《城市地下综合管廊施工关键技术及运营研究（论文）》

城市地下综合管廊施工关键技术及运营研究摘要：我国自改革开放以来，社会经济得到突飞猛进的发展，大中型城市的现代化、工业化建设日新月异，城市不断的向集约化进行发展。为了解决在空间、环境等方面出现的矛盾，近年来国家大力的推动城市地下综合管廊的建设，综合管廊是在城市道路地下修建的公共隧道，用于集中敷设各类市政管线。本文依托郑州首座地下综合管廊工程，总结了管廊建设中的关键施工技术，同时对后期运营方面做了详细的分析和研究，为其他管廊工程在施工及运营方面提供了参考依据。关键词：综合管廊；施工技术；运营地下综合管廊又称“共同沟”，在台湾被称为共同管道，是将城市中的给水、排水、电力、电信、燃气、热力等市政管线，集中敷设于地下同一附属设施内，相当于在地下给各类管线建立了一个“集体宿舍”，将管线按一定的秩序安置在房间内，并在管廊内部安装监测系统，可实时监管各类管线问题。综合管廊最早起源于1833年巴黎建设的地下排水系统，成为世界综合管廊早期发展的雏形。因其集约化利用地下空间、安全性能高等优势，综合管廊建设逐渐在欧美、日本等发达国家兴起，经过近两百年来的探索和实践，其施工技术和管理机制日趋成熟。目前，地下综合管廊己成为了国外发达地区市政设施建设管理现代化的象征，近年来，国家和地方政府大力推进综合管廊的建设，综合管廊面临着前所未有的发展机会，然而也有多种原因导致综合管廊发展陷入困境。因此，本文以郑州首座地下综合管廊工程建设中的管廊探索为例，展开对我国城市地下综合管廊发展的研究，以期能为破解建设困境找到切入点，为推进综合管廊的建设发展提供建议[1]。一、施工关键技术根据施工方法的不同，综合管廊可以分为明挖施工法、暗挖施工法以及预制拼装技术。管廊的施工应根据外部环境、水文地质条件、结构断面形式、投资估算等条件，综合考虑、因地制宜的选择施工方法。（一）明挖技术明挖施工法主要用于新区域开发、新城建设等具备明挖施工条件的区域，采用放坡、刚性支护等方式进行开挖，进行地基处理后采用现浇或预制拼装的方式施工管廊主体结构，最后进行覆土回填。明挖现浇施工可以大面积开展作业，将一个工程分割为多个施工段跳仓施工，能够最大限度的加快施工速度，但对现场的人力、物力及组织的要求较高。预制拼装施工绿色、环保，混凝土预制构件均在工厂生产完成，运输至现场后采用大吨位的起吊设备进行安装，对现场人力物力的要求低，但其施工技术要求高，对接缝处的处理方案要求严格。（二）暗挖技术目前我国大多数综合管廊建设仍用的是明挖法施工，但是在人员较为密集的城市道路或者特殊路段施工，则必须采用暗挖的方式。暗挖的方式包括浅埋暗挖法、盾构法和顶管法，目前我国己有少数地区进行了实践探索。去年开始已经有沈阳、成都、南昌开始了利用盾构法进行综合管廊的施工[2]。应用盾构法进行综合管廊施工存在两方面的问题需要研究解决。第一是经济性，即使用盾构法开挖综合管廊工程造价偏高，这也是盾构法无法在管廊领域广泛应用的最主要的原因。目前我国盾构设备大多用于城市轨道交通的建设，而城市轨道和综合管廊的空间构造不同、经济属性也不同，若直接采用轨道交通的盾构装置将不利于盾构法在综合管廊领域的普及，如何选用适宜的装置、降低工程造价是需要研究创新的一个方向。另外一方面是盾构技术与综合管廊建设的匹配要求。由于综合管廊建设具有一些特殊要求，主要是转弯、起伏、交叉等时的巧构施工、如何满足综合管廊异性截面等技术要求等。（三）预制拼装技术预制拼装技术与传统明挖现浇法相比具有降低材料消耗、提高生产效率、节省施工场地及环境友好等优点。但是每一项技术在其发展过程中必然会遇到一些需要克服的问题，综合管廊的预制拼装法施工也不例外，其问题主要体现在产品预制和拼装工艺两个方面。从产品预制方面来看，由于综合管廊断面受地理环境及使用要求的限制，目前管廊断面有多种形式，按照舱室数量来分可以分为单舱、双舱或三舱；按照断面形状来分可以分为原型、矩形和异形。而预制构件就需要根据不同管廊的要求变得多样化，所以当前除了有整体预制管涵节段，逐渐有一些底板现饶加预制板片的形式出现，但是此类拼装方法并没有进入大规模发展的阶段，为了综合管廊预制拼装的多样化和标准化的要求，可以在此基础上继续对预制构件模具设计与制作、预制设备研发与应用等进行探索[3]。从拼装工艺方面来看，预制拼装在工艺上还存在很多难点，例如如何在场地受限时解决预制构件吊运设备的运营问题、如何用预制构件满足管廊走向变化和坡度变化时的结构拼装、如何有效解决节段预制构件拼装接口防渗漏问题等。还涉及预制件运输与吊装机械整合拼装设备研发、预制构件二次设计、叠合装配拼装工法等一系列技术的创新与提升。二、以管廊工程实例为基础的施工关键技术探讨郑州首座地下综合管廊工程全长约1900米，管廊共分为上、中、下三层。上层为车行交通层，中间为检修层，下层为市政管线舱层。下层市政管线舱层又分为4个独立舱，电缆光纤、雨污水、热力、燃气等工程管线分别布置在不同舱内。综合考虑项目地质情况、施工环境、经济等因素的情况下该工程采用明挖现浇的施工方式。下面结合实际工程就管廊施工的关键施工技术探讨如下：（一）地基处理在实际的施工中，会遇到不同的水文地质条件，在具体的施工过程之中，需要根据地质条件的实际情况来选择不同的地基处理方式。针对工程上比较重视的软土形式地基来说，其承载力底、稳定性差，容易发生沉降，需要采取一定的处理方式来改善其力学性能。地基处理的方式要综合考虑技术论证及经济效果，制定有针对性的处理方案，确保地基处理后各方面的指标能够满足要求。（二）深基坑支护该项目施工场地处于四周无临近建筑设施的空旷地带，同时在考虑到经济及工期等因素的情况下，基坑边坡坡面采用网喷防护。开挖深度为21m，采用三级放坡，一级边坡1：1.5，二级边坡1：1.75，三级边坡1：1.75。坡面均采用80mm厚C20喷射混凝土护面，内配钢筋网采用8mm直径圆钢，间距150X150mm。定位筋采用长度为1000mm，直径为14mm的三级螺纹钢2000X2000mm梅花型布置，以固定钢筋网片。随挖随喷，不得超挖。基坑放坡开挖分段施工，以30m为一段落，刷坡后立即进行钢筋网喷射混凝土防护，防止边坡淋雨或受冻。网喷防护自上而下逐层施做。基坑监测本工程基坑开挖采用明挖法施工，隧道基坑最大开挖深度约21米，坑顶最大开挖宽度约100米，基坑开挖较深，范围较大。根据《建筑基坑工程监测技术规范》对基坑实施动态监测。主要监测项目有：地表沉降、坡顶水平位移、坡顶沉降、土体深层水平位移。地表沉降监测：监测点布设于基坑两侧，按每3050米设置一点，并编号，对基坑敏感部位进行加密。坡顶水平位移监测：在基坑开挖之前用全站仪采用极坐标法测出以布置监测点的三维坐标作为基准点，并作详细的记录，与施工过程中历次的监测数据进行对比、分析，计算变化量。坡顶竖向位移监测：对已布置好的监测点形成一个闭合导线，定期用精密水准仪观测，做好观测沉降记录，绘制出沉降量与时间的关系曲线图。土体深层水平位移监测：线方向在不同设计深度层上测平位移量及其变化趋势。预先在外侧土体中埋设专用测斜导管，用测斜仪沿导管轴量导管随土体挠曲倾斜度，以监测基坑开挖过程中深层水平位移量及其变化趋势。（四）垫层浇筑基坑开挖至基坑底后，需立即组织相关单位开展验槽工作，在验槽达标后应尽快开展垫层浇筑作业。垫层使用C20素混凝土，使用方木做成浇筑模板，在模板外侧利用木桩进行支撑，并在同等垫层标高位置处的木桩上做上标记，然后在标记处进行拉线控制。混凝土材料使用商业混凝土，人工进行表面整平和抹面。垫层混凝土面的标高和表面平整度应控制在5mm以内，利用铝合金直尺找平后进行混凝土表面收光和养护作业。（四）管廊结构施工为满足结构不均匀沉降的变形要求，结构标准段一般为20~30m为一个节段，节段间设置30mm沉降缝。每节段分为5个阶段进行浇筑：第一阶段浇筑至底板以上侧墙80cm处，第二阶段浇筑管廊层侧墙、隔墙及夹层板以上侧墙50cm处，第三阶段浇筑夹层侧墙及中板以上侧墙50cm处，第四阶段浇筑主通道侧墙至顶板以下80cm处，第五阶段主通道顶板。待每层混凝土强度达到设计强度的70%以上后再进行上一层混凝浇筑，结构强度达到100%设计强度后才能拆卸模板[4]。管廊的防水施工，充分发挥结构自防水的作用，同时设置外部防水层。外防水采用橡化沥青非固化防水涂料+聚脂胎聚合物改性沥青单面自粘防水卷材。防水细部构造方面，施工缝处采用钢板止水带，变形缝处采用中埋式橡胶止水带，侧墙、顶板外侧填双组份聚硫密封膏及防火堵料、泡沫塑料棒，底板下侧填充遇水膨胀止水条及防火堵料、泡沫塑料棒。同时考虑地面植被生长问题，顶板设置了钢筋混凝土隔根层，考虑回填施工有可能对防水层造成的破坏，在结构外侧粘贴聚乙烯板，采取各项措施保证管廊的防水效果。三、后期运营管理研究结合郑州综合管廊各管线单位的入廊情况及现场综合管理情况，在后期运营管理中应做好以下两点：（一）明确职责、规范制度明确运营单位与管线单位的分工，确定各自的职责及管理范围，在日常运营中相互配合，建立有效的沟通配合机制。由运营单位制定和完善各项管理制度，特别是制定突发事件处置和应急管理制度，确保综合管廊的正常运行。（二）形成运营共同体一是在技术保障方面，运营单位与管线单位进行专业技术方面的对接，形成一个运营共同体。根据相关的规范标准，运营单位与管线单位在巡查监控、保养维护、应急处置等方面互相交底，结合实际的设施及不同的市政管线，使用管廊内配套的消防、视频、标识、安全与报警、智能管理等系统，消除双方的技术盲区，实现在专业技术方面对接无障碍，形成技术保障一体化。二是在信息管理方面，运营单位与管线单位进行信息收集分析的对接，形成一个运营共同体。在各自的专用信息、协调管理和档案信息上进行交流，建立信息共享机制，统一搭建信息沟通协调平台，实现在信息上的无障碍对接，形成运营信息一体化。三是在管理标准方面，运营单位与管线单位进行制度规范方面的对接，形成一个运营共同体。在各项法规文件的指导下，共同组织制定运营维护的相关规章制度，明确各自的责、权、利，在规章制度方面达成共识，实现管廊和各市政管线的安全及高效运营，形成管理标准一体化[5]。四是在服务管理方面，运营单位与管线单位进行服务管理的对接，形成一个运营共同体，形成服务管理一体化。（三）建立智能化信息管理平台我国目前综合管廊建设进程不断加快，由于综合管廊的寿命期长、管线信息庞大，该工程建立综合管廊信息管理平台。智能化信息管理平台的建立可以基于两个层面：宏观层面是政府的综合管廊信息共享平台，主要是对各个综合管廊信息的收集、管理及共享，可以为各地综合管廊建设提供成功经验，为城市市政设施的规划建设、地下空间的综合开发等提供便利；微观层面是运营单位的管廊智能化运维管理平台，主要是利用先进的信息技术手段，对综合管廊整个寿命期的监控预警、资料管理等的系统化、精细化管控。结语：总的来说，城市地下综合管廊创新了集约化的市政管理模式，能够更好的开展公共服务，使人们的出行更便利、环境更宜居，提升了智慧城市的品质。郑州首座地下综合管廊工程的施工技术和运营管理新模式的探索与实践，保证施工的安全和质量，提升了运营管理和服务的水平，在城市发展方面发挥了积极作用。参考文献[1]赵国庆.城市地下综合管廊工程关键技