，周轉(zhuǎn)效率低，澆筑時(shí)易出現(xiàn)漏漿、漲模等現(xiàn)象，拆模后混凝土成型效果較差，易出現(xiàn)錯(cuò)臺、蜂窩、麻面等質(zhì)量通病[1]，且施工時(shí)均需要使用對拉螺桿來固定模板，而管廊埋于地下，防水要求較高，對拉螺桿處是管廊滲水、漏水的重災(zāi)區(qū)之一，對拉螺桿處理不好將導(dǎo)致綜合管廊施工完成后出現(xiàn)漏水、滲水現(xiàn)象，造成管廊主體結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋銹蝕等質(zhì)量問題，嚴(yán)重時(shí)將影響管廊的使用壽命，后期堵漏費(fèi)用較高，耗時(shí)久，造成整個(gè)施工成本增加，并且傳統(tǒng)綜合管廊明挖現(xiàn)澆施工需要大量模板工和架子工，并且需要租賃大量腳手架，施工成本高，效率底[2-7]。目前已有部分工程采用模板臺車來進(jìn)行管廊施工，但其施工時(shí)需采用對拉螺栓固定側(cè)模位置[8-10]，施工完成后防水效果不佳，施工質(zhì)量問題較大。且在城市中進(jìn)行地下綜合管廊施工經(jīng)常封閉交通，需要開挖現(xiàn)有道路，造成施工區(qū)域受限。

基于城市地下綜合管廊施工區(qū)域受限，以及現(xiàn)有地下綜合管廊施工常見問題，本文提出一種采用工具式導(dǎo)墻模板結(jié)合模板臺車?yán)锰幚砗蟮墓嘧秹w作為管廊側(cè)墻外側(cè)模板，并利用先施工的導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)固定臺車位置，然后采用對稱澆筑的方法進(jìn)行管廊主體結(jié)構(gòu)施工，實(shí)現(xiàn)管廊兩側(cè)免回填，外墻施工無需使用對拉螺栓的施工方法。該方法具有減少開挖量，免除使用對拉螺栓，施工效率高，質(zhì)量好，成本低等優(yōu)點(diǎn)。

1 項(xiàng)目概況

本文以國家級管廊第一批試點(diǎn)工程成都市高新區(qū)中和片區(qū)地下綜合管廊工程勘察-施工圖設(shè)計(jì)-施工總承包（二批次）三標(biāo)段項(xiàng)目（如圖1 所示）為依托，其中綜合管廊起點(diǎn)樁號k0+309.5，終點(diǎn)樁號k0+960.326，總長約651m。管廊外截面尺寸為12.4×4m，設(shè)有污水、綜合、燃?xì)狻⑤斔膫€(gè)倉。其中，污水艙納入DN600 污水管道，燃?xì)馀摷{入D219 中壓燃?xì)夤艿篮虳273 次高壓燃?xì)夤艿溃斔摷{入DN1000 輸水管道，綜合艙納入DN400 配水管、通信線纜和10kV 電力電纜，其標(biāo)準(zhǔn)段斷面如圖1 所示。

圖1 管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面尺寸（cm）

該項(xiàng)目施工位于既有道路下面，一側(cè)為商鋪，一側(cè)為小區(qū)院墻。施工前計(jì)劃封閉道路，采用常規(guī)大開挖方式施工，這將導(dǎo)致商鋪無法營業(yè)，施工方案受到當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門否定，為此，項(xiàng)目部研究決定采用半幅封閉，盡量減少對商鋪的影響，但這就要減小施工區(qū)域的面積。為增加施工環(huán)形道路面積，項(xiàng)目部研究擬采用依靠灌注樁代替外模板方法來減少基坑開挖寬度。開挖斷面如圖2 所示，基坑開挖寬度減小2m。

圖2 管廊標(biāo)準(zhǔn)段施工示意圖

為提升施工質(zhì)量，提高施工效率，較少施工成本，項(xiàng)目部研究擬采用自主研發(fā)的模板臺車作為管廊主體施工工具。

2 施工方法

2.1 施工工藝流程

根據(jù)項(xiàng)目提出的綜合管廊施工方法研究思路，建立施工受限區(qū)域現(xiàn)澆地下綜合管廊施工工藝流程如圖3 所示。在施工過程中，重點(diǎn)工藝有灌注樁處理，導(dǎo)墻施工以及模板臺車安裝就位、移動(dòng)及拆除等。

圖3 管廊施工工藝流程圖

為了提高管廊的施工質(zhì)量，在導(dǎo)墻施工時(shí)，項(xiàng)目部研制了輕便的鋼制工具式導(dǎo)墻模板，以提高管廊導(dǎo)墻的施工質(zhì)量，從而提高導(dǎo)墻作為后期模板臺車定位墻體的位置精度。

2.2 灌注樁處理措施

2.2.1 灌注樁處理措施

一是施工前應(yīng)平整場地，清除雜物，換除表層耕植軟土，保證鉆機(jī)底座填土密實(shí)，以免產(chǎn)生不均勻沉陷，以保證鉆孔的垂直度。二是正式鉆孔前根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和計(jì)算坐標(biāo)用全站儀精確放出樁基中心并記錄，減少樁孔偏位。三是土方開挖時(shí)盡量保證樁身側(cè)開挖面平整密實(shí)，以便于噴錨及安裝防水卷材。

2.2.2 灌注樁樁間處理措施

土方開挖時(shí)應(yīng)盡量使樁表面平整，順直。灌注樁的樁間土采用掛網(wǎng)噴射C20 細(xì)石混凝土進(jìn)行支護(hù)，網(wǎng)筋為φ8@200×200，加強(qiáng)筋為16@1000。樁間支護(hù)鋼筋網(wǎng)固定筋在冠梁施工時(shí)進(jìn)行預(yù)埋，與樁體連接采用在樁體上進(jìn)行植筋。最終使灌注樁連接形成整片墻體，其表面平整，垂直度復(fù)合要求，提高掛貼防水卷材質(zhì)量。

2.3 導(dǎo)墻施工方法

2.3.1 導(dǎo)墻模板布置

底板模板按20m 長度一套設(shè)計(jì)，本管廊一共配置2套，分為兩個(gè)工作面，每個(gè)工作面配置一套。由兩側(cè)側(cè)模、橫向位移控制裝置、側(cè)墻厚度控制裝置、支撐系統(tǒng)、端頭模等組成，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。底模側(cè)模每塊長度2.5m，人工拼裝，安放到位后，兩對側(cè)模板用鎖卡撐桿鎖住，鎖卡撐桿按1m 間距布置，使其不變形。每個(gè)2.5m 節(jié)段之間用螺栓連接，安裝效果如圖4 所示。其具有安拆效率高，定位精確，成型質(zhì)量優(yōu)等優(yōu)點(diǎn)。

圖4 導(dǎo)墻模板安裝

2.3.2 導(dǎo)墻混凝土澆筑

底板頂面以上75cm 范圍的側(cè)墻部分連同底板一次澆筑，75cm 高的位置設(shè)置施工縫一道，外墻安裝鋼板止水帶。澆筑時(shí)可從底板中部空隙位置和側(cè)墻下料。

混凝土澆筑順序：先澆筑底板與墻交角的位置，特別注意底板與墻交角的位置不能留有空洞，待交角位置混凝土灌滿，振搗密實(shí)后，再澆筑底板中部位置，一直到底板頂面標(biāo)高一次性澆筑到位。底板部分混凝土澆筑滿后，可停歇20 分鐘，待底板部分混凝土稍微收縮穩(wěn)定后，澆筑側(cè)墻75cm 部分，這樣能控制側(cè)墻部分混凝土壓力過大，致使底板混凝土上浮。底板澆筑混凝土的順序以兩艙為例如圖5所示。該方法進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)能夠充分進(jìn)行振搗，避免導(dǎo)墻模板底部混凝土由于振搗不足導(dǎo)致存在氣泡等質(zhì)量通病。

圖5 導(dǎo)墻混凝土澆筑順序

2.4 主體結(jié)構(gòu)施工方法

2.4.1 模板臺車組成

臺車按長度20m 一套設(shè)計(jì)，本管廊施工一共配置2套。分為兩個(gè)工作面，每個(gè)工作面配置一套。每套分4 段組成，一段長度5m，每段結(jié)構(gòu)形式、工作原理一樣，臺車工作時(shí)，段與段之間用螺栓連接成一個(gè)整體，然后進(jìn)入工作狀態(tài)。臺車實(shí)物照如圖6 所示。

圖6 臺車加工實(shí)物圖

2.4.2 模板臺車安裝

2.4.2.1 安裝步驟

綜合管廊底板澆筑完40m 后，混凝土達(dá)到強(qiáng)度要求后，在管廊底板上拼裝臺車模板，拼裝時(shí)根據(jù)場地條件選擇適當(dāng)噸位的吊車組裝臺車。安裝順序如圖7 所示。

圖7 臺車安裝步驟

2.4.2.2 安裝質(zhì)量的要求

臺車安裝質(zhì)量要求如下：

①臺車所有螺絲須齊全擰緊。

②模板各部位的插銷齊全打緊。

③螺旋螺栓的螺紋部分涂黃油確保旋轉(zhuǎn)自由。

④保證絲杠縱向同一排螺栓轉(zhuǎn)向一致。

⑤接頭無錯(cuò)臺，前后、左右高差＜2mm，臺車中心線與管廊中心線重合誤差＜10mm。

2.4.3 預(yù)埋件加固

預(yù)埋件需要固定在臺車模板上，采用定位螺栓進(jìn)行加固，保障埋件定位準(zhǔn)確牢固，防止混凝土澆筑施工移位。

2.4.4 模板臺車就位

安裝試車后，拉動(dòng)模板臺車至待澆混凝土段。反復(fù)行走使臺車結(jié)構(gòu)松弛后固定臺車。旋緊螺旋支腿，確保底板落在基礎(chǔ)上。使臺車中線對正管廊中線，然后調(diào)節(jié)頂模、側(cè)模位置，連接好邊模杠，并用插銷卡緊，完成臺車就位。在模型板外表面涂脫膜劑，然后安裝端頭模板。臺車就位示意及工作原理如圖8 所示。

圖8 臺車就位原理

2.4.5 主體結(jié)構(gòu)混凝土施工

臺車就位后，檢測臺車頂板及側(cè)墻模板定位情況，進(jìn)行側(cè)墻及頂板鋼筋綁扎，控制好鋼筋間距，然后進(jìn)行混凝土澆筑，澆筑時(shí)應(yīng)沿軸線對稱澆筑，確保臺車受力均衡。施工斷面如圖9所示。

圖9 管廊施工斷面

管廊主體結(jié)構(gòu)施工完成，混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后，對綜合管廊的基坑按照路基要求進(jìn)行回填，達(dá)到壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)。

2.4.6 模板臺車拆除

最后一段綜合管廊主體結(jié)構(gòu)施工完畢，混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度后，對模板臺車進(jìn)行拆除，在管廊端頭出渣線路的馬道上平整10m 長的地坪，澆筑10cm 厚的混凝土，混凝土頂面與管廊底板同一平面，模板臺車拆除時(shí)向前移動(dòng)第一個(gè)5m 臺車節(jié)段，第一個(gè)5m 臺車節(jié)段完全移動(dòng)到管廊外后，松開節(jié)段連接螺桿，一個(gè)5m 臺車節(jié)段與模板臺車分離，然后順序拆除模板臺車的各部件，利用合適噸位的吊車把構(gòu)件吊出基坑，進(jìn)行入庫處理。以此類推，拆除第二節(jié)段，第三節(jié)段，第四節(jié)段。拆模順序如圖10 所示。

圖10 拆模示意圖

3 施工效果與效益

3.1 實(shí)施過程與效果

根據(jù)確定的施工方法，項(xiàng)目部制定了相應(yīng)的專項(xiàng)方案，并對模板臺車進(jìn)行了有限元分析，驗(yàn)算了各施工工況的受力情況，并根據(jù)分析結(jié)果對模板臺車進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，以減輕鋼材用量，降低模板臺車的制造成本，項(xiàng)目的實(shí)施過程與效果如圖11-圖13 所示。

圖11 管廊基坑樁體表面處理效果

圖12 項(xiàng)目導(dǎo)墻及主體施工過程

圖13 管廊內(nèi)部施工實(shí)施效果

工程施工完成后，混凝土成型質(zhì)量較好，項(xiàng)目使用近兩年，未出現(xiàn)滲水、漏水現(xiàn)象，整體效果較好，獲得了各方好評。

3.2 效益分析

3.2.1 施工速度快

該施工方法采用流水作業(yè)，節(jié)省了模板搬運(yùn)、組裝及支架時(shí)間。以20m 為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段，傳統(tǒng)模板施工需5 天，臺車模板僅需2 天，施工工期縮短近60%。

3.2.2 人工成本低

臺車采用軌道運(yùn)行，無需人工進(jìn)行搬運(yùn)和拼裝，以20m 為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段計(jì)算，傳統(tǒng)模板工和架子工共需40 個(gè)工日，使用臺車模板僅需模板工8 個(gè)工日，人工成本降低約80%。

4 方法適用范圍及優(yōu)勢

4.1 適用范圍

本施工方法適用于施工區(qū)域狹窄，作業(yè)空間受限，無法采用大開挖方式進(jìn)行施工或采用大開挖施工對交通、市民生活等影響較大等情況。當(dāng)然，對于長距離的線型管廊，使用模板臺車施工的成本更低，更加適用。

4.2 優(yōu)缺點(diǎn)分析

4.2.1 主要優(yōu)點(diǎn)

一是采用本方法進(jìn)行綜合管廊施工，其施工成本，技術(shù)難度、安全風(fēng)險(xiǎn)等低于暗挖或盾構(gòu)方法。二是本方法利用混凝土灌注樁作為管廊側(cè)墻外模板，不必進(jìn)行外模板搭設(shè)，節(jié)省該工作的人工、材料等成本。三是本方法施工時(shí)無需對拉螺栓，減少管廊側(cè)墻漏水、滲水質(zhì)量問題，防水效果更佳。四是利用模板臺車施工，支撐結(jié)構(gòu)剛度大，模板拼縫少，混凝土外觀質(zhì)量好，施工質(zhì)量有保證。五是特制端頭模板定位橡膠止水帶，施工縫防水質(zhì)量好。六是預(yù)埋件定位于模板臺車之上，更加牢固，成型效果更好。七是管廊側(cè)墻外減少兩側(cè)狹窄空間回填、碾壓工序，避免回填碾壓壓實(shí)度不足或與兩側(cè)壓實(shí)度不同導(dǎo)致的不均勻沉降風(fēng)險(xiǎn)。八是側(cè)墻外防水連接緊密，避免因防水卷材粘貼質(zhì)量不佳導(dǎo)致的側(cè)墻滲水現(xiàn)象。九是利用模板臺車施工，減少了模板施工人員，機(jī)械化程度高，流水作業(yè)，施工效率高。十是本方法可以減少道路封閉的空間，增加施工區(qū)域作業(yè)面可使用空間。

4.2.2 主要缺點(diǎn)

一是相對大開挖施工成本相對較高。二是對灌注樁的定位及施工要求較高。三是臺車的一次性采購價(jià)格較高。

5 結(jié)論

本文針對施工區(qū)域受到限制的城市地下綜合管廊施工方法進(jìn)行了創(chuàng)新研究，提出了在施工受限區(qū)域采用灌注樁處理結(jié)合工具式導(dǎo)墻模板及模板臺車進(jìn)行地下綜合管廊施工的新方法，該方法可以提高施工效率，減少施工成本，提高混凝土質(zhì)量，并且避免使用對拉螺栓，有效減少管廊滲水、漏水風(fēng)險(xiǎn)。在管廊施工中有很好的推廣價(jià)值。