城市地下分片預(yù)制裝配式綜合管廊施工技術(shù)

李六連 仲鑫 姚再峰 胡立新 孫維振

中國建筑第二工程局有限公司 北京100160

引言

綜合管廊是將兩種以上的城市管線集中在同一地下空間之中，是一種現(xiàn)代化、集約化和科學(xué)化的城市基礎(chǔ)設(shè)置。地下綜合管廊所容納的城市管線一般包括給水、排水、熱力、電力、通信、燃氣等，同時還配有智能檢測系統(tǒng)、報警、監(jiān)控配套系統(tǒng)，是目前解決城市日益發(fā)展所需的空間資源比較先進的解決方案［1］。

2015年國務(wù)院辦公廳下發(fā)《關(guān)于推進城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見》標(biāo)志我國開始全面部署推進綜合管廊建設(shè)工作［2］?；诖?，各個省、市制訂了相應(yīng)的地下綜合管廊專項規(guī)劃，明確了綜合管廊的近期、遠期和遠景建設(shè)目標(biāo)。根據(jù)規(guī)劃位置、管廊埋深、容納管線類型、輸送量等指標(biāo)，綜合管廊分為干線綜合管廊、支線綜合管廊和纜線綜合管廊。干線、支線綜合管廊對于納入內(nèi)部的管線，按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范選擇適宜的分艙方式，保證各艙室之間互不干擾、相對獨立的安全運行［3］。

綜合管廊依據(jù)施工方法分為現(xiàn)澆、預(yù)制兩類，基于混凝土預(yù)制綜合管廊結(jié)構(gòu)體系，綜合管廊可細分為整節(jié)段預(yù)制、上下分體構(gòu)件預(yù)制、疊合板混合預(yù)制、分片預(yù)制［4］。整節(jié)段預(yù)制、上下分體構(gòu)件預(yù)制綜合管廊施工受制于運輸、吊裝和自重，不適用于多艙綜合管廊的建設(shè)；疊合板混合預(yù)制綜合管廊分體構(gòu)件小，運輸和施工工藝簡單，但是仍然涉及部分現(xiàn)澆施工，工作效率相對較低［5－7］；分片預(yù)制綜合管廊的側(cè)墻板、底板和頂板均采用預(yù)制好的混凝土構(gòu)件，施工組合方式靈活。

目前，分片預(yù)制結(jié)構(gòu)在盾構(gòu)隧道、房屋建筑和鐵路箱涵領(lǐng)域有著較為廣泛的應(yīng)用，有著構(gòu)件制造精度較高、適于工業(yè)化生產(chǎn)、移動拼裝方便、利于機械化施工的綜合優(yōu)勢［8］。為了深入探討分片預(yù)制結(jié)構(gòu)在綜合管廊領(lǐng)域的移植和應(yīng)用，本文依托綿陽科技城集中發(fā)展區(qū)核心區(qū)綜合管廊及市政道路建設(shè)工程項目，重點對分片預(yù)制綜合管廊在施工全過程中的技術(shù)要點進行分析和綜合闡述。

1 工程概況

綿陽科技城集中發(fā)展區(qū)核心區(qū)綜合管廊及市政道路建設(shè)工程項目位于綿陽市科技城集中發(fā)展區(qū)核心區(qū)、跨涪城區(qū)、安州區(qū)、高新區(qū)及科創(chuàng)園區(qū)，工程內(nèi)容包括4條地下綜合管廊、4條城市主干道和1座綜合管廊監(jiān)控中心。項目采用政府與社會資本合作模式（PPP），采用DBFOT（設(shè)計、投資、融資、建設(shè)、運營維護一體化）的運作方式，該項目是國內(nèi)規(guī)模最大的分片預(yù)制綜合管廊項目。

2 綜合管廊預(yù)制模式對比分析

綜合管廊預(yù)制結(jié)構(gòu)體系可細分為整節(jié)段預(yù)制、上下分體構(gòu)件預(yù)制、疊合板混合預(yù)制、分片預(yù)制四種類型，不同的結(jié)構(gòu)體系有其適用性及優(yōu)缺點。

整節(jié)段預(yù)制綜合管廊：具有整體性好、安裝工序簡單等優(yōu)點，但存在單節(jié)尺寸大、重量大、不易運輸?shù)跹b、接頭處防水不保險等問題，一般用于界面高度不大于3m的單、雙艙管廊結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)段中。

上下分體構(gòu)件預(yù)制綜合管廊：相當(dāng)于將整節(jié)段預(yù)制拼接構(gòu)件進行二次拆分，減少了預(yù)制管節(jié)尺寸和自重，但接縫更多，防水更難保障。

疊合板混合預(yù)制綜合管廊：將管廊拆分為預(yù)制板和預(yù)制墻，類似房建的疊合板拆分工藝。不足之處就是后期澆筑的混凝土體積占比較大，現(xiàn)場仍然需要綁扎鋼筋，搭設(shè)架體，必須等混凝土齡期達到后方可拆除架體。

分片預(yù)制綜合管廊：和疊合類似的拆解方法，但是無需二次澆注，后澆技術(shù)通過節(jié)點處理達到免支模，單一板塊解決了自重大不好運輸?shù)跹b的問題，本項目選用該種預(yù)制模式，如圖1所示。

圖1 分片預(yù)制綜合管廊結(jié)構(gòu)示意Fig.1 Schematic of segmented prefabricated utility tunnel

3 分片預(yù)制裝配綜合管廊關(guān)鍵技術(shù)

3.1 現(xiàn)澆先行＋預(yù)制插入施工技術(shù)

本工程的預(yù)制率約30%，預(yù)制和現(xiàn)澆是間隔設(shè)置的。到底是先施工預(yù)制還是現(xiàn)澆，策劃階段分歧較大。管廊標(biāo)準(zhǔn)段在24m到48m，先施工預(yù)制的好處就在于可以通過現(xiàn)澆來調(diào)節(jié)位置上的偏差，但是造成的結(jié)果就是工作面必須有保障，先施工現(xiàn)澆的好處在于二三十米的基坑工作面即可施工，施工到一定長度再租賃大型機械一次性完成預(yù)制施工。通過多次人力和機械的資源整合，多次調(diào)整施工順序，最終采用先現(xiàn)澆后預(yù)制的方式，通過現(xiàn)澆底板和后澆帶來實現(xiàn)位置偏差調(diào)節(jié)，進而確保預(yù)制安裝的連續(xù)性。

基坑支護驗收后，墊層抗剪抗浮措施完成后，進行防水卷材和保溫的施工。先進行現(xiàn)澆段的施工，施工到500m到800m時，預(yù)制段開始介入。預(yù)制管廊安裝時，使用履帶吊先安裝兩側(cè)外墻墻體，利用外墻墻體作為模板，現(xiàn)澆底板。底板強度達到75%之后，安裝內(nèi)隔墻，內(nèi)隔墻如鋸齒狀插在底板上，同時左右側(cè)臨時固定斜撐，外側(cè)頂板的牛腿上坐漿后安裝頂板，牛腿上放置調(diào)平裝置以確保頂板的平整度。構(gòu)件安裝完畢后即可進行節(jié)點處的插筋灌漿、后澆混凝土實施。預(yù)制段全程后澆混凝土均采用自身牛腿達到免支模的效果。主要施工工序為：鋪設(shè)墊層→底板外防水→預(yù)制外墻吊裝定位→底板鋼筋綁扎→底板預(yù)留齒槽處埋設(shè)苯板固定→底板混凝土澆筑→預(yù)制內(nèi)墻吊裝定位→底板與預(yù)制內(nèi)墻齒槽插入式連接→預(yù)制頂板吊裝定位→預(yù)制頂板與內(nèi)墻銷鍵連接→預(yù)制頂板與外墻節(jié)點的后澆帶混凝土澆筑→外墻、頂板外防水。

3.2 分片預(yù)制綜合管廊預(yù)制構(gòu)件安裝技術(shù)

綜合管廊采用分片預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)，裝配式管廊采用6m為一個標(biāo)準(zhǔn)段，每個標(biāo)準(zhǔn)段包含2片預(yù)制外墻、2片頂板及至少1片預(yù)制內(nèi)墻（內(nèi)墻數(shù)量由管廊艙數(shù)決定）和現(xiàn)澆底板組成。其中預(yù)制外墻板與預(yù)制頂板、現(xiàn)澆底板采用環(huán)筋扣合連接；預(yù)制頂板與預(yù)制內(nèi)墻板采用插銷式連接；現(xiàn)澆底板與預(yù)制內(nèi)墻板采用齒槽插孔式連接。

預(yù)制構(gòu)件的主要安裝流程：構(gòu)件進場→外墻吊裝→外墻支撐→底板筋綁扎、混凝土澆筑→底板成品養(yǎng)護→中隔板安裝→管廊地面混凝土澆筑→成品養(yǎng)護→頂板吊裝→灌漿→后澆帶鋼筋綁扎→后澆帶澆筑。預(yù)制外墻、內(nèi)墻和頂板在吊裝安裝之前需要進行必要的平整度控制和定位放線，具體的吊裝工藝流程如圖2所示。

3.3 分片預(yù)制綜合管廊防水節(jié)點處理技術(shù)

分片預(yù)制綜合管廊在關(guān)鍵節(jié)點防水處理，主要包括底板防水節(jié)點、側(cè)墻防水節(jié)點、頂板防水節(jié)點、變形縫防水節(jié)點（側(cè)墻變形縫、頂板變形縫）等，防水節(jié)點如圖3所示。

圖2 預(yù)制構(gòu)件吊裝工藝流程Fig.2 Hoisting process of prefabricated components

4 分片預(yù)制裝配技術(shù)工期和成本分析

4.1 工期及人員投入對比

分片式預(yù)制裝配綜合管廊施工分為構(gòu)件工廠預(yù)制和現(xiàn)場拼裝兩部分，預(yù)制拼裝施工工藝將鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑與養(yǎng)護、構(gòu)件脫模與質(zhì)量驗收等主要內(nèi)容置于工廠完成，對總工期沒有影響，這里不做統(tǒng)計。而全現(xiàn)澆整體式綜合管廊施工所有步驟均需要在施工現(xiàn)場完成。在現(xiàn)場施工流程中，由于基坑開挖、支護，墊層施工，土方回填以及基坑支護拆除等環(huán)節(jié)，對于分片式預(yù)制裝配和整體現(xiàn)澆要求是一樣的，因此所占總工期也相同。表1中列出了分片式預(yù)制裝配和整體現(xiàn)澆綜合管廊的工期及人員投入對比。以30m的施工段為例，分片式預(yù)制裝配綜合管廊工期約為24d，現(xiàn)澆綜合管廊工期約為31d，預(yù)制拼裝綜合管廊比現(xiàn)澆綜合管廊施工工期縮短7d，工期縮短約23%。同時，現(xiàn)澆需要大量的人員投入，對比總?cè)斯r發(fā)現(xiàn)，分片式預(yù)制裝配綜合管廊總?cè)斯r約為162人·d，而現(xiàn)澆綜合管廊總?cè)斯r約為277人·d，總?cè)斯r縮短了41.5%。

表1 工期及人員對比Tab.1 Comparison of construction period and personnel

4.2 經(jīng)濟性對比

以30m施工段為例，分片式預(yù)制裝配和整體現(xiàn)澆的總成本對比見表2，采用分片式預(yù)制施工總成本73.19萬，而現(xiàn)澆段施工總成本只有46.49萬元，分片式預(yù)制成本比整體現(xiàn)澆高57%。得益于現(xiàn)階段國家和地方大力推廣建筑工業(yè)化，分片式預(yù)制利潤率可達17.75%，相比于整體現(xiàn)澆略有增加。

圖3 防水節(jié)點構(gòu)造Fig.3 Waterproof joint construction

表2 成本對比分析Tab.2 Cost comparative analysis

5 結(jié)語

分片預(yù)制裝配式綜合管廊施工技術(shù)與傳統(tǒng)全現(xiàn)澆施工工法相比，減少了現(xiàn)場綁扎鋼筋、模板支護、混凝土澆筑與養(yǎng)護、模板拆除等環(huán)節(jié)，縮短了工期和減少了現(xiàn)場人工投入。通過在綿陽管廊項目采用分片式預(yù)制技術(shù)進行施工，不論是成型質(zhì)量、觀感品質(zhì)、安裝速度、還是現(xiàn)場場容場貌較現(xiàn)澆段均有所提升，實施效果良好，達到預(yù)期既定效果。