综合管廊立体交叉口管线复合保护施工技术分析

文／彭永辉 沧海控股有限公司 浙江宁波 315100

引言：

综合管廊主要是于城市道路下方建造市政共用的一个通道，集燃气、供水、通信和电力为一体，保证地下资源和空间实现资源综合利用和共享。管道系统为城市发展建设必不可少的部分，以往直埋形式占用较多的地下空间，使得管线故障维护、扩容以及改造难度进一步提高，对路面产生极大破坏，容易引发道路安全事故。因此，综合管廊逐步成为了城市建设和发展的趋势，而怎样有效保护综合管廊立体交叉口管线，是当前需要解决的重要问题，本文就此展开研究。

1.综合管廊在国内外发展现状

1.1 国外建设现状

世界上第一个综合管廊源于法国巴黎，也叫做共同沟；1832 年巴黎开始规划大断面下水道系统，旨在改善城市居住环境，该管沟集聚了压缩空气管线、压缩管线、通信管线和自来水管线等，并于1833 年首次建成[1]。随着各国经济的不断发展，日本、德国以及英国等地也先后建设综合管廊。

1.2 国内发展现状

我国综合管廊建设起步相对较晚，第一条综合管廊建于北京天安门广场。当前，我国综合管廊仍然处于起步阶段，目前所建的综合管廊大多为新建工程，在维护和管理方面缺乏一定的经验，除了需要进一步完善相应的法律法规以外，还需要不断改善综合管廊在建设过程中的技术，尤其是综合管廊立体交叉口管线复合保护技术的更新和优化，本文对此展开探究。

2.综合管廊施工工艺流程

2.1 现场准备

施工前需要对路面情况进行综合勘察，若是路面下有雨水管、供给水管以及电缆等，就要配合相关单位来进行人工探挖，进一步明确地下管线位置，然后做好施工标记，防止施工过程中对管线造成损伤。同时，在对灌注桩进行施工之前，还需要对路面结构进行破除，将桩位毛石清理干净，随后更换填黏土便可以展开施工[2]。具体按照施工设计图纸，借助全站仪来对基坑支护桩轴线位置进行确定，通过石灰在地面上进行划线标示，将毛石清楚干净并开挖换填，完成后即可定位二次桩位轴线位置，由此就可以准备下一阶段的支护桩施工。综合管廊施工工艺流程见图1。

图1 综合管廊施工工艺流程

2.2 支护桩施工

按照审核完成的管廊设计图来确定基坑深度，可以借助钢筋混凝土桩作支护桩，控制好桩之间的间距，通过直螺纹进行连接。

2.3 旋挖灌注桩施工

具体施工工序：测设控制点-定位桩位坐标-准本旋挖钻机-下护筒-使用桩机进行钻孔-清孔-制作支护桩钢筋笼-混凝土灌注-养护。

2.4 横梁施工

按照施工图进行施工，设定好横梁长宽，若是开挖现场的土质是粉砂，且有丰富的地下水，就可以适当扩大横梁尺寸，旨在方便人工挖土操作还有混凝土、模板和横梁钢筋施工。在施工期间，可以与现场空间情况结合，人工掏土开挖横梁位，然后在通过簸箕对土方进行运送。在确定了横梁的标高和位置之后，可以同时向管廊南北两侧进行开挖，为了保护原管廊和人员安全，每组开挖人数位3 人，每次最多推进0.5m 左右，随后观察原管廊的稳定性以及两侧土体的情况，确认稳定后才能继续开挖。要想降低开挖过程中对管廊的影响，可以选择14 号(140mmx60mmx8mm)槽钢作制定的方框和厚约15mm 的层板作简易支撑，槽钢之间可以借助12 号螺栓来进行连接，焊接可以选择16 号圆钢[3]，在完成横梁施工后，需要继续下一步基坑土体的施工，此时横梁下方会形成一个临坡面，且无任何支护，基坑就容易出现垮塌现象。基于此，为了能对该部分土体进行有效控制，可以在开挖横梁位土体时，顺着横梁的方向，每间隔500mm 就可以在梁底土体打入钢管，同时向其中注入水泥浆[4]。

2.5 格构柱施工

在进行格构柱施工的过程中，主要以现场制作为主，按照现场实测来获取每根格构柱的实际长度，随后对格构柱进行深加工，保证其刚度、尺寸能够满足施工要求。按照设计图纸和现场测量，确定格构柱的最终高度，为了保证格构柱和原有管廊之间能够实现无缝衔接，且有较强的支撑作用，在制作格构柱的过程中，需要进行分段制作，即上段和下段，通常下段长度和上段长度相比较更长，确定好分段长度后，先对下段进行吊装，此时原管廊和下段格构柱之间就会产生一定间隙，该部分则用上段进行安装。两段格构柱安装完成后，中间也会产生间隙，此时就可以把该间隙在格构柱四角做临时楔紧，选择和格构柱型号相同的角钢来对两段格构柱作有效焊接连结；在焊接过程中，需要保证两段搭接的实际长度满足施工要求，达到满焊为止[5]。完成焊接连接后，取出格构柱侧面的千斤顶，按照施工顺序进行重复施工，直到全部格构柱都完成施工。

按照土方开挖施工顺序，完成土方开挖后，会在原有管廊下方形成一个岛式核心土，这部分土体会对管廊起到较强的支撑作用，所以在进行格构柱施工期间，不能对土方进行过度开挖，而是要对格构柱和格构柱基础进行分类开挖和施工。详情见图2。

图2 格构柱分区布置

2.6 BIM 勘测技术在管廊施工中的应用

勘测BIM 技术能够进行三维可视化的分析，尤其是在施工方案的设计期间，工作人员就可以通过管线和现场环境三维可视化演示，选择相应的施工方案，可以规避核心设施和管网。同时，与三维地质体相结合能够对不同施工方案和线路进行综合分析，有效规避不良地质问题造成的施工事故。

通常情况下，综合管廊往往需要穿过建筑物、道路等较为复杂的环境，特别是位于人口密集区域，选择暗挖还是明挖都需要有大量基础数据来进行支撑，选择支护方案是施工的重点。勘测BIM 技术能够综合信息数据、碰撞检查和可视化分析，各个专业领域的人员均能够在设计时期完成协同分工，使得设计方案的适用性和精细化得到提升，降低了施工期间因为地质因素、环境因素而导致的造价变动。综合管廊立体交叉口管线保护施工难度较大，需要大量丰富的地质资料作为基础依据，特别是交叉口隧道暗挖施工，对于开挖时管线障碍、硬质夹层等有较高要求。借助勘测BIM 技术能够保证现场施工的安全性，勘察人员可以在后期服务中通过BIM 技术来完成地质条件检验、技术交底等相关工作。借助三维模型进行交底，可以让现场施工人员进一步了解不利地层分布和地质条件，保证施工顺利进行。此外，还可以积极引入BIM 信息集成平台进行管理，BIM 信息集成平台能够精确集成并深化管廊设计模型，同时还能够对管廊施工、各个构件属性等信息进行快速查看，深度应用该平台，能够有效结合质量安全、工期管理、生产管理等模快，给现场施工管理提供扎实的技术支撑。通过电梯监控、塔吊监控等方式来实现自动化施工监测，该平台还能够有效集成各个部门的管理数据，从而形成每天、每周、每月的数据生产和分析，给工期管理和生产管理提供一定的数据参考。此外，现场监控还可以通过录像、人员拍照以及AI 抓拍等形式来对重要数据进行保存，可以形成质量安全管理的数据报表，给综合管廊施工安全提供重要依据。

3.综合管廊立体交叉口管线复合保护施工技术分析

3.1 保护方案选择

因为高压电缆具有一定特殊性，电缆的外层绝缘体要进行特殊保护，确保施工期间的绝缘体不被破坏，可以通过安装钢桁架木架来保护高压电缆。通常情况下，其中一条供水管会和综合管廊紧邻，且钢管本身自重较大，保证正常使用的情况下，需要内部水提供一定荷载，若是在开挖基坑后供水管实际跨度在15m 以上，且稳定性不符合钢结构设计的相关规范和要求，就需要在钢管的中部使用格构柱来进行支撑，从而对挠度进行控制，设置好格构柱架设的实际间距[6]。另一供水管主要在立体交叉部位外围，可以按照设计要求来使用混凝土对其进行保护；同时，弱点位置一般在高压电缆的上方，可以在钢桁架的上方设置支架来进行直接保护，支架架设的最佳间距在7m。

3.2 基坑支护形式

按照管线保护方式以及场地条件，基坑支护要保证变形度，可以通过钻孔排桩的形式来进行操作，同时在基坑中设置支撑结构，支护桩可以借助混凝土长螺旋的形式来进行罐注成桩。按照基坑深度来设置钢管的支撑长度，通常钢支撑的实际长度较长，为了确保钢支撑能够符合钢结构的设计规范挠度标准，可以在横支撑的下方设置一个格构立柱，格构立柱和钢支撑间则可以通过托板进行焊接，随后就可以展开基坑开挖操作。这种钻孔排桩的内支撑支护手段有较好的稳定性，且可以控制相对移位，对于管线起到良好的保护作用。

3.3 电缆保护

以设计图纸为基础展开，在满足施工标准的情况下，可以在交叉口处开挖25m 宽、10m 深的一个基坑，借助钢桁架来保护电缆，因为桁架有着施工简便、承载力较高、跨度较大和自重轻等优势[7]。具体电缆保护如下：由于桁架钢材施工需要在管廊中进行焊接，要想防止焊接的时候焊渣四处飞溅到高压电缆上，导致电缆烫伤，就需要在进行桁架施工的时候借助木模板来对电缆进行保护。模板最佳厚度在1.5cm 左右，高度和宽度最好在65cm 左右，将防火油漆涂于模板表层。要想避免拆除管廊电缆支架后电缆发生塌陷情况，就需要在保护膜的里侧设置一层木格栅，可以避免电缆收到过度拉扯而破坏。在桁架两侧以及底部完成焊接之后，就需要由专门的人员将电缆向桁架中进行迁移，随后对顶部进行焊接和封闭。为了防止电缆在日照和雨淋的侵蚀下出现绝缘层老化，对电缆线造成损伤，就需要在迁移电缆线后借助3mm 厚的钢板来对桁架进行包裹，可以有效保护好电缆线。在完成桁架支撑施工后，可以借助破碎机来将路面综合管廊的侧墙、顶板来进行破除，并使用挖机配合人工清理现场的废渣，在破除底板的时候，工作人员要小心桁架所处位置，防止影响了桁架的整体稳定性。一直到完成管廊施工后，才可以拆除并切割桁架，然后由专业人员来移回高压电缆的位置，由此整个电缆保护工作就已完成。

3.4 弱电保护

管廊最顶面的弱电电缆属于通信电缆，外侧设置钢套管来进行保护，因此不用考虑电缆外层的保护。还没有破除管廊之前，可以在管廊顶板架设上电缆支架，开外管廊的时候可以使用边挖边支方法来进行施工，每开挖7m 设置1 个相应的钢管支架，确保支架搭设能够符合相关要求和规范[8]。可以在支架两端设置围栏，防止无关人员误入到了桁架顶面，在破除管廊后则可以把相应的支架向破除管廊内的钢桁架上进行移动。

3.5 格构柱保护

格构柱共用能够在一定程度上节省施工成本，且可以有效控制工期，在施工期间降低格构柱数量，保证了施工操作空间，有助于管廊施工。安装好格构柱之后，开挖牛腿位置土体，具体开挖尺寸以牛腿各边向外扩约30cm 最佳，确保牛腿可以顺利与格构柱完成焊接。牛腿局部开挖结束后，就可以进行牛腿安装焊接，在焊接时借助木板来将供水管和焊点相隔开，避免焊接期间对供水管造成破坏，是的施工进度和供水管使用受到影响，此外，供水管还可以按照设计要求借助外包混凝土来进行强化保护。

4.经济成本对比分析

和其他保护方式相比，钢桁架保护有较大的优势，该方式在一定程度上降低电缆使用数量，节省了电缆沟的施工工序，还节约了人力和物力，可以有效控制好经济成本。供水管是按照现场实际情况来选择并制定格构柱牛腿支撑、混凝土外包保护方式；弱电主要是借助钢桁架来进行保护，可以简化整体的施工工序，使得施工现场的材料使用率进一步提高，有助于工程造价的控制。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减少，同时也可以保证施工安全，减少人力物力的投入，施工装备的时间进一步缩短，促使施工质量进一步提高。具体保护成本分析见表1。

表1 保护成本分析表

结语：

综上所述，综合管廊整体施工难度较大，尤其是遇到交叉口施工时，除了要保证管廊施工质量以外，还要保护好交叉口的管线。本文对交叉口管线保护方式进行分析，钢桁架保护较之于常规的保护方式而言，更具有经济性；供水管则要按照现场实际情况，综合施工要求来制定格构柱牛腿支撑和混凝土外包的形式来进行保护，能够促使施工工序得到简化，从而控制工期，提高施工质量。