空間受限環(huán)境下城市綜合管廊分支施工技術(shù)

馮 權(quán)

(中鐵十六局集團(tuán)有限公司，北京 100018)

1 工程概況

北京地區(qū)某在建綜合管廊長964m，其中3層段560m，分支19個(gè)；分支埋深約14m，結(jié)構(gòu)形式由水平通道結(jié)構(gòu)及豎井結(jié)構(gòu)組成。

2 工藝原理

本文提出空間受限環(huán)境下城市綜合管廊分支施工方法，該方法主體結(jié)構(gòu)采用明挖法，施工分支參照地鐵倒掛井壁法進(jìn)行開挖。豎井倒掛井壁常用于地鐵出入口施工。

通過對(duì)豎井口單元合理劃分的創(chuàng)新，首次將倒掛井壁工法用于分支管廊施工，而分支管廊不同于地鐵出入口，其因使用功能不同導(dǎo)致結(jié)構(gòu)形式差異較大，由于每個(gè)分支管廊的功能不同、地下管線的情況不同，分支管廊的結(jié)構(gòu)形式和樣式必然不同。首先對(duì)豎井口進(jìn)行合理劃分，采用中隔墻把豎井劃分為水平和豎向結(jié)構(gòu)單元，水平和豎向單元在豎井下方連通。水平結(jié)構(gòu)單元可利用鋼便橋進(jìn)行道路恢復(fù)或利用裝飾性蓋板進(jìn)行城市景觀恢復(fù)。豎井封底后，完成水平結(jié)構(gòu)單元施工后，即可進(jìn)行水平結(jié)構(gòu)單元回填，完成地面恢復(fù)，同時(shí)向上施工豎井結(jié)構(gòu)單元。

空間受限環(huán)境下綜合管廊分支支護(hù)如圖1所示。

圖1 分支豎井

3 施工工藝流程及施工要點(diǎn)

3.1 施工工藝

施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→鎖口圈梁施工→水平單元開挖支護(hù)、豎向單元開挖支護(hù)→水平單元鋼便橋施工、景觀恢復(fù)→豎井封底→水平單元結(jié)構(gòu)施工(豎向單元底層結(jié)構(gòu)施工)→水平單元回填、豎向單元分層施工。

3.2 施工要點(diǎn)

3.2.1施工準(zhǔn)備

施工前，加強(qiáng)與地下管線及地下建筑物產(chǎn)權(quán)單位的聯(lián)系，請(qǐng)產(chǎn)權(quán)單位對(duì)所屬管線及地下建筑物正常工作提出要求，并加強(qiáng)線路巡查。編制專項(xiàng)監(jiān)測(cè)方案并在整個(gè)施工階段進(jìn)行監(jiān)測(cè)。開挖順序如圖2所示。

圖2 開挖順序

3.2.2測(cè)量放線

根據(jù)施工圖和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際探測(cè)情況，通過測(cè)量儀器精準(zhǔn)定位，然后用紅色噴漆和木樁在施工場(chǎng)地標(biāo)識(shí)出分支開挖范圍。

3.2.3倒掛井壁施工

1)水平單元完成至3m時(shí)，進(jìn)行頂部型鋼對(duì)撐施工，預(yù)留水平單元和豎向施工單元運(yùn)土通道(暫不架設(shè)型鋼，對(duì)撐高度≤2m)，根據(jù)周邊環(huán)境需適時(shí)進(jìn)行水平單元頂部鋼便橋或景觀恢復(fù)施工。重復(fù)開挖及格柵支護(hù)作業(yè)，直至豎井封底，完成倒掛井壁施工。

2)豎井每次開挖1榀格柵間距后，初噴混凝土40mm，安裝鋼筋格柵、鋼筋網(wǎng)片報(bào)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后，進(jìn)行終噴混凝土。噴射混凝土采用濕噴工藝。開挖過程中，井壁每榀格柵打設(shè)1環(huán)直徑42mm側(cè)壁導(dǎo)管注漿加固地層。環(huán)向間距2.0m，長2.5m，傾角40°。注漿漿液根據(jù)地質(zhì)情況分別選用水泥漿或水泥+水玻璃雙液漿，注漿配合比根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，注漿壓力控制在0.2～0.5MPa。

3)二襯結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)中隔壁采用加密豎向連接筋，內(nèi)、外雙層布置間距0.5m，結(jié)構(gòu)高度范圍內(nèi)不噴射混凝土，確保進(jìn)行水平單元結(jié)構(gòu)施工時(shí)，便于拆除型鋼橫撐。型鋼橫撐與井壁格柵采用螺栓連接，采用高強(qiáng)度螺栓。

3.2.4水平單元結(jié)構(gòu)施工

水平單元豎井完成后立即進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工，結(jié)構(gòu)施工完成后即可進(jìn)行水平單元豎井回填作業(yè)。

3.2.5豎向單元結(jié)構(gòu)施工

豎向施工單元底層結(jié)構(gòu)同水平單元結(jié)構(gòu)施工整體澆筑，上部結(jié)構(gòu)以3m為1個(gè)施工分段。直接在豎井井壁范圍內(nèi)進(jìn)行防水施工，無須進(jìn)行外側(cè)立模。內(nèi)部采用對(duì)撐支架體系，輔助增加拋撐提高支架的整體穩(wěn)定性。

3.2.6水平單元頂部交通恢復(fù)或景觀恢復(fù)

該技術(shù)因合理的單元?jiǎng)澐?，可在土方開挖后3d進(jìn)行頂部交通恢復(fù)或景觀恢復(fù)，極大地降低了對(duì)城市密集區(qū)域的交通影響或景觀影響。利用水平和豎向單元的開挖循環(huán)差，可僅通過豎向單元進(jìn)行出土，在水平單元完成開挖3m且架設(shè)完成頂部型鋼橫撐后，便可恢復(fù)頂部交通或景觀。

3.3 施工難點(diǎn)

3.3.1單元合理劃分

由于每個(gè)分支管廊的結(jié)構(gòu)形式和樣式不同，合理的單元?jiǎng)澐质瞧潆y點(diǎn)。

對(duì)于本工程而言，分支管廊連通主體管廊的水平施工單元為躲避φ1 000污水管線，單元的劃分需滿足豎向和水平單元出土空間的同時(shí)，還要將水平單元頂部的交通影響范圍降到最低，將分支管廊水平單元外延8m處進(jìn)行分割，即水平結(jié)構(gòu)單元長8m，豎向結(jié)構(gòu)單元長3m。而水平結(jié)構(gòu)單元利用豎向結(jié)構(gòu)單元及外擴(kuò)的1.5m范圍即可完成開挖和結(jié)構(gòu)施工。如此大大減小了水平單元頂部影響范圍，同時(shí)合理劃分也滿足了水平和豎向單元的施工操作空間(見圖3)。

圖3 分支結(jié)構(gòu)示意

3.3.2豎向和水平單元施工循環(huán)控制

因水平施工單元需盡早恢復(fù)頂部的道路交通，豎向施工單元需滿足水平單元的土方運(yùn)輸功能，所以豎向單元的施工進(jìn)度循環(huán)是本工程的一個(gè)難點(diǎn)。

本工程在施工前根據(jù)人工效率、吊裝能力、出土效率合理安排豎向單元比水平單元超前完成2m開挖，并在中隔壁采取補(bǔ)噴措施，如此一來既滿足水平施工單元的土方運(yùn)輸，又降低了自身的施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

4 質(zhì)量控制及安全措施

4.1 質(zhì)量控制措施

1)嚴(yán)格控制超前注漿配合比與膠凝時(shí)間，初選配合比后，用膠凝時(shí)間控制調(diào)節(jié)配合比。

2)為防止漏漿，在鋼管尾部用麻繩及膠泥(水泥+少許水玻璃)封堵鉆孔與鋼管的空隙。

3)土方開挖應(yīng)嚴(yán)格按“先中心后四周”的順序，豎向單元應(yīng)比水平單元快1～2個(gè)循環(huán)，保證水平單元土方順暢運(yùn)至豎向單元。

4)水平單元向豎向單元倒運(yùn)土方的通道高度≤2m， 如>2m高度應(yīng)立即架設(shè)型鋼對(duì)撐，確保豎井支護(hù)體系穩(wěn)定。

5)鋼格柵在加工場(chǎng)預(yù)制，按1∶1放樣，加工時(shí)嚴(yán)格控制軸線、尺寸、接頭拼接板對(duì)位準(zhǔn)確。

6)在檢查開挖面合格后進(jìn)行鋼格柵定位、側(cè)壁導(dǎo)管布設(shè)，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)部位安設(shè)，導(dǎo)管的鉆眼方位、方向、角度、深度均應(yīng)達(dá)到要求。

7)鋼格柵架立，其軸線與豎井中線垂直，架立鋼格柵時(shí)挖槽就位。其中線、標(biāo)高準(zhǔn)確，其傾斜度≤2°； 鋼格柵的任何部位偏離鉛垂面均≤5cm。超挖部位用硬性水泥砂漿支墊。

8)為增強(qiáng)鋼格柵的整體穩(wěn)定性，將鋼格柵與縱向連接筋、結(jié)構(gòu)錨桿、定位鋼筋和鎖腳錨桿焊接牢固。

4.2 安全措施

1)嚴(yán)格控制開挖循環(huán)進(jìn)尺，對(duì)地質(zhì)不良地段，適當(dāng)縮短開挖進(jìn)尺，必要時(shí)噴混凝土封閉開挖工作面，并選用具有足夠剛度和早強(qiáng)的支護(hù)設(shè)計(jì)方案，如適當(dāng)加厚噴層、噴射早強(qiáng)混凝土，及早完成錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。

2)豎向單元形成閉合環(huán)，且噴射混凝土達(dá)到終凝后方可進(jìn)行鄰近水平單元土方開挖，始終保持1～2個(gè)循環(huán)差，施工過程中采取可靠措施確保各施工階段圍巖穩(wěn)定。

3)施工過程中應(yīng)對(duì)鎖口圈及井壁進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，鎖口圈變形及井壁收斂達(dá)到預(yù)警值后立即停止作業(yè)，制訂可靠方案后方可繼續(xù)施工。

5 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

空間受限環(huán)境下城市綜合管廊分支施工技術(shù)與傳統(tǒng)的明挖法、暗挖法相比，在成本控制、縮短工期、提高安全性方面均有優(yōu)勢(shì)，具體對(duì)比如表1所示。

表1 效益分析

6 結(jié)語

本文研究中，空間受限環(huán)境下城市綜合管廊分支施工主要占地僅為分支豎向單元結(jié)構(gòu)外1m范圍，占地面積小、施工方便，水平單元結(jié)構(gòu)可快速恢復(fù)城市交通。

空間受限環(huán)境下城市綜合管廊分支施工時(shí)將豎向單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行分段施工，直接在豎向單元支護(hù)豎井(初襯)內(nèi)進(jìn)行二襯施工，大大降低了施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

空間受限環(huán)境下城市綜合管廊分支施工技術(shù)較明挖法和暗挖法可有效縮短工期和降低成本。