涵管施工技术

涵管施工技术（精选4篇）

1.涵管施工技术 篇一

涵管施工方案

5.5.1 涵管施工工艺流程

施工准备→测量放样土方开挖→验槽→砖砌竖井安装穿墙管→涵管安装→灌水试验→回填土方→交工验收。

5.5.2 涵管施工方法及技术措施

1．测量放样

涵洞的测量定位放样采用坐标法，沿涵洞的中心线和路基中心线各放设三点，确保位置准确，并报监理工程师审批。

2．土方开挖

本项目工程涵管工程沟槽在路基拓宽开挖结束后进行。管槽开挖采用PCI60小型反铲挖掘机挖沟，结合人工修整，由设计图可知，其基槽深约2.0m左右，可用反铲挖掘机单槽一次性开挖至距设计标高0.3m处，再由人工进行修底修坡。开挖时根据各条排水沟的走向，从排水沟的下游向上游挖进。施工中注意边坡稳定，及时用潜水泵排除基槽积水，严禁基槽长期泡水。在挖至设计标高时，应及时安排人员进行清除余土，排干沟槽积水，做到基槽一开挖立即进行涵沟砌石施工，不得使基底暴露过久，基底设计标高以上30cm厚，不得提前挖除，应在管基施工的同时方可挖除，若基底土壤已受扰动或超挖，用碎石砂夯实填平。基槽外1m以内不得堆土，同时堆土不得超过1.5m高。拟采用反铲挖掘机配合人工进行开挖，自卸汽车配合挖装运土，在接近基底20cm范围内，由人工辅助开挖修坡、修底。

3．涵管施工

1）运输与装卸

涵管在运输、装卸过程中，应采取防碰撞措施，避免管节损坏或产生裂纹。涵管装卸工作必须用经监理工程师批准的吊具进行；除非取得监理工程师的书面许可，不允许用滚板或斜板卸管。存放场地的位置和装卸的操作方法必须经监理工程师认可。

2）施工要求

(1)基础开挖

①基础开挖应符合图纸要求。当在原有灌溉水流的沟渠修筑时挖临时过水通道保护好灌溉水流。

②基槽开挖后，应紧接着进行垫层铺设、涵管敷设及基槽回填等作业。如果出现不可避免的耽误，无论是何原因，在施工过程中应采取必要措施，保护基槽的外露面不致破坏。

(2)垫层和基座

砂石垫层应压实到设计要求密实度，其压实度应在90％以上，按重型击实法试验测定，砂垫层应分层摊铺压实，不得有离析现象，否则要重新拌和铺筑。

(3)混凝土基座尺寸及沉降缝应符合设计图纸要求，沉降缝位置应与管节的接缝位置相一致。

(4)管涵基础应按图纸所示或监理工程师的指示，结合土质及路基填土高度设置预留拱度。

(5)钢筋混凝土圆管涵成品质量

①管节端面应平整并与其轴线垂直；斜交管涵进出水口管节的外端面，应接斜交角度进行处理。管壁内外侧表面应平直圆滑，如果缺陷小于下列规定时，应修补完善后方可使用；如果缺陷大于下列规定时，不予验收，并应报监理工程师处理。

②每处蜂窝面积不得大于30mm×30mm。③其蜂窝深度不得超过10mm。

④蜂窝总面积不得超过全面积的1％，并不得露筋。

(6)管节混凝土强度应符合图纸要求，混凝土配合比拌和均应符合有关规范要求。

(7)管节各部尺寸，不得超过有关规范规定值。3）圆管涵敷设施工

(1)管节安装从下游开始，使接头面向上游；每节涵管应紧贴于垫层或基座上，使涵管受力均匀；所有管节应按正确的轴线和图纸所示坡度敷设。如管壁厚度不同，应使内壁齐平。

(2)在敷设过程中，应保持管内清洁无赃物、无多余的砂浆及其他杂物。(3)在软基上修筑涵管时，应按图纸和监理工程师指示对地基进行处理，当软基处理达到图纸要求后，方可在上面修筑涵管。

4）管节接缝

本工程圆管管节采用承插式接缝，在承口端应先坐以干硬性水泥砂浆，在管口套接以后再在承口端的环形空隙内塞以砂浆，以使接头部位紧密吻合，并将内壁表面抹平。本工程涵管为倒虹吸管，进出水口设置竖井。管节接头及进出水口应按图纸要求进行防水处理，不得漏水和渗水。在填土覆盖前应按图纸要求或监理工程师指示进行潜水试验。

5）端墙及出入口

涵洞端墙采用石墙砌筑，（施工方法同桥墩浆砌石）

6．结构回填

回填在构筑物达到一定强度并报监理工程师同意后进行，采用分层两侧对称回填，分层厚度不大于25cm。地面以下采用汽夯并配合人工回填，地面及地面以上50cm采用人工配合机械进行回填。为保证构筑物台背与路基畅连接，台背的压实度控制在设计要求以内。

2.涵管施工技术 篇二

佛山市高明西坑水库为中型水库, 工程等级为Ⅲ等。主要工程包括大坝加固、溢洪道末端加固、重建穿坝输水涵管和坝后电站、综合整治尾水渠、重建管理楼及相关配套工程。其中输水涵管经多种施工方案比较, 后确定采用顶管法施工方案。本工程输水涵管总长112m, 采用管径φ1300mm厚度18mm的无缝钢管, 单节长度为4m, 共28节, 其中进水口处20m涵管采用明挖法施工其余92m涵管采用顶管法施工, 工作井设置在坝后坡脚处。输水涵管设计要求0.1%的坡降, 工程实际顶进平均4m/天, 仅用了23天完成, 收到较好的经济效益, 下面就该项工程施工做法进行回顾和总结。

1 施工顺序

施工准备→测量高程及轴线→挖顶管工作坑→设置顶进后背→铺顶管导轨→安装顶进设备及吊放管节→挖土顶进→测量及纠偏→再次挖土 (管中土) 顶进→测量循环作业直至完成顶进→填充灌浆→钢管灌浆口封堵。

2 顶力计算

影响顶力的因素很多, 主要包括土层的稳定性及其覆盖厚度、地下水的影响、管道的材料、管径和重量、顶进的方法和操作的熟练程度、计算顶进长度、减阻措施以及施工经验等, 各地根据实际情况选用合适的顶力计算公式, 目前对顶力的计算尚无精确的公式, 据文献[1]资料参考下列公式估算顶力:

式中:P为总顶力;

f为管道外壁与土的摩擦系数;

GV为形成土拱的垂直土压力;

Gz为形成土拱的侧向土压力;

D为管道外径;

L为顶管设计长度;

Po为管道总重。

本工程根据上述公式结合坝体的地质情况选用推力为300t的液压千斤顶。

3 开挖顶进与偏差控制

3.1 开挖顶进

本工程采用人工开挖。采用先挖后顶的方法, 人工挖土, 再将钢管顶进, 依次循环顶进。每次掘进的长度在施工过程中视坝体土质情况而定, 一般为0.3m~0.5m。横断面上不能欠挖, 超挖须控制在5cm以内。先初挖, 初挖时预留10cm~20cm厚的保护层, 检查高程、方位无误差后, 一边缓慢顶进钢管, 同时人工一边沿着管口精心削土, 确保管顶超挖厚度控制在10mm以内。

3.2 偏差控制

顶管施工时, 使顶进的涵管线与设计涵管线完全一致是不可能的, 因此, 纠偏是顶管施工技术的一项重要工序, 当发现顶管偏位时, 要及时纠正。顶管出现偏差的因素有:洞挖不合格, 千斤顶加力不均匀、力点偏移, 土壤的局部变化等。当发生顶管偏差时, 可采用木支撑或小千斤顶顶管头, 边支撑边顶进, 如果管头偏左, 先将左边洞壁挖宽小许, 再用支撑或小千斤顶一端支于左管道头, 另一端支于右洞壁;如果管头偏右, 调偏方法则相反;如果管头偏低, 用木支撑或千斤顶一端支于洞底, 一端支于管道头顶部;如果管头偏高, 则要挖低洞底部。为防止纠偏时管口挤压变形, 首节钢管在管口内壁焊接一圈加强环, 待钢管全部顶进后拆除。为了保证挖洞规格, 随时用水平仪、经纬仪检查方位和误差。边顶管边观测轴线、高程的变化, 作好受力情况记录, 发现偏差及时纠偏。本工程顶管段总长9 2 m, 顶管完工后, 其轴线总偏差不超过12cm。

4 接头与灌浆

4.1 接头

管道接头也是顶管施工中的一个重要工序, 其作用是:顶进时在管与管之间传递纵向力, 在管线改变方向时传递横向力。本工程管道接头在工作坑内进行焊接, 钢管接头采用坡口焊, 角度为55°~65°;环向焊缝为二类焊缝, 纵向焊缝为一类焊缝。焊缝外观质量要求:无裂纹;无表面夹渣;咬边深度不超过0.5mm、连续长度不超过100mm、两边咬边累计长度不大于10%全长焊缝;满焊;表面无气孔;焊缝余高2.0mm~2.5mm;对接头焊缝宽度盖过坡口2.0mm~4.0mm平缓过渡;飞溅清理干净;无焊瘤。

4.2 灌浆

为使钢管外壁与大坝土体之间结合密实, 防止出现沿钢管外壁纵向集中渗流, 在顶管工程施工完毕后, 通过预留灌浆孔充填灌浆。灌浆孔断面距离4.0m, 一孔位于管顶, 另两孔与顶孔呈120度, 梅花形布置。充填灌浆所用浆料为纯水泥浆, 水灰比1∶1至2∶1, 采用逐渐加密法施灌。灌浆孔口压力按不大于0.5MPa控制。当持续10min~20min, 单位吸浆量<0.50L/min时, 终止灌浆。灌浆完毕凝固后封回灌浆孔需利用在钢管灌浆孔制作过程中切割下来的圆片。

5 结语

顶管法施工技术是继盾构施工之后发展起来的地下管道施工方法;最早于1896年美国北太平洋铁路铺设工程中应用, 已有百年历史;我国自20世纪50年代北京、上海开始试用顶管法施工技术, 随着科学技术的发展, 顶管法施工的工艺、方法也不断发展改进。顶管法具有的主要优点: (1) 减少土方工程量, 减少建筑垃圾集中搬运的污染; (2) 节约沟管基座材料, 可以减少水泥、砂石料的用量; (3) 不干扰地面交通, 对穿越交叉路口、铁路道口、河堤、大坝尤为显著; (4) 顶管法可穿越地面和地下建筑, 不必搬迁地面建 (构) 筑物; (5) 施工场地少, 有利于市区建筑密集地段新管道的铺设和旧管道的维修。顶管法施工技术由于这些特点不失为一种环保的施工技术。

西坑水库输水涵管工程采用顶管法施工技术改建输水管道实践证明, 采用顶管法施工与挖埋法比较, 在工程投资和工期方面更具优势, 工程投入运行后未发现渗漏水现象。

参考文献

[1]广东省水利厅.利用顶管法重建土坝放水涵管[M].北京:水利出版社, 1980.

3.涵管施工技术 篇三

义翔铝业赤泥堆场大坝溢流涵管已经给曹跃公司2006工作面井下正常开采构成了威胁。为确保赤泥堆场正常运行和曹跃公司工作面安全回采,使双方经济均不受到大的影响,曹跃公司技术人员对赤泥堆场进行了认真调查,综合分析。在保证双方安全的前提下,多次优化施工方案并现场指导,对义翔铝业赤泥堆大坝溢流水管进行充填灌浆治理,以达到加固坝体的目的。

2 项目研究分析

根据2011年4月24日,“义翔铝业尾矿库相邻井下工作面回采可行性和安全性”专家论证会论证意见:“赤泥库大坝自身是安全的,但赤泥库大坝溢流涵管是威胁大坝安全的潜在隐患。”。因此,提出大坝溢流涵管充填注浆治理方案,将涵管与坝体形成一体,从而提高坝体的抗压强度达到加固坝体的目的。

3 施工方案及解决的问题

3.1 施工方案

原定方案采用钻孔注浆,且人员、机械已经到位,因原尾矿大坝无现场施工图纸及相关数据,无法准确判断管道位置、走向;第1次采用超声波定位仪判断管道位置,结果没有探到,第2次采用地质雷达探测仪,结果也无法准确判断管道位置;最后向义翔铝业了解涵管现状后,向有关领导请示,采用以原管道底端部排水钢管作为灌浆通道,采用1:1水泥浆直接灌注的注浆方案[1]。

3.2 施工人员及机械组织

3.2.1 人员组织

现场技术人员2人,电工1人,维修人员1人,施工人员分3班进行,每班8个人,工作时间为8个小时,进行不间断作业。

3.2.2 机械设备

BZ-250/60型灌浆泵1台、双液注浆泵1台,YJ-340型灰浆搅拌机2部。

3.2.3 配备

电表1个,3.5 m×2.5 m×2.4 m×8 mm厚铁水箱1个,2.5 m×1.5 m×1.2 m×8 mm厚铁料斗1个,缓冲铁料斗1个,600 mm×800 mm成品配电盘1套。

3.3 主要施工材料及施工工艺

a)水泥:采用PC32.5普通硅酸盐水泥;b)配合比:灌浆采用纯水泥浆,水灰比为1:1;c)工期:预计为72小时。

3.4 灌浆实施方案

灌浆管道采用尾矿大坝下原有Φ110 mm钢管作灌浆套管,在钢管外露土层1.5 m处割开,安装Φ110 mm阀门1个,与灌浆管道连接;按流程图安装钢管、阀门、压力表,为防止大坝上压力过大,在大坝中间加设缓冲料斗;在施工过程中采用3种方案进行灌入,顺序如下:

a)方案一利用大坝的高差,利用高出涵管5.5 m处的缓冲料斗内自压注浆,观测无法灌入后,进行排放空气,待空气排出后继续灌注,但仍无法注入,立即采用方案二;

b)方案二:在大坝上自压注浆,直至继续加料无法灌入后,需再次排放涵管内空气,观察空气排放完后,立即采用方案三;

c)方案三:利用大坝上注浆泵加压注浆,直至压力达到一定数值仍注不进去为止,才可确认注浆结束。

在施工现场派专人核计水泥灌入量,要求24小时不间断施工,随时掌握注浆方案的实施动向以便及时调整方案。

3.5 主要施工工艺流程图

3.6 灌浆施工工艺

a)进入现场安装设备—管道前安装阀门—灌浆—封孔—灌浆任务结束;b)灌浆方法:灌浆泵、搅拌机放在大坝上进行,利用大坝和管道之间高差灌注;灌浆泵与管道之间采用Φ40 mm×2.5 m厚无缝焊接钢管连接,距离约为150 m,钢管之间套管连接;灌浆开始前二罐采用0.8:1水泥浆,有足够的稀度,使管道之间的摩擦力减小,然后采用1:1水泥浆连续灌入。

4 方案的实施

a)方案一:自2011年6月11日9时开始,连续灌入52.5个小时后,经过几次排放管内空气,观测浆液不再压入后,随即采用第二种方案,统计本次灌入量约246.75 m3;

b)方案二:自2011年6月13日13时40分开始,连续灌入4个小时,经过几次排放管内空气,观测浆液不再压入后,随即采用第三种方案,统计本次灌入量约16.85 m3;

c)方案三:自2011年6月13日17时40分开始,连续灌入0.5个小时,当压力达到9 MPa时,并持续5 min,且浆液不再灌入后,可以确认管道充填严实,宣布注浆结束;统计本次灌入量约2.3 m3[2]。

5 注浆时间和注浆量及原因分析

a)注浆时间从2011年6月11日9:00至2011年6月13日18:20,共计注浆时间为57个小时;平均注浆量4.7 m3/h;

b)注浆量:(a)预计注浆量:根据义翔铝业大坝现场施工员张锋提供的涵管大约尺寸(155 m、直径1.5 m)计算,预计注浆量273.8 m3;(b)实际注浆量为265.9 m3(1 m3水泥浆含水泥量为756 kg,实际注水泥4 020袋);二者相差7.9 m3。

a)注浆量减少原因分析:(a)义翔铝业提供尺寸可能不准;(b)涵管内可能有淤泥存在。

6 成果评价

根据义翔铝业提供的基础资料,我们只能采用以上的注浆方法,在注浆开始时严格按照1:1水泥浆比例作了试验,凝固后体积收缩量为8.67%,按照实际注浆量265.9 m3计算出凝固后体积为242.85 m3,注浆率达到91.33%;因此,我们认为本次注浆是比较成功的。

摘要：叙述了义翔铝业赤泥堆大坝溢流水管进行充填灌浆治理的方案、实施过程和效果评价。

关键词：溢流涵管,注浆加固治理

参考文献

[1]刘峰.煤矿防治水综合技术手册[M].北京:煤矿科技出版社,2008.

4.涵管施工技术 篇四

现代化城市土地资源极为宝贵,市政基础设施建设受土地资源、市政规划、城市景观以及环境保护等因素的限制越来越多,制造适用于地下市政综合管廊的预制混凝土涵管,把各种缆线放置于地下管沟内,可使城市更加美丽,维护更加方便,地下空间应用更加合理。

我国水泥制品行业经改革开放30年以来的大发展,目前已有足够的能力制造用于地下市政综合管廊的预制装配化混凝土涵管,应积极为推动城市市政综合管廊的发展作出贡献。

1 建设地下市政综合管廊的意义

所谓“综合管廊(又名共同沟)”,即在地下设置专供各种公用事业摆放缆线、管道的沟道。地下综合管廊是目前世界上比较先进的基础设施管网布置形式,是城市建设和城市发展的趋势和潮流,是充分利用地下空间的有效手段。

1.1 地下综合管廊的优点

(1)可以美化城市空间环境,保持路容完整美观,杜绝因敷设和维修各种管线对城市道路、绿地重复开挖,消除了由此造成的资源浪费和对市容、交通以及居民生活的不良影响,大大节省了城市地下空间。

(2)现有各种城市基础设施按各自系统直接埋设于土层中,检修不便、容易损坏,地下管线(生命线)的安全难以保证,供应能力经常受到干扰。

(3)随着城市规模扩大,各种直埋管线、管网总量增加,尺寸加大,品种增多,地下敷设空间容量日显不足,各种管线产生冲突。建设地下综合管廊,使空间利用更加充分、紧凑、经济,同时能降低各种工程管线维修费用和道路翻修费用。

(4)地下空间具有低耗性、易封闭性、内部环境易控性等特点,所以,把城市中心区域各种能够放置于地下的基础设施均设于地下,不仅有利于城市基础设施的现代化,而且能使城市的能量流、物质流、信息流保持畅通,保证城市中心区各项功能的正常发挥。同时,敷设地下综合管廊可以利用地下空间的高防护性,使其抗地震、抗台风等抗灾能力大为提高,在灾害发生的时刻能够保障城市的生命线不受影响或将损失尽量降低。

(5)按照输电工程要求,高压线两侧一定宽度内限制使用,称为高压走廊。在城市中寸土寸金,土地是宝贵的资源,输变电网中的架空线路走廊受到土地资源的限制,城区电网建设面临诸多困难。通过地下综合管廊,可以把110k V、220k V,甚至500k V高压输电线路直接引入城市中心区域,解决了向繁华城区大功率电力输送的难题。

1.2 地下综合管廊的不足

(1)地下综合管廊造价较高,费用分摊方式涉及到不同利益群体。建设及维护费用的分摊将给长期维护带来各种不确定因素。

(2)运行维护难度大,事故抢修和责任认定难度大。各种管线共沟使事故的几率增大,地下综合管廊的投资方、建设方、运营方以及各管线单位难以划分清晰运行维护责任,而一旦出现问题,地下综合管廊管理单位不能承担其相应职责,一旦事故抢修不及时,造成重大损失时,责任认定和经济赔偿难度较大。

(3)当前城市综合管廊技术规范国家标准尚未正式发布,各类管线在综合管廊中布置及相互间的防护问题,各类管线的分支等技术细节尚需探索。

2 国外综合管廊建设发展概况

世界上最早的一条地下综合管廊建于法国,之后英国、德国、美国、西班牙、俄罗斯、日本、匈牙利等国也开始兴建地下综合管廊。

日本国土狭小,地下综合管廊首先在人口密度大、交通状况严峻的特大城市展开,逐渐扩展到地方中心城市,至1992年日本已建造地下综合管廊310km,目前每年仍以15km以上的速度增长。建设者的目标是在本世纪初期全国80个城市的主干道下建成约1100km地下综合管廊。图1为日本地下综合管廊断面示意图。

欧州是地下空间开发利用的先进地区,特别是在市政设施和公共建筑方面更是如此,1833年,法国巴黎在系统规划排水管网同时开始修建地下综合管廊。1861年,英国伦敦修建了宽3.658m、高2.317m的地下综合管廊。1890年,德国开始在汉堡修建地下综合管廊。近期,巴塞罗那、赫尔辛基、伦敦、里昂、马德里、奥斯陆、巴黎、伦敦、瓦伦西亚等许多城市都研究并规划了各自的地下综合管廊网络。北欧的经验是,由于机械化施工程度不断提高,在许多情况下,城市基础设施建在地下比建在地上还要便宜。地下综合管廊如同建设核防空洞那样,既可用于防御也保护了环境。

美国和加拿大虽然国土辽阔,但城市高度集中,城市公共空间用地矛盾也非常尖锐,他们都在上个世纪大量建设地下综合管廊,逐步形成了较完善的地下综合管廊系统。如美国纽约市的大型供水系统,完全布置在地下综合管廊内。加拿大的多伦多和蒙特里尔市也有完善的地下综合管廊。

俄罗斯的地下综合管廊也相当发达,俄罗斯规定在下列情况下需建设综合管廊:(1)在拥有大量现状或规划地下管线的干道下面;(2)在改建地下工程设施很发达的城市干道下面;(3)需同时埋设给水管线、供热管线及大量电力电缆的情况下;(4)在没有余地专供埋设管线,特别是敷设在刚性基础的干道下面;(5)在干道同铁路的交叉处等。莫斯科有130km长地下综合管廊。

3 国内综合管廊建设发展概况

国内最早是1958年建于北京天安门广场下的综合管廊,总长1576m。之后上海、广州、济南、沈阳、佳木斯、南京、厦门、大同、无锡等几十个城市都已建成相当规模的地下综合管廊,技术已发展得较为成熟、规模逐渐扩大。通过建设地下管廊实现城市基础设施现代化,达到地下空间的合理开发利用。当前,由上海市政工程设计研究总院、同济大学等单位负责制定的国家标准《城市综合管廊工程技术规范》已完成审批稿,为我国加快建设地下综合管廊创造了有利的条件。

国标《城市综合管廊工程技术规范》审议稿中建议当遇到下列情况之一时,市政公用管线宜采用管廊形式规划建设:

(1)交通运输繁忙或工程管线设施较多的机动车道、城市主干道以及配合兴建地下铁道、地下道路、立体交叉等工程地段。

(2)不宜开挖路面的路段。

(3)广场或主要道路的交叉处。

(4)需同时敷设两种以上工程管线及多回路电缆的道路。

(5)道路与铁路或河流的交叉处。

(6)道路宽度难以满足直埋敷设多种管线的路段。

3.1 国内主要地下综合管廊建设概况

3.1.1 上海市浦东新区张扬路地下综合管廊

1994年,上海市地下综合管廊开始建成投入使用,截至2005年共建成11.125km,平均造价2500万元/km,给水、电力、通讯、广播电视、消防等管道和电缆都以层架形式进入管廊,燃气管道置于上方专用管沟。综合管廊内有足够空间供维修和检测人员工作。图2为上海张扬路地下综合管廊内部图。

3.1.2 济南泉城路改建中兴建的地下综合管廊

2001年,济南地下综合管廊开始兴建,在道路两侧各设一段地下综合管廊,全长1450m、高2.75m,沟顶埋设深度1.5~2m,现浇混凝土结构。电力、供水、供暖、电信、交通指挥、有线电视等管线和设施均整合于管廊内,并与周边道路管线衔接和幅射作了周密的考虑,今后将不必因地下管线的铺设而刨掘路面。

3.1.3 佳木斯市林海路地下综合管廊

2003年8月,佳木斯市林海路地下综合管廊开工建设,将自来水、排水、天然气、强电、弱电、供热等市政基础管线整合于混凝土框架空间内。管廊中间是一条通道,两侧墙壁上以水泥板分隔成上、中、下三层,管廊高2.3m、宽3.2m。上层为强弱电区,中层为给排水区,下层为供热、供气区。管廊总长2km,造价约1200万元/km。

3.1.4 佛山市地下综合管廊

佛山市地下综合管廊首期长为9.37km、宽为3.2m(部分地段4m)、高为2.8m,形成一个环状综合管廊网,管廊内有三种管线,动力电缆(高压线)、通信电缆、供水管道。动力电缆和通信电缆在管廊的两侧,供水管道在管廊的底部。综合管廊内设施完善,每100m设有防火隔离墙、排水、照明、检测等设备;每200m有一个长2m、宽70cm的投料口,高出地面50cm,方便技术人员进出管廊。造价估算为2.3亿元,平均2300万元/km。管廊内有较大空间可供工作人员检测、维修等操作。

3.1.5 广州大学城地下综合管廊

管廊建在小谷围岛中环路中间绿化带下,呈环状结构布局,全长17.4km,宽7m、高2.8m,主要布置电力、供水、供冷、电讯、有线电视五种管线,并预留部分空间以备将来发展所需。是目前国内距离最长、规模最大、体系最完善的地下综合管廊。图3为广州大学城综合管廊断面示意图。

3.1.6 上海世博会地下综合管廊

2010年,世博会在上海召开,整个园区地下公用管线以综合管沟的形式为主,设计使用年限不低于50年,混凝土抗渗等级S6。全长约6.2km,其中,西环路的综合管沟标准段管节为工厂预制,每节长2m,现场拼装,包括仅纵向拼缝接头和带纵向、横向拼缝接头两种,两者均需施加预应力(施加预应力的方式为采用预应力筋或弯曲螺栓),为国内首次进行的预制拼装式综合管沟。现浇整体式管廊每25m为一工段,设置一道宽30mm的变形缝。综合管廊每200m设置防火墙进行防火分隔。

3.1.7 厦门市翔安南路地下综合管廊

2012年5月28日,厦门市翔安南路地下综合管廊工程开工兴建,全长约10km,总投资5.15亿元。工程设计大胆创新,突破矩形断面和圆形断面瓶颈,管节首次采用圆弧组合断面,断面净尺寸分别为B×H=4m×3.2m、B×H=4.7m×3.2m、B×H=6.0m×4.2m、B×H=6.7m×4.2m,管节接口采用双O型橡胶圈企口型柔性接口连接,密封性能、抗不均匀沉降性能好,管节安装后即可进行打压试验,测试方便可靠。工程全线预制装配化,现场不需浇注混凝土,无任何湿作业,大大的加快了施工进度。地下综合管廊全线采用预制管节进行组合拼装这在国内乃至国际上尚属首次。

圆弧组合断面结构受力合理,克服了圆形断面空间利用率低、高度受限的缺点,具有质量好、施工快、造价低、接口密封性好等优点。

图4为厦门翔安南路预制装配化施工双仓弧涵地下综合管廊开工建设图。

3.1.8 平澶地下综合管廊(请添加该工程概况)

图5为平澶地下综合管廊断面示意图。

双仓结构、宽4.9m×高3.2m+宽2.2m×高3.2m组合,管廊内有五种管线,一仓是:电力、电信、DN500中水管线、DN1000给水管线:二仓是:110k V电力、220k V电力、10k V电力。中间检修通道较宽,可进入小形汽车,如吉普等,有利于改善检修人员的工作条件。

3.1.9 国内主要城市地下综合管廊工程形式概况

表1为国内主要城市地下综合管廊工程形式表。

3.2 地下综合管廊施工方法比选

地下工程施工工法当前主要有:开槽施工和不开槽施工。开槽施工工法中又包括现浇施工工法和预制装配式施工工法;不开槽施工工法有顶进法施工、浅埋暗挖工法和盾构工法等。

盾构施工工法造价较高、只适用于圆形断面结构的施工,受限较多,一般只在特大型地下综合管廊工程中采用;浅埋暗挖工法,工程进度慢、工程结构缺陷多、抗渗水性能不易保证,对整合电、气等多种管线的综合管廊应慎重选用。

3.2.1 现浇施工与预制装配式施工工法的比选

当前地下综合管廊施工方法主要是现浇和预制装配两种。虽国内采用现场浇筑方法施工的箱形、拱形混凝土涵管,在铁道、交通、水利工程和城市地下市政综合管廊中已得到较多应用,但现浇混凝土具有如下缺点:

(1)施工作业时间长、现场湿作业工作量大、需较长的混凝土养护增强时间,开槽后较长时间不能回填,在城市中不利于道路建设缩短施工工期、满足快速放行交通的要求。

(2)在现场制作中,地下水对施工有较大影响,需将地下水降至底板标高以下,才能浇筑混凝土基础,增加施工成本,也不利于生态环境的保护。

(3)现场制作的混凝土抗渗性能不如工厂内制作的混凝土,容易局部发生渗漏,影响管道的使用功能。

(4)现浇混凝土涵管易出现裂缝(涵体侧壁通裂等)。裂缝会引起渗漏,影响结构应力状态;如结构物所处环境具有侵蚀性介质,介质通过裂隙浸入结构,引起钢筋的锈蚀,影响构筑物承载能力和耐久性,缩短地下综合管廊的使用寿命。

(5)现场制作的混凝土涵管按一定长度(约20m)分段,分段间采用橡胶止水带连接,其缺点有:

(1)橡胶止水带形式接口抗地基不均匀沉降能力差。涵管在顶部复土及附加荷载作用下,引起涵管接口发生上下错位和翘曲变形,造成涵管接口止水带变形,在涵管接口混凝土与橡胶止水带之间产生裂隙,严重时止水带被拉裂。

(2)混凝土涵管止水带接口施工质量不易保证,往往由于止水带部位混凝土捣固不密实而留下暗渗漏通道,引起涵管接口渗漏。

(3)现场制作的管道分段间隔长度大,地基如有不均匀沉降、或受外荷载(如地震)作用,易发生折断。因此,要求提高管道纵向基础承载力,涵管纵向配筋量也需加大。

(4)现场制作生产条件差,结构计算中要加大安全度,增加材料用量。

(5)现浇工法总体造价大于预制装配式施工工法。

3.2.2 上海世博会地下综合管廊现浇工法与预制装配工法工程实例工期与经济分析

上海世博会地下综合管廊选用两种施工工法———现浇和预制装配化施工,工程中详细比较了两种工法的施工工期和工程费用,具体如下。

整体式现浇段总长6.2km,预制混凝土管廊总长200m,施工工期与施工费用以一个标准段25m长度作为标准施工段工期与成本的分析,研究预制混凝土管廊的经济性。

3.2.2. 1 工期分析

预制混凝土综合管廊可以分为场(现场)内、场外施工两部分,现浇混凝土整体式综合管廊的所有施工作业均为场内施工。两者场内相同施工部分为基坑开挖与支护体系成型(包括素混凝土垫层施工)、地下综合管廊主体结构施工以及回填土方与支护体系拆除等主要环节。在基坑开挖与支护体系成型以及回填土方与支护体系拆除环节中,预制混凝土综合管廊与现浇混凝土整体式综合管廊的施工工艺和技术要求基本相同,没有明显的工期差别。但在地下综合管廊主体结构的施工环节中,两者的施工工艺截然不同,工期差别明显。预制混凝土综合管廊的主体结构施工大部分在场外完成,管节的吊装、拼装等工序施工效率高,所需工期较短。而现浇混凝土整体式综合管廊的主体结构施工则全部在场内完成,占用了大量现场工期,是总工期的重要组成部分。施工中一个标准段对比,预制混凝土综合管廊的施工工期比现浇混凝土整体式综合管廊缩短18d左右,缩短近45%工期。

3.2.2. 2 施工成本分析

基坑开挖与支护成本,其中土方费用为一次性费用,不随工期长短发生变化,而钢板桩及其围檩与内支撑的租赁费用一般按租期计算,受施工工期影响较大,且单价相对较贵。一个标准段相比,预制混凝土综合管廊施工工期约为22d,现浇混凝土整体式综合管廊约为40d,预制混凝土综合管廊的开挖土方与支护费用为4.5万元,现浇混凝土整体式综合管廊为7.0万元,降低2.5万元。

主体结构成本,一个标准段,预制混凝土综合管廊为25万元,现浇混凝土整体式综合管廊为23.9万元,增加了1.1万元。

土建总成本预制混凝土综合管廓为29.5万元,现浇混凝土整体式综合管廊为30.9万元,每2.5m节约1.4万元,低4%左右。

3.2.2. 3 环保对比

预制混凝土综合管廊在现场为干作业,施工机械作业噪声低、基本不造成环境污染,施工现场文明、有序而整洁,具有良好的节能环保效益。现浇混凝土整体式综合管廊现场包括大量湿作业,混凝土浇筑与振捣工序噪声污染严重,对周围环境影响较大。

3.2.2. 4 社会效益比较

对比现浇施工工法,预制混凝土涵管装配化施工具有缩短工期、降低成本、节能环保等优势,社会效益显著,应作为建设地下综合管廊的首选施工工法。

3.3 用于地下综合管廊预制装配化混凝土涵管管型比选

3.3.1 常用的地下综合管廊断面形式

国外用于地下综合管廊的管型(如图6所示)多种多样,他们很多是按进入管廊的管线功能选定管廊的断面形状,而且常以预制构件在现场装配的方法进行施工。

国内目前已建设的地下综合管廊以现浇的施工方法为主。采用预制装配施工方法的有上海、合肥和厦门等城市。

国内用于综合管廊的预制混凝土涵管断面形式如图7~图12所示有多种型式,可以按要求分割为单仓、双仓或三仓。

3.3.2 断面形状比选

3.3.2. 1 圆形涵管

圆形混凝土涵管制造工艺成熟,生产方便,结构受力有利,材料使用量较少,成本较为低廉,因而广泛用于输水管中。然而在地下综合管廊中应用的缺点是,圆形断面中布置管道不尽方便,空间利用率低,至使在管廊内布置相同数量管线时圆管的直径需加大,增加工程成本和对地下空间断面的占用率。为此,一些大城市开始开发异形混凝土涵管作为电力、热力等管线的套管和地下综合管廊的管材。

3.3.2. 2 矩形涵管

矩形混凝土涵管(称为箱涵或方涵)因其形状简单,空间大,可以按地下空间要求改变宽和高,布置管线面积利用充分。因而,至今是用得最多的一种管型。缺点是结构受力不利,相同内部空间的涵管,用钢量和混凝土材料用量较多,成本加大;同时大尺寸箱涵难于应用顶进工法施工,只适用于开槽施工工法,限制了其使用范围。当前地下综合管廊大多需建在城市主干道下,大开槽施工对城市和居民生活影响太大,箱涵顶进施工难度大、费用高,限制了箱涵在地下综合管廊中的应用。

3.3.2. 3 异形(三圆拱涵、四圆拱涵、多弧拱涵等)涵管

异形混凝土涵管即是为避开圆形和矩形混凝土涵管的缺点、综合其优点而研制开发适用于地下综合管廊的新型混凝土涵管。

这类涵管的特点是顶部都是近似于圆弧的拱形,结构受力合理,地下综合管廊大多宽度要求大,这类涵管可以通过合理选用断面形状提高涵管承载力,因而使用这类异形混凝土涵管可节省较多材料;可以按照地下空间使用规划,调整异形涵管的宽和高,合理占用地下空间;可按照进入管廊的管线要求设计成理想的断面形状,优化布置,减小断面尺寸;异形混凝土涵管接头全部使用橡胶圈柔性接口,能承受1.0~2.0MPa以上的抗渗要求,在地基发生不均匀沉降、顶进法施工中发生转角或受外荷载(地震等)作用管道发生位移或转角时,仍能保持良好的闭水性能,抗震功能较强;也可类似圆管那样,利用其接口在一定转角范围内具有良好的抗渗性,设计敷设为弧线形管道;这类涵管外形均可设计成弧线形,因而在顶进法施工中可降低对地层土壤稳定自立性要求,克服了矩形涵管的缺点。

预制异形混凝土涵管都带有平底形管座,相当于在管上预制有混凝土基础,与圆管相比,可降低对地基承载力的要求及提高涵管承载能力;管道回填土层夯实易操作、加快施工速度、保证密实效果,简化施工、减少费用。在不良地基软弱土层中应用,更显其优越性。

一般进入综合管廊的高压电力电缆要求单独置仓,避免对通信等设施的干扰,也要保障安全。因而随着综合管廊建设发展,单仓的形式将被双仓及三仓所取代。

综上所述,异形混凝土涵管较圆形和矩形断面涵管在地下综合管廊中应用有更大的优势,在地下综合管廊建设中可更多选用异形混凝土涵管。

3.3.3 接口形式

异形混凝土涵管的接口需满足接口抗渗、施工安装方便、可用于开槽施工工法,也能用于不开槽顶进工法施工。

图13所示为用于异形混凝土涵管的接口设计,采用双胶圈密封,主要目的是预制混凝土综合管廊涵管为大型构件,施工中需能即时检查安装质量,确保接口不渗漏,保障建成的综合管廊内干燥、安全运营。该设计已在厦门千秋业水泥制品有限公司产品的多顶工程中实践使用,管线全线接口达到滴水不漏。

尽管异形混凝土涵管形状相对于圆形和矩形较为复杂,但使用此接口设计的涵管,安装仍然非常简便和快捷,一个台班可安装10节(每节2.0~3.0m长)以上,施工中有地下水也能快速施工,不需降水。

柔性企口型接口异形混凝土涵管和柔性钢承口型接口异形混凝土涵管均能用于顶进法施工,如要求增大顶进距离,可优先选用钢承口接口的异形混凝土涵管。

当前,在顶进法施工中应用异形混凝土涵管,一般采用人工挖掘出土,适宜用于异形混凝土涵管的顶管设备正在设计中。

4 结语

(1)市政综合管廊是城市基础设施建设发展趋势和潮流,水泥制品企业应抓住机遇,提供适于综合管廊以及专用管线(电力、热力、通信等)套管使用的产品。

(2)预制装配化混凝土涵管用于地下综合管廊具有:(1)施工工期与现浇混凝土整体式综合管廊相比缩短45%左右,社会效益显著;(2)工程成本与现浇整体式综合管廊相比不增加,一般可低于现浇结构成本;(3)更能保证管廊质量,抗渗及工程耐久性均有提高;(4)预制装配化混凝土涵管用于地下综合管廊可明显减少钢材和混凝用量,是节能降耗符合“绿色发展,低碳发展”的制品;(5)预制混凝土综合管廊施工作业噪声低、现场文明、有序而整洁,具有良好的节能环保效益等优势。

(3)异形预制混凝土涵管用于地下综合管廊,具有:(1)结构受力合理,节材节能;(2)可调整断面形状和尺寸,适应地下空间需要;(3)可多仓分割,满足入仓管线功能要求;(4)良好的抗渗抗震性能;(5)可利用接口柔性性能,连接成弧线管线;(6)可用顶进法施工等优点。