綜合管廊結構設計要點分析

韓京帥

濰坊市市政工程設計研究院有限公司 山東 濰坊 261061

引言

隨著各項技術的持續變革綜合管廊建設工作步入了新的發展階段。管廊工程對于我國經濟建設而言有著非常重要的意義，通過管廊工程可以有效保障建筑工程的穩定性。該工程屬于一項線性工程，當前由于技術上的一些限制依然無法采取有效措施對地裂縫進行有效的避讓。因此有必要對其進行分析，從而為我國該城市經濟騰飛提供強大的支撐[1]。

1 工程概況

該市的某綜合管廊工程全長為4001m，其內部收納的管線包括天然氣、電力等各類管線。此外為了滿足人們的實際應用需求以及城市發展的具體要求，還在其上面布置了兩個雨水艙。該管廊工程的主體屬于鋼筋混凝土結構，該結構在實際應用中擁有非常強大的結構強度優勢。參考城市規劃的具體情況以及管廊規范的要求，最終擬定該工程的設計年限為100年。在應用中為了有效防止地震對其產生的破壞，根據當地的抗震設防要求，按抗震設防烈度8度考慮。此外由于該工程對于周邊居民的人身安全較為重要，因此將其結構安全等級設立為一級。整體混凝土結構環境類別為a-C類，最大允許裂縫寬度為0.2mm。為了保障相關工作的穩定性未將其進行有效貫通[2]。

2 結構體系選擇

綜合管廊結構設計需要根據項目的規范要求、施工條件、自身特點等方面，綜合考慮設計，現階段有4種結構設計體系應用較多較為常見，技術也比較成熟，其相互比較見表1。

表1 4種綜合管廊結構體系比選

3 防水設計

綜合管廊工程由于其實際應用特點以及需要發揮的功能，人們一般將其修建在城市地表以下的巖土當中。在該工程實際應用的過程當中會受到來自周邊環境因素的影響，例如地下水等會對其混凝土結構產生一定程度的腐蝕。因此，為了盡可能保障管護工程的使用壽命以及使用質量，人們一般會為其表面設置一些防水措施，從而有效防止地下水對管廊工程的合理使用產生影響，讓地下管廊工程能夠更加長久地使用下去（如圖1頂板、圖2外墻防水措施）。在設計工作實際進行中，為了有效保障其設計質量以及防止其功能發揮受到影響，設計人員應當牢牢把握的一個設計原則，是以結構自防水作為設計工作的實際進行根本的施工。對于施工縫來說包括變形縫等一些細部構造，應當進一步加大防水措施的設立力度。此外，還應當在結構迎水面設置一些柔性的全包覆防水層，從而使其防水效果得到實質性的加強。為了防止意外情況的發生，應當以該結構的自防水作為各項工作的開展根本。采取有效措施結合混凝土的具體結構構成對混凝土的抗滲等級進行合理化控制，還應當采取有效技術對整體結構的裂縫寬度進行有效把控。最后，要想使綜合管廊使用壽命得到保障，防止其在后續使用中功能無法正常發揮，應當進一步加大對防水設計工作的關注力度。結構防水工作在實際進行中，經過綜合考慮之后采用具備自防水功能的混凝土，該混凝土等實際抗滲等級可以高達P10[3]。

圖1 頂板防水做法

圖2 外墻板防水做法

為了全面補償混凝土在后續使用中可能產生的一些收縮變形，最終使得混凝土在實際應用中抵抗裂縫以及抵抗滲水的能力得以全面加強。就一般情況而言，為了保障綜合管廊的使用質量，一般其主體構建都是應用補償收縮水泥澆灌而成的。同時，為了進一步保障其防水效果，一般會在施工縫處設置一定數量的鋼板止水帶。這種止水帶的止水效果非常突出，可以有效防止施工縫滲水。而在變形縫當中為了有效防止其猶豫液體的滲透而產生腐蝕，對其設置埋式鋼邊橡膠止水帶及遇水膨脹止水條。通過這樣的方式可以全面保障防水效果，有效防止后期在使用中發生滲水等不良現象。在變形縫的內外表面都采取功能強大的防水填料對其進行合理化封堵，從而在最大限度上保障其防水效果。

4 管廊跨地域裂縫段的處理措施

由于該地區的地質原因，施工地點存在有一定量的地裂縫。地裂縫將會對管廊的使用產生一定的影響。具體的破壞機理如下所示：首先，地裂縫上盤隨著時間點的推移會不斷地下降，最終導致位于上盤的管廊擴底部產生脫空行為。而脫空現象一旦產生，管廊將會在后續使用的過程當中在周邊土體的摩擦力作用下進一步產生開裂破壞。由于管廊本身結構以及摩擦力的方向會使管廊形成環向開裂的破壞模式。當箱型隧道結構以30度穿越地裂縫時，結構變形的破壞會存在一定的不對稱現象，且會隨著地裂縫的上下盤產生相對位移。在實際位移中首先會產生扭轉變形，隨后會繼續發生彎曲以及剪切變形。同時，該地區地裂縫會隨著地質的變化產生一定的活動，因此如果未采取有效措施對管廊質量進行合理化控制的話，將會使地基產生失效。基于這種因素采取的防止失效措施不得采用地基處理的方式去有效防止管廊工程產生破壞。通過對該地區地質的全面研究，最終發現要想有效保障管廊結構的實際應用強度，全面防止其在后續使用中地裂縫對其結構產生破壞。一旦管廊結構由于實際應用需求必須跨越地縫裂帶時，為了保障管廊結構的使用質量，應當將“放”與“防”密切地結合起來[4]。

該結構在設計時，應當以結構適應變形作為主要的設計原則。此外還應當兼顧防水工作、這里所說的“防”實際上是通過一定的技術方案使得整個結構的高度得到實質性的增大，而“放”是在分段處添加一些柔性接頭。對于一些特殊的變形縫應當對其采取針對性的措施進行有效的防水設計。地裂縫活動實際上屬于一個長期的過程，在施工人員建立綜合管廊的過程當中對于裂縫段的建立工作，應當采取有效的技術措施輔之以先進的技術設備，為其建立起有效的變形監測以及預警系統。

經過綜合探測，最終發現該場地地裂縫就其類型以及結構而言屬于隱伏式，施工場地屬于三類場地性質。整體區位處于中正水平，在斷層的北側盤由于地質的影響將其設置為下降狀態，南側盤由于地質的推移處于相對上升的狀態。該施工地點的地裂縫活動正在逐漸起減弱起來，目前處于相對穩定的狀態當中。根據多年以來獲得的一些工程經驗以及一些經驗豐富的專家學者的現場調查，最終發現該綜合管廊在實際建設的過程當中要想有效保障其使用壽命及使用質量，在地裂縫段應當采取有效措施使整體高度得到實質性的增加。此外，應當在地裂縫的范圍內每隔20m設置一條變形縫，從而防止后期地質變形給管廊使用帶來不利影響。防水設計工作在實際進行中為了有效保障防水效果，對于一些相對特殊的變形縫隙來說，可以采用外包的方式使得防水層得到實質性的增加，此外，為了保障防水效果應當進一步設置兩條防水帶。且通過注漿的方式使得管廊的底板能夠和下部土體保持密切接觸[5]。

5 結束語

該管廊工程作為一項百年民生工程，其實際質量對于該城市的經濟發展有著非常重要的意義。在工作人員設計綜合板塊的過程當中，需要對穿越管廊的地裂縫進行全面的地質勘查活動。在勘察工作進行中需要對地裂縫的活動以及位置進行準確探測，并且對其未來的擴張趨勢進行有效分析。然后才能對綜合管廊的設防長度以及設防措施進行確定，最終有效保障其使用效果。