胡君，謝菲，趙世強(qiáng)

（北京建筑大學(xué)，北京 100044）

現(xiàn)澆與預(yù)制城市綜合管廊的綜合對(duì)比分析

胡君，謝菲，趙世強(qiáng)

（北京建筑大學(xué)，北京 100044）

綜合管廊在城市地下空間的利用、對(duì)自然災(zāi)害的抵御能力、溝內(nèi)各管線后期的養(yǎng)護(hù)、有效解決拉鏈路問題等方面，有著傳統(tǒng)管線埋設(shè)方式所無法比擬的優(yōu)勢(shì)。因此，國內(nèi)越來越多的大中型城市都開始嘗試綜合管廊的建設(shè)試驗(yàn)和規(guī)劃，綜合管廊建設(shè)已成為現(xiàn)代化建設(shè)的大勢(shì)所趨。已建成的綜合管廊按照工藝的不同，分為現(xiàn)澆和預(yù)制兩種。論文從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、施工和經(jīng)濟(jì)效益三個(gè)方面，對(duì)現(xiàn)澆綜合管廊和預(yù)制綜合管廊進(jìn)行了綜合對(duì)比分析，為工程結(jié)構(gòu)選型提供系統(tǒng)的技術(shù)支撐。

1 引言

綜合管廊是建設(shè)于城市地下用于容納二類及以上城市工程管線的建筑物及附屬設(shè)施[1]。按工程規(guī)模、管廊尺寸、地質(zhì)條件和功能（給水、雨水、污水、再生水、天然氣、熱力、電力、通信等）的要求，目前投入建設(shè)和使用的綜合管廊分現(xiàn)澆和預(yù)制兩種。現(xiàn)澆是綜合管廊的主要結(jié)構(gòu)形式，比較有代表性的現(xiàn)澆綜合管廊[2～5]包括1958年在北京天安門廣場下建造的一條寬4.0m、高3.0m、埋深7.0～8.0m、長1km的綜合管廊，內(nèi)收電力、電信、暖氣等管線。1990年，天津市在新客站建設(shè)寬約2.5m的綜合管廊，用于收容上下水道電力、電纜等管線。1994年，上海浦東新區(qū)張楊路人行道下建造了2條寬5.9m、高2.6m，雙孔各長5.6km，共11.2km的支管綜合管廊，收容煤氣通信、上水、電力等管線，它是我國第一條較具規(guī)模并已投入運(yùn)營的綜合管廊。 2006年底，上海的嘉定安亭新鎮(zhèn)地區(qū)也建成了全長7.5km的地下管線綜合管廊；另外在松江新區(qū)也有一條長1km，集所有管線于一體的地下管線綜合管廊。2003年底，在廣州大學(xué)城建成了全長17.4km，斷面尺寸為7.0m×2.8m的地下綜合管廊；也是迄今為止國內(nèi)已建成并投入運(yùn)營，單條距離最長，規(guī)模最大的綜合管廊。預(yù)制綜合管廊工程[6～10]在中國起步較晚，但也在多個(gè)大型工程中得到應(yīng)用，比如上海世博園區(qū)預(yù)制預(yù)應(yīng)力綜合管廊工程、沈陽市渾南新城地下綜合管廊項(xiàng)目、廣州地鐵6.0m×4.3m矩形頂管工程、武漢軌道交通3號(hào)線宗關(guān)站出入口等。為了區(qū)別兩種結(jié)構(gòu)形式對(duì)不同工程的適用性，為工程結(jié)構(gòu)選型提供系統(tǒng)的技術(shù)支撐，本文以晉江市湖光西路現(xiàn)澆綜合管廊工程和吉首市預(yù)制綜合管廊工程為背景，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)、施工和經(jīng)濟(jì)效益三個(gè)方面對(duì)現(xiàn)澆綜合管廊和預(yù)制綜合管廊進(jìn)行了綜合對(duì)比分析。

2 工程概況

晉江市湖光西路綜合管廊工程為晉江市湖光西路石鼓片區(qū)市政配套項(xiàng)目的一部分，位于湖光西路（世紀(jì)大道～南山路段）南側(cè)的道路機(jī)非分隔帶下。綜合管溝總長為728.18m，采用矩形單孔整體現(xiàn)澆的鋼筋混凝土箱體結(jié)構(gòu)。綜合管廊的箱體頂面距道路（機(jī)動(dòng)車道外側(cè)道路側(cè)石下路面標(biāo)高）約1.5m～3.05m。

吉首市綜合管廊工程位于吉首市世紀(jì)大道。綜合管廊工程起點(diǎn)位于世紀(jì)大道與科技園路交叉口南端，終點(diǎn)位于世紀(jì)大道跨河橋梁北端道路正中，布置在道路下方。綜合管廊全場3720m，采用矩形單孔預(yù)制鋼筋混凝土箱體結(jié)構(gòu)。綜合管廊全場現(xiàn)狀路幅寬度 41.5 m，其中行車道寬度 33.0 m，人行道寬度 2.0m×4.0m，路面為水泥混凝土路面。

3 設(shè)計(jì)對(duì)比

工程設(shè)計(jì)受到項(xiàng)目規(guī)劃、周圍場地環(huán)境、工程地質(zhì)條件、工期、成本和使用功能的限制，因此設(shè)計(jì)應(yīng)該在綜合考慮上述各因素后給出最理想的設(shè)計(jì)方案。下面根據(jù)各因素對(duì)預(yù)制與現(xiàn)澆綜合管廊影響的對(duì)比進(jìn)行詳細(xì)的說明。

3.1 斷面設(shè)計(jì)

晉江市湖光西路綜合管廊工程采用的矩形單倉現(xiàn)澆綜合管廊截面尺寸為4.5m×4.35m，底板厚為0.4m，側(cè)壁和頂板的厚度為0.35m。全長728.18m共分成28段，最長段的長度為28.0m，最短段的長度為24.0m。管廊采用C30防水混凝土，抗?jié)B等級(jí)為W8，鋼筋采用R235和HRP335鋼筋。綜合管廊容納的管線包括給水管（預(yù)留中水管）、10kV及110kV電力電纜、電信和有線電視等電纜。

吉首市綜合管廊工程采用的矩形單倉預(yù)制綜合管廊截面尺寸為3.6m×3.0m，壁厚0.3m，全長3720m共分為1488段，采用2.5m的標(biāo)準(zhǔn)段長度。管廊采用C40商品混凝土和HRB400鋼筋。綜合管廊容納的管線包括DN600以下的給水管和中水回用管、網(wǎng)絡(luò)、電視及電信電纜和電力電纜。

3.2 平面線形布置與管節(jié)間的連接方式

晉江市湖光西路綜合管廊箱體在縱斷面上與道路斷面基本一致，只有在箱體頂面有雨水管時(shí)，為民協(xié)調(diào)雨水支管與箱體的豎向位置，箱體頂面的標(biāo)高適當(dāng)降低，進(jìn)行避讓雨水支管，箱體頂面設(shè)置了進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口、投料口、事故排水口等預(yù)留孔洞。箱體側(cè)面設(shè)置了線纜分支口，向外凸出，以方便電力電纜，通信電纜等進(jìn)入，引出綜合管溝之用。在箱體的底板上設(shè)置集水坑，為方便箱體內(nèi)的積水排除；另外在箱體中間設(shè)置了防火墻，將箱體分為不同的防火分區(qū)，以滿足封閉結(jié)構(gòu)的防火需求。

吉首市綜合管廊工程采用預(yù)制施工工藝，布置在人行道的下方，施工中存在高差、轉(zhuǎn)角、曲線施工等問題。模板標(biāo)準(zhǔn)多樣化、場地地下水位基本與管廊底持平，而最高地下水位高于廊底1.00m，接口防水防滲效果要求高，場區(qū)地下水和環(huán)境土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性。

3.3 性能指標(biāo)

3.3.1 防水性能對(duì)比

晉江市湖光西路綜合管廊不同澆筑段之間留10mm的施工縫。施工縫防水做法是鋼板止水帶的方法，接頭采用熱接，不得重疊，接縫做到平整、牢固，不得出現(xiàn)裂口和脫膠現(xiàn)象，保證止水帶中心線和變形縫中心線保持重合。這種防水做法對(duì)焊接要求高，在長期有水的環(huán)境中容易發(fā)生銹蝕而影響防水性能。

吉首市綜合管廊不同管節(jié)之間采用正壓式柔性啟口連接，接縫處安裝雙楔形遇水膨脹橡膠圈，在承插企口處粘貼高聚乙烯炮沫板，虹吸口注雙組份聚硫膠，最后在綜合管廊企口縫隙外表面粘貼橡膠止水片。遇水膨脹橡膠圈在管廊內(nèi)部滲水時(shí)會(huì)第一時(shí)間做出響應(yīng)。粘貼的高聚乙烯泡沫板能防止水體的層間滲漏，外貼的橡膠止水片防止環(huán)境中的水滲入管廊，多重防水措施共同作用提高了綜合管廊的防水性能。

3.3.2 抗干擾性

晉江市湖光西路綜合管廊不同管節(jié)之間采用現(xiàn)澆剛性連接，結(jié)構(gòu)整體性好，在外部荷載作用或發(fā)生地基不均勻沉降時(shí)，管廊作為一個(gè)整體抵抗外力作用。但是接縫處容易出現(xiàn)挫裂變形，影響管廊的使用性能。吉首市綜合管廊不同管節(jié)之間采用柔性啟口連接，在外部荷載作用或發(fā)生地基不均勻沉降時(shí)，啟口能適應(yīng)0.2?！?0.5。的轉(zhuǎn)角，使各管節(jié)平均分?jǐn)偸芰妥冃?，提高抗干擾性能。

4 施工工法對(duì)比

4.1 施工方法的選擇

晉江市湖光西路綜合管廊采用現(xiàn)場明挖施工，場地開挖平整后鋪設(shè)C15素混凝土墊層，箱體底板下位于填方區(qū)或雜填土、素填土及粉質(zhì)粘土?xí)r，墊層改為300mm的C20素混凝土基礎(chǔ)，下方采用砂夾石基礎(chǔ)加固，加固的寬度為混凝土基礎(chǔ)外300mm，向下按1:2放坡，直到穩(wěn)定的殘積砂質(zhì)黏性土下500mm。

吉首市綜合管廊工程采用明挖，開挖好的溝槽底標(biāo)高400mm處清理干凈、平整、振動(dòng)碾壓密實(shí)，溝底處理完成后，依照施工圖紙對(duì)溝底進(jìn)行放線。用施工線放出墊層的邊線，鋪設(shè)200m厚碎石層，碎石層寬度比綜合管廊每側(cè)超出100mm且平整壓實(shí)。澆筑200mm厚的C20素混凝土墊層，在墊層鋪設(shè)前，應(yīng)做耐力測(cè)試，保證地基有足夠承載力。

4.2 施工組織設(shè)計(jì)

晉江市湖光西路現(xiàn)澆綜合管廊的施工過程：場地平整→拉森鋼板樁打入→抽取地下水→溝槽開挖和支護(hù)→墊層澆筑→底板鋼筋→底板模具→底板混凝土澆筑→施工縫處理→側(cè)墻和頂板鋼筋→側(cè)墻和頂板混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)→拆模。

吉首市預(yù)制綜合管廊的施工過程：吊裝前車輛及吊具的檢查及維護(hù) → 構(gòu)件的運(yùn)輸，進(jìn)場時(shí)外觀檢查→ 根據(jù)現(xiàn)場，確定好吊車的位置并支腿 → 混凝土墊層上面放好綜合管廊安裝軸線，與構(gòu)件安裝邊線 →裝卸工在構(gòu)件插口裝好楔形膠條，掛鉤，起吊 → 以構(gòu)件的安裝線對(duì)準(zhǔn)施工安裝軸線，定位 → 綜合管廊車 安裝就位 →檢查綜合管廊的整體平整度和垂直度→ 綜合管廊接口處防水處理 → 就位檢查合格后進(jìn)行下一構(gòu)件的起吊。

詳細(xì)地分析施工過程可以發(fā)現(xiàn)，預(yù)制技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)。

1）將現(xiàn)場的支模澆筑過程放在了工廠進(jìn)行統(tǒng)一的生產(chǎn)，減掉了多次支模、多次澆筑的麻煩，提高了生產(chǎn)效率。

2） 批量生產(chǎn)，保證了產(chǎn)品規(guī)格質(zhì)量的統(tǒng)一。工廠化生產(chǎn)，增加了蒸汽養(yǎng)護(hù)的步驟，提高了綜合管廊的生產(chǎn)效率。

3）基坑開挖和管廊安裝可以同步進(jìn)行，一般安裝完3～5節(jié)即可回填覆土，提高施工速度，降低對(duì)周圍環(huán)境的影響。

4）雨天、霜凍、地下水位高等不利環(huán)境因素都不會(huì)對(duì)施工造成影響。

現(xiàn)澆工藝在我國的生產(chǎn)應(yīng)用更加廣泛，相較于預(yù)制工藝生產(chǎn)安裝速度快等特點(diǎn)，現(xiàn)澆具有的優(yōu)勢(shì)包括：

1）截面變化靈活，可以根據(jù)箱涵設(shè)計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場支模澆筑生產(chǎn)；

2）原地施工，減掉了預(yù)制工法需要運(yùn)輸和安裝的步驟，減少工作量；

3）施工方法成熟，對(duì)于異形段、曲線段和分支段的處理靈活。

表1 晉江市湖光西路現(xiàn)澆綜合管廊與吉首市預(yù)制綜合管廊的成本對(duì)比

5 經(jīng)濟(jì)對(duì)比

5.1 工程工期

在基坑開挖與支護(hù)體系成型、土方回填、支護(hù)體系拆除環(huán)節(jié)中，預(yù)制城市綜合管廊與現(xiàn)澆城市綜合管廊的施工工藝和技術(shù)要求基本相同，但是由于土方開挖量的不同導(dǎo)致預(yù)制工藝節(jié)省大量的土方開挖和回填的時(shí)間成本。在綜合管廊主體結(jié)構(gòu)施工環(huán)節(jié) 中，二者的施工工藝截然不同，導(dǎo)致工期差異顯著?，F(xiàn)澆城市綜合管廊的廊體部分是在工地現(xiàn)場澆筑，需要在基坑開挖支護(hù)完成后才能進(jìn)行，廊體施工成為總工期的重要組成部分。預(yù)制城市綜合管廊的廊體生產(chǎn)大部分在工廠完成，可以根據(jù)施工安排進(jìn)行提前加工，現(xiàn)場施工可以與其他的施工環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)安排，所以不影響總工期。廊體施工時(shí)，現(xiàn)澆城市綜合管廊需要在澆筑完成后進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)，而預(yù)制城市綜合管廊只需要把生產(chǎn)成型的廊體運(yùn)到工地現(xiàn)場進(jìn)行拼裝，每天可完成80～100m的安裝工作，其安裝效率是現(xiàn)澆的10倍以上。

5.2 工程成本

由于兩個(gè)工程的地質(zhì)狀況、工程長度、管線設(shè)置和標(biāo)準(zhǔn)段截面等都不相同，為了用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比兩種工法的成本，下面選取200m作為標(biāo)準(zhǔn)段，通過比例縮尺的方法對(duì)比兩種工法下的工程成本見表1。由于具體施工中的安裝調(diào)運(yùn)費(fèi)用沒有確切的數(shù)據(jù)，所以對(duì)比結(jié)果主要指材料費(fèi)和土方開挖費(fèi)。對(duì)比表1中的縮尺后數(shù)據(jù)，預(yù)制的成本明顯低于現(xiàn)澆。

5.3 社會(huì)環(huán)境效益

預(yù)制綜合管廊在工廠生產(chǎn)，機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)條件好，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。其產(chǎn)生的噪音、粉塵有治理措施，不會(huì)影響周圍環(huán)境?，F(xiàn)澆箱涵現(xiàn)場制作，施工現(xiàn)場必然實(shí)行局部封閉，開槽的現(xiàn)場本來就很亂，再在現(xiàn)場進(jìn)行箱涵生產(chǎn)，必然會(huì)對(duì)環(huán)境和安全帶來影響。開槽后，較長時(shí)間不能回填，若出現(xiàn)溝底地下水上冒，以及長期下雨，都會(huì)造成溝槽垮塌的安全隱患。生產(chǎn)時(shí)的噪聲、粉塵也會(huì)給周邊市民帶來生活和出行的不便。綠色施工會(huì)降低單位能耗，減小對(duì)環(huán)境和生活的影響。

6 結(jié)論

1）預(yù)制城市綜合管廊具有防水和抗干擾性能好、施工周期短、施工成本低和環(huán)境效益好的優(yōu)勢(shì)。

2）現(xiàn)澆城市綜合管廊具有截面變化靈活、原地生產(chǎn)減少運(yùn)輸和調(diào)運(yùn)費(fèi)用以及施工技術(shù)成熟的優(yōu)勢(shì)。

3）對(duì)于具體項(xiàng)目的選擇建議：當(dāng)所涉及的綜合管廊對(duì)安裝工期有嚴(yán)格要求、截面尺寸單一、地基擾動(dòng)大、嚴(yán)格防水要求等條件，建議使用預(yù)制城市綜合管廊；當(dāng)所涉及的綜合管廊具有施工工期充分、截面變化靈活且分支多、地基環(huán)境良好、地下水位低等條件時(shí)，建議使用現(xiàn)澆城市綜合管廊。

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Comprehensive pipe gallery has incomparable advantages on the city underground space utilization, natural disaster defense, the pipeline trench resist ability maintenance and the road zipper problems than traditional pipeline laying mode, so more and more domestic large and medium-sized cities begin to proceed the construction of comprehensive pipe gallery. The construction methods of comprehensive pipe gallery can be divided into two kinds, which include cast-in-place and prefabricate. This paper makes a comprehensive comparative analysis of the three aspects: product design, construction and economic benefits, which provide the technical support for the engineering structure selection.

綜合管廊；現(xiàn)澆；預(yù)制；對(duì)比分析

comprehensive pipe gallery; cast-in-place; prefabricate; comprehensive comparative analysis