伍軍，王孟鈞

基于方法論的綜合管廊施工方案比選

伍軍1, 2，王孟鈞1

(1. 中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410075；2. 中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230023)

綜合管廊建設(shè)空間廣闊，施工方案不僅對(duì)工程項(xiàng)目影響大，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也有一定影響。當(dāng)前，關(guān)于管廊施工方案比選的專門(mén)研究較少，且缺失方法論角度的研究，造成方案選擇具有局限性。運(yùn)用辯證唯物主義的基本原理，提出用求同與求異的方法、用矛盾轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化的規(guī)律來(lái)選擇方案。這種方法具有重要的科學(xué)價(jià)值，填補(bǔ)了管廊工程研究哲學(xué)領(lǐng)域的空白，也為重大工程、復(fù)雜工程、創(chuàng)新型工程方案選擇提供了有意義的借鑒。運(yùn)用求同與求異法，得出管廊施工方案要滿足規(guī)?；鐣?huì)化生產(chǎn)、供應(yīng)鏈整合及結(jié)構(gòu)?工法?裝備統(tǒng)一的要求；通過(guò)分析環(huán)境?結(jié)構(gòu)?土體、結(jié)構(gòu)制?運(yùn)?安、前期與后期及一次性與重復(fù)性投入、工期與結(jié)構(gòu)及工法的矛盾轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化的規(guī)律，得出了管廊不同施工方案的適用條件。

綜合管廊；方法論；方案比選；求同與求異；矛盾轉(zhuǎn)移

地下綜合管廊是“城市地下管線綜合體”，是保障城市運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”。在基礎(chǔ)設(shè)施供給側(cè)改革中，綜合管廊建設(shè)已經(jīng)成為急需補(bǔ)齊的短板[1]。綜合管廊主要的結(jié)構(gòu)形式如圖1。

(a) 單層兩艙斷面；(b) 雙層四艙斷面；(c)單層多艙斷面

法國(guó)最早于1833年開(kāi)始興建地下綜合管廊，截至2015年，法國(guó)巴黎綜合管廊總長(zhǎng)度已達(dá)2 100 km[2]，密度達(dá)1.75 km/萬(wàn)人。此后，發(fā)達(dá)國(guó)家均開(kāi)始興建地下綜合管廊。以日本為例，截至2015年，已經(jīng)修建了總長(zhǎng)度超過(guò)2 057 km的地下綜合管 廊[3]，密度達(dá)0.16 km/萬(wàn)人。我國(guó)預(yù)計(jì)到2020年底，綜合管廊密度才能達(dá)到0.057 km/萬(wàn)人，由此可見(jiàn)，我國(guó)綜合管廊未來(lái)的建設(shè)空間巨大。如何優(yōu)質(zhì)高效的建好綜合管廊，施工方案是關(guān)鍵?？茖W(xué)合理地選擇施工方案，不僅能保障項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量、安全，節(jié)約成本，還對(duì)降低社會(huì)總投資，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)具有重要意義。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于綜合管廊的研究越來(lái)越多。Canto-Perello等采用SWOT分析法和層次分析法對(duì)綜合管廊戰(zhàn)略規(guī)劃進(jìn)行研究，指出前瞻性的戰(zhàn)略規(guī)劃對(duì)地下空間及綜合管廊可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，后續(xù)要注重系統(tǒng)、可持續(xù)規(guī)劃研究[4]。Valdenebro等[5]認(rèn)為，綜合管廊建設(shè)大多集中在新城市化的發(fā)展中，在歷史城市中心鮮有涉及，要統(tǒng)籌老城區(qū)更新和改造積極推進(jìn)綜合管廊建設(shè)發(fā)展。Sim等[6]基于PDCA法建立了綜合管廊優(yōu)化設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)模型。Hunt等[7]在綜合管廊可持續(xù)(經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及環(huán)境)成本分析基礎(chǔ)上，研究了綜合管廊建設(shè)的經(jīng)濟(jì)臨界點(diǎn)，有助于完善可持續(xù)性經(jīng)濟(jì)成本模型。Seong等[8]指出，新城區(qū)的綜合管廊施工技術(shù)較為成熟，在密集的城市建設(shè)綜合管廊施工非常復(fù)雜，地基下沉和道路塌陷等安全隱患作為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，綜合管廊施工中的環(huán)境影響與安全問(wèn)題需深入研究。Marshall等[9]基于空腔脹縮分析法研究了綜合管廊施工對(duì)既有建筑樁基礎(chǔ)的影響，該研究對(duì)獲取安全的隧道與樁基間距評(píng)價(jià)或隧道體積損失具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。Lee 等[10]提出了一種基于BIM和GIS的綜合管廊運(yùn)維集成管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)滿足了可視化、數(shù)據(jù)互操作性和維修管理工作輔助的需求。王夢(mèng)恕等[11]指出應(yīng)根據(jù)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、城市規(guī)模、市政設(shè)施發(fā)展需求及地下空間的開(kāi)發(fā)規(guī)模等因素，客觀評(píng)價(jià)城市當(dāng)前發(fā)展階段建設(shè)綜合管廊的必要性。王恒棟[12]指出，城市老舊城區(qū)綜合管廊建設(shè)宜結(jié)合地下空間開(kāi)發(fā)、舊城改造、道路改造、地下主要管線改造等項(xiàng)目同步進(jìn)行。譚忠盛等[13]系統(tǒng)總結(jié)了綜合管廊的施工方法，具體包括明挖現(xiàn)澆法、明挖預(yù)制拼裝法、淺埋暗挖法、盾構(gòu)法、頂管法，并分析了各類方法的技術(shù)特點(diǎn)。韋海民等[14]對(duì)核心文獻(xiàn)進(jìn)行了關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，如表1所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，關(guān)于綜合管廊施工技術(shù)的現(xiàn)有研究排在第7位，經(jīng)進(jìn)一步查閱文獻(xiàn)，又主要集中在技術(shù)特點(diǎn)、適宜條件、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)3個(gè)研究方向上。關(guān)于施工方案比選的專門(mén)研究相當(dāng)少，更缺少工程方法論角度的研究，因此在方案的選擇上還有相當(dāng)?shù)木窒扌?。與以往施工方案比選僅從技術(shù)的視野比選方案，側(cè)重技術(shù)的先進(jìn)性、創(chuàng)新性、經(jīng)濟(jì)性、安全性等不同，本論文從工程哲學(xué)的角度考慮方案的比選，具有創(chuàng)新性，填補(bǔ)了管廊工程研究哲學(xué)領(lǐng)域的空白。本文運(yùn)用辯證唯物主義的基本原理，對(duì)不同條件下管廊工程施工方案的技術(shù)特征及合理選擇進(jìn)行了多維度、深層次分析研究，從而提出用求同與求異的方法、用矛盾轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化的規(guī)律來(lái)選擇方案，這種方法具有重要的科學(xué)價(jià)值，使施工方案的決策看得更深、更接近問(wèn)題的實(shí)質(zhì)、更科學(xué)，尤其對(duì)重大工程方案、創(chuàng)新型方案、復(fù)雜工程方案的選擇具有借鑒意義。

表1 綜合管廊研究高頻關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì)

1 從事物的一般性(求同)與特殊性(求異)中選擇方案

特殊與一般的關(guān)系問(wèn)題是馬克思主義哲學(xué)的重要問(wèn)題，毛澤東將這個(gè)問(wèn)題稱之為辯證法的精髓[15]，列寧則認(rèn)為處理好特殊與一般的關(guān)系，就抓住了問(wèn)題的實(shí)質(zhì)[16]。在處理特殊與一般的問(wèn)題上，關(guān)鍵要認(rèn)知到：普遍性與特殊性此對(duì)關(guān)系普遍存在，無(wú)論是在事物內(nèi)在本質(zhì)，還是外在特征上；事物的普遍性為事物的根本，它是事物共性的反映，是事物內(nèi)在的總體的本質(zhì)，因此一切事物都要遵循普遍原理，歸于一定的體系、種類、屬類等，從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，沒(méi)有例外的事物；但世界上也沒(méi)有兩個(gè)完全相同的雞蛋，不存在2個(gè)完全一致的事物，任何規(guī)律不能完全照搬，當(dāng)面對(duì)新的尚未研究過(guò)的個(gè)別，運(yùn)用一般原理去研究時(shí)，必然會(huì)碰到問(wèn)題的不同、情況的不同。就如何應(yīng)用馬克思主義原理，列寧就曾說(shuō)過(guò)，“在英國(guó)不同于法國(guó)，在法國(guó)不同于德國(guó)，在德國(guó)不同于俄國(guó)”[17]。因此必須理論聯(lián)系實(shí)際，具體問(wèn)題具體分析。但對(duì)事物的特殊性和個(gè)性，也不能片面的無(wú)限夸大，只談事物表象上的特殊性和個(gè)性，當(dāng)認(rèn)識(shí)從個(gè)別上升到一般，得到普遍原理以后，又可以以“一般”為指導(dǎo)，因此“一般”的功能就在于指導(dǎo)人們?nèi)パ芯啃碌摹皞€(gè)別”[18]。事物又是普遍聯(lián)系的，事物之間總能找到相似、相同、共同等“一般”性；事物進(jìn)行比較分類時(shí)，特殊性往往是關(guān)鍵少數(shù)，但卻決定事物的根本屬類。

1.1 在與涵洞的求同與求異中選擇方案

方法1：求同法

在管廊施工方案的選擇中,人們首先看到的是管廊結(jié)構(gòu)與涵洞結(jié)構(gòu)表象上的高度相似性，被這個(gè)“一般性”所遮蓋，施工思路局限于“小”涵洞施工方案，本能的選擇借鑒涵洞的常用施工方案，也就是大支護(hù)、大開(kāi)挖，現(xiàn)場(chǎng)搭支架、立模板，澆筑混凝土的施工工法。此類方案的特征是：手工作坊式的，簡(jiǎn)易設(shè)備，簡(jiǎn)易場(chǎng)地，野外作業(yè)；小農(nóng)經(jīng)濟(jì)式的，沒(méi)有現(xiàn)代物流、現(xiàn)代管理等理念。

管廊施工主要包括2個(gè)大的內(nèi)容，一個(gè)是結(jié)構(gòu)本體的施工；一個(gè)是土方的施工，它為結(jié)構(gòu)本體施工創(chuàng)造前提條件。分別闡述如下：

1.1.1 土方施工工法

這個(gè)工法選擇，是一個(gè)從選擇發(fā)揮土體自穩(wěn)能力到選擇逐漸依賴支護(hù)能力的變化過(guò)程，從而形成了譜系化的土方施工工法。主要的土方施工工法包括無(wú)支護(hù)開(kāi)挖、錨噴支護(hù)、樁(墻)+橫支撐支護(hù)等。

1) 無(wú)支護(hù)開(kāi)挖施工

本工法的適用條件為：較硬地層，有極強(qiáng)的自穩(wěn)定能力；降雨量小，確保土體不被浸泡，不降低土體承載力；開(kāi)挖深度較淺，形成垂直開(kāi)挖、放坡開(kāi)挖、臺(tái)階式放坡開(kāi)挖等類型；施工地點(diǎn)宜在城郊或新城區(qū)。優(yōu)點(diǎn)是：開(kāi)挖方便，施工進(jìn)度快；基坑成本低。缺點(diǎn)是：對(duì)道路破壞大，對(duì)道路行車干擾大，對(duì)土體地質(zhì)水文條件要求高，對(duì)施工地點(diǎn)干 擾大。

2) 錨噴支護(hù)施工

與明挖施工相比，土體承載力有所下降，對(duì)雨水適應(yīng)力提升，開(kāi)挖深度有所加大，開(kāi)挖類型同上，其他適用條件、優(yōu)缺點(diǎn)同明挖施工。

3) 樁(墻)+橫支撐支護(hù)施工

根據(jù)地質(zhì)承載力，開(kāi)挖深度，選擇不同的樁形、墻形進(jìn)行支護(hù)，代表性的有4種：鋼板樁支護(hù)，SMW工法樁支護(hù)，地下連續(xù)墻支護(hù)，鉆(挖)孔樁支護(hù)，越靠后，支護(hù)能力越強(qiáng)，越適用差的地質(zhì)、深的基坑，和前面的工法相比，具有以下共同優(yōu)點(diǎn)：基坑支護(hù)安全可靠；對(duì)道路破壞范圍相對(duì)較小；可應(yīng)用于城區(qū)繁忙地段，建筑物可距基坑較近，施工期間既有道路可保持通行，對(duì)道路行車干擾相對(duì)較小等。共同缺點(diǎn)：基坑成本高，支護(hù)結(jié)構(gòu)施工耗時(shí)較長(zhǎng)，橫支撐體系對(duì)管廊主體施工有一定干擾。

1.1.2 混凝土現(xiàn)澆施工工法

隨著機(jī)械化程度的提升，形成從可拆模板、支架到可移動(dòng)臺(tái)車、臺(tái)架、模架的工法譜系。但要指出的是，因?yàn)榇朔N工法的先天不足，其機(jī)械化程度是有限的。

1) 可拆支架+模板體系現(xiàn)澆

工藝特點(diǎn)為：支架體系通常采用扣件式、碗扣式、盤(pán)扣式等，模板通常采用鋼、竹膠板、塑料,可適用各類管廊斷面形式。工法優(yōu)點(diǎn)為：不受管廊非標(biāo)準(zhǔn)段及斷面形式多樣化影響，具有廣泛的適應(yīng)性；一次性投入少；市場(chǎng)資源豐富，模板、支架調(diào)集快捷，有利于搶工期。缺點(diǎn)為：人工需求量大，勞動(dòng)密集，高度依賴人口紅利；管廊主體質(zhì)量控制較難，精度難以達(dá)標(biāo)，質(zhì)量缺陷多；支架模板大量搭拆的安全風(fēng)險(xiǎn)偏大。

2) 臺(tái)架法現(xiàn)澆

臺(tái)架法現(xiàn)澆與支架模板現(xiàn)澆相比，一次性投入加大，機(jī)械化程度越高，投入越大；作業(yè)人員數(shù)量隨機(jī)械化程度提升而下降；安全質(zhì)量工效均得到了提升；對(duì)管廊結(jié)構(gòu)的形式適應(yīng)能力下降，機(jī)械化程度越高，越只能適用于標(biāo)準(zhǔn)段；搶工的能力下降，等等。

如采用內(nèi)模臺(tái)車的方法，其工藝特點(diǎn)是：外模仍采用常規(guī)的支架組合模板體系，內(nèi)模采用液壓內(nèi)模臺(tái)車，整裝整拆，自動(dòng)走行。

如移動(dòng)模架法，其工藝特點(diǎn)為：外模板系統(tǒng)設(shè)計(jì)為整體移動(dòng)式，整體安拆及移動(dòng)，內(nèi)模仍采用常規(guī)內(nèi)模。

如綜合臺(tái)車法，其工藝特點(diǎn)是：采用液壓綜合臺(tái)車，內(nèi)模、外模系統(tǒng)均整裝整拆，自動(dòng)走行，實(shí)現(xiàn)了模板裝拆及混凝土相關(guān)工序相當(dāng)程度的機(jī) 械化。

方法2：求異法

前面闡述了從結(jié)構(gòu)外形“求同”產(chǎn)生的一系列方案設(shè)計(jì)，但沒(méi)發(fā)現(xiàn)管廊與傳統(tǒng)“小”涵洞相比，有一個(gè)顯著的不同，即這是一個(gè)“大”涵洞，這個(gè)“大”指的不是結(jié)構(gòu)尺寸更大，還是規(guī)模巨大。傳統(tǒng)涵洞一般分散在具體的項(xiàng)目中，是項(xiàng)目中的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)、技術(shù)含量低的結(jié)構(gòu)，更重要的是涵洞占比低，規(guī)模很小。還管廊，整體項(xiàng)目幾乎就由“涵洞”類的結(jié)構(gòu)組成，幾億，甚至幾十億元以上，體量在性質(zhì)上發(fā)生了本質(zhì)的改變。因此在管廊施工方案的選擇上，要緊緊抓住這個(gè)不同，在“大”上面做文章。即方案應(yīng)符合以下特征：規(guī)模化生產(chǎn)，樹(shù)立大投入，大產(chǎn)出的理念；社會(huì)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)與小生產(chǎn)相對(duì)立的組織化、規(guī)?；?、專業(yè)化生產(chǎn)；供應(yīng)鏈整合，構(gòu)建一個(gè)整體的功能網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)?！按蟆庇袔讉€(gè)層面上的大，如大項(xiàng)目，指管廊項(xiàng)目體量大；大區(qū)域，指在區(qū)域內(nèi)有大量同類型的項(xiàng)目，可以實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)發(fā)展；大產(chǎn)業(yè)，指全國(guó)一盤(pán)棋，需要統(tǒng)一布局。不同的“大”要求采取不同的方案。

1) 適用于大項(xiàng)目的方案原則

一是貫徹集中生產(chǎn)的原則，把分散到各工點(diǎn)的施工，集中到固定的生產(chǎn)中心，如設(shè)置管廊鋼筋集中加工場(chǎng)，并配套機(jī)械化加工的設(shè)備。

二是貫徹工場(chǎng)化原則，把現(xiàn)澆作業(yè)轉(zhuǎn)化為預(yù)制生產(chǎn)，把野外環(huán)境轉(zhuǎn)化為室內(nèi)環(huán)境，配套機(jī)械化、自動(dòng)化程度相當(dāng)高的生產(chǎn)線。工場(chǎng)選址一般要靠近項(xiàng)目中心，有利于運(yùn)輸；工場(chǎng)設(shè)備設(shè)施具有可拆性，有利于周轉(zhuǎn)。

三是應(yīng)盡可能大塊、大噸位整體預(yù)制的原則。因工場(chǎng)靠近項(xiàng)目，可以沿線運(yùn)輸，對(duì)噸位、尺寸限制較小，千噸左右產(chǎn)品運(yùn)輸、吊裝也是較成熟的技術(shù)，因此應(yīng)盡量大噸位、整體預(yù)制[19]，為提升現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)安裝效率創(chuàng)造更有利的條件。

2) 適用于大區(qū)域的方案原則

這個(gè)方案的最大特點(diǎn)是施工模式向制造業(yè)模式的轉(zhuǎn)變，勞務(wù)工向產(chǎn)業(yè)工人身份的轉(zhuǎn)變，工場(chǎng)向工廠的轉(zhuǎn)變。同“大”項(xiàng)目方案相比，具體有以下的不同：一是由臨時(shí)可拆工場(chǎng)轉(zhuǎn)化為永久固定工廠，生產(chǎn)線、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)該更先進(jìn)，工廠環(huán)境應(yīng)更優(yōu)美，生活設(shè)施更完善；二是工廠選址不拘泥于具體的項(xiàng)目，還是應(yīng)該符合城市經(jīng)濟(jì)綜合布局要求，盡可能靠近原材料產(chǎn)地，在土地成本與生產(chǎn)、生活便捷中尋求平衡；三是工廠產(chǎn)品可不拘泥于單一的管廊產(chǎn)品，還應(yīng)該以區(qū)域市場(chǎng)為中心，綜合考慮市場(chǎng)各種產(chǎn)品的需要來(lái)規(guī)劃工廠建設(shè)，如在考慮管廊產(chǎn)品的時(shí)候，也應(yīng)兼顧地鐵產(chǎn)品、市政產(chǎn)品的需要，做到一廠多產(chǎn)品。四是運(yùn)輸有較多的限制，結(jié)構(gòu)尺寸、噸位都有一定限制，一般不超過(guò)100 t，起碼要滿足特定時(shí)段超限(超尺寸、超重)貨物運(yùn)輸要求。

3) 適用于大產(chǎn)業(yè)的方案原則

此方案除具備大區(qū)域方案的主要特點(diǎn)外，更強(qiáng)調(diào)按行業(yè)“一般性”原則解決問(wèn)題。這是因?yàn)槊芴厥庑院鸵话阈允强梢曰ハ噢D(zhuǎn)化的，就象毛澤東同志所說(shuō)一樣--“在一定場(chǎng)合為特殊性的東西，在另一場(chǎng)合則變?yōu)槠毡樾浴盵20]，把項(xiàng)目的特殊問(wèn)題提升至行業(yè)一般問(wèn)題來(lái)解決，其基本的方法是標(biāo)準(zhǔn)化、制式化。如開(kāi)發(fā)專用于管廊施工的U型盾構(gòu)(見(jiàn)圖2)，對(duì)于首次應(yīng)用的項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，是一個(gè)特殊裝備，但對(duì)行業(yè)發(fā)展的未來(lái)說(shuō)，就有可能成為行業(yè)通用的制式裝備，從而大幅降低在項(xiàng)目的成本攤銷。

圖2 U形盾構(gòu)示意圖

大產(chǎn)業(yè)方案還有以下不同點(diǎn)：結(jié)構(gòu)的尺寸、重量均有嚴(yán)格的限制，應(yīng)滿足全天候、多種運(yùn)輸方式的要求，其結(jié)構(gòu)應(yīng)該是部品式的結(jié)構(gòu)，即把特殊貨物轉(zhuǎn)變?yōu)槠胀ㄘ浳镞\(yùn)輸。如借鑒裝配式住宅的方案，管廊可以采用空心墻板及疊合板形式；工廠的選址應(yīng)該是基于全國(guó)或一定地區(qū)的布局，布局應(yīng)滿足經(jīng)濟(jì)供應(yīng)半徑的要求，應(yīng)盡量靠近交通樞紐。

1.2 在與地鐵的求同與求異中選擇方案

管廊除了與涵洞有同與異的關(guān)系外，與地鐵也有同與異的關(guān)系問(wèn)題。

方法1：求同法

地鐵的施工體現(xiàn)了一個(gè)重要的理念，就是結(jié)構(gòu)、工法、裝備的有機(jī)統(tǒng)一。一般來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定工法，工法才決定裝備。但對(duì)于一些顛覆性技術(shù)創(chuàng)新的設(shè)備，往往要以簡(jiǎn)化或降低裝備技術(shù)難度或降低裝備造價(jià)為優(yōu)先方向，即由裝備決定工法，工法改變?cè)O(shè)計(jì)。

在地鐵施工中，為實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、工法、裝備的有機(jī)統(tǒng)一，采取了以下措施：一是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行妥協(xié)，并不采用受力更合理的馬蹄形斷面，還是圓形斷面，有利于降低盾構(gòu)的設(shè)計(jì)及制造難度；二是采用高強(qiáng)度螺栓剛性連接方式，使結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，但有利于盾構(gòu)更快速地掘進(jìn)；三是合理設(shè)置盾構(gòu)區(qū)間與車站，即處理好一般段(區(qū)間段)與特殊段(車站)的關(guān)系，有利于提升盾構(gòu)連續(xù)使用的效率。

借鑒以上地鐵施工的處理方法，管廊施工方案，也應(yīng)采取以下措施：一是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間及非標(biāo)區(qū)間進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，使非標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間更集中，提高標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間的占比，從而提升U型盾構(gòu)使用效率；二是取消底板伸出墻體的部分，維持廊體寬度方向不變，調(diào)整高度方向，從而簡(jiǎn)化U型盾構(gòu)的功能；三是結(jié)構(gòu)水平分段，連接為剛性過(guò)渡、濕接成型，有利盾構(gòu)快速施工及安裝。見(jiàn)圖3。

方案2：求異法(深埋地鐵與淺埋管廊)

管廊與地鐵在埋深上有較大的不同，地鐵埋深一般為10～20 m(地面到地鐵結(jié)構(gòu)頂部)，開(kāi)挖深度為15～25 m(地面到地鐵結(jié)構(gòu)底部)；還管廊埋深僅為2～5 m，挖深僅為8～12 m。因此管廊施工與地鐵相比應(yīng)該有以下特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)：一是土的防護(hù)要求降低，施工難度降低；二是深埋暗挖盾可創(chuàng)新為敞口明挖盾構(gòu)；三是明挖敞口盾構(gòu)不僅僅是掘進(jìn)工具，也能滿足土體支護(hù)穩(wěn)定要求，如完全取消土體橫向支撐(一般也不需要對(duì)土體加固)，為盾構(gòu)掘進(jìn)創(chuàng)造更便捷的條件，并大幅降低土體支護(hù)成本。

圖3 管廊結(jié)構(gòu)優(yōu)化示意圖

2 從事物矛盾運(yùn)動(dòng)規(guī)律中選擇方案

矛盾是推動(dòng)世界發(fā)展的根本動(dòng)力，是客觀事物所固有的，具有客觀性、普遍性，是永恒存在的，矛盾的消滅，不是問(wèn)題的解決，還是物質(zhì)的滅亡，但矛盾是運(yùn)動(dòng)的，可以轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移。一類是空間轉(zhuǎn)移。辯證法認(rèn)為矛盾的表現(xiàn)形式之一就是對(duì)立，包括系統(tǒng)內(nèi)部間、系統(tǒng)與環(huán)境間互相制約、牽制或者對(duì)抗，因此某個(gè)部分的強(qiáng)化，就意味著其它部分的弱化。二類是時(shí)間轉(zhuǎn)移?，F(xiàn)在是理想和現(xiàn)實(shí)的結(jié)合，表現(xiàn)為既對(duì)過(guò)去的肯定又是對(duì)過(guò)去的否定，將來(lái)，作為將來(lái)的現(xiàn)在，也要對(duì)過(guò)去的現(xiàn)在進(jìn)行肯定和否定，因此每一個(gè)現(xiàn)在均是過(guò)去、現(xiàn)在、未來(lái)妥協(xié)的結(jié)果，對(duì)某個(gè)時(shí)點(diǎn)肯定的強(qiáng)化，意味著對(duì)其它時(shí)點(diǎn)否定的強(qiáng)化，也就是實(shí)現(xiàn)了矛盾在時(shí)間上的轉(zhuǎn)移。三類是時(shí)空間的轉(zhuǎn)移。時(shí)、空、質(zhì)在內(nèi)涵上雖然是各自獨(dú)立的，但彼此又緊密地聯(lián)系在一起，無(wú)法分割，正是這種聯(lián)系性，可以實(shí)現(xiàn)矛盾在時(shí)空中的 轉(zhuǎn)移[21]。

2.1 方案選擇與時(shí)間矛盾轉(zhuǎn)移

在工程建設(shè)中，時(shí)間矛盾轉(zhuǎn)移的主要路徑是：一次性投入少，就會(huì)轉(zhuǎn)移到多次、重復(fù)投入多；早期投入少，就會(huì)轉(zhuǎn)移到后期投入多。反之亦然。以某管廊項(xiàng)目為例，工程總造價(jià)接近80億元，原設(shè)計(jì)施工方案為常規(guī)大開(kāi)挖，現(xiàn)場(chǎng)澆注，為滿足大開(kāi)挖的條件，需對(duì)土體采取一系列加固措施，加固費(fèi)用約接近16億元左右。顯然，土體穩(wěn)定屬于重復(fù)投入的措施，并且不屬于運(yùn)營(yíng)期結(jié)構(gòu)本身所需要的僅是臨時(shí)性的措施。創(chuàng)新方案的思路一是把重復(fù)性投入轉(zhuǎn)化為一次性投入，研發(fā)專門(mén)的既可穩(wěn)定土體又可掘進(jìn)的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)將重復(fù)性的土體穩(wěn)定矛盾轉(zhuǎn)化至設(shè)備矛盾，該設(shè)備預(yù)估1 000萬(wàn)元，與原方案相比，中間使用的費(fèi)用(扣除設(shè)備費(fèi)后)與原挖掘機(jī)費(fèi)用近似相等，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。思路二是把后期投入的矛盾轉(zhuǎn)化至早期投入的矛盾，即把現(xiàn)澆作業(yè)方案改為預(yù)制生產(chǎn)的方案，需一次性投資建場(chǎng)費(fèi)用約8 000萬(wàn)元，設(shè)備周轉(zhuǎn)攤銷費(fèi)用約2 000萬(wàn)元，但大幅度減少了后期野外作業(yè)產(chǎn)生的一系列費(fèi)用，如支架頻繁安拆、作業(yè)效率不高等增加的費(fèi)用，運(yùn)營(yíng)期維修保養(yǎng)的費(fèi)用，此些費(fèi)用，估算遠(yuǎn)超1億元以上。正如上章所闡述的一樣，方案的經(jīng)濟(jì)性與規(guī)模有很強(qiáng)的直接關(guān)系，規(guī)模越大，早期投入越多，一次性投入越多，往往越經(jīng)濟(jì)。

需要注意的是，解決既有問(wèn)題，需要新的辦法，還新的辦法，往往又帶來(lái)新的矛盾，需要妥善解決，還不是止步不前。有時(shí)解決新矛盾產(chǎn)生的知識(shí)及辦法本身就有巨大的價(jià)值，可以獨(dú)立存在。

2.2 方案選擇與空間矛盾轉(zhuǎn)移

空間矛盾轉(zhuǎn)移表現(xiàn)為一個(gè)部分的改變會(huì)影響到其他部分的改變。在管廊工程中，存在土體、管廊結(jié)構(gòu)、環(huán)境矛盾的統(tǒng)一體，管廊結(jié)構(gòu)本體又是制造、運(yùn)輸、安裝的矛盾統(tǒng)一體，統(tǒng)一體內(nèi)存在相互制約與相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系。

施工對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)的溢出，環(huán)境也制約施工工法的選擇，并影響施工的效率，在平衡環(huán)境影響與施工簡(jiǎn)單化間，實(shí)現(xiàn)了土體施工工法與環(huán)境矛盾間轉(zhuǎn)移。工法1，大開(kāi)挖工法，工法簡(jiǎn)單，開(kāi)挖效率高，但矛盾轉(zhuǎn)移至對(duì)環(huán)境產(chǎn)生重大的影響，僅適合對(duì)環(huán)境影響沒(méi)有要求或要求極少的工點(diǎn)。工法2，無(wú)支護(hù)敞口垂直開(kāi)挖，對(duì)環(huán)境影響降低，但矛盾轉(zhuǎn)移至研發(fā)專用裝備以及管廊結(jié)構(gòu)需要解體。工法3，暗挖法、蓋挖法，對(duì)環(huán)境幾乎沒(méi)有影響或影響大幅度下降，此類工法一般適用于城市中心區(qū)等對(duì)環(huán)境有嚴(yán)格要求的地方，但矛盾轉(zhuǎn)移至需要復(fù)雜的暗挖工法或暗挖盾構(gòu)?；蛘咭档铜h(huán)境對(duì)施工的影響這個(gè)矛盾，也會(huì)轉(zhuǎn)移到需采用更復(fù)雜的生產(chǎn)裝備、生產(chǎn)生活設(shè)施上，如工廠化、全封閉、保溫防寒等 措施。

從完全現(xiàn)澆作業(yè)、夾心疊合板預(yù)制安裝、節(jié)段預(yù)制安裝至整體預(yù)制安裝，隨著現(xiàn)澆量變小，預(yù)制量加大，形成了譜系化的施工工法，實(shí)現(xiàn)了一系列的矛盾轉(zhuǎn)移。如現(xiàn)澆矛盾轉(zhuǎn)移至預(yù)制矛盾，預(yù)制量越大，工廠建設(shè)越復(fù)雜，運(yùn)輸越復(fù)雜，對(duì)道路影響越大，吊裝工具越大型化，一次性前期投入越大，適應(yīng)的條件更加苛刻。但現(xiàn)場(chǎng)安裝效率大幅度提升，對(duì)勞動(dòng)力的依賴大幅下降，現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程費(fèi)用大幅度下降，后期維保費(fèi)下降等。

3 結(jié)論

1) 處理好一般和特殊的關(guān)系才能抓住問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，只有從個(gè)別到一般，從一般指導(dǎo)新的特殊，將普遍原理與具體實(shí)際相結(jié)合，才能求得問(wèn)題的真解。本文運(yùn)用求同與求異法，得出管廊施工要滿足規(guī)?；?、社會(huì)化生產(chǎn)、供應(yīng)鏈整合及結(jié)構(gòu)?工法?裝備統(tǒng)一的要求，遵循大項(xiàng)目、大區(qū)域、大產(chǎn)業(yè)的方案選擇原則。

2) 方案選擇應(yīng)該認(rèn)清矛盾轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化的規(guī)律，在矛盾的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化中抓住工程問(wèn)題求解的實(shí)質(zhì)。本文通過(guò)分析環(huán)境?結(jié)構(gòu)?土體、結(jié)構(gòu)制?運(yùn)?安、前期與后期及一次性與重復(fù)性投入、工期與結(jié)構(gòu)及工法的矛盾轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化的規(guī)律，得出了管廊不同施工方案的適用條件。

[1] 錢(qián)七虎. 建設(shè)城市地下綜合管廊, 轉(zhuǎn)變城市發(fā)展方式[J]. 隧道建設(shè), 2017, 37(6): 647?654. QIAN Qihu. To transform way of urban development by constructing underground utility tunnel[J]. Tunnel Construction, 2017, 37(6): 647?654.

[2] 于晨龍, 張作慧. 國(guó)內(nèi)外城市地下綜合管廊的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀[J]. 建設(shè)科技, 2015(17): 49?51. YU Chenlong, ZHANG Zuohui. Development process and present situation of urban underground utility tunnel in China and abroad[J]. Construction of Science and Technology, 2015(17): 49?51.

[3] 中國(guó)信息界編輯部. 日本: 共同溝提升城市功能[J]. 中國(guó)信息界, 2015(4): 87. Information China. Japan: Common tunnel enhances urban functions[J]. Information China, 2015(4): 87.

[4] Canto Perello J, Curiel Esparza J, Calvo V. Strategic decision support system for utility tunnel’s planning applying A’WOT method[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2016(55): 146?152.

[5] Valdenebro J V, Gimena F N. Urban utility tunnels as a long-term solution for the sustainable revitalization of historic centres: The case study of Pamplona-Spain[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2018(81): 228?236.

[6] Sim Y J, Jin K N, Oh W J, et al. Development of evaluation model for optimum design of multi-utility tunnel in urban area[J]. Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, 2017, 19(3): 437?439.

[7] Hunt D V L, Nash D, Rogers C D F. Sustainable utility placement via multi-utility tunnels[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2014(39):15?26.

[8] Seong J H, Jung M H. Study on key safety hazards and risk assessments for small section utility tunnel in urban areas[J]. Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, 2018, 20(6): 931?936.

[9] Marshall A M, Haji T. An analytical study of tunnelpile interaction[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2015(45): 43?51.

[10] Lee P C, WANG Yiheng, Lo T P, et al. An integrated system framework of building information modelling and geographical information system for utility tunnel maintenance management[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2018(79): 263?273.

[11] 王夢(mèng)恕, 王永紅, 譚忠盛, 等. 我國(guó)智慧城市地下空間綜合利用探索[J]. 北京交通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2016(40): 1?8. WANG Mengshu, WANG Yonghong, TAN Zhongsheng, et al. Exploration on the comprehensive uilization of underground space in China’s smart city[J]. Journal of Beijing Jiaotong University (Natural Science), 2016(40): 1?8.

[12] 王恒棟. 我國(guó)城市地下綜合管廊工程建設(shè)中的若干問(wèn)題[J]. 隧道建設(shè), 2017(5): 7?12. WANG Hengdong. Several problems about urban underground utility tunnel during construction in China [J]. Tunnel Construction, 2017(5): 7?12.

[13] 譚忠盛, 陳雪瑩, 王秀英, 等. 城市地下綜合管廊建設(shè)管理模式及關(guān)鍵技術(shù)[J]. 隧道建設(shè), 2016, 36(10): 1177?1189. TAN Zhongsheng, CHEN Xueying, WANG Xiuying. Construction management model and key technologies for underground utility tunnels in urban areas[J]. Tunnel Construction, 2016, 36(10): 1177?1189.

[14] 韋海民, 賀廣學(xué). 基于CNKI的地下綜合管廊研究文獻(xiàn)計(jì)量分析[J]. 土木工程與管理學(xué)報(bào), 2019, 36(5): 81?89. WEI Haimin, HE Guangxue. Bibliometric analysis of utility tunnel research literature based on CNKI data[J]. Journal of Civil Engineering and Management, 2019, 36(5): 81?89.

[15] 毛澤東. 實(shí)踐論[M]. 北京: 人民出版社, 1975. MAO Zedong. On practice[M]. Beijing: People’s Press, 1975.

[16] 列寧. 哲學(xué)筆記[M]. 北京: 人民出版社, 1956. Vladimir Ilich Lenin. Philosophy notes[M]. Beijing: People’s Press, 1956.

[17] 列寧. 列寧選集(第四卷)[M]. 北京: 人民出版社, 1972: 161. Vladimir Ilich Lenin. Selected works of Lenin (Volume IV)[M]. Beijing: People’s Press, 1972: 161.

[18] 盧良梅, 李進(jìn). 毛澤東對(duì)個(gè)別與一般辯證關(guān)系理論的發(fā)展[J]. 上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版), 1993(4): 1?7. LU Liangmei, LI Jin. MAO Zedong’s development of the theory of dialectical relationship between individual and general[J]. Journal of Shanghai Normal University (Philosophy and Social Sciences), 1993(4): 1?7.

[19] 班笑. 軟土地區(qū)整體預(yù)制綜合管廊施工方法探討與分析[J]. 江蘇建筑, 2019, 196(2): 66?70. BAN Xiao. Research and analysis on construction method of integrated precast assembled utility tunnel in soft soil area[J]. Jiangsu Architecture, 2019, 196(2): 66? 70.

[20] 毛澤東. 毛澤東選集[M]. 北京: 人民出版社, 1944: 318. MAO Zedong. Selected works of Mao tsetung[M]. Beijing: People’s Press, 1944: 318.

[21] 聶玉昕. 中國(guó)大百科全書(shū)[M]. 北京: 中國(guó)大百科全書(shū)出版社, 2009(7): 290?291. NIE Yuxin. Encyclopedia of China[M]. Beijing: Encyclopedia of China Press, 2009(7): 290?291.

Comparative selection of construction methods for integrated pipeline network based on the theory of methodologies

WU Jun1, 2, WANG Mengjun1

(1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China;2. China Tiesiju Civil Engineering Group Co., Ltd., Hefei 230023, China)

The construction of the integrated pipeline network has a bright prospect. The construction scheme not only has a great influence on the project but also has a certain influence on the development of the national economy. At present, there are relatively few studies on the comparison of pipeline network construction schemes, and the lack of research on methodology leads to the limitation of scheme selection. Based on the basic principle of dialectical materialism, this paper proposed to select schemes with the method of seeking common ground while reserving differences and the law of contradiction transfer. This method not only fills the gap of pipeline network engineering research in the field of philosophy and provides significant references for construction schemes of major projects, complicated projects, and innovative projects, with great scientific value. By using the method of seeking common ground while reserving differences, it is concluded that the construction scheme of the integrated pipe gallery should meet the requirements of socialized production, integration of supply chain and unity of structure-construction method-equipment. By analyzing the law of contradiction transfer and conversion of the environment–structure-soil, structural manufacture-transportation-installation, prophase and anaphase, one- time and repetitive investment as well as construction period, structure and method, the applicable conditions of different construction schemes of pipeline network were obtained.

integrated pipeline network; methodology; scheme comparison; seeking for common and difference; contradiction transfer

TU723.2；F284

A

1672 ? 7029(2021)01 ? 0137 ? 08

10.19713/j.cnki.43?1423/u.T20200377

2020?04?30

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51378509)；十三五國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題(2017YFB1201204)

王孟鈞(1960?)，女，湖南長(zhǎng)沙人，教授，博士，從事工程管理研究；E?mail：wmjcs@163.com

(編輯 蔣學(xué)東)