地下綜合管廊綠色施工技術(shù)探討

趙永立 姜新新 吳棕鵬

地下綜合管廊是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的一個(gè)重要發(fā)展方向，它是在地下建設(shè)一個(gè)隧道空間，將電力、通信、供熱、燃?xì)狻⒔o排水等工程管線集于一體，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃、建設(shè)與管理[1]。隨著我國城市化進(jìn)程不斷加快，土地資源的開發(fā)利用成本增高，建設(shè)地下綜合管廊成為緩解資源與人口矛盾的有效對(duì)策。雖然地下綜合管廊的一次性投資較大，但是減少了重復(fù)性投資建設(shè)，能夠避免“馬路拉鏈”現(xiàn)象發(fā)生，有利于改善城市環(huán)境。而且，在管廊內(nèi)安裝監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，能對(duì)管廊內(nèi)部進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，方便開展維護(hù)工作。以下結(jié)合工程案例及實(shí)踐，探討了綠色施工技術(shù)在地下綜合管廊中的應(yīng)用，希望能為相關(guān)人員提供借鑒。

1 工程概況

1.1 綜合管廊基本情況

某地下綜合管廊項(xiàng)目位于山東省煙臺(tái)市芝罘區(qū)，南起環(huán)海路與海港工人大道交叉口，北至海港工人大道與橫一路路口，設(shè)置在道路西側(cè)綠化帶下方，平行于道路中心敷設(shè)。該綜合管廊采用矩形斷面，建設(shè)總長度為1.35 km，總投資2.57 億元。其中，一期建設(shè)段長度約663 m，起止樁號(hào)為K0+088.770 ～K0+751.903，斷面設(shè)計(jì)為三艙，標(biāo)準(zhǔn)橫斷面如圖1 所示，設(shè)計(jì)工作年限100 年，安全等級(jí)為一級(jí)。管廊建成后，將納入5 大類地下管線，包括給排水、燃?xì)?、熱力、電力及通信管線等，被稱為地下管線的“集體宿舍”。

圖1 綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖（來源：網(wǎng)絡(luò)）

1.2 地質(zhì)條件

該施工場地屬于海陸交互相沉積地貌，地面標(biāo)高最大為3.5 m，最小為2.6 m?？辈祜@示，該施工區(qū)域無發(fā)震地質(zhì)構(gòu)造條件，場地穩(wěn)定性相對(duì)良好，抗震設(shè)防烈度為7 度?？睖y深度范圍內(nèi)，地下水類型為第四系孔隙潛水，地下水位日變化幅度小于10 cm；地基土自上而下分別是素填土、粉土、粉質(zhì)黏土、中細(xì)砂及粉質(zhì)黏土。

2 地下綜合管廊綠色施工的必要性及目標(biāo)

2.1 綠色施工的必要性

城市建設(shè)發(fā)展中，地下空間的開發(fā)利用更加頻繁。尤其是基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目建設(shè)，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境帶來一定破壞，甚至造成空氣污染、土壤污染等問題。

另外，城市人口數(shù)量和密度增加，會(huì)干擾正常的人流、物流和交通流[2]。要想減小施工影響，必須采用綠色施工技術(shù)，在保證質(zhì)量、安全、進(jìn)度等目標(biāo)的前提下，將施工對(duì)環(huán)境的影響降至最低，提高社會(huì)效益和生態(tài)效益。

2.2 綠色施工目標(biāo)

結(jié)合本工程實(shí)際情況，提出以下綠色施工目標(biāo)：

1）在建筑垃圾的處理上，對(duì)固體廢物進(jìn)行減量化、無害化處理，對(duì)有毒有害廢物進(jìn)行分類管理。具體指標(biāo)：建筑垃圾的產(chǎn)生量＜500 t/萬m2，有毒有害廢物的分類率達(dá)到100%，固體廢物的回收利用率≥80%。

2）在施工噪聲的控制上，滿足《建筑施工場界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12523—2011）的要求。具體指標(biāo)：土方施工階段，日間和夜間噪聲分別低于75 dB、55 dB；結(jié)構(gòu)施工階段，日間和夜間噪聲分別低于70 dB、

55 dB。

3）在揚(yáng)塵控制上，土方施工階段的揚(yáng)塵高度≤1.5 m，結(jié)構(gòu)施工階段的揚(yáng)塵高度≤0.5 m。

4）在水污染控制上，施工作業(yè)產(chǎn)生的污水要滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—2002）的要求，污水的pH 值控制在6 ～9。

5）在能源節(jié)約上，節(jié)水設(shè)備設(shè)施的配置率達(dá)到80%，非市政用水占總用水量的30%以上，節(jié)電設(shè)備設(shè)施的配置率達(dá)到90%。

3 地下綜合管廊綠色施工技術(shù)

3.1 盤扣式腳手架

盤扣式腳手架已廣泛應(yīng)用于土建施工領(lǐng)域。地下綜合管廊施工過程中，應(yīng)用盤扣式腳手架的優(yōu)點(diǎn)如下：第1，組成構(gòu)件少，配件不易丟失；立桿可進(jìn)行接高，滿足不同施工環(huán)境的要求；第2，腳手架搭設(shè)速度快，操作簡單，省時(shí)省力；第3，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，整體承載力大，受到水平、垂直力作用后不易變形[3]。與傳統(tǒng)腳手架相比，現(xiàn)場施工應(yīng)用盤扣式腳手架，因鋼材用量少、材料損耗比低，方便清點(diǎn)和運(yùn)輸，可提高施工效率、節(jié)約施工成本，滿足綠色施工技術(shù)的要求。

3.2 組合支護(hù)技術(shù)

因綜合管廊的施工長度大，可能與既有道路產(chǎn)生交叉，此時(shí)施工場地受限，需要開挖深基坑提供作業(yè)空間，為保證基坑及施工人員的安全，可采用組合支護(hù)技術(shù)。具體來說，就是將放坡開挖與鉆孔灌注樁相結(jié)合，前者開挖作業(yè)成本低，后者占地面積小，兩者結(jié)合發(fā)揮各自的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)降本增效的目標(biāo)。另外，組合支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，可減少土方開挖和回填的工程量，減小土層擾動(dòng)，有效保護(hù)土地資源，滿足綠色施工技術(shù)的要求。

3.3 橡皮塞封堵技術(shù)

綜合管廊內(nèi)墻施工中，對(duì)拉螺桿、螺栓等埋件會(huì)留下很多孔洞，采用傳統(tǒng)注漿法進(jìn)行封堵，對(duì)注漿材料提出較高的要求，而且施工成本較高。應(yīng)用橡皮塞封堵技術(shù)，需根據(jù)內(nèi)墻上孔洞的大小，選擇適宜尺寸的橡皮塞，經(jīng)橡膠錘擊打使其嵌入孔洞內(nèi)，即可實(shí)現(xiàn)封堵目標(biāo)。實(shí)踐表明，橡皮塞本身無毒無害，可防水、防變形、防開裂，具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，滿足綠色環(huán)保的施工技術(shù)要求[4]。

3.4 循環(huán)水噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)

該系統(tǒng)由加壓泵、沉淀池、揚(yáng)塵主管、噴淋管及集水井水泵等組成?，F(xiàn)場施工中，將沉淀池布置在洗車臺(tái)一側(cè)，利用加壓泵將清水泵入出水管，經(jīng)噴淋管對(duì)管廊結(jié)構(gòu)進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)水匯流至集水井內(nèi)，利用水泵經(jīng)揚(yáng)塵主管回到沉淀池，達(dá)到水資源的循環(huán)利用。運(yùn)用該系統(tǒng)不僅能夠滿足管廊混凝土結(jié)構(gòu)的灑水養(yǎng)護(hù)要求，還能有效抑制揚(yáng)塵。

3.5 BIM協(xié)同施工技術(shù)

在地下綜合管廊施工中，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）協(xié)同施工主要體現(xiàn)在2 個(gè)方面：第1，深化設(shè)計(jì)和出圖，通過構(gòu)建管廊的三維立體模型，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)的共享，有助于各專業(yè)人員交流溝通，合理配置人、機(jī)、料等資源，避免資源浪費(fèi)、盲目采購等問題發(fā)生。第2，開展專業(yè)碰撞檢查，管廊內(nèi)的管線種類多、數(shù)量大，很容易出現(xiàn)專業(yè)碰撞和沖突問題[5]。利用BIM 技術(shù)進(jìn)行碰撞檢查，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在問題的部位，在三維模型中做出標(biāo)記，方便設(shè)計(jì)人員及時(shí)修改，從而實(shí)現(xiàn)各專業(yè)協(xié)同作業(yè)，降低現(xiàn)場施工難度，提高施工效率。

4 快拆模板體系在地下綜合管廊施工中的應(yīng)用

除以上綠色施工技術(shù)，為提高模板的周轉(zhuǎn)效率，降低施工成本，達(dá)到綠色施工的要求，本工程還運(yùn)用無螺桿的快拆模板體系。

4.1 工藝原理

該工程中，管廊墻體模板采用鋼框木模板，其標(biāo)準(zhǔn)的尺寸為400 mm×2000 mm；主背楞采用80 mm×40 mm的雙方管。墻體兩側(cè)模板為單邊支模，其中外側(cè)模板使用鋼管在基坑邊坡支撐，內(nèi)部模板在管廊內(nèi)倉墻模背楞處支撐，并用鋼絲繩和螺栓進(jìn)行斜拉，以提高混凝土澆筑時(shí)的抗側(cè)壓力[6]。在頂板部位，使用U 型卡與側(cè)墻模板連接固定，提高模板體系的剛度和穩(wěn)定性。在立桿的頂部安裝早拆構(gòu)件，接觸頂板混凝土面，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的75%，卸下支撐頭即可拆除模板，拆除作業(yè)簡單、快捷。

4.2 施工流程

底板墊層施工—防水層及保護(hù)層施工—底板鋼筋綁扎—側(cè)墻導(dǎo)墻模板安裝—底板混凝土澆筑—墻體鋼筋綁扎—墻體模板安裝—頂板模板安裝—墻體模板加固—頂板加腋模板安裝—頂板鋼筋綁扎—墻體及頂板混凝土澆筑—混凝土養(yǎng)護(hù)—拆模轉(zhuǎn)至下一周期。

4.3 施工方法

4.3.1 底模安裝

底板施工至導(dǎo)墻處留施工縫，需要先拼裝外側(cè)模板，其尺寸為400 mm×2000 mm，使用U 型卡進(jìn)行連接固定。腋角模板的材質(zhì)是鋼框模板，位于底部的鋼模延伸150 mm，方便后續(xù)施工作業(yè)，以保證腋角部位的質(zhì)量。在腋角處設(shè)置鉤栓加固，腋角底部使用螺栓加固，最后進(jìn)行驗(yàn)收。

4.3.2 墻模安裝

墻體鋼筋綁扎完成，用“止水螺栓+木枋”在墻模底部進(jìn)行支撐，然后安裝底部的橫向模板，用U 型卡連接固定。側(cè)墻底部模板安裝后，對(duì)側(cè)墻模板進(jìn)行支設(shè)，其尺寸為400 mm×2000 mm，用U 型卡進(jìn)行連接固定。側(cè)墻模板安裝完成，安裝模板的次背楞，使用長度3000 mm 的方管，用拉桿連接墻模板上的加固孔進(jìn)行固定。

4.3.3 頂板臺(tái)模安裝

側(cè)墻次背楞安裝后，對(duì)立桿、頂板臺(tái)模進(jìn)行安裝。其中，立桿材質(zhì)是Q345B 鋼，外管直徑是60 mm、壁厚為3.2 mm，內(nèi)管直徑是48 mm、壁厚為3.6 mm，使用承載銷連接，根據(jù)施工要求可調(diào)節(jié)高度。在立桿頂部設(shè)置快拆頭，與頂板面板保持平齊。頂板模板安裝前，先支設(shè)第1 立桿、第2立桿，門架輔助固定。在第2 立桿上安裝頂板臺(tái)模，鋼撐固定后安裝第3立桿、第4 立桿。第1 塊模板安裝完成，檢查立柱的垂直度，看頂板是否調(diào)平，調(diào)整后繼續(xù)安裝第2 塊模板。

4.3.4 腋角模板安裝

腋角模板安裝時(shí)，需使用與頂板、側(cè)墻匹配的定型鋼模板，下部使用U型卡與墻體連接固定。在頂部設(shè)置輔助梁，梁體由定型構(gòu)件拼裝而成。輔助梁的兩端，卡在立桿頂部的快拆頭上并固定。在腋角側(cè)設(shè)置卡條，上部鋼框卡在輔助梁的卡條上固定。

4.3.5 模板體系加固

首先，整個(gè)墻體模板使用對(duì)撐加固，對(duì)撐的材質(zhì)是鍍鋅鋼管，該對(duì)撐直徑為60 mm，壁厚為3 mm，用螺栓與主背楞連接。在對(duì)撐的一側(cè)設(shè)置絲杠，用于調(diào)節(jié)對(duì)撐的長度，以滿足現(xiàn)場加固要求。

其次，橫撐的間距設(shè)置上，縱向?yàn)?50 mm，水平向?yàn)?00 mm。橫撐施工完成驗(yàn)算其穩(wěn)定性，要滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50017—2003）的要求[7]。

最后，對(duì)撐施工完成，安裝直徑為14 mm 的鋼絲繩及M16 花籃螺栓，分別在外墻內(nèi)側(cè)、中隔墻兩側(cè)設(shè)置，相鄰對(duì)撐的間距為900 mm。

4.3.6 模板拆除

首先，混凝土澆筑完成后，頂板模板的拆除要求：混凝土試塊的試壓強(qiáng)度≥強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的75%。側(cè)墻模板的拆除要求：混凝土試塊的強(qiáng)度值≥1.2 MPa，且結(jié)構(gòu)表面、棱角處不會(huì)因拆模而受損[8]。

其次，拆模時(shí)，作業(yè)順序整體與模板安裝順序相反。在頂板模板拆除時(shí)，注意不要擾動(dòng)立柱，輕輕敲擊卸載滑塊，模板一側(cè)脫離即可取下。

最后，拆除的模板分類堆放，檢查模板表面有無變形、破損，清理殘留的混凝土、灰漿，確認(rèn)質(zhì)量性能后及時(shí)轉(zhuǎn)入下一個(gè)循環(huán)使用。

5 結(jié)語

地下綜合管廊的施工環(huán)境復(fù)雜，對(duì)工藝質(zhì)量提出更高的要求。本文結(jié)合工程案例，重點(diǎn)介紹了快拆模板體系在管廊施工中的應(yīng)用，不僅能提高混凝土的成型質(zhì)量，而且能降低模板成本。未來，將更多綠色施工技術(shù)引入其中，能進(jìn)一步提升綜合效益，促進(jìn)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。