淺析城市地下綜合管廊施工技術(shù)及其要點

黃建華

（廈門市市政建設(shè)開發(fā)有限公司， 福建 廈門 361101）

1 工程概況

某城市地下綜合管廊工程主要新建A道路、B道路兩條地下綜合管廊和支線綜合管廊，總計5.16公里。綜合管廊施工工藝標準段均采用多弧形柔性承插式預(yù)制拼裝法，深埋段及節(jié)點采用明挖現(xiàn)澆法，共有 3處頂推段， 4口頂管井。

管廊基槽標準段開挖深度約7m，回填覆土深度約4m。各巖土體的分布從上而下分別為素填土、粉質(zhì)粘土、粗砂、殘積砂質(zhì)粘性土及全風(fēng)化花崗巖。

2 基槽工程

基槽開挖要綜合考慮開挖深度、場地地層條件及周圍環(huán)境狀況，基槽支護形式主要采用拉森鋼板樁支護+內(nèi)支撐、灌注樁支護+內(nèi)支撐，止水帷幕靠近周邊重要建筑物采用三軸攪拌樁止水，其余區(qū)段均采用高壓旋噴樁止水。

2.1 拉森鋼板樁

拉森鋼板樁采用拉森IV型，尺寸為400x170mm。施打鋼板樁時，需設(shè)置一定剛度、堅固的導(dǎo)架，確保施打位置準確，以及增大貫入能力。

施工順序：根據(jù)設(shè)計圖紙對維護樁中心線進行準確放樣，及時了解施打范圍內(nèi)是否存在地下管線及構(gòu)筑物；拉森鋼板樁需逐根檢查，若存在變形嚴重或連接鎖口銹蝕，則必須剔除，待修整合格后方可使用，同時還需在鎖口內(nèi)涂油脂，以方便打入和拔出；采用帶震動錘機的履帶式挖土機對拉森鋼板樁進行施打，施打時宜采用屏風(fēng)式，將10-20根鋼板樁成排插入導(dǎo)架內(nèi)再施打；根據(jù)地質(zhì)情況，每次施打深度宜為0.5—3.0m，板樁與板樁間鎖口要密扣，打至設(shè)計標高，并確保開挖后入土深度不小于2m；施打期間，要隨時測量拉森鋼板樁的傾斜度，不得超過2%，如傾斜度過大，需拔起重打；施打完成后，應(yīng)及時檢查拉森鋼板樁的止水性能，焊接修補漏水處，專人每天檢查。若局部區(qū)段施工時沉降困難，采取引孔等輔助措施，確保鋼板樁施工到位[1]。

2.2 灌注樁

灌注樁采用C35鋼筋混凝土，樁徑和間距為φ1.0m@1.4m。樁頂設(shè)置C35鋼筋砼冠梁，尺寸為1.2mx0.8m。樁間布置φ609mmx12mm鋼管內(nèi)撐，水平間距4.0m。水下灌注混凝土，要通過試驗確定配合比，嚴格控制坍落度，宜為180-220mm，含砂率宜為40%-45%，并宜選用中粗砂，為改善和易性和緩凝，宜摻外加劑。灌注樁當采用泥漿護壁法施工時，鉆孔前應(yīng)預(yù)埋護筒，護筒內(nèi)的泥漿面應(yīng)高出地下水位1.0m以上，以防塌孔，嚴格控制成孔成樁的速度、泥漿比重。做好孔底清渣工作，孔底沉渣厚度不應(yīng)大于100mm。鋼筋籠入孔后，應(yīng)及時澆筑水下混凝土，總停置時間不應(yīng)超過4小時。澆筑時應(yīng)連續(xù)進行，澆筑速度不宜小于2m/小時，且中斷時間不能過長?；炷翝仓Y(jié)束時，頂面應(yīng)高出設(shè)計標高500mm左右，鑿除后施作冠梁[2]。

2.3 止水帷幕

高壓旋噴樁樁徑φ800mm，間距1.4m，采用雙重管高壓旋噴樁。施工前應(yīng)進行旋噴試樁，確定施工工藝及施工參數(shù)。高壓旋噴樁需待圍護樁混凝土強度達到設(shè)計要求的60%后方可開始施工，并根據(jù)已施工的相鄰圍護樁位置進行準確定位。旋噴樁采用普通硅酸鹽水泥，強度等級宜為42.5MPa，水泥漿液的水灰比取0.9,水泥摻量為土的天然質(zhì)量的25%。28d加固后土體無側(cè)限抗壓強度qu≥2.0MPa，滲透系數(shù)不大于1x10-7cm/s。旋噴樁進入基槽底部不小于1.0m，對于基槽槽底位于砂層區(qū)段應(yīng)穿透砂層進入不透水層。高壓水的壓力應(yīng)大于30MPa，流量應(yīng)大于30L/min，氣流壓力宜大于0.7MPa，鉆桿提升速度為0.1～0.2m/min。施工時應(yīng)由下而上提升鉆桿進行旋噴，停止噴射的位置應(yīng)高于帷幕設(shè)計頂面1.0m。注漿液固結(jié)后，要檢測水泥土加固體的尺寸、搭接寬度，利用鉆芯法對單軸抗壓強度、深度及連續(xù)性進行檢測[3]。

三軸攪拌樁垂直度偏差不大于1/100，樁位偏差不大于50mm，水泥摻量為15%，水灰比取0.8，下沉速度應(yīng)控制在0.5m/min以內(nèi)，提升速度應(yīng)控制在1m/min以內(nèi)，并保持勻速下沉與勻速提升。三軸攪拌樁施工應(yīng)嚴格控制水泥用量，采用流量計進行計量。如因故停漿，應(yīng)在恢復(fù)壓漿前，將攪拌機頭提升或下沉0.5m再注漿攪拌施工，以保證攪拌樁的連續(xù)性。攪拌樁設(shè)計齡期為28天，28天后水泥土強度達1.5（淤泥質(zhì)土）～2.0（其它土類）MPa，滲透系數(shù)不大于1x10-7cm/s。

2.4 基槽開挖

基槽開挖前應(yīng)熟悉圖紙，收集相關(guān)資料，了解地下管線及地下構(gòu)筑物分布情況，做好遷改或加固保護實施方案?；蹆?nèi)應(yīng)進行排水，確保施工時基槽內(nèi)無水。嚴禁基槽未封閉即進行開挖。開挖時應(yīng)從上往下進行，按照“分層開挖”原則，控制單步開挖深度，嚴禁超挖。在土方開挖至鋼支撐中心線下500mm后要及時架設(shè)鋼支撐，確保基槽的穩(wěn)定性，從而保證基槽開挖施工安全。開挖至設(shè)計標高以上500mm時，應(yīng)組織各參建單位進行驗槽，剩余土方量由人工進行挖除。待土方開挖至設(shè)計標高后，應(yīng)及時進行槽底平整，坑內(nèi)積水疏干，以及施做墊層。開挖過程中應(yīng)控制縱向坡率，避免形成過陡的縱向臨時邊坡。土方開挖時嚴禁超挖，要及時分層架設(shè)鋼支撐，做到先支撐后開挖。開挖基槽時如發(fā)生異常情況，在未查明原因及采取相應(yīng)措施的情況下，不得繼續(xù)開挖[4]。

2.5 基槽回填

基槽回填時，槽內(nèi)磚、石、木塊等雜物應(yīng)清除干凈，不得有積水，且嚴禁在槽壁取土進行回填?；靥畈牧蠎?yīng)根據(jù)虛鋪厚度的用量運至基槽內(nèi)，進入基槽內(nèi)時不得對管廊結(jié)構(gòu)及防水材料造成損傷，按壓實度要求、壓實工具、虛鋪厚度和含水量經(jīng)現(xiàn)場試驗確定壓實遍數(shù)。為避免管廊主體結(jié)構(gòu)因長期暴曬導(dǎo)致發(fā)生溫差裂縫，待頂板混凝土達到設(shè)計強度后，應(yīng)及時對頂板進行防水層施工和覆土回填。管廊兩側(cè)及頂板以上50cm回填中粗砂，頂板50cm以上至路面結(jié)構(gòu)層回填路基土，滿足路基設(shè)計要求。管廊頂板回填區(qū)域100cm范圍內(nèi)，應(yīng)由人工對回填材料進行分層夯實，不得采用大型碾壓機。

3 綜合管廊施工技術(shù)

3.1 明挖現(xiàn)澆法

現(xiàn)澆綜合管廊結(jié)構(gòu)混凝土采用C40混凝土，抗?jié)B登記為P8,模板采用鋼模板。管廊主體結(jié)構(gòu)澆筑混凝土?xí)r，根據(jù)施工工序，應(yīng)分兩期進行，首先澆筑結(jié)構(gòu)底板及側(cè)板30cm，其次澆筑剩余側(cè)板及頂板部分。接縫處應(yīng)進行鑿毛、清洗，以保證混凝土間良好的結(jié)合性，同時布設(shè)鋼板止水帶進行防水處理。分期澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)盡量縮短齡期差，控制在28天之內(nèi)。為保證結(jié)構(gòu)的尺寸準確，應(yīng)確保模板和支架的穩(wěn)定性及強度。主體結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)采用防水混凝土，采用機械進行攪拌，且攪拌時間不應(yīng)小于2min。若運輸途中防水混凝土發(fā)生離析，必須進行二次攪拌。防水混凝土坍落度無法滿足施工要求時，應(yīng)加入原水灰比的水泥漿，嚴禁直接加水。采用高頻機械振搗對防水混凝土進行振搗密實，時間宜為10～30s。混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進行，并及時覆蓋保濕養(yǎng)護，澆水養(yǎng)護時間不得小于14天，未達到7天模板不可拆除。

采用明挖現(xiàn)澆法施工，施工操作比較簡單，造價比較低，可大面積施工，該方法具有施工效率高、工期短等優(yōu)點。但采用該方法施工時，也有一定的限制，如開挖量大，需回填；又如施工時要堵住道路，影響人們出行方便。

3.2 明挖預(yù)制拼裝法

管廊標準節(jié)段采用預(yù)制成品，工廠化預(yù)制，然后運輸至現(xiàn)場吊裝拼裝。預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工藝：材料準備→清理臺模→模具組裝→刷脫模劑→制作網(wǎng)片鋼筋→安裝墊塊→安裝網(wǎng)片鋼筋→安裝預(yù)埋件→澆筑、振搗疊合構(gòu)件砼→拉毛→養(yǎng)護→達到設(shè)計強度時拆模起吊→運輸至堆場。預(yù)制構(gòu)件外觀應(yīng)符合GB/T 11836《混凝土和鋼筋混凝土排水管》標準，外觀缺陷不得影響結(jié)構(gòu)性能，以及裝配、使用功能等，且應(yīng)根據(jù)修復(fù)方案采用專用材料對外觀缺陷進行修補。

采用預(yù)制拼裝法建造城市地下管道廊道，可以減少基坑暴露的時間，縮短施工周期。但因預(yù)制方式需提前，所以需要大型預(yù)制廠及生產(chǎn)安裝階段的運輸、起重設(shè)備。

3.3 頂管法

本次頂管工程設(shè)計4口頂管井，管節(jié)采用D3200頂管專用鋼筋砼管，每節(jié)長2.5m，接口采用F型承插口。井身采用C40密實性防水混凝土，抗?jié)B等級P8。沉井底板采用補償收縮混凝土澆筑，補償收縮混凝土的膨脹劑量應(yīng)通過試驗確定，但不宜大于12%，在水中養(yǎng)護14d后的限制膨脹率不應(yīng)小于0.015%,混凝土養(yǎng)護時間不小于28d。沉井封底素混凝土強度等級為C20。沉井采用HPB300級和HRB400級鋼筋，頂管管節(jié)采用CRB550級鋼筋。頂管管道管材采用頂管專用鋼筋砼管，其外壓荷載III級，采用C50密實性防水混凝土，抗?jié)B等級P8。

施工順序：施工降水→沉井制作→井內(nèi)土方開挖→沉井下沉→沉井外壁土方回填→沉井封底→安裝頂管設(shè)備→鋼筋混凝土管分節(jié)頂進→施工沉井內(nèi)結(jié)構(gòu)→土方回填。

對位于較厚的砂層，透水性較強，頂管施工時，悶板揭開后水極易帶動砂土涌入井內(nèi)，造成周邊地面沉降，故在沉井進出洞范圍需增加φ 500@400mm高壓旋噴樁止水，沿頂管軸線方向加固2排，加固頂?shù)讟烁咭猿錾皩?m控制；對圓形沉井，頂管頂進前方加固寬度為管道外側(cè)兩邊各加固1m，頂管后背墻方向為保證頂進時井身不偏轉(zhuǎn)方向，采用沿頂管軸線兩側(cè)扇形展開加固；對于矩形沉井，頂管頂進前方加固寬度為管道外側(cè)兩邊各加寬1m。

3.4 頂推法

本項目共設(shè)計三處頂推，采用一次性澆筑，一次性頂進?；屙斣O(shè)有0.3%的坡度，采用涂石蠟和黃油作為隔離層，降低管廊頂進時底板的摩阻力。為防止管廊頂進時帶動滑板移動，在滑板下設(shè)置有橫向錨梁。為控制頂進方向，在滑板兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)向墩。洞內(nèi)出渣采用無軌運輸，利用人力架子車水平運輸至工作坑，再由機械運至坑外。

施工順序：圍護樁基施工，基坑開挖至設(shè)計標高→后背墻、滑板基底處理→修建后背墻、滑板→澆筑主體管廊結(jié)構(gòu)→安裝施頂設(shè)備→管廊頂進→管廊就位。

頂推時需注意事項：1）管廊結(jié)構(gòu)強度須達到設(shè)計強度100%時方可進行頂進施工；2）在正式頂進前，必須先試頂，以檢查頂進設(shè)備、后背、滑板及管廊結(jié)構(gòu)本身無異常。若出現(xiàn)異常，須及時采取措施予以解決；3）頂進時頂鐵上嚴禁站人，并應(yīng)注意觀測頂鐵的受力情況，以防頂鐵崩出傷人。

4 綜合管廊施工要點分析

4.1 變形縫設(shè)計

綜合管廊變形縫的寬度預(yù)制段為2cm、現(xiàn)澆段為3cm。其中現(xiàn)澆段變形縫處采用中埋式止水帶與嵌縫材料止水構(gòu)造、預(yù)制段采用橡膠密封圈，每隔15m-20m設(shè)置一道變形縫，縫內(nèi)設(shè)橡膠止水帶，并用聚乙烯發(fā)泡填縫板和雙組份聚硫密封膏及膨脹橡膠條嵌縫處理，確保變形縫的水密性。

4.2 施工監(jiān)測

基坑開挖前監(jiān)測單位須編制詳細的監(jiān)控量測方案，并會同建設(shè)單位、設(shè)計、施工、監(jiān)理各方審查后方可實施。施工過程中監(jiān)控數(shù)據(jù)應(yīng)及時提供給建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)理各方，以達到信息化施工的目的，確保施工安全。

本次監(jiān)測內(nèi)容包括：基槽周圍建筑物及基槽頂沉降觀測、支護結(jié)構(gòu)水平及豎向位移、沉降、測斜、支撐軸力和地下水位觀測。

5 結(jié)語

“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理” 是城市綜合管廊建設(shè)必須遵循的原則。隨著城市地下綜合管廊的大規(guī)模建設(shè)，將大大減少城市發(fā)展過程中市政管道對城市交通、道路的破壞。但是城市綜合管廊建設(shè)還有很多問題需要解決，具體施工期間還要做好施工安全、施工質(zhì)量，確保與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，實現(xiàn)城市地下空間的合理利用，促進城市可持續(xù)發(fā)展。