城市綜合管廊工程施工技術(shù)探析

趙傳海+李洪亞+張家寧+劉玲

摘 要：目前，綜合管廊的建設(shè)規(guī)模已經(jīng)成為衡量一個城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的一個重要指標(biāo)。本文就目前使用最多的4種管廊施工方法進(jìn)行了簡要的介紹和分析，分別探討了各種施工方法的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：城市綜合管廊；明挖現(xiàn)澆；明挖預(yù)制；淺埋暗挖；盾構(gòu)

中圖分類號：TU99 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.前言

綜合管廊，又稱共同溝。它是集規(guī)劃、設(shè)計、施工和維護(hù)于一體的敷設(shè)于城市地下用于容納各種市政管線的公共基礎(chǔ)設(shè)施。這一概念早在1833年就已在法國巴黎被提出，當(dāng)時巴黎政府為了應(yīng)對由城市內(nèi)澇排污不暢引起的霍亂問題，將水網(wǎng)管線在道路下方進(jìn)行大規(guī)模建設(shè)。此后一個多世紀(jì)期間，在國外發(fā)達(dá)國家及地區(qū)得到了廣泛的運用。近年來，隨著我國的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人民的生活水平不斷提高，城區(qū)人口增長急劇，城區(qū)范圍也是在逐年擴(kuò)大。這就導(dǎo)致了相對應(yīng)的配套綜合管線也是日益增多，對城市的規(guī)劃與發(fā)展也提出了更高的要求。地下綜合管廊，將電力、通信、給排水、燃?xì)饨y(tǒng)一由傳統(tǒng)的直埋轉(zhuǎn)換到一個地下艙體內(nèi)，不僅緩解了地上空間緊張，而且為后期的檢修提供了便利。同時使得公共服務(wù)水平提高，人民的生命財產(chǎn)安全得到保障。

1.常見施工方法概述

明挖法現(xiàn)澆法是指在支護(hù)體系支擋的前提下，對地表直接開挖形成地下基坑并且在所挖基坑內(nèi)部施工完成內(nèi)部其他結(jié)構(gòu)的一種施工方法。它的特點是原理簡單，操作方便，經(jīng)濟(jì)效益好，對新建城市的管網(wǎng)建設(shè)此方法優(yōu)勢明顯。明挖預(yù)制拼裝法是一種以較大規(guī)模的預(yù)制廠和大噸位的運輸及起吊設(shè)備為依托的施工方法。施工技術(shù)要求和工程造價較高，但其顯著特點是施工周期短，施工質(zhì)量有保障。淺埋暗挖法是暗挖法施工的一種，具體是指在距離地表埋深不大的區(qū)域內(nèi)從事地下空間開挖。它的明顯特征是對道路、地下管線和地面以上環(huán)境影響性不大，拆遷占地小，不擾民。對于已建城市的改造工程運用起來較為便利。盾構(gòu)法即盾構(gòu)機(jī)通過液壓油缸提供的動力在土層中推進(jìn)時，開挖面前方的土體由盾構(gòu)機(jī)刀盤進(jìn)行開挖，棄渣則由自帶的運土設(shè)備傳運至洞外，依靠盾構(gòu)機(jī)外殼和敷設(shè)的預(yù)制混凝土管片支撐以開挖完成空間的圍巖，以防止結(jié)構(gòu)的坍塌，形成地下艙體結(jié)構(gòu)的一種高度機(jī)械化施工方法。此方法能實現(xiàn)全自動化作業(yè)，大大降低了施工的勞動強(qiáng)度，并且在施工時對地上交通無影響，不受氣候條件影響，不產(chǎn)生噪音和擾動。往往在水文地質(zhì)條件較差的地層中修建埋深較大的長距離主線管廊能體現(xiàn)出其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)越性。然而對于斷面尺寸多變的區(qū)段沒有良好的適應(yīng)能力，且盾構(gòu)設(shè)備費用昂貴，當(dāng)施工段較短時則不太經(jīng)濟(jì)。

3.管廊施工方法前景與展望

3.1明挖法施工

明挖法施工是現(xiàn)如今應(yīng)用范圍最廣的一種方法，其施工簡單、經(jīng)濟(jì)、快捷、安全，是隧道工程發(fā)展初期的一種施工方法。其中的明挖現(xiàn)澆法，是自上而下進(jìn)行開挖，在做完支護(hù)結(jié)構(gòu)之后，在現(xiàn)場進(jìn)行鋼筋的綁扎和混凝土的澆筑，相比較明挖預(yù)制法而言，其施工時間較長，但是其整體性較好。而明挖預(yù)制法，只需要在做完支護(hù)結(jié)構(gòu)之后，直接將鋼筋混凝土預(yù)制件直接放入其中，并進(jìn)行現(xiàn)場拼裝，其施工效率高，但整體性就沒有現(xiàn)澆法好。在科技日益進(jìn)步，社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，明挖現(xiàn)澆法施工會應(yīng)用勢必會越來越少，而預(yù)制拼裝法的施工會越來越常見。目前，綜合管廊預(yù)制拼裝技術(shù)是城市綜合管廊發(fā)展的一個必然趨勢，但預(yù)制拼裝技術(shù)推廣的首要前提是綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)化以及模塊化。由于所建設(shè)管廊標(biāo)準(zhǔn)的高低決定了預(yù)制拼裝施工造價的高低，同時管廊的標(biāo)準(zhǔn)化能夠使得某些施工設(shè)備的使用范圍不再局限于某一項工程，提高周轉(zhuǎn)率，從而降低平均成本，能夠有效使得預(yù)制拼裝技術(shù)廣泛應(yīng)用。

3.2淺埋暗挖法施工

在現(xiàn)如今的施工中，淺埋暗挖法是一種很常見的隧道施工方法。這種施工方法已經(jīng)有了較長時間的發(fā)展，并在不斷地實踐中總結(jié)了大量行之有效的經(jīng)驗，建立了一套專門的施工程序。隨著近年來的城市地上空間的日益緊缺，當(dāng)在考慮如何開發(fā)地下空間時，淺埋暗挖法施工也被大量的應(yīng)用到新建的各項管廊工程施工中，不再局限于隧道施工。相較于盾構(gòu)法而言，淺埋暗挖法的經(jīng)濟(jì)性要優(yōu)于盾構(gòu)法施工，但是施工的效率相比較而言還是有所不足。

淺埋暗挖法主要是對周圍地層進(jìn)行加固處理，即在保證小進(jìn)尺開挖前提下對開挖完成部分迅速完成初期支護(hù)并且使之成環(huán)以增強(qiáng)穩(wěn)定性，讓所做的初期支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖形成一個整體聯(lián)合發(fā)揮作用，共同承擔(dān)施工段的外部荷載。待變形穩(wěn)定后，進(jìn)行二次襯砌作為安全儲備。應(yīng)用此方法施工，必須對周圍地層、支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測。但此方法具有不會影響地面交通，不會破壞周圍環(huán)境，經(jīng)濟(jì)性高等優(yōu)點，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)如今的地下工程施工中，在未來的不斷運用中工藝將得到進(jìn)一步的完善，淺埋暗挖法也將會成為地下工程施工時常被考慮的方法之一。

3.3盾構(gòu)法施工

在我國盾構(gòu)法施工起步比較晚，但是發(fā)展速度快，所得的成果顯著。自1963年起上海實驗性的使用盾構(gòu)法進(jìn)行隧道掘進(jìn)施工時起，到今天已經(jīng)發(fā)展出了很多種具體的盾構(gòu)施工方法，適用范圍也進(jìn)一步得到了提升，能夠應(yīng)對較復(fù)雜的地下施工環(huán)境，且對勞動力需求也是大大降低。但也存在一些爭議，如此方法不適合短區(qū)間的施工，造價過于昂貴。但是其安全性和施工效率，是傳統(tǒng)方法無法相比的。例如某市一管廊項目采用盾構(gòu)法進(jìn)行管廊掘進(jìn)施工，其施工區(qū)間內(nèi)各種管線分布復(fù)雜，區(qū)間管道埋深均為南高北低，斷面地層為較有利土層，土體結(jié)構(gòu)易破壞，但同時易坍塌變形，應(yīng)嚴(yán)格控制超欠挖現(xiàn)象的發(fā)生，避免對周圍的環(huán)境造成影響。經(jīng)研究決定采用一臺鉸接式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行區(qū)間掘進(jìn)施工，最后達(dá)到了施工前所預(yù)期的效果。

值得注意的是盾構(gòu)機(jī)在使用前需要進(jìn)行下井組裝和調(diào)試，并且進(jìn)行一些托架的安裝和相應(yīng)的安全保護(hù)措施，在操作時要嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行操作，在出現(xiàn)緊急狀況時要及時發(fā)現(xiàn)和排除，避免事故的發(fā)生。若在隧道貫通過程中，發(fā)現(xiàn)異常狀況，應(yīng)及時對周圍的支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，如鋼管支撐或?qū)χ車馏w進(jìn)行注漿加固，防止坍塌。盾構(gòu)機(jī)在使用的過程中需要對機(jī)器的狀態(tài)和周圍的土體同時進(jìn)行監(jiān)測。在盾構(gòu)施工過程中，同樣還有一些問題需要去解決，如管片質(zhì)量問題，人員安全問題以及如何將對周圍環(huán)境的影響降到最低等等。

在如今這個大數(shù)據(jù)時代，“BIM+GIS”三維數(shù)字化技術(shù)的運用勢在必行。盾構(gòu)法施工的高度機(jī)械化可借助對現(xiàn)有的地下管線、建筑物和周邊環(huán)境構(gòu)建的三維數(shù)字化模型所得到的動態(tài)大數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)智能化城市地下綜合管廊工程施工。因此盾構(gòu)法的發(fā)展前景十分廣闊，盾構(gòu)法施工會在以后的工程建設(shè)中起到越來越重要的作用。

結(jié)語

城市地下綜合管廊施工方法的選擇需要綜合考慮建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)條件、環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)條件等因素。本文所列舉的方法為現(xiàn)行最廣的方法，為今后管廊工程建設(shè)提供了一定的選擇，但具體工程需結(jié)合工程特點及實際來選擇最優(yōu)方案。

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