城市地下综合管廊研究进展

林广泰，王建军，李彩霞，郑 健

(广西路桥工程集团有限公司，广西 南宁 530011)

我国改革开放40年，由于认识及经验不足，在快速城镇化的进程中产生了诸多问题，其中以交通拥堵、拉链马路、空中蜘蛛网、管线泄漏爆炸为显著特征的“城市病”严重影响着城市发展以及人们的日常生活，亟待采用先进的设计进行解决。妥善处理好城市粗放与集约；人口扩张与资源环境承载力；快速城镇化与市政基础设施统一规划、统一设计、统一建设及管理的关系。

城市地下综合管廊是社会发展到一定阶段的必然，是经济基础主导下新型城镇化的体现。城市地下综合管廊是建于城市地下用于同时容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属设施。本文针对城市地下综合管廊的国内外起源、发展、分类及特点，施工关键技术以及未来发展趋势进行分析总结，为相关从业人员进行城市地下综合管廊设计、施工以及运维管理提供新思路，提高城市综合承载能力，促进城市集约、高效发展，助推新型智慧城市建设。

1 国内外起源、发展、分类及特点

19世纪初期，法国巴黎诞生了世界上第一条城市地下综合管廊。随后，英国、德国、日本、西班牙、美国等发达国家相继开始新建综合管廊工程，至今已有将近182年的发展历程。国内第一条综合管廊始建于1958年的北京，1990年天津新客站管廊是我国综合管廊的雏形，1994年上海浦东新区张杨路管廊是我国第一条较具规模并投入运营的综合管廊，2003年广州大学城综合管廊是国内目前运营的管廊中长度最长的。城市地下综合管廊经过将近200年的发展，其设计、施工、运维管理的水平已相当成熟。

综合管廊在国内经历了1978年以前的概念阶段、改革开放后的争议阶段与快速发展阶段以及2010年至今的赶超和创新阶段。迄今为止，全国共有70多个城市在建地下综合管廊，已建和在建里程将近900 km，计划建设800多km。据有关部门统计，国内130多个城市将开工建设500多个地下综合管廊项目，里程达2 000 km，总投资额大约3 000亿元。

一般来说，城市综合管廊按截面形状可分为：圆形涵管、矩形涵管、异形涵管等。其中矩形涵管又可分为单、双、多舱结构；异形涵管可分为三圆拱涵、四圆拱涵、多弧拱涵。按容纳管线分为：干线型、支线型、缆线型以及干支线混合型，其中干线型管廊为多舱结构，埋于机动车道下方；支线型管廊为单/双舱结构，设置在道路两旁绿化带下方；而缆线型管廊为沟道状结构，浅埋于人行道下方并设置有开启盖板。

城市地下综合管廊具有综合性、长效性、可维护性、安全性、环保性、低成本性等特点。具体体现为：多舱管廊即可与城市地下商铺、车库、地铁结合起来，采取统一建设、铺设、管理，又可兼顾人防，具有综合性；管廊设计要求服务期为100年，具有长效性；方便检修和更换，在运营维护时，结合BIM技术及机器人采用智能化监控，大大减少了人身伤害，具有可维护性和安全性；可减少对市民交通出行的影响，避免反复开挖对环境的影响，具有环保性；管廊虽然直接工程费用较高，但因其长期运营的综合成本比传统直埋铺设管线低30 %左右，具有低成本性。

2 绿色建造理念及施工技术

综合管廊的绿色建造基于节能减碳理念。从综合管廊规划、设计及施工各个层面运用科学管理和先进技术节约人力和物力，以此提高资源的利用效率，实现城市的可持续发展。综合管廊绿色建造包括：绿色规划、设计、施工，遵循“线路最优、截面最优、资源投入最少、废弃物排放最少、对周边环境影响最小”的五大标准，确保综合管廊达到四节一环保、快速低成本的目的。

综合管廊根据不同施工地层、施工环境以及设计断面分为暗挖、明挖两种施工方法。暗挖法分顶管法(预制顶推法)、盾构法、浅埋暗挖法。明挖法分明挖基槽支护法与结构主体施工法，其中结构主体施工又可分为明挖现浇与明挖预制拼装方法。明挖基槽支护技术有原状土放坡开挖无支护、土钉墙支护、钢板桩支护、地连墙支护、桩锚支护、桩内支撑支护、SMW工法支护、双排桩支护、微型钢管桩支护等。明挖管廊主体施工技术按发展趋势分满堂支架全现浇、滑模或移动模架现浇、半预制技术、预制节段拼装、分块预制拼装、叠合整体式预制拼装。明挖主体现浇施工流程为基坑开挖与支护→地基处理→地面防水处理→模板与支架→混凝土浇筑→施工缝与变形缝处理→防水处理。

从综合管廊具体施工工艺上看，预制滑模现浇施工技术(整体移动模架/模板台车)适用于标准断面，模架固化，可整体移动，快速施工，节省大量人工和脚手架；半预制技术是顶板预制或叠合，侧墙现浇，可快速拆模，节省人工和脚手架；预制节段拼装技术适合于单舱和两舱管廊，整体节段预制，现场拼装，施工速度快，现场无钢筋、模板、混凝土作业；分块预制拼装技术适合于多舱或上下两舱断面，断面上分块预制，减少吊重，便于运输和吊装；叠合整体式预制拼装技术是侧墙和顶板采用叠合结构，适合于多舱管廊，结合了全现浇和全预制的优点；顶管施工技术(预制顶推技术)适用于下穿重要建构筑物的情况，快速、安全，对周边环境影响小；盾构法是运用盾构机械在适宜的土层中向前推进开挖的一种全机械化施工方法，其属于暗挖法中的一种。盾构机械开挖过程中通过出土机械把向前切削的土体运到洞外，同时运用盾构外壳及管片支撑刚开挖的洞面以防止坍塌，用千斤顶顶进预制拼装的隧道混凝土管片形成隧道结构；浅埋暗挖法施工目前主要运用在隧道施工，如热力、电力隧道等，较少应用于综合管廊施工。

3 综合管廊施工关键技术

3.1 整体移动模架技术

经过施工技术的不断探索与改进，综合管廊模架由满堂支架发展为简易整体移动模架，如图1所示。整体移动模架技术是根据不同断面尺寸，为方便安拆滑移体系，以管廊伸缩缝为界，每施工段配备若干台滑移体系，宽度及高度以标准节形式可增减，所有整拼模板用手动葫芦挂在平台底部滑梁上，墙体合模时模板通过滑梁靠近墙体并进行加固，混凝土浇筑完成后模板通过滑梁离开墙体，并向前滑移，通过伸缩缝后再熔接止水带。滑移体系包括六部分系统：架构系统、动力系统、导向系统、支撑系统、操作平台系统、提升系统。

但由于整体移动模架技术在实际施工过程中容易出现多道施工缝渗漏、污水舱及燃气舱下部竖向墙体需人工散拼、独立的滑移体系同步移动暂未实现接出口及人员出入口两侧外扩、滑移体系无法通过顶板早拆体系的滑移暂未实现等技术性制约，仍不能实现综合管廊快速、低成本施工。整体移动模架技术经过改进后形成了侧墙滑模+顶板预制技术的半预制技术。

图1 整体移动模架技术现场图

3.2 半预制技术

半预制技术是综合现浇工艺优势与预制工艺优势而研究提出的一种新型新工艺，其工艺原理是管廊底板及侧墙采用现浇、顶板采用预制安装，如图2所示。

图2 半预制技术示意图

半预制技术施工工艺流程一般为：预制盖板→现浇底板→现浇侧墙→顶板安装→浇筑后浇带→节点处理。半预制技术底板侧墙现浇无需满堂支架降低现浇难度，顶板预制安装降低了预制难度和吊装的重量，施工防水难度较整体预制有所降低。

3.3 预制拼装技术

预制拼装技术如图3所示。其分为预制节段拼装、分块预制拼装。预制节段的连接方式有纵向锁紧装置及无约束锁紧装置，其中无约束锁紧装置又分柔性接口和刚性接口。拼缝接头的关键是防水，且预制构件以自防水为主。目前，预制管廊的接头形式及橡胶圈防水原理借鉴了管道的防水接头设计方法，但综合管廊不属于给水排水管道，并不适用《给水排水管道工程施工及验收规范》，《城市综合管廊工程技术规范》中对于预制管廊拼缝接头的水压试验也未做明确规定。制约预制拼装技术发展的因素有：运输吊装设备起吊重量、设备租赁成本、拼装精度及防水、人员技术培训等。

图3 预制拼装技术现场图

3.4 叠合装配技术

叠合装配技术大多用于地下多层多跨综合管廊施工。其通过预制底板、侧墙及顶板结构，然后把预制板叠合装配起来，并在连接部位浇筑混凝土及采取防水等措施形成综合管廊的施工技术。叠合装配技术如图4所示。

运用叠合装配施工使综合管廊具有较好的防水及受力性能，结构安全。对比前面的几种综合管廊施工关键技术，叠合装配技术施工速度较快，工期成本较低。

图4 叠合装配技术现场图

4 综合管廊未来发展趋势

未来城市地下综合管廊发展趋势主要体现在以下几个方面：(1)三位一体综合管廊建设新模式将得到设计施工人员的青睐；(2)快速绿色的施工新技术将得到大规模的推广应用；(3)管廊标准化要求越来越迫切；(4)管廊设计及施工标准化是重中之重；(5)综合管廊施工的矩形顶管机、大直径管线安装机械、独特的箱涵转运安装一体化骆驼车、双向自行走桁架式吊装系统以及各种盾构机将会越来越多地被运用。

5 结语

本文通过阐述城市地下综合管廊的国内外起源、发展、分类及特点，探讨整体移动模架技术、半预制技术、预制拼装技术以及叠合装配技术等综合管廊施工关键技术，对综合管廊未来发展趋势进行总结分析，为相关从业人员进行城市地下综合管廊设计、施工以及运维管理提供思路，提高城市综合承载能力，促进城市集约、高效发展，助推新型智慧城市建设。

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