城市地下综合管廊施工技术及其要点

发表时间:2021/8/26   来源:《工程管理前沿》2021年7卷4月第12期   作者:李刘伟 包煜坤
[导读] 近年来,在城市化进程的推动下,各大城市交通建设快速发展,地下管线的数量不断增多。
        李刘伟、包煜坤
        中建二局土木工程集团有限公司   101101  北京
        摘要:近年来,在城市化进程的推动下,各大城市交通建设快速发展,地下管线的数量不断增多。为避免不同类型的地下管线发生冲突,可将之全部集中到综合管廊中。由于综合管廊深埋于地下,必须保证其防水效果,以免管廊渗漏,影响其功能的发挥。
        关键词:综合管廊;施工工艺;分析
引言
        从我国城市发展情况中能够看出,在市政建设初期,往往不会对城市地下管网需求量进行全面考虑,传统架空式和直埋式管线设计时,会出现道路重复开挖、架空线路密集等问题,增加了相关问题的出现概率。现阶段,综合管廊概念得到了普及应用,能够满足特殊区域的需求,并搭配地下通道、停车库等,增加了城市地下空间的利用率。但由于管廊设计较长,容易出现沉降问题,使得管廊沉降预防成为新的技术研究对象。
1 工程概况
        某城市地下综合管廊工程主要新建A道路、B道路两条地下综合管廊和支线综合管廊,总计2.08公里。管廊全部采用现浇施工,深埋段及节点采用明挖现浇法,共有1处顶推段,2口顶管井。管廊基槽标准段开挖深度7m-9m,回填覆土深度约5m。各岩土体的分布从上而下分别为素填土、粉质粘土、粗砂、残积砂质粘性土及全风化花岗岩。
2 地下综合管廊的综合概述分析
        对地下综合管廊系统进行了分析和总结。市政工程是保证建筑过程中形成有效空间的重要组成部分,对城市自身用于维持日常运作的“电力”“水利”“燃气”等资源进行集中管理,因此,地下综合管廊也被称为“综合管沟”。在后续发展过程中,地下综合管廊得到了显著提升,而传统的布局也使管道纵横交错,在影响城市自身形象的同时也增加了意外风险。由于“地铁”等地下项目的集中开展,对地下综合管廊进行有效配置,将全面提升其自有能力,保证其可在整体的维持过程中形成一个有力的“保证点”与“循环点”。在维持城市正常运作的前提下,利用综合管廊实现整体项目的有效发展。作为一个“多层次”“多结构”“多面化”的工程,在建设及拓展方面都具有不可替代的重要意义,也有效增加了城市的运转能力和荷载力,使城市的发展空间以及综合拓展呈现“集中”“高效”“环保”“可行”的特点。因此,在建设过程中,地下综合管廊系统可保证城市的正常运作及居民的正常生活,具有不可替代的作用。
3 城市地下综合管廊施工技术及其要点
        3.1 基槽施工
        根据设计图纸对维护桩中心线进行准确放样,及时了解施打范围内是否存在地下管线及构筑物;拉森钢板桩需逐根检查,若存在变形严重或连接锁口锈蚀,则必须剔除,待修整合格后方可使用,同时还需在锁口内涂油脂,以方便打入和拔出;采用带震动锤机的履带式挖土机对拉森钢板桩进行施打,施打时宜采用屏风式,将10-20根钢板桩成排插入导架内再施打;根据地质情况,每次施打深度宜为0.5—3.0m,板桩与板桩间锁口要密扣,打至设计标高,并确保开挖后入土深度不小于2m;施打期间,要随时测量拉森钢板桩的倾斜度,不得超过2%,如倾斜度过大,需拔起重打;施打完成后,应及时检查拉森钢板桩的止水性能,焊接修补漏水处,专人每天检查。若局部区段施工时沉降困难,采取引孔等辅助措施,确保钢板桩施工到位。


        3.2 盾构法
        盾构法是通过盾构起到保护作用,可对地层进行挖掘,并对挖出来的土进行转运,所有的操作都需有防护罩保护,以确保操作的顺利和安全。在实际操作中,使用这种施工方法之前,首先需对地下水的物质成分有明确的掌握和了解,防止在施工以后发生地面塌陷等现象。这种施工方式同样对施工人员的技术有要求,须有专业技能才可顺利操作,并且也是一种性价比较高的施工方法。采用这种盾构法施工也有非常明显的优势,机械化工作的效果水平较高,管理方便,组织结构简单,能够有效缩短施工工期,整个施工过程比较安全稳定。而且采用这种施工方式很少会出现沉降等施工问题,节奏及质量都便于控制,无须再进行降水处理,整个工程的投资成本也都能控制在合理范围内。该种施工技术的主要缺陷是难以灵活适应工程建设过程中的变化,在施工过程中,中期需消耗较大的费用,在采用这种技术时,若覆土深度不够,很难对地表的沉降问题进行控制,而且这种作业技术,如果是在曲线半径隧道中施工,那么施工难度也会较大。这种施工方式有一定的局限性,只能适用于特定的工程。
        3.3 明挖现浇法
        目前,综合管廊明挖现浇法在实际应用中仍占主导地位。明挖现浇法包括基坑工程和主体结构两部分,涉及软基处理、支护结构施工、土方开挖、钢筋绑扎、模板支护安装拆除、混凝土浇筑、防水施工;基坑回填等分项目。当地下综合管线廊道在土壤贫瘠、地质条件恶劣的地段修建时,应对管廊底部的地基进行处理。地基处理的常用方法有预压排水固结法、深层水泥搅拌桩法、高压旋喷桩法等。地下综合管廊工程一般分为若干结构段,在结构段之间设置伸缩缝。需要严格的地基沉降。一般不直接以处理后的地基作为管廊结构基础,通常采用桩基础,如灌注桩、PHC管桩。地下综合管廊是一窄长条形结构,这一结构特性也决定了其基坑形状与特点,其基坑具有较大的长宽比,长边效应较为明显。地下综合管廊基坑支护形式包括放坡开挖、土钉墙支护、钢板桩支护、SMW工法、灌注桩排桩支护等。对于地下水较为丰富的区域,基坑降排水方法包括集水明排、轻型井点降水、喷射井点降水等,必要时采用深层搅拌桩或高压旋喷注浆止水帷幕等基坑止水结构。
        3.4 顶管法
        本顶管工程设计2口顶管井。管接头采用D800顶管专用钢筋混凝土管,每节长2.5m,接口采用F型承插。竖井采用C40密实防水混凝土,抗渗等级p8。沉井底板采用补偿收缩混凝土浇筑,补偿收缩混凝土的膨胀剂量应通过试验确定,但不宜大于12%,在水中养护14d后的限制膨胀率不应小于0.015%,混凝土养护时间不小于28d。沉井封底素混凝土强度等级为C20。沉井采用HPB300级和HRB400级钢筋,顶管管节采用CRB550级钢筋。顶管管道管材采用顶管专用钢筋砼管,其外压荷载III级,采用C50密实性防水混凝土,抗渗等级P8。施工顺序:施工降水→沉井制作→井内土方开挖→沉井下沉→沉井外壁土方回填→沉井封底→安装顶管设备→钢筋混凝土管分节顶进→施工沉井内结构→土方回填。对位于较厚的砂层,透水性较强,顶管施工时,闷板揭开后水极易带动砂土涌入井内,造成周边地面沉降,故在沉井进出洞范围需增加φ500@400mm高压旋喷桩止水,沿顶管轴线方向加固2排,加固顶底标高以超出砂层1m控制;对圆形沉井,顶管顶进前方加固宽度为管道外侧两边各加固1m,顶管后背墙方向为保证顶进时井身不偏转方向,采用沿顶管轴线两侧扇形展开加固。
结束语
        地下综合管廊是21世纪新型城市市政基础设施建设现代化的重要标志之一。管廊虽小,别有洞天,城市地下综合管廊建设涉及建筑规划、岩土工程、结构工程、建筑材料、机械工程、自动化与信息化等众多学科。加强新兴技术与综合管廊建设全寿命周期管理相融合,促进我国城市地下综合管廊建设早日实现统一规划、协同设计、绿色建造、智慧运维。
参考文献
[1] 李育,李永江.包头地下综合管廊矩形顶管施工关键技术及地表变形特征[J].内蒙古科技大学学报,2020,39(3):289-293+299.
[2] 李云飞.城市地下综合管廊管理系统及施工技术分析[J].百科论坛电子杂志,2019,000(009):110.
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