地下綜合管廊逆作法施工方法研究

黃子燦 盧海林 翟金明

摘要：地下綜合管廊能夠解決現(xiàn)階段的地下網(wǎng)管管理混亂、布局不合理等問(wèn)題，施工一般采用明挖法。但是，對(duì)于地下空間開(kāi)發(fā)難度較大的工程，明挖法不再滿足工程的要求。將逆作法應(yīng)用于綜合管廊的施工能解決實(shí)際工程問(wèn)題，合理的施工方法能保證工程的安全。

Abstract： The underground pipe gallery can solve the problems of disordered management and unreasonable layout of underground pipe network at the current stage， which often is constructed by cut and cover method. For projects with difficult development of underground space， cut and cover method no longer meets the requirements of the project. Applying the up-down method to the construction of the underground pipe gallery can solve practical engineering problems and reasonable construction methods can ensure the safety of the project.

關(guān)鍵詞：地下綜合管廊；逆作法；施工工序

Key words： underground pipe gallery；up-down method；construction methods

中圖分類號(hào)：TU990.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）31-0098-02

0 引言

隨著城市數(shù)字化和信息化的能力不斷增長(zhǎng)，我國(guó)大部分城市相比以前都發(fā)生了巨大的變化，但是，相對(duì)更加重要的地下管網(wǎng)，與地上建筑群美觀化、實(shí)用化方向發(fā)展相比，它的建設(shè)仍然在以管理混亂、布局不合理的方式延續(xù)。城市道路不斷的反復(fù)開(kāi)挖填埋，不僅破壞了城市形象，更重要的是制約和影響了城市地下管道建設(shè)速度，同時(shí)對(duì)無(wú)法再利用的地下空間資源造成了非常大的浪費(fèi)。為了建設(shè)新型、現(xiàn)代化城市的需要，地下綜合管廊應(yīng)運(yùn)而生。地下管廊系統(tǒng)是一種國(guó)內(nèi)外市政基本配套建設(shè)的先進(jìn)的模式，基本能夠解決現(xiàn)階段的很多問(wèn)題。

地下管廊一般采用明挖法進(jìn)行施工。但同時(shí)，隨著城市地下空間開(kāi)發(fā)的難度增大以及施工技術(shù)的發(fā)展，明挖法的一些負(fù)面問(wèn)題也越來(lái)越引起各方的重視，如：大降深的降水不但浪費(fèi)大量的地下水資源，還會(huì)導(dǎo)致基坑周土體的大范圍沉降，進(jìn)而影響周邊已有建筑的穩(wěn)定性；同時(shí)明挖法開(kāi)挖需要有足夠大的場(chǎng)地空間，同時(shí)為了減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形往往需要預(yù)先設(shè)置大量的臨時(shí)內(nèi)部支撐或者外部拉錨，從而耗費(fèi)大量的工程費(fèi)用并導(dǎo)致工期過(guò)長(zhǎng)。

目前，雖然逆作法施工在基坑工程中應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，但是在地下綜合管廊方面應(yīng)用較少，相應(yīng)的理論研究也不夠深入。本文研究的著力點(diǎn)為將逆作法與地下管廊相結(jié)合，通過(guò)對(duì)地下管廊逆作施工工序的研究，提出一種合理的施工開(kāi)挖順序，從而降低工程事故，提高投資效益。研究成果的推廣應(yīng)用必將取得良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效果。

1 綜合管廊的發(fā)展

國(guó)外的綜合管廊建設(shè)最于19世紀(jì)起源于歐洲，歐洲是世界上地下空間開(kāi)發(fā)利用較先進(jìn)的地區(qū)。法國(guó)從1833年巴黎開(kāi)始有系統(tǒng)規(guī)劃排水網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)就開(kāi)始興建綜合管廊[1]。英國(guó)于1861年在倫敦修建了第一條綜合管廊。管廊寬12英尺、高約8英尺，管廊含有水利、電力、通信管線以及污水、燃?xì)夤芫€[2]。1890年德國(guó)開(kāi)始在漢堡修建地下綜合管廊。瑞典斯德哥爾摩地下有綜合管廊超過(guò)30公里，因?yàn)槠洫?dú)特的地質(zhì)條件管廊大部分建于巖層中，可兼做人防工程使用。俄羅斯的莫斯科地下有數(shù)公里的綜合管廊，除煤氣管線外各種管線均有。20世紀(jì)美國(guó)、西班牙、俄羅斯、日本、匈牙利等國(guó)也都開(kāi)始興建地下綜合管廊。美國(guó)和加拿大雖然國(guó)土遼闊，但城市高度集中，城市公共空間用地矛盾仍十分尖銳。紐約的綜合管廊系統(tǒng)規(guī)模較大，城大型供水系統(tǒng)完全布置在綜合管廊中。加拿大的多倫多和蒙特利爾也有十分發(fā)達(dá)的地下綜合管廊系統(tǒng)[3]。

在我國(guó)，1985年，北京天安門廣場(chǎng)敷設(shè)了一條約1公里長(zhǎng)的地下綜合管廊。1977年為配合毛主席紀(jì)念堂工程建設(shè)，又敷設(shè)了一條約500米長(zhǎng)的綜合管廊。1994年底，上海浦東新區(qū)建成了我國(guó)第一條大規(guī)模的現(xiàn)代化地下綜合管廊—張楊路地下綜合管廊。綜合管廊全長(zhǎng)11公里，主體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，斷面為矩形。給水管線、電力電纜和通信電纜集中在電力室中，燃?xì)夤芫€單獨(dú)一室。2003年開(kāi)工建設(shè)的廣州大學(xué)城綜合管廊是廣東省規(guī)劃建設(shè)的第一條綜合管廊，在當(dāng)時(shí)是國(guó)內(nèi)開(kāi)工建設(shè)的地下綜合管廊中，其長(zhǎng)度、規(guī)模和現(xiàn)代化設(shè)施完善程度都是領(lǐng)先的，現(xiàn)己建成投入使用?？傞L(zhǎng)度6公里的世博園綜合管廊也成為2010年上海世博會(huì)永久性基礎(chǔ)設(shè)施之一，納入了通信、電力、給水、熱力、垃圾輸送管，從經(jīng)濟(jì)技術(shù)和安全角度考慮，未將排水和燃?xì)夥旁诠芾戎小?/p>

2 逆作法施工簡(jiǎn)述

逆作法，英文名稱為“up-down method”，意思是從上至下的施工方法，在日本被稱為逆打工法，簡(jiǎn)稱為SSS法，英文為“slab substitute shore”，意思是用結(jié)構(gòu)樓板取代水平支撐的施工方法。逆作法的基本原理為：先沿建筑物地下軸線或周圍施工地下連續(xù)墻，或在建筑物內(nèi)部的有關(guān)位置，以型鋼柱或鋼管柱等作為中間逆作柱，或澆筑或打下中間支承柱，作為施工期間在底板封底之前的承受上部結(jié)構(gòu)自重和施工荷載的支撐；然后利用地下連續(xù)墻和逆作柱做各層面的支撐承重，把逆作柱逐層當(dāng)成原設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)柱（即承重結(jié)構(gòu)）承受臨時(shí)施工的全部荷載。由此形成的由分界層同時(shí)向地上、地下組織施工，然后由上向下逐層開(kāi)挖土方和澆筑地下結(jié)構(gòu)，直至底板封底的一種施工方法[4]。相對(duì)于明挖法，逆作法具有以下優(yōu)點(diǎn)：①縮短施工的總工期；②基坑變形小，對(duì)周圍環(huán)境和建筑物的影響??；③使底板的設(shè)計(jì)趨向合理；④可最大限度利用城市規(guī)劃紅線內(nèi)地下空間，擴(kuò)大地下室建筑面積[5]；⑤地下結(jié)構(gòu)本身也能作為支護(hù)結(jié)構(gòu)，施工結(jié)束后不用拆除，減少施工費(fèi)用。

3 綜合管廊逆作法施工

3.1 逆作法施工工序

現(xiàn)有某工程在城市道路下進(jìn)行地下空間綜合開(kāi)發(fā)。本工程共分為地下三層，負(fù)一層為地下商業(yè)空間；負(fù)二層為管廊夾層；負(fù)三層為管廊層。本工程地下結(jié)構(gòu)施工采用逆作法施工，采用鋼筋混凝土柱，下接柱施工工藝，柱上不設(shè)梁，設(shè)置柱帽。道路下方管線較多，含給水管、燃?xì)夤堋⒂晁?、污水管、熱力管、電力線纜、通信線纜，多以直埋方式，部分以線纜管塊形式敷設(shè)。主要施工工序如下：

①在地下結(jié)構(gòu)施工之前，先將道路下的部分能遷移的管道改遷至開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)外側(cè)；②開(kāi)挖頂板土方，預(yù)留出柱帽坑和墻槽，對(duì)于無(wú)法遷移的電力隧道在施工期間進(jìn)行原位保護(hù)處理；③鋪設(shè)頂板模板，綁扎鋼筋并澆筑混凝土，同時(shí)預(yù)留和下層結(jié)構(gòu)連接的構(gòu)造（下接墻、下接柱）；④頂板覆土回填，重新施工路基、路面，完成后便可恢復(fù)交通；⑤開(kāi)挖路兩側(cè)出土口土方，施工出土口外墻，完成出土口結(jié)構(gòu)；⑥開(kāi)挖外墻通道至地下一層通道底標(biāo)高，施工地下一層外墻結(jié)構(gòu)并預(yù)留與地下二層外墻相連接的下接鋼筋；⑦開(kāi)挖地下二層及以下的外墻通道土方至底板底標(biāo)高；⑧施工地下二層及以下的外墻墻體，完成所有外墻結(jié)構(gòu)，并施工部分與外墻相接的底板且預(yù)留與柱下底板相接的鋼筋；⑨開(kāi)挖柱子土方，并保留柱間土方以做頂板的臨時(shí)支撐；⑩施工柱子基礎(chǔ)，并預(yù)留與柱帽相接的鋼筋和與外墻底板相接的鋼筋；{11}施工柱身，完成所有柱子結(jié)構(gòu)之后，開(kāi)挖柱間土方；{12}連接所有外墻底板和柱下底板，完成底板結(jié)構(gòu)；{13}施工出入口和通風(fēng)井，最后施工內(nèi)部二次結(jié)構(gòu)。

3.2 電力隧道保護(hù)方案

電力隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)成為鋼拱架+噴射砼初支、防水層、模注砼二襯結(jié)構(gòu)。延著綜合管廊所發(fā)的城市道路下面敷設(shè)，在道路紅線內(nèi)，開(kāi)發(fā)體邊界距兩側(cè)道路紅線約4m。電力隧道在豎向上位于綜合開(kāi)發(fā)地下一層商業(yè)層和地下二層夾層之間，電力隧道與綜合開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)豎向位置關(guān)系見(jiàn)圖1。

根據(jù)豎向位置關(guān)系，電力隧道依據(jù)坡度不同分為兩種情況：第一種是電力隧道在地下一層的底板之上；第二種是電力隧道與地下一層的底板相交叉。綜合開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)體施工期間，不能影響電力隧道的正常使用，直至電力隧道內(nèi)電纜改遷到綜合管廊后才能拆除?？紤]工期、經(jīng)濟(jì)、安全、可實(shí)施性等方面，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提出了留土放坡的保護(hù)方案。

針對(duì)電力隧道在地下一層底板之上的部分采用留土放坡保護(hù)。具體方案為：

①在一層底板處設(shè)置一道鋼管撐，采用Φ250×12鋼管，間距2m；

②當(dāng)土體坡度小于沖切角度時(shí)，為保證土體穩(wěn)定，可適當(dāng)嵌入土釘，土釘間距及長(zhǎng)度視現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)及工況現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算確定；

③鋼管支撐在板施工時(shí)支撐鋼管可保留在板中，既可保證支撐拆除時(shí)的穩(wěn)定，亦不影響鋼筋綁扎和支模。

電力隧道保護(hù)方案見(jiàn)圖2。

4 總結(jié)

城市地下綜合管廊的建設(shè)的對(duì)一個(gè)城市的發(fā)展來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，其不僅能夠減少因城市的其他建設(shè)而造成的對(duì)道路反復(fù)開(kāi)挖，還能將城市的地下管線集中起來(lái)進(jìn)行管理和維護(hù)，極大提高的管理效率，也有效的改善城市環(huán)境。由于城市地下管線大多都是沿著城市道路敷設(shè)，所以將逆作法應(yīng)用于施工地下綜合管廊，不僅能夠縮短工期、節(jié)省工程費(fèi)用，更重要的是能夠快速恢復(fù)交通，將對(duì)周圍環(huán)境的影響降到較低水平。合理的施工工序大體相同，但也要結(jié)合實(shí)際的工程情況，施工人員應(yīng)充分了解各種施工方法的優(yōu)劣，這樣才能更好的保證工程的安全，才能更好地推動(dòng)城市的發(fā)展進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1]于晨龍，張作慧.國(guó)內(nèi)外城市地下綜合管廊的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀[J].建設(shè)科技，2015（17）：49-51.

[2]田子玄.裝配疊合式混凝土地下綜合管廊受力性能試驗(yàn)研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2016.

[3]孫影.淺談國(guó)外綜合管廊發(fā)展對(duì)我國(guó)地下管線建設(shè)的啟示[J].科技資訊，2013（22）：228-230.

[4]楊益飛.深基坑逆作法地下連續(xù)墻施工技術(shù)及開(kāi)挖變形數(shù)值模擬分析[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2016.

[5]王飛.淺析逆作法施工技術(shù)的設(shè)計(jì)及其優(yōu)勢(shì)[J].價(jià)值工程，2010，29（27）：95.