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装配式市政综合管廊预制施工技术研究

作者

李林信

中国水利水电第十工程局有限公司 四川成都 610037

市政综合管廊是保障基础设施安全、稳定运行的关键载体,随着技术水平的不断提升,市政综合管廊的建设技术也在持续革新,并取得了显著成效。其中,装配式市政综合管廊预制施工技术在目前已获得广泛应用。该技术通过在工厂完成预制构件的生产,实现安装的专业化和标准化,从而大幅提升施工效率。在装配式市政综合管廊投入使用后,管线的维修、扩容及维护均可在管廊内完成,基本不会对路面造成影响,这不仅提高城市管理的效率,也为推动城市化进程提供有力支持。

1 工程概况

坪雾坝片区路网工程线路总长5.7km,包含道路4 条,立交1 座,桥梁1 座,涵洞11 座,其中滨江北路中段、规划道路二均采用缆线管廊,全长 2265m。缆线管廊位于道路右侧人行道下,为防止缆线管廊一侧局部裸露,在滨江北路中段南侧道路红线外设置 1.5m 土路肩,规划道路二南侧道路红线外设置 1.0m 土路肩。滨江北路中段管廊净尺寸为 BxH=1.62mx1.75m;规划道路二管廊净尺寸为 BxH=1.62mx1.5m。

2 建设市政综合管廊的重要意义

市政综合管廊是一种建设在地下的综合性基础设施,能够容纳两种及以上的市政管线及相关附属设施。不仅包含基本的管廊结构,还配备检修口、吊装口以及先进的监测系统。市政综合管廊并非简单的混凝体构筑物,而是涵盖多个系统构成的复杂体系,具体包括:综合管廊本体、监控系统、管线、通风系统、排水系统、供电系统、通信系统、地面系统和标示系统组成。该管廊可容纳通信、电力、热力、燃气、给水等多种管线。市政综合管廊具有以下几个显著特点:通过科学规划地下空间资源,市政综合管廊将各类管线集中布置,形成一个智能化的管网系统,支持统一管理,从而提高资源利用效率;市政综合管廊的设计使用寿命长达 100 年,能够充分满足城市长期发展的需求;管廊内设有专门的检修通道和材料出入口,使得管线的维护和更换更加便捷高效。配备的监控系统结合移动监测、固定监测和人工巡查,能够及时发现潜在的安全隐患,最大限度地降低各类风险。市政综合管廊能够有效抵御台风、地震等极端天气对管线的影响,保障管道安全,延长其使用寿命。此外,管廊内设置的车行和人行通道还具备人防功能。根据国家相关标准,市政综合管廊的建设需满足防爆、防火等安全要求,科学划分隔离区段,制定相应的应急预案,为管廊的安全运行提供可靠的技术保障。

市政综合管廊的建设具有多方面的意义:

首先,有助于优化城市发展模式。自改革开放以来,城市化进程取得了显著成果,但传统地下空间的粗放式开发不仅带来诸多安全隐患,并造成环境污染。一些管线直接埋设在地下,污水未经处理直接排入河流,这些问题随着时间的推移,将对城市发展构成严重威胁。通过推广市政综合管廊,可以有效解决上述问题,充分满足建设绿色城市的要求,既推动城市发展,又美化市容市貌。

其次,保障城市运营安全。在传统的管线工程施工中,由于管线数量多且相互交叉,容易出现干扰,导致故障频发。大多数管线采用直埋法施工,安全隐患的发生率较高。而综合管廊则不同,通过地下综合布局有效节约用地空间,提高土地利用率,同时保障了内部的线路的安全,具有更强的防灾能力,日常维护也更加便利,从而保障城市的稳定运营。

此外,提升城市的行政管理水平。不同类型的地下管线敷设方式各有差别,在施工时各产权单位密切沟通,避免出现错误。在以往地下管线的敷设常常因管理部门之间缺乏协调、规章制度各异而出现各种矛盾。如沟通不畅,将严重影响施工质量,而借助地下综合管廊,可以有效解决上述问题,从而提升我国的城市行政水平。

与发达国家相比,我国市政综合管廊的建设起步相对较晚,直到2015 年才被社会广泛认知。此后,国家出台了一系列政策,各个城市迅速推进市政综合管廊的建设,发展速度惊人。如今,相关技术已逐渐成熟,构件、生产设备制造的可靠性和稳定性也得到显著提升。

3 装配式市政综合管廊的常见类型

3.1 全预制装配式

全预制装配式市政综合管廊施工便利,不需要使用脚手架和模板,构件安装更加美观。目前,一些大型城市已经开始采用这种管廊,然而,全预制装配式市政综合管廊也存在诸多限制条件。由于其构件尺寸较大,对运输和安装提出较高要求,必须配备专用的龙门吊和汽车吊,安装过程受周边环境影响,并非所有路段都适用。另外,全预制装配式综合管廊的防水性能相对较差,管廊节段通常为2m,管节之间利用钢绞线和高强钢筋螺杆连接,理论上通过预应力张拉锁提高密封效果。但是在实际施工中,由于不规范施工、垫层平整度不足等因素的影响,在投入使用之后容易出现渗漏,这也是制约全预制装配式市政综合管廊推广的重要因素之一[1]。

3.2 叠合装配式

叠合装配式市政综合管廊是一种介于现浇装配技术与全预制装配技术之间的创新结构形式,目前已在部分城市进行小规模推广,并取得良好的反响,该结构能够减小胶合板模板用量,施工现场产生的废弃物较少,可以节约木材用量,满足环保要求。在施工时只需要设置少量的钢管撑杆支撑,不需要额外的脚手架和模板,不仅尺寸精确,而且整体美观,充分契合绿色施工理念。此外,叠合装配式市政综合管廊的防水效果较好,通过整体防水施工等措施可进一步提升防水效果。值得一提的是,叠合板的尺寸可根据需求灵活分割,支持循环利用,从而有效降低施工成本。从远期来看,部分预制构件还支持拆卸和替换,具有显著的经济效益和社会效益,因此,叠合装配式市政综合管廊已成为当前较为常用的一种管廊类型。

4 装配式市政综合管廊预制施工技术——以叠合装配式为例

叠合板预制板由顶板、侧墙板和底板组成,其预制过程在工厂内完成。通过施工连接,叠合层混凝土形成闭合框,与传统现浇技术相比,叠合板显著提升市政综合管廊施工效率,并降低施工成本。它能够形成一个连续、完整的混凝土壳体,具有良好的防水性能。尽管叠合板具有诸多优点,但目前国内相关行业还没有完全成熟,构件生产标准化程度有待提升,一些厂家生产的构件质量不佳,可能对施工产生不利影响。因此,在装配式市政综合管廊的预制施工中,需要根据项目特点来设计施工方案,严把材料质量[2]。

4.1 叠合板的生产

4.1.1 精准定位预埋件

装配式市政综合管廊使用的预制叠合板与装配式建筑有所不同,其侧墙板中预埋件的数量较多,这是为了满足管线安装和敷设要求,在生产过程中,厂家需提前完成预埋件的预埋工作,一旦完成浇筑,修改将变得极为困难。因此,在叠合板的生产环节必须确保预埋件定位的准确性,并在浇筑时进行牢固固定,以防止位移。这要求施工单位、生产单位、监理单位及建设单位之间做好沟通与协调工作,利用BIM 技术提前模拟,明确预埋件安装的具体位置,做到精准定位。目前,叠合板生产多使用双面贴胶的固定方式,在钢模板上粘附预埋件,与绑扎法和焊接法相比,这种定位方式更为准确,施工速度快、外观质量也较好。为保障预埋件的埋设精度,在设计阶段就需充分考量到这一问题,协调好叠合板侧墙宽度与预埋件间距的关系,确保模数相符。如果忽视这一点,可能会导致每个板上的预埋件各不相同,给生产带来困难。

4.1.2 钢筋定位

在预制生产过程中,钢筋定位是一个难点,由于叠合板钢筋骨架重量较小,在后续浇筑时钢筋容易上浮、发生偏移,这就会影响施工质量。一方面钢筋偏移可能导致叠合板变形;另一方面钢筋保护层厚度增加,容易引发开裂,一旦开裂,地下水会渗入裂缝,导致钢筋腐蚀,引起一系列连锁反应。对此,在叠合板预制过程中需采用专门的定制钢模具,严格控制主筋间距,避免端头漏浆、钢筋上浮,这将有效保障预制成品的质量[3]。

4.2 运输

运输环节至关重要,若路线规划不合理或保护措施不到位,极易导致构件变形或损坏。在运输过程中,应使用专门的重载汽车,并在堆放时严格控制层数,通常以2~3 层为宜,每层构件之间需放置衬垫木方,若叠合板重量较大,则需减少堆放层数以避免钢筋或叠合板变形。此外,运输前需做好检验工作,要求厂家明确标示每块叠合板的规格、安装位置及制作日期,并仔细检查混凝土龄期,确保其符合要求后方可运输,否则裂缝发生的风险将大幅增加。出厂标识应设置在叠合板易于识别的位置,且构件强度需达到设计标准的 75%以上方可进行运输。运输时,应将侧墙板平放,并在随车配备的棉被下垫衬,以有效减轻挤压,保护混凝土。

4.3 施工

4.3.1 深基坑施工

在深基坑施工前,必须制定详细的施工方案,并严格执行支护措施,遵循“水平分段、竖向分层”的原则,合理组织流水作业,避免工序发生混乱,防止出现大面积土体暴露。在边开挖时应同步完成支护工作,确保支护结构稳定后方可进行下一步土方开挖。同时,需做好施工监测工作,保障现场人员安全。

4.3.2 吊运与安装

在吊运之前需详细检查叠合板的强度,保障其达到设计标准后方可投入施工现场,吊运过程中需做好防护措施,避免碰撞受损。为保障吊装安全,在吊装前做好吊机准备工作,并进行试吊,试吊无误后方可正式吊装,整个吊装过程中需由专人指挥,做好安全管理工作[4]。

装配式市政综合管廊通常建设在市区,施工周边分布着道路和建筑物,由于场地限制,无法采用放坡法进行开挖,这使得吊装机械的操作受到环境制约,施工过程中常常面临吊车站位不足的问题。为此,通常采用后退法进行施工,即在一个作业段管廊施工完成后再进行后续管廊的施工。在安装斜支撑时需要特别注意,斜支撑主要包括支撑杆和U 型卡座组成,具体部件包括正反螺母、固定螺栓、外套管、高强销轴、正反调节丝杆等,安装斜支撑的主要目的是调整墙板的垂直度,在安装时首先进行固定安装,吊装完成后,在底盖板面上安装斜支撑,并调整好螺杆长度。安装完毕后,使用水平仪来检查安装精度,若存在偏差,应及时进行调节。

4.3.3 连接位置处理

针对底板与侧墙的连接位置,可采用同步浇筑作业法,填充材料可选用沥青麻丝,最后浇筑防水混凝土,沥青麻丝具有易获取、成本低廉且效果良好的优点;对于现浇底板与隔墙的连接,通常采用灌浆套筒连接法。而叠合顶板和预制墙板的连接,则需采用现浇固定、预留钢筋搭设的方式。

4.3.4 拼缝施工

装配式市政综合管廊对于防水有严格要求,一般情况下,装配式市政综合管廊埋设深度为 5~10m ,且表层覆土厚度为 2~3m ,施工时常常会遇到地下水丰富的区域,因此对防水施工要求极高。叠合板采用分段预制的方式,有大量拼缝,尽管会使用叠合层来填充拼缝,但是考虑到分层浇筑,其整体性依然会受到影响,拼缝处容易成为渗水点。另外,为保障整个管廊的刚度,需设置暗柱,而暗柱位置的下部箍筋需减少,这又会对其强度产生不利影响。为有效解决防水问题,需在设计阶段进行改进,可在暗柱位置预埋钢筋,以便于施工时采用对拉螺栓进行加固。

4.3.5 混凝土浇筑

底板浇筑应从一端向另一端推进,或从中间向两端进行浇注,在浇筑过程中,严格控制混凝土的自由倾落高度,不得超过 2m,若超过 2m,需安装溜管等辅助设施。浇筑采用分层、分段作业法,根据钢筋的疏密性和混凝土的初凝特性,合力控制浇筑层的厚度。浇筑过程应保持连续性,若需中断,须严格控制间歇时间,确保在下层混凝土初凝前完成上一层混凝土的浇筑。实际施工时应密切注意模板、孔洞等位置的变化,一旦发现异常,应立即处理。另外,振捣作业也是关键环节,由于预埋件较多且叠合层空间有限,容易出现振捣不充分的情况,导致空洞、蜂窝等质量问题。因此,振捣过程需严格控制,确保振捣质量。浇筑完成后,根据方案及时进行养护,通常是采用保温覆盖与洒水保湿相结合的方式[5]。

5 束语

当前,国家高度重视建筑产业化发展,装配式市政综合管廊作为其中的重要组成部分,也受到广泛关注。国家已出台一系列相关政策,越来越多的城市开始采用这一新型施工技术,本文以预制叠合板市政综合管廊为例,深入探索具体的预制施工技术。根据施工经验,首先需要严格把控设计和生产环节,尤其要精准控制预埋件和钢筋定位,在吊装过程中,应密切关注混凝土的龄期,并采取必要的防护措施。安装过程中严格按照施工方案执行,注重每个细节的把控。同时,做好浇筑、振捣和养护等关键工序,通过环环相扣的方式,确保市政综合管廊的施工质量。

参考文献:

[1]车鸿博.预制装配式波纹钢地下综合管廊结构性能及应用研究[D].江苏:东南大学,2022.

[2]吴会平,刘金鹏,卫田荷.预制装配式技术应用在综合管廊建设中的探讨[J].城市道桥与防洪,2024(10):315-318.

[3]范庆军,傅宏亮,王盛,等.预制装配式叠合墙型综合管廊施工技术[J].市政设施管理,2018(2):27-29

[4]任艳妮,代波,覃晟.装配式综合管廊自动预制安装技术研究[J].工程技术研究,2022,7(22):79-81.

[5]陆文胜,刘世辉,吴郁华,等.装配式多舱综合管廊预应力施工技术研究[J].广州建筑,2023,51(5):65-68.