綜合管廊立體交叉口管線復合保護施工技術分析

文／彭永輝 滄?？毓捎邢薰?浙江寧波 315100

引言：

綜合管廊主要是于城市道路下方建造市政共用的一個通道，集燃氣、供水、通信和電力為一體，保證地下資源和空間實現資源綜合利用和共享。管道系統為城市發展建設必不可少的部分，以往直埋形式占用較多的地下空間，使得管線故障維護、擴容以及改造難度進一步提高，對路面產生極大破壞，容易引發道路安全事故。因此，綜合管廊逐步成為了城市建設和發展的趨勢，而怎樣有效保護綜合管廊立體交叉口管線，是當前需要解決的重要問題，本文就此展開研究。

1.綜合管廊在國內外發展現狀

1.1 國外建設現狀

世界上第一個綜合管廊源于法國巴黎，也叫做共同溝；1832 年巴黎開始規劃大斷面下水道系統，旨在改善城市居住環境，該管溝集聚了壓縮空氣管線、壓縮管線、通信管線和自來水管線等，并于1833 年首次建成[1]。隨著各國經濟的不斷發展，日本、德國以及英國等地也先后建設綜合管廊。

1.2 國內發展現狀

我國綜合管廊建設起步相對較晚，第一條綜合管廊建于北京天安門廣場。當前，我國綜合管廊仍然處于起步階段，目前所建的綜合管廊大多為新建工程，在維護和管理方面缺乏一定的經驗，除了需要進一步完善相應的法律法規以外，還需要不斷改善綜合管廊在建設過程中的技術，尤其是綜合管廊立體交叉口管線復合保護技術的更新和優化，本文對此展開探究。

2.綜合管廊施工工藝流程

2.1 現場準備

施工前需要對路面情況進行綜合勘察，若是路面下有雨水管、供給水管以及電纜等，就要配合相關單位來進行人工探挖，進一步明確地下管線位置，然后做好施工標記，防止施工過程中對管線造成損傷。同時，在對灌注樁進行施工之前，還需要對路面結構進行破除，將樁位毛石清理干凈，隨后更換填黏土便可以展開施工[2]。具體按照施工設計圖紙，借助全站儀來對基坑支護樁軸線位置進行確定，通過石灰在地面上進行劃線標示，將毛石清楚干凈并開挖換填，完成后即可定位二次樁位軸線位置，由此就可以準備下一階段的支護樁施工。綜合管廊施工工藝流程見圖1。

圖1 綜合管廊施工工藝流程

2.2 支護樁施工

按照審核完成的管廊設計圖來確定基坑深度，可以借助鋼筋混凝土樁作支護樁，控制好樁之間的間距，通過直螺紋進行連接。

2.3 旋挖灌注樁施工

具體施工工序：測設控制點-定位樁位坐標-準本旋挖鉆機-下護筒-使用樁機進行鉆孔-清孔-制作支護樁鋼筋籠-混凝土灌注-養護。

2.4 橫梁施工

按照施工圖進行施工，設定好橫梁長寬，若是開挖現場的土質是粉砂，且有豐富的地下水，就可以適當擴大橫梁尺寸，旨在方便人工挖土操作還有混凝土、模板和橫梁鋼筋施工。在施工期間，可以與現場空間情況結合，人工掏土開挖橫梁位，然后在通過簸箕對土方進行運送。在確定了橫梁的標高和位置之后，可以同時向管廊南北兩側進行開挖，為了保護原管廊和人員安全，每組開挖人數位3 人，每次最多推進0.5m 左右，隨后觀察原管廊的穩定性以及兩側土體的情況，確認穩定后才能繼續開挖。要想降低開挖過程中對管廊的影響，可以選擇14 號(140mmx60mmx8mm)槽鋼作制定的方框和厚約15mm 的層板作簡易支撐，槽鋼之間可以借助12 號螺栓來進行連接，焊接可以選擇16 號圓鋼[3]，在完成橫梁施工后，需要繼續下一步基坑土體的施工，此時橫梁下方會形成一個臨坡面，且無任何支護，基坑就容易出現垮塌現象?；诖?，為了能對該部分土體進行有效控制，可以在開挖橫梁位土體時，順著橫梁的方向，每間隔500mm 就可以在梁底土體打入鋼管，同時向其中注入水泥漿[4]。

2.5 格構柱施工

在進行格構柱施工的過程中，主要以現場制作為主，按照現場實測來獲取每根格構柱的實際長度，隨后對格構柱進行深加工，保證其剛度、尺寸能夠滿足施工要求。按照設計圖紙和現場測量，確定格構柱的最終高度，為了保證格構柱和原有管廊之間能夠實現無縫銜接，且有較強的支撐作用，在制作格構柱的過程中，需要進行分段制作，即上段和下段，通常下段長度和上段長度相比較更長，確定好分段長度后，先對下段進行吊裝，此時原管廊和下段格構柱之間就會產生一定間隙，該部分則用上段進行安裝。兩段格構柱安裝完成后，中間也會產生間隙，此時就可以把該間隙在格構柱四角做臨時楔緊，選擇和格構柱型號相同的角鋼來對兩段格構柱作有效焊接連結；在焊接過程中，需要保證兩段搭接的實際長度滿足施工要求，達到滿焊為止[5]。完成焊接連接后，取出格構柱側面的千斤頂，按照施工順序進行重復施工，直到全部格構柱都完成施工。

按照土方開挖施工順序，完成土方開挖后，會在原有管廊下方形成一個島式核心土，這部分土體會對管廊起到較強的支撐作用，所以在進行格構柱施工期間，不能對土方進行過度開挖，而是要對格構柱和格構柱基礎進行分類開挖和施工。詳情見圖2。

圖2 格構柱分區布置

2.6 BIM 勘測技術在管廊施工中的應用

勘測BIM 技術能夠進行三維可視化的分析，尤其是在施工方案的設計期間，工作人員就可以通過管線和現場環境三維可視化演示，選擇相應的施工方案，可以規避核心設施和管網。同時，與三維地質體相結合能夠對不同施工方案和線路進行綜合分析，有效規避不良地質問題造成的施工事故。

通常情況下，綜合管廊往往需要穿過建筑物、道路等較為復雜的環境，特別是位于人口密集區域，選擇暗挖還是明挖都需要有大量基礎數據來進行支撐，選擇支護方案是施工的重點?？睖yBIM 技術能夠綜合信息數據、碰撞檢查和可視化分析，各個專業領域的人員均能夠在設計時期完成協同分工，使得設計方案的適用性和精細化得到提升，降低了施工期間因為地質因素、環境因素而導致的造價變動。綜合管廊立體交叉口管線保護施工難度較大，需要大量豐富的地質資料作為基礎依據，特別是交叉口隧道暗挖施工，對于開挖時管線障礙、硬質夾層等有較高要求。借助勘測BIM 技術能夠保證現場施工的安全性，勘察人員可以在后期服務中通過BIM 技術來完成地質條件檢驗、技術交底等相關工作。借助三維模型進行交底，可以讓現場施工人員進一步了解不利地層分布和地質條件，保證施工順利進行。此外，還可以積極引入BIM 信息集成平臺進行管理，BIM 信息集成平臺能夠精確集成并深化管廊設計模型，同時還能夠對管廊施工、各個構件屬性等信息進行快速查看，深度應用該平臺，能夠有效結合質量安全、工期管理、生產管理等?？?，給現場施工管理提供扎實的技術支撐。通過電梯監控、塔吊監控等方式來實現自動化施工監測，該平臺還能夠有效集成各個部門的管理數據，從而形成每天、每周、每月的數據生產和分析，給工期管理和生產管理提供一定的數據參考。此外，現場監控還可以通過錄像、人員拍照以及AI 抓拍等形式來對重要數據進行保存，可以形成質量安全管理的數據報表，給綜合管廊施工安全提供重要依據。

3.綜合管廊立體交叉口管線復合保護施工技術分析

3.1 保護方案選擇

因為高壓電纜具有一定特殊性，電纜的外層絕緣體要進行特殊保護，確保施工期間的絕緣體不被破壞，可以通過安裝鋼桁架木架來保護高壓電纜。通常情況下，其中一條供水管會和綜合管廊緊鄰，且鋼管本身自重較大，保證正常使用的情況下，需要內部水提供一定荷載，若是在開挖基坑后供水管實際跨度在15m 以上，且穩定性不符合鋼結構設計的相關規范和要求，就需要在鋼管的中部使用格構柱來進行支撐，從而對撓度進行控制，設置好格構柱架設的實際間距[6]。另一供水管主要在立體交叉部位外圍，可以按照設計要求來使用混凝土對其進行保護；同時，弱點位置一般在高壓電纜的上方，可以在鋼桁架的上方設置支架來進行直接保護，支架架設的最佳間距在7m。

3.2 基坑支護形式

按照管線保護方式以及場地條件，基坑支護要保證變形度，可以通過鉆孔排樁的形式來進行操作，同時在基坑中設置支撐結構，支護樁可以借助混凝土長螺旋的形式來進行罐注成樁。按照基坑深度來設置鋼管的支撐長度，通常鋼支撐的實際長度較長，為了確保鋼支撐能夠符合鋼結構的設計規范撓度標準，可以在橫支撐的下方設置一個格構立柱，格構立柱和鋼支撐間則可以通過托板進行焊接，隨后就可以展開基坑開挖操作。這種鉆孔排樁的內支撐支護手段有較好的穩定性，且可以控制相對移位，對于管線起到良好的保護作用。

3.3 電纜保護

以設計圖紙為基礎展開，在滿足施工標準的情況下，可以在交叉口處開挖25m 寬、10m 深的一個基坑，借助鋼桁架來保護電纜，因為桁架有著施工簡便、承載力較高、跨度較大和自重輕等優勢[7]。具體電纜保護如下：由于桁架鋼材施工需要在管廊中進行焊接，要想防止焊接的時候焊渣四處飛濺到高壓電纜上，導致電纜燙傷，就需要在進行桁架施工的時候借助木模板來對電纜進行保護。模板最佳厚度在1.5cm 左右，高度和寬度最好在65cm 左右，將防火油漆涂于模板表層。要想避免拆除管廊電纜支架后電纜發生塌陷情況，就需要在保護膜的里側設置一層木格柵，可以避免電纜收到過度拉扯而破壞。在桁架兩側以及底部完成焊接之后，就需要由專門的人員將電纜向桁架中進行遷移，隨后對頂部進行焊接和封閉。為了防止電纜在日照和雨淋的侵蝕下出現絕緣層老化，對電纜線造成損傷，就需要在遷移電纜線后借助3mm 厚的鋼板來對桁架進行包裹，可以有效保護好電纜線。在完成桁架支撐施工后，可以借助破碎機來將路面綜合管廊的側墻、頂板來進行破除，并使用挖機配合人工清理現場的廢渣，在破除底板的時候，工作人員要小心桁架所處位置，防止影響了桁架的整體穩定性。一直到完成管廊施工后，才可以拆除并切割桁架，然后由專業人員來移回高壓電纜的位置，由此整個電纜保護工作就已完成。

3.4 弱電保護

管廊最頂面的弱電電纜屬于通信電纜，外側設置鋼套管來進行保護，因此不用考慮電纜外層的保護。還沒有破除管廊之前，可以在管廊頂板架設上電纜支架，開外管廊的時候可以使用邊挖邊支方法來進行施工，每開挖7m 設置1 個相應的鋼管支架，確保支架搭設能夠符合相關要求和規范[8]?？梢栽谥Ъ軆啥嗽O置圍欄，防止無關人員誤入到了桁架頂面，在破除管廊后則可以把相應的支架向破除管廊內的鋼桁架上進行移動。

3.5 格構柱保護

格構柱共用能夠在一定程度上節省施工成本，且可以有效控制工期，在施工期間降低格構柱數量，保證了施工操作空間，有助于管廊施工。安裝好格構柱之后，開挖牛腿位置土體，具體開挖尺寸以牛腿各邊向外擴約30cm 最佳，確保牛腿可以順利與格構柱完成焊接。牛腿局部開挖結束后，就可以進行牛腿安裝焊接，在焊接時借助木板來將供水管和焊點相隔開，避免焊接期間對供水管造成破壞，是的施工進度和供水管使用受到影響，此外，供水管還可以按照設計要求借助外包混凝土來進行強化保護。

4.經濟成本對比分析

和其他保護方式相比，鋼桁架保護有較大的優勢，該方式在一定程度上降低電纜使用數量，節省了電纜溝的施工工序，還節約了人力和物力，可以有效控制好經濟成本。供水管是按照現場實際情況來選擇并制定格構柱牛腿支撐、混凝土外包保護方式；弱電主要是借助鋼桁架來進行保護，可以簡化整體的施工工序，使得施工現場的材料使用率進一步提高，有助于工程造價的控制。一般而言，交叉口施工工期大概在45 天左右，施工工作面得到大幅減少，同時也可以保證施工安全，減少人力物力的投入，施工裝備的時間進一步縮短，促使施工質量進一步提高。具體保護成本分析見表1。

表1 保護成本分析表

結語：

綜上所述，綜合管廊整體施工難度較大，尤其是遇到交叉口施工時，除了要保證管廊施工質量以外，還要保護好交叉口的管線。本文對交叉口管線保護方式進行分析，鋼桁架保護較之于常規的保護方式而言，更具有經濟性；供水管則要按照現場實際情況，綜合施工要求來制定格構柱牛腿支撐和混凝土外包的形式來進行保護，能夠促使施工工序得到簡化，從而控制工期，提高施工質量。