城市地下綜合管廊研究進展

林廣泰，王建軍，李彩霞，鄭 健

(廣西路橋工程集團有限公司，廣西 南寧 530011)

我國改革開放40年，由于認識及經驗不足，在快速城鎮化的進程中產生了諸多問題，其中以交通擁堵、拉鏈馬路、空中蜘蛛網、管線泄漏爆炸為顯著特征的“城市病”嚴重影響著城市發展以及人們的日常生活，亟待采用先進的設計進行解決。妥善處理好城市粗放與集約；人口擴張與資源環境承載力；快速城鎮化與市政基礎設施統一規劃、統一設計、統一建設及管理的關系。

城市地下綜合管廊是社會發展到一定階段的必然，是經濟基礎主導下新型城鎮化的體現。城市地下綜合管廊是建于城市地下用于同時容納兩類及以上城市工程管線的構筑物及附屬設施。本文針對城市地下綜合管廊的國內外起源、發展、分類及特點，施工關鍵技術以及未來發展趨勢進行分析總結，為相關從業人員進行城市地下綜合管廊設計、施工以及運維管理提供新思路，提高城市綜合承載能力，促進城市集約、高效發展，助推新型智慧城市建設。

1 國內外起源、發展、分類及特點

19世紀初期，法國巴黎誕生了世界上第一條城市地下綜合管廊。隨后，英國、德國、日本、西班牙、美國等發達國家相繼開始新建綜合管廊工程，至今已有將近182年的發展歷程。國內第一條綜合管廊始建于1958年的北京，1990年天津新客站管廊是我國綜合管廊的雛形，1994年上海浦東新區張楊路管廊是我國第一條較具規模并投入運營的綜合管廊，2003年廣州大學城綜合管廊是國內目前運營的管廊中長度最長的。城市地下綜合管廊經過將近200年的發展，其設計、施工、運維管理的水平已相當成熟。

綜合管廊在國內經歷了1978年以前的概念階段、改革開放后的爭議階段與快速發展階段以及2010年至今的趕超和創新階段。迄今為止，全國共有70多個城市在建地下綜合管廊，已建和在建里程將近900 km，計劃建設800多km。據有關部門統計，國內130多個城市將開工建設500多個地下綜合管廊項目，里程達2 000 km，總投資額大約3 000億元。

一般來說，城市綜合管廊按截面形狀可分為：圓形涵管、矩形涵管、異形涵管等。其中矩形涵管又可分為單、雙、多艙結構；異形涵管可分為三圓拱涵、四圓拱涵、多弧拱涵。按容納管線分為：干線型、支線型、纜線型以及干支線混合型，其中干線型管廊為多艙結構，埋于機動車道下方；支線型管廊為單/雙艙結構，設置在道路兩旁綠化帶下方；而纜線型管廊為溝道狀結構，淺埋于人行道下方并設置有開啟蓋板。

城市地下綜合管廊具有綜合性、長效性、可維護性、安全性、環保性、低成本性等特點。具體體現為：多艙管廊即可與城市地下商鋪、車庫、地鐵結合起來，采取統一建設、鋪設、管理，又可兼顧人防，具有綜合性；管廊設計要求服務期為100年，具有長效性；方便檢修和更換，在運營維護時，結合BIM技術及機器人采用智能化監控，大大減少了人身傷害，具有可維護性和安全性；可減少對市民交通出行的影響，避免反復開挖對環境的影響，具有環保性；管廊雖然直接工程費用較高，但因其長期運營的綜合成本比傳統直埋鋪設管線低30 %左右，具有低成本性。

2 綠色建造理念及施工技術

綜合管廊的綠色建造基于節能減碳理念。從綜合管廊規劃、設計及施工各個層面運用科學管理和先進技術節約人力和物力，以此提高資源的利用效率，實現城市的可持續發展。綜合管廊綠色建造包括：綠色規劃、設計、施工，遵循“線路最優、截面最優、資源投入最少、廢棄物排放最少、對周邊環境影響最小”的五大標準，確保綜合管廊達到四節一環保、快速低成本的目的。

綜合管廊根據不同施工地層、施工環境以及設計斷面分為暗挖、明挖兩種施工方法。暗挖法分頂管法(預制頂推法)、盾構法、淺埋暗挖法。明挖法分明挖基槽支護法與結構主體施工法，其中結構主體施工又可分為明挖現澆與明挖預制拼裝方法。明挖基槽支護技術有原狀土放坡開挖無支護、土釘墻支護、鋼板樁支護、地連墻支護、樁錨支護、樁內支撐支護、SMW工法支護、雙排樁支護、微型鋼管樁支護等。明挖管廊主體施工技術按發展趨勢分滿堂支架全現澆、滑模或移動模架現澆、半預制技術、預制節段拼裝、分塊預制拼裝、疊合整體式預制拼裝。明挖主體現澆施工流程為基坑開挖與支護→地基處理→地面防水處理→模板與支架→混凝土澆筑→施工縫與變形縫處理→防水處理。

從綜合管廊具體施工工藝上看，預制滑模現澆施工技術(整體移動模架/模板臺車)適用于標準斷面，模架固化，可整體移動，快速施工，節省大量人工和腳手架；半預制技術是頂板預制或疊合，側墻現澆，可快速拆模，節省人工和腳手架；預制節段拼裝技術適合于單艙和兩艙管廊，整體節段預制，現場拼裝，施工速度快，現場無鋼筋、模板、混凝土作業；分塊預制拼裝技術適合于多艙或上下兩艙斷面，斷面上分塊預制，減少吊重，便于運輸和吊裝；疊合整體式預制拼裝技術是側墻和頂板采用疊合結構，適合于多艙管廊，結合了全現澆和全預制的優點；頂管施工技術(預制頂推技術)適用于下穿重要建構筑物的情況，快速、安全，對周邊環境影響小；盾構法是運用盾構機械在適宜的土層中向前推進開挖的一種全機械化施工方法，其屬于暗挖法中的一種。盾構機械開挖過程中通過出土機械把向前切削的土體運到洞外，同時運用盾構外殼及管片支撐剛開挖的洞面以防止坍塌，用千斤頂頂進預制拼裝的隧道混凝土管片形成隧道結構；淺埋暗挖法施工目前主要運用在隧道施工，如熱力、電力隧道等，較少應用于綜合管廊施工。

3 綜合管廊施工關鍵技術

3.1 整體移動模架技術

經過施工技術的不斷探索與改進，綜合管廊模架由滿堂支架發展為簡易整體移動模架，如圖1所示。整體移動模架技術是根據不同斷面尺寸，為方便安拆滑移體系，以管廊伸縮縫為界，每施工段配備若干臺滑移體系，寬度及高度以標準節形式可增減，所有整拼模板用手動葫蘆掛在平臺底部滑梁上，墻體合模時模板通過滑梁靠近墻體并進行加固，混凝土澆筑完成后模板通過滑梁離開墻體，并向前滑移，通過伸縮縫后再熔接止水帶。滑移體系包括六部分系統：架構系統、動力系統、導向系統、支撐系統、操作平臺系統、提升系統。

但由于整體移動模架技術在實際施工過程中容易出現多道施工縫滲漏、污水艙及燃氣艙下部豎向墻體需人工散拼、獨立的滑移體系同步移動暫未實現接出口及人員出入口兩側外擴、滑移體系無法通過頂板早拆體系的滑移暫未實現等技術性制約，仍不能實現綜合管廊快速、低成本施工。整體移動模架技術經過改進后形成了側墻滑模+頂板預制技術的半預制技術。

圖1 整體移動模架技術現場圖

3.2 半預制技術

半預制技術是綜合現澆工藝優勢與預制工藝優勢而研究提出的一種新型新工藝，其工藝原理是管廊底板及側墻采用現澆、頂板采用預制安裝，如圖2所示。

圖2 半預制技術示意圖

半預制技術施工工藝流程一般為：預制蓋板→現澆底板→現澆側墻→頂板安裝→澆筑后澆帶→節點處理。半預制技術底板側墻現澆無需滿堂支架降低現澆難度，頂板預制安裝降低了預制難度和吊裝的重量，施工防水難度較整體預制有所降低。

3.3 預制拼裝技術

預制拼裝技術如圖3所示。其分為預制節段拼裝、分塊預制拼裝。預制節段的連接方式有縱向鎖緊裝置及無約束鎖緊裝置，其中無約束鎖緊裝置又分柔性接口和剛性接口。拼縫接頭的關鍵是防水，且預制構件以自防水為主。目前，預制管廊的接頭形式及橡膠圈防水原理借鑒了管道的防水接頭設計方法，但綜合管廊不屬于給水排水管道，并不適用《給水排水管道工程施工及驗收規范》，《城市綜合管廊工程技術規范》中對于預制管廊拼縫接頭的水壓試驗也未做明確規定。制約預制拼裝技術發展的因素有：運輸吊裝設備起吊重量、設備租賃成本、拼裝精度及防水、人員技術培訓等。

圖3 預制拼裝技術現場圖

3.4 疊合裝配技術

疊合裝配技術大多用于地下多層多跨綜合管廊施工。其通過預制底板、側墻及頂板結構，然后把預制板疊合裝配起來，并在連接部位澆筑混凝土及采取防水等措施形成綜合管廊的施工技術。疊合裝配技術如圖4所示。

運用疊合裝配施工使綜合管廊具有較好的防水及受力性能，結構安全。對比前面的幾種綜合管廊施工關鍵技術，疊合裝配技術施工速度較快，工期成本較低。

圖4 疊合裝配技術現場圖

4 綜合管廊未來發展趨勢

未來城市地下綜合管廊發展趨勢主要體現在以下幾個方面：(1)三位一體綜合管廊建設新模式將得到設計施工人員的青睞；(2)快速綠色的施工新技術將得到大規模的推廣應用；(3)管廊標準化要求越來越迫切；(4)管廊設計及施工標準化是重中之重；(5)綜合管廊施工的矩形頂管機、大直徑管線安裝機械、獨特的箱涵轉運安裝一體化駱駝車、雙向自行走桁架式吊裝系統以及各種盾構機將會越來越多地被運用。

5 結語

本文通過闡述城市地下綜合管廊的國內外起源、發展、分類及特點，探討整體移動模架技術、半預制技術、預制拼裝技術以及疊合裝配技術等綜合管廊施工關鍵技術，對綜合管廊未來發展趨勢進行總結分析，為相關從業人員進行城市地下綜合管廊設計、施工以及運維管理提供思路，提高城市綜合承載能力，促進城市集約、高效發展，助推新型智慧城市建設。

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