現澆與預制城市綜合管廊的綜合對比分析

胡君，謝菲，趙世強

（北京建筑大學，北京 100044）

現澆與預制城市綜合管廊的綜合對比分析

胡君，謝菲，趙世強

（北京建筑大學，北京 100044）

綜合管廊在城市地下空間的利用、對自然災害的抵御能力、溝內各管線后期的養護、有效解決拉鏈路問題等方面，有著傳統管線埋設方式所無法比擬的優勢。因此，國內越來越多的大中型城市都開始嘗試綜合管廊的建設試驗和規劃，綜合管廊建設已成為現代化建設的大勢所趨。已建成的綜合管廊按照工藝的不同，分為現澆和預制兩種。論文從產品設計、施工和經濟效益三個方面，對現澆綜合管廊和預制綜合管廊進行了綜合對比分析，為工程結構選型提供系統的技術支撐。

1 引言

綜合管廊是建設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施[1]。按工程規模、管廊尺寸、地質條件和功能（給水、雨水、污水、再生水、天然氣、熱力、電力、通信等）的要求，目前投入建設和使用的綜合管廊分現澆和預制兩種。現澆是綜合管廊的主要結構形式，比較有代表性的現澆綜合管廊[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，內收電力、電信、暖氣等管線。1990年，天津市在新客站建設寬約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模并已投入運營的綜合管廊。 2006年底，上海的嘉定安亭新鎮地區也建成了全長7.5km的地下管線綜合管廊；另外在松江新區也有一條長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；也是迄今為止國內已建成并投入運營，單條距離最長，規模最大的綜合管廊。預制綜合管廊工程[6～10]在中國起步較晚，但也在多個大型工程中得到應用，比如上海世博園區預制預應力綜合管廊工程、沈陽市渾南新城地下綜合管廊項目、廣州地鐵6.0m×4.3m矩形頂管工程、武漢軌道交通3號線宗關站出入口等。為了區別兩種結構形式對不同工程的適用性，為工程結構選型提供系統的技術支撐，本文以晉江市湖光西路現澆綜合管廊工程和吉首市預制綜合管廊工程為背景，從產品設計與生產、施工和經濟效益三個方面對現澆綜合管廊和預制綜合管廊進行了綜合對比分析。

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市政配套項目的一部分，位于湖光西路（世紀大道～南山路段）南側的道路機非分隔帶下。綜合管溝總長為728.18m，采用矩形單孔整體現澆的鋼筋混凝土箱體結構。綜合管廊的箱體頂面距道路（機動車道外側道路側石下路面標高）約1.5m～3.05m。

吉首市綜合管廊工程位于吉首市世紀大道。綜合管廊工程起點位于世紀大道與科技園路交叉口南端，終點位于世紀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，采用矩形單孔預制鋼筋混凝土箱體結構。綜合管廊全場現狀路幅寬度 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 設計對比

工程設計受到項目規劃、周圍場地環境、工程地質條件、工期、成本和使用功能的限制，因此設計應該在綜合考慮上述各因素后給出最理想的設計方案。下面根據各因素對預制與現澆綜合管廊影響的對比進行詳細的說明。

3.1 斷面設計

晉江市湖光西路綜合管廊工程采用的矩形單倉現澆綜合管廊截面尺寸為4.5m×4.35m，底板厚為0.4m，側壁和頂板的厚度為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，抗滲等級為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的標準段長度。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、網絡、電視及電信電纜和電力電纜。

3.2 平面線形布置與管節間的連接方式

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，為民協調雨水支管與箱體的豎向位置，箱體頂面的標高適當降低，進行避讓雨水支管，箱體頂面設置了進風口、出風口、投料口、事故排水口等預留孔洞。箱體側面設置了線纜分支口，向外凸出，以方便電力電纜，通信電纜等進入，引出綜合管溝之用。在箱體的底板上設置集水坑，為方便箱體內的積水排除；另外在箱體中間設置了防火墻，將箱體分為不同的防火分區，以滿足封閉結構的防火需求。

吉首市綜合管廊工程采用預制施工工藝，布置在人行道的下方，施工中存在高差、轉角、曲線施工等問題。模板標準多樣化、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，場區地下水和環境土對混凝土結構、鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性。

3.3 性能指標

3.3.1 防水性能對比

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，不得出現裂口和脫膠現象，保證止水帶中心線和變形縫中心線保持重合。這種防水做法對焊接要求高，在長期有水的環境中容易發生銹蝕而影響防水性能。

吉首市綜合管廊不同管節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部滲水時會第一時間做出響應。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之間采用現澆剛性連接，結構整體性好，在外部荷載作用或發生地基不均勻沉降時，管廊作為一個整體抵抗外力作用。但是接縫處容易出現挫裂變形，影響管廊的使用性能。吉首市綜合管廊不同管節之間采用柔性啟口連接，在外部荷載作用或發生地基不均勻沉降時，啟口能適應0.2。～ 0.5。的轉角，使各管節平均分攤受力和變形，提高抗干擾性能。

4 施工工法對比

4.1 施工方法的選擇

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

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

4.2 施工組織設計

晉江市湖光西路現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→墊層澆筑→底板鋼筋→底板模具→底板混凝土澆筑→施工縫處理→側墻和頂板鋼筋→側墻和頂板混凝土→混凝土養護→拆模。

吉首市預制綜合管廊的施工過程：吊裝前車輛及吊具的檢查及維護 → 構件的運輸，進場時外觀檢查→ 根據現場，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，與構件安裝邊線 →裝卸工在構件插口裝好楔形膠條，掛鉤，起吊 → 以構件的安裝線對準施工安裝軸線，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 → 就位檢查合格后進行下一構件的起吊。

詳細地分析施工過程可以發現，預制技術具有以下優勢。

1）將現場的支模澆筑過程放在了工廠進行統一的生產，減掉了多次支模、多次澆筑的麻煩，提高了生產效率。

2） 批量生產，保證了產品規格質量的統一。工廠化生產，增加了蒸汽養護的步驟，提高了綜合管廊的生產效率。

3）基坑開挖和管廊安裝可以同步進行，一般安裝完3～5節即可回填覆土，提高施工速度，降低對周圍環境的影響。

4）雨天、霜凍、地下水位高等不利環境因素都不會對施工造成影響。

現澆工藝在我國的生產應用更加廣泛，相較于預制工藝生產安裝速度快等特點，現澆具有的優勢包括：

1）截面變化靈活，可以根據箱涵設計進行現場支模澆筑生產；

2）原地施工，減掉了預制工法需要運輸和安裝的步驟，減少工作量；

3）施工方法成熟，對于異形段、曲線段和分支段的處理靈活。

表1 晉江市湖光西路現澆綜合管廊與吉首市預制綜合管廊的成本對比

5 經濟對比

5.1 工程工期

在基坑開挖與支護體系成型、土方回填、支護體系拆除環節中，預制城市綜合管廊與現澆城市綜合管廊的施工工藝和技術要求基本相同，但是由于土方開挖量的不同導致預制工藝節省大量的土方開挖和回填的時間成本。在綜合管廊主體結構施工環節 中，二者的施工工藝截然不同，導致工期差異顯著。現澆城市綜合管廊的廊體部分是在工地現場澆筑，需要在基坑開挖支護完成后才能進行，廊體施工成為總工期的重要組成部分。預制城市綜合管廊的廊體生產大部分在工廠完成，可以根據施工安排進行提前加工，現場施工可以與其他的施工環節協調安排，所以不影響總工期。廊體施工時，現澆城市綜合管廊需要在澆筑完成后進行自然養護，而預制城市綜合管廊只需要把生產成型的廊體運到工地現場進行拼裝，每天可完成80～100m的安裝工作，其安裝效率是現澆的10倍以上。

5.2 工程成本

由于兩個工程的地質狀況、工程長度、管線設置和標準段截面等都不相同，為了用統一標準對比兩種工法的成本，下面選取200m作為標準段，通過比例縮尺的方法對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運費用沒有確切的數據，所以對比結果主要指材料費和土方開挖費。對比表1中的縮尺后數據，預制的成本明顯低于現澆。

5.3 社會環境效益

預制綜合管廊在工廠生產，機械化、自動化程度高，生產條件好，工人勞動強度低。其產生的噪音、粉塵有治理措施，不會影響周圍環境。現澆箱涵現場制作，施工現場必然實行局部封閉，開槽的現場本來就很亂，再在現場進行箱涵生產，必然會對環境和安全帶來影響。開槽后，較長時間不能回填，若出現溝底地下水上冒，以及長期下雨，都會造成溝槽垮塌的安全隱患。生產時的噪聲、粉塵也會給周邊市民帶來生活和出行的不便。綠色施工會降低單位能耗，減小對環境和生活的影響。

6 結論

1）預制城市綜合管廊具有防水和抗干擾性能好、施工周期短、施工成本低和環境效益好的優勢。

2）現澆城市綜合管廊具有截面變化靈活、原地生產減少運輸和調運費用以及施工技術成熟的優勢。

3）對于具體項目的選擇建議：當所涉及的綜合管廊對安裝工期有嚴格要求、截面尺寸單一、地基擾動大、嚴格防水要求等條件，建議使用預制城市綜合管廊；當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、地基環境良好、地下水位低等條件時，建議使用現澆城市綜合管廊。

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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；現澆；預制；對比分析

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