某城市地下綜合管廊項(xiàng)目施工技術(shù)分析與應(yīng)用

王 樂(lè)

(甘肅第二建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,甘肅 蘭州 730050)

對(duì)于復(fù)雜的城市地下綜合管廊來(lái)說(shuō),其施工過(guò)程會(huì)受到多種因素(例如城市交通、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)、既有建筑安全防護(hù)等)的影響,由于管廊的長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng),所以施工時(shí)往往采取拼接預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或者現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),明挖法是地下管廊施工技術(shù)之一,采用此種方法需要在地面上挖出較大的基坑,所以其具有較高的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)會(huì)對(duì)交通造成較大影響。而頂管法、盾構(gòu)法等施工技術(shù)則采取的是暗挖施工技術(shù),并不用采取較大規(guī)模的動(dòng)土作業(yè),同時(shí)可以進(jìn)一步提升施工效率。本文主要研究城市地下綜合管廊施工技術(shù)措施,對(duì)進(jìn)一步推動(dòng)地下管廊施工發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

某城市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)地下綜合管廊工程的總投資為25.2億元,總體長(zhǎng)度為35.5km,該綜合管廊囊括了管線艙、電力艙、燃?xì)馀摰炔糠?。此管廊的主體部分處在人行道和綠化帶之下,距地面最近約2.5m,采取的是鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),抗?jié)B等級(jí)設(shè)定為P6。該綜合管廊的斷面主要包括A、B兩種類型,其中主線采取的是A型斷面,預(yù)留支線采取的是B型斷面[1]。管廊施工過(guò)程中要注意如下內(nèi)容:確保管廊的平面線性和道路線性的對(duì)應(yīng),圓曲線部分的半徑一定要符合管線轉(zhuǎn)彎半徑的標(biāo)準(zhǔn),并且要和道路圓曲線相對(duì)應(yīng);要在合適位置留設(shè)關(guān)鍵通道,例如通風(fēng)口、人員進(jìn)出通道、管線口等。

2 地下綜合管廊施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 明挖預(yù)制拼裝法技術(shù)要點(diǎn)

此種方法主要是事先完成綜合管廊鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)制,之后在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行基坑開挖,并且將預(yù)制件拼裝埋設(shè)后形成綜合管廊。其施工關(guān)鍵點(diǎn)有4點(diǎn)。

(1)基坑開挖?，F(xiàn)代的地下綜合管廊具有較高的施工標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于關(guān)鍵指標(biāo)(例如管道直徑、埋設(shè)深度、回填厚度等)提出較為明確的標(biāo)準(zhǔn),基坑開挖過(guò)程中要按照上述參數(shù)設(shè)定實(shí)際開挖量,同時(shí)以基坑深度為參考進(jìn)行邊坡、放坡和支護(hù)的處理,避免發(fā)生土石方滑坡、坍塌等問(wèn)題。

(2)基底處理?；娱_挖之后會(huì)在基底積累非常多的雜物,例如碎石、浮土等,要利用人工+設(shè)備的方式將這些異物徹底清理掉,之后在其表層進(jìn)行混凝土墊層的澆筑,保證墊層的平整性。同時(shí)在墊層表面鋪設(shè)改性瀝青防水卷材,避免地下水透過(guò)墊層對(duì)鋼筋混凝土基底造成侵蝕[2]。

(3)鋼筋、止水帶、預(yù)埋件的安裝。在墊層上進(jìn)行鋼筋的鋪設(shè),嚴(yán)控鋼筋的距離,并且對(duì)其進(jìn)行牢固綁扎。另外,為了確保良好的混凝土澆筑條件,要在合適區(qū)域設(shè)置止水帶和不同類型的預(yù)埋件。

(4)鋼筋混凝土澆筑。混凝土澆筑分兩個(gè)階段進(jìn)行,首先進(jìn)行底板混凝土層的澆筑,控制澆筑厚度在35cm,澆筑之前一定要保證止水帶、預(yù)埋件等設(shè)置準(zhǔn)確;之后進(jìn)行墻身、頂板的混凝土層澆筑,要按照水平、豎直方向分別設(shè)置施工縫,其中水平施工縫設(shè)置在底板以上30～50 cm的范圍之內(nèi),縱向的施工縫按照每15～30 m的范圍設(shè)置1道。經(jīng)過(guò)良好的掩護(hù)之后,管廊的強(qiáng)度以及各種輔助設(shè)施都可達(dá)到設(shè)計(jì)要求,此時(shí)可在管廊內(nèi)安裝管道敷設(shè)的各種支架。

圖1 鋼筋混凝土澆筑方案

目前,明挖預(yù)制裝配拼裝施工法的使用較少,因?yàn)槊魍陬A(yù)制拼裝法對(duì)施工過(guò)程的要求較高,需要有大型預(yù)制廠的制造技術(shù)支持,而且必須事先制定出適合大噸位運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)行路徑,所以其在發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用較為普遍。經(jīng)過(guò)對(duì)比來(lái)看,雖然明挖預(yù)制拼裝法的造價(jià)較高,但能全面提升整體的施工質(zhì)量,更符合目前綠色建筑的需求,因而受到眾多建筑企業(yè)的重視與喜愛。

2.2 盾構(gòu)法技術(shù)要點(diǎn)

此種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于安全性高、施工較快、環(huán)境污染較小、適應(yīng)性良好。其技術(shù)要點(diǎn)有4點(diǎn)。

(1)設(shè)定合適的盾構(gòu)始發(fā)方式。城市地下空間包含著各種不同類型管線和建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),但是盾構(gòu)機(jī)規(guī)模較大,所以始發(fā)時(shí)很難整體操作,而是要先進(jìn)行相應(yīng)距離的掘進(jìn)形成足夠的空間,之后組裝其他配件后整體施工。盾構(gòu)機(jī)特點(diǎn)及適用性見表1。

表1 盾構(gòu)機(jī)特點(diǎn)及適用性

(2)節(jié)點(diǎn)井通過(guò)方式。由于節(jié)點(diǎn)井對(duì)于加固要求相對(duì)嚴(yán)苛,同時(shí)完成建設(shè)的構(gòu)筑物會(huì)增大盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)阻力,所以施工過(guò)程中要加大盾構(gòu)機(jī)配置,增強(qiáng)刀具強(qiáng)度。

(3)錨索施工區(qū)域的盾構(gòu)。由于盾構(gòu)機(jī)施工時(shí)容易將錨索卷入到設(shè)備內(nèi),針對(duì)此問(wèn)題可以通過(guò)“洞內(nèi)張拉法”以及“鉆進(jìn)套取法”快速將錨索從盾構(gòu)機(jī)內(nèi)拔出。

(4)富水砂礫地層的掘進(jìn)方法。對(duì)于以砂礫層為主的區(qū)域來(lái)說(shuō),其土質(zhì)更加容易吸收水分,所以在針對(duì)此類土質(zhì)實(shí)施的盾構(gòu)過(guò)程中,要對(duì)盾構(gòu)機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié),保證注漿量、土壓力、出土量等參數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)。

盾構(gòu)法有以下優(yōu)勢(shì):施工步驟少、安全等級(jí)高、施工周期短、不需要預(yù)先進(jìn)行地表降水、不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成干擾、可應(yīng)用于復(fù)雜的施工場(chǎng)地、降低投資費(fèi)用。存在的缺陷有以下幾點(diǎn):在工程建設(shè)初期,要支付大量的設(shè)備租金和維護(hù)費(fèi)用、對(duì)工程變化的適應(yīng)性較差、地面沉降難以掌握、不適合在小曲線半徑的隧道作業(yè)。

2.3 頂管法技術(shù)要點(diǎn)

此種技術(shù)施工時(shí)無(wú)需進(jìn)行地面開挖,并且施工過(guò)程中不會(huì)對(duì)已完建筑造成影響。具體施工方式有2種。

(1)泥水推進(jìn)法。此種方法主要是通過(guò)刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)為動(dòng)力實(shí)施掘進(jìn),并且在刀盤上施加相應(yīng)頂進(jìn)壓力(大于土壤對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的壓力)來(lái)保持推進(jìn)驅(qū)動(dòng)力,確保頂進(jìn)速度。為了減小設(shè)備產(chǎn)生的摩擦力,頂進(jìn)時(shí)要采用泥水將所切碎屑送進(jìn)泥倉(cāng)實(shí)現(xiàn)排屑。

(2)土壓平衡推進(jìn)法。此種方法主要是在泥倉(cāng)內(nèi)注入相應(yīng)量的混合料,其與所切削的泥土混合會(huì)形成較大壓力,以此為動(dòng)力來(lái)平衡頂進(jìn)過(guò)程的土壓力。此種施工方式無(wú)需進(jìn)行泥漿配置,無(wú)需配置專用設(shè)備,整體費(fèi)用相對(duì)較低。

頂管法的施工工藝較為簡(jiǎn)便,無(wú)需預(yù)先開挖土方,對(duì)施工面的影響也不大,僅需準(zhǔn)備一套簡(jiǎn)易的機(jī)械設(shè)備,對(duì)技術(shù)人員的要求也不高。盡管頂管法在工程中具有明顯的優(yōu)越性,能為建筑企業(yè)節(jié)約投資,縮短工程建設(shè)周期,但它也有一個(gè)缺點(diǎn),就是只能用于中型管道。在工程中,頂管法的可變方向能力很差,會(huì)極大地提高后期的糾偏難度。

3 城市地下綜合管廊施工技術(shù)分析

3.1 施工方案選擇

(1)從交通安全考慮,主干道是雙向六車道,輔道是雙向兩車道,需要通過(guò)多個(gè)路口,每天的車流量達(dá)到96 000輛。沿路發(fā)展的土地面積已達(dá)70%以上,主要是商業(yè)和居住小區(qū)。由于施工區(qū)域處于舊城區(qū),并且沿街的商業(yè)化程度較高,所以道路上存在大量的變壓器、電線、電塔等電網(wǎng)設(shè)施,既要確保項(xiàng)目能夠正常進(jìn)行,又要確保不會(huì)對(duì)周邊居民的日常生活、店鋪的經(jīng)營(yíng)產(chǎn)生不利影響。

(2)會(huì)延長(zhǎng)施工工期。相較于其他普通的地下綜合管廊施工工程而言,本項(xiàng)目會(huì)使施工工期延長(zhǎng)。具體的原因主要有:①在開始整體的項(xiàng)目施工之前,需要提前做好高壓電塔的加固工作,對(duì)施工范圍內(nèi)的高壓電塔及相關(guān)的高壓電設(shè)備進(jìn)行加固,并將其圍護(hù)起來(lái),這些施工操作都會(huì)延長(zhǎng)施工工期。②高壓線路的高度往往是固定的,其安全區(qū)域也在固定的范圍內(nèi),為了避免對(duì)高壓線路造成破壞,很多較為大型的機(jī)械設(shè)備無(wú)法正常使用。因此需要專門定制專業(yè)的機(jī)械設(shè)備或者改裝原有的機(jī)械設(shè)備,才能夠滿足需求,增加了施工的步驟和難度。③由于該工程采取的是特種旋挖樁機(jī)械設(shè)備,所以可能會(huì)導(dǎo)致鋼筋籠無(wú)法順利一次成型,增加了施工的步驟。綜上所述,該方案會(huì)使得整體施工工期更長(zhǎng),效率降低約35%～40%。

(3)會(huì)降低經(jīng)濟(jì)效益。相較于其他普通的地下綜合管廊施工工程而言,本項(xiàng)目會(huì)使得施工支出費(fèi)用增高。①由于高壓線路的存在,會(huì)導(dǎo)致整體施工過(guò)程受到多方面的阻礙,增加了人力、物力的投入。②多項(xiàng)施工步驟都需要定制專門解決對(duì)應(yīng)需求的機(jī)械設(shè)備,或另外改裝設(shè)備,這都會(huì)導(dǎo)致增加許多額外費(fèi)用,比如在選擇旋挖樁樁機(jī)時(shí),要根據(jù)實(shí)際需求挑選12m的特種設(shè)備,此種設(shè)備相較于普通類型的設(shè)備而言,價(jià)格至少高出了40%,所以需支付更多費(fèi)用來(lái)購(gòu)買專業(yè)設(shè)備。

綜合受到高壓線路及安全區(qū)的影響、施工工期及工程經(jīng)濟(jì)效益這三個(gè)方面的考量,本文選取頂管法技術(shù)施工工藝,能為建筑企業(yè)節(jié)約投資,并且能縮短工程建設(shè)周期。

3.2 施工準(zhǔn)備

第一,施工企業(yè)要根據(jù)計(jì)劃實(shí)施圖紙會(huì)審,安排項(xiàng)目相關(guān)人員詳細(xì)了解施工圖,明確所建綜合管廊設(shè)計(jì)的內(nèi)容,特別對(duì)于相關(guān)技術(shù)難點(diǎn)和設(shè)計(jì)不明區(qū)域要加強(qiáng)溝通,進(jìn)行充分交底。

第二,以設(shè)計(jì)圖紙相應(yīng)要求為參考準(zhǔn)備好施工所需內(nèi)容,包括相應(yīng)的圖紙資料、施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等,以此來(lái)保證施工中相應(yīng)內(nèi)容(例如施工標(biāo)準(zhǔn)、施工方式、驗(yàn)收要求等)有所依照[3]。

第三,完成必要的準(zhǔn)備工作后,施工項(xiàng)目負(fù)責(zé)人要對(duì)其實(shí)施專業(yè)會(huì)審,同時(shí)要將相應(yīng)會(huì)審結(jié)果進(jìn)行整理并備案?？偟膩?lái)說(shuō),地下綜合管廊的施工要按照?qǐng)D2所示流程來(lái)進(jìn)行。

圖2 綜合管廊施工流程

3.3 施工方案的編制

綜合管廊項(xiàng)目部相應(yīng)技術(shù)人員要按照項(xiàng)目的具體情況,制定出具有針對(duì)性的施工方案和分項(xiàng)工程技術(shù)方案。

3.4 綜合管廊主體分項(xiàng)施工技術(shù)應(yīng)用

第一,測(cè)量放樣。完成了基礎(chǔ)的開挖后,要根據(jù)具體設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)定出相應(yīng)的坐標(biāo)、尺寸,并且要測(cè)量放樣出管廊中心線、基礎(chǔ)開挖邊界線等關(guān)鍵位置,另外要進(jìn)行施工臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置,將其作為參考來(lái)對(duì)施工時(shí)各處高程進(jìn)行有效控制。

第二,墊層施工。完成了管廊地基開挖之后,要第一時(shí)間實(shí)施砂以及碎石墊層的鋪設(shè)。首先要利用相應(yīng)運(yùn)輸設(shè)備將砂、碎石等運(yùn)輸?shù)介_挖基坑一側(cè),通過(guò)挖機(jī)實(shí)施布料,之后利用人工的方式實(shí)施攤鋪。攤鋪高度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求后,即可進(jìn)行模板的搭建、混凝土墊層的澆筑。

第三,地下管廊底板設(shè)置。按照此工程的具體情況,確定管廊采取兩次澆筑,可以以管廊線路中軸線為界限將其分為兩組施工,同時(shí)在相應(yīng)位置設(shè)置沉降縫。施工時(shí),每次完成半幅的澆筑,所采用的模板為防水膠合板(板材厚度:14mm,底板厚度:300mm)。施工過(guò)程中外部主要采用短鋼管來(lái)打入土體,并且支撐到基礎(chǔ)上,不同鋼管之間的距離控制在500mm。模板的設(shè)置要一次性搭設(shè)成型。對(duì)于較為特殊的位置(例如管廊內(nèi)側(cè)倒角模板處)要采用鋼管支撐,同時(shí)利用鋼絲對(duì)拉對(duì)其加強(qiáng)。完成了底板鋼筋綁扎之后,要預(yù)留出側(cè)面墻體鋼筋,以便進(jìn)行壁板模板的搭設(shè)。所澆筑的混凝土采用商品混凝土,通過(guò)泵送機(jī)械方式入模,并且對(duì)其實(shí)施振搗,確保其密實(shí)。首次澆筑底板混凝土成型之后,將端頭的模板拆除掉,采用泡沫將變形縫兩端混凝土隔離[4]。

第四,地下管廊墻體以及頂板設(shè)置。和底板類似,墻體以及頂板施工也要以中軸線為界限劃分成兩部分來(lái)進(jìn)行。完成管廊墻體鋼筋的綁扎之后要對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)收,保證其合格之后就可以進(jìn)行墻體模板的搭建。該工程墻體主要采用厚度為14mm的膠合板,同時(shí)要采用100mm×100mm的木枋作為豎向背楞(間距為300mm)對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng),并且采用φ42mm的鋼管作為橫向加強(qiáng)。在進(jìn)行墻體和頂板模板搭建過(guò)程中要保持連續(xù)性,要通過(guò)在變形縫位置設(shè)置加密拉桿來(lái)對(duì)墻體模板實(shí)施固定。另外,頂板要采用碗扣支撐架(距離為900mm),采用防水膠合板(厚度為14mm)作為頂板模板,同時(shí)要設(shè)置100mm×100mm的木枋(間距為300mm)作為豎向背楞,采用φ42mm的鋼管作為橫向加強(qiáng)。為了避免發(fā)生漏漿的情況,要利用雙面膠帶對(duì)模板拼接縫進(jìn)行密封。

要采取分層澆筑、分層振搗的方式進(jìn)行管廊墻體澆筑,嚴(yán)格控制每一層厚度≤500mm。澆筑時(shí)確保漿液從中間管廊墻體進(jìn)入,從一側(cè)向另一側(cè)送入到模板中,并且對(duì)其進(jìn)行充分振搗,從而保證管廊墻體澆筑的均衡性。每一層進(jìn)行澆筑時(shí)都要從中墻開始,之后進(jìn)行邊墻澆筑,然后進(jìn)行另一邊墻體的澆筑,依次循環(huán)進(jìn)行。完成了管廊墻體混凝土澆筑后,間隔1～2h后進(jìn)行頂板混凝土的澆筑。

第五,乳化瀝青施工。完成管廊主體施工之后,為了避免水體滲入,要在和土壤相接觸的混凝土表層噴涂乳化瀝青,一般控制乳化瀝青厚度在0.7～1mm,噴涂?jī)蓪印?/p>

第六,模板工程。

(1)安裝流程。模板工程施工要遵照?qǐng)D3所示流程來(lái)進(jìn)行。

圖3 板工程施工流程

(2)關(guān)鍵技術(shù)分析。進(jìn)行墻體模板安裝前,要對(duì)管涵下部八字區(qū)域混凝土鑿毛,同時(shí)徹底清理掉墻體內(nèi)垃圾,實(shí)施準(zhǔn)確放線。為了避免墻體模板的底部區(qū)域出現(xiàn)爛根的問(wèn)題,在進(jìn)行涵身模板搭設(shè)之前,要確保其在底板上能夠準(zhǔn)確、牢固地粘貼[5]。

(3)模板拼裝。要嚴(yán)格遵照模板圖設(shè)定尺寸對(duì)模板實(shí)施拼裝,在模板拼裝過(guò)程中要特別注重對(duì)鄰近板面拼接縫的控制,為了避免發(fā)生漏漿的問(wèn)題,要通過(guò)鋼筋對(duì)兩模板間的接頭綁扎牢固。完成模板拼接之后要通過(guò)鋼筋將模板和豎向鋼管進(jìn)行綁扎,提升模板的穩(wěn)定性。

(4)模板的搭設(shè)。進(jìn)行模板搭設(shè)之前,要徹底清理掉墊層表面的積水、雜物等,并且要用水將表層的浮漿沖洗干凈。

(5)模板的拆除。對(duì)管廊墻體側(cè)模板拆除時(shí),一定要確?；炷翉?qiáng)度達(dá)到70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度的情況下才可進(jìn)行,并且一定要確保墻體表層和特殊位置混凝土的完整性,避免拆模時(shí)發(fā)生損壞。特別是對(duì)于管廊底面模板來(lái)說(shuō),一定要保證混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定后,才可以對(duì)其進(jìn)行拆除。

4 結(jié)語(yǔ)

地下管廊的應(yīng)用大大提升了城市的現(xiàn)代化水平,也加快了城市環(huán)境的發(fā)展變化。本文采取頂管法技術(shù)方案,主要以某城市地下綜合管廊項(xiàng)目為例,闡述了施工技術(shù)方面的相應(yīng)內(nèi)容,能夠?qū)︻愃凭C合管廊施工提供參考和幫助,對(duì)于進(jìn)一步推動(dòng)現(xiàn)代城市建設(shè)具有現(xiàn)實(shí)意義。