地下管廊不同建造方法的優(yōu)缺點及對施工企業(yè)能力的要求

1、地下管廊不同建造方法的優(yōu)缺點及對施工企業(yè)能力的要求1、明挖現(xiàn)澆法建造綜合管廊的施工能力匹配要求 明挖現(xiàn)澆法建造綜合管廊是國內(nèi)建設(shè)綜合管廊的主要技術(shù)選擇之一。 現(xiàn)代意義上的城市地下綜合管廊工程建設(shè)在我國上世紀90年代就開始了，已經(jīng)建成的上海、廣州等地的綜合管廊起到了很好的示范作用。從工程角度來看，綜合管廊只是一個埋設(shè)于地下的帶狀構(gòu)筑物，廊道斷面的體量遠小于地鐵，埋深位于淺層地下空間（15米），采用的土方大開挖加混凝土現(xiàn)澆的施工工藝，其技術(shù)含量并不高，技術(shù)風(fēng)險基本可控。據(jù)此判斷，這樣的工程項目完全不需要使用國內(nèi)頂尖的施工單位或?qū)I(yè)市政工程施工單位來承建。需要注意的是，當(dāng)前把廊道工程的土建施工和管線

2、安裝施工完全割裂的做法是違背建設(shè)項目整體性原則的錯誤做法，必須得到迅速糾正。而當(dāng)依據(jù)改正后的整體設(shè)計展開社會資本采購時，作為綜合管廊整體工程中重要的各種專業(yè)管線的安裝、調(diào)試就自然成為對投標的施工企業(yè)的能力要求，而從這一點來看，市政工程公司可能還不如其他工業(yè)門類的工程公司更有經(jīng)驗。鑒于此，與綜合管廊施工能力相匹配的施工企業(yè)以綜合性見長的工業(yè)門類甲級工程公司更為適宜。政府主管部門應(yīng)該尊重科學(xué)，在進行社會資本采購時避免人為墊高門檻，把可能的社會資本攔在門外，讓競爭更加充分，讓行業(yè)壁壘遁形于公開、公平、公正的競爭氛圍中。2、預(yù)制拼裝法建造綜合管廊的施工能力匹配要求 1）預(yù)制拼裝法建造綜合管廊的技術(shù)發(fā)展

3、簡況 1875年Willion Henry Lascell發(fā)明的improvement in the construction of building標志著裝配式結(jié)構(gòu)的誕生，1945-1970年間，在全歐洲因為勞動力缺失，大規(guī)模的使用了預(yù)制裝配式建筑，與此同時，歐美國家預(yù)制裝配式綜合管廊建設(shè)隨之興起。日本后來居上，自1990年之后，采用預(yù)制箱涵裝配化建設(shè)綜合管廊開始在工程中大量應(yīng)用。 我國隨著制造工業(yè)的迅猛發(fā)展，預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)工廠化生產(chǎn)也實現(xiàn)了快速崛起，在交通業(yè)、建筑業(yè)以前的現(xiàn)澆施工領(lǐng)域，逐漸形成了標準的預(yù)制構(gòu)件裝配式施工，不僅提高了工效，也有效的保證了質(zhì)量，預(yù)制構(gòu)件中小的像鐵路軌道板、盾構(gòu)管

4、片，大的像鐵路箱梁、城軌的U形梁等，混凝土預(yù)制制品的范圍不斷擴大，其中，綜合管廊的預(yù)制管涵也在近年得到了大的發(fā)展。 2）綜合管廊預(yù)制拼裝的施工特點與有待完善的技術(shù)空間 預(yù)制裝配式城市綜合管廊，與現(xiàn)有明挖現(xiàn)澆技術(shù)比較，具有以下優(yōu)勢：a、以預(yù)制管件結(jié)構(gòu)為主體的管廊結(jié)構(gòu)，可以不僅大大降低材料消耗，而且管廊結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的整體質(zhì)量、抗腐蝕能力強，使用壽命長；b、可實現(xiàn)標準化、工廠化預(yù)制件生產(chǎn)、不受自然環(huán)境影響，可以充分保證預(yù)制件質(zhì)量和批量化生產(chǎn)；c、現(xiàn)場拼裝施工，可大大提高生產(chǎn)效率，降低建設(shè)成本；d、工廠化生產(chǎn)保證了管廊結(jié)構(gòu)的尺寸準確性，同時也保證了預(yù)制裝配式城市綜合管廊安裝的準確性；e、無需施工周轉(zhuǎn)材

5、料、無需占用大量材料堆場、施工時間大為減少，可有效降低綜合管廊的建設(shè)成本。因此，預(yù)制拼裝法是代表我國綜合管廊建設(shè)領(lǐng)域技術(shù)進步的一個方向。 目前我國綜合管廊混凝土預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)方式根據(jù)構(gòu)件規(guī)格和運輸條件，分工廠化作業(yè)模式和移動式現(xiàn)場預(yù)制模式。在工廠化作業(yè)模式中又有臺座法生產(chǎn)和流水線制造之別，技術(shù)日臻成熟。 受制于運輸?shù)慕?jīng)濟性和安全性考慮，對于大型預(yù)制構(gòu)件，工廠化制備顯得不利，由此誕生了移動式預(yù)制生產(chǎn)模式。移動式預(yù)制生產(chǎn)模式類似游牧作業(yè)，像綜合管廊這樣的帶狀工程，可以借用沿施工線路一側(cè)或者周邊規(guī)劃大臨或者小臨用地，利用安全區(qū)域的某狹長地帶建立移動式預(yù)制生產(chǎn)設(shè)施，將預(yù)制混凝土構(gòu)件所需的設(shè)備、材料、工裝

6、模塊等直接運到項目的施工現(xiàn)場附近，就近下料、預(yù)制、養(yǎng)護、然后將產(chǎn)成品短距離運輸?shù)狡囱b場地，進而完成拼裝作業(yè)。當(dāng)某個區(qū)段的廊道施工完畢后，可將移動式裝備拆裝到下一個場地，如此往復(fù)，從而大大節(jié)約成本、提高工效。 但是，預(yù)制拼裝法建設(shè)綜合管廊仍然面臨很多問題。從預(yù)制工裝模塊的角度來看，因為預(yù)制構(gòu)件的形狀、材料等不同而有很大的差異。在拼裝構(gòu)件的形狀方面，當(dāng)前有底板現(xiàn)澆加預(yù)制板片拼裝、雙側(cè)對稱的正反L型預(yù)制構(gòu)件拼裝、U型預(yù)制結(jié)構(gòu)體加預(yù)制頂板拼裝、整體預(yù)制管涵節(jié)段拼裝、預(yù)應(yīng)力頂蓋節(jié)段與預(yù)應(yīng)力底座節(jié)段拼裝等，在預(yù)制管件材料選用方面，除了鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件外，大直徑塑鋼纏繞管也進入到了綜合管廊工程應(yīng)用中。以上

7、各種預(yù)制拼裝方法在國內(nèi)城市地下綜合管廊工程應(yīng)用中應(yīng)該說都還沒有進入到大規(guī)模市場化階段，預(yù)制拼裝除了技術(shù)上諸如綜合管廊走向出現(xiàn)垂直變化或水平變化時，其預(yù)制件的結(jié)構(gòu)調(diào)整問題、各類管線導(dǎo)入導(dǎo)出時與拼裝節(jié)段如何結(jié)合問題、預(yù)制構(gòu)件如何解決管線安裝所需的預(yù)埋預(yù)留問題、預(yù)制構(gòu)件節(jié)段拼裝縫防水問題、裝成段廊體防漂浮問題等有待完善外，還涉及到預(yù)制構(gòu)件二次設(shè)計、預(yù)制構(gòu)件模具設(shè)計與制作、預(yù)制設(shè)備研發(fā)與應(yīng)用、預(yù)制工法、移動式混凝土預(yù)制裝置模塊化設(shè)計與制備、預(yù)制件運輸與吊裝機械整合、拼裝設(shè)備研發(fā)與應(yīng)用、拼裝工法等一系列技術(shù)和管理水平的提升。 3）預(yù)制拼裝法建造綜合管廊的施工單位選擇 當(dāng)通過可行性研究階段的多方案比選，決

8、定采用某種預(yù)制拼裝法建設(shè)綜合管廊時，政府實施機構(gòu)應(yīng)結(jié)合預(yù)制拼裝法建造綜合管廊的諸多特點，在驗證技術(shù)成熟度的基礎(chǔ)上，提前與項目的設(shè)計單位、潛在的預(yù)制拼裝技術(shù)提供單位進行溝通，同時也要向PPP咨詢機構(gòu)充分交底，以便在PPP項目實施方案中選擇并確定合適的政府采購辦法?？紤]到預(yù)制拼裝領(lǐng)域多表現(xiàn)出技術(shù)初創(chuàng)、技術(shù)及裝備的普及率較低、擁有該技術(shù)及其施工能力的企業(yè)相對固定等特點，估計在施工單位的選擇上難有更大的選擇范圍，換句話說就是，可能的采購方式不得不選用競爭性磋商甚至單一來源采購。 有一個現(xiàn)實的問題必須引起注意，一般來說，即使是能夠制備大型混凝土構(gòu)件的預(yù)制企業(yè)，其大多數(shù)都不具備較高的施工資質(zhì)，這是同一家企

9、業(yè)試圖完全承攬綜合管廊預(yù)制與拼裝工程時的尷尬情形，此時，應(yīng)該有一家具有一級以上（含一級）施工資質(zhì)的企業(yè)參與社會資本聯(lián)合體，并由他主導(dǎo)施工管理。3、盾構(gòu)法建造綜合管廊的施工能力匹配要求 1）盾構(gòu)技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用情況 采用盾構(gòu)法建造城市地下綜合管廊的思路來自盾構(gòu)技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用。 盾構(gòu)法應(yīng)用始于1818年，由法國工程師布羅諾爾（M I Brunel）研發(fā)并取得專利，至今已有180多年的歷史。我國在1957年北京的下水道工程中首次使用了盾構(gòu)法修建地下工程。 盾構(gòu)法進行隧道施工的基本原理是用一組有形的鋼質(zhì)組件沿隧道設(shè)計軸線開挖土體并向前推進。這個鋼質(zhì)組件在初步和最終隧道襯砌建成前，主要起著

10、防護開挖出的土體坍塌、防止地下水或流沙的入侵、保證作業(yè)人員和機械設(shè)備安全的作用。盾構(gòu)作業(yè)方法是先在隧道某段的一端建造豎井或基坑，以供盾構(gòu)設(shè)備安裝就位。盾構(gòu)從豎井或基坑的墻壁預(yù)留孔出發(fā)，在地層中沿著設(shè)計軸線，向另一豎井或基坑的設(shè)計預(yù)留洞推進。盾構(gòu)推進中所受到的地層阻力，由盾構(gòu)千斤頂反作用于豎井或基坑后壁的力予以克服。盾構(gòu)是一個既能支撐地層壓力，又能在地層中推進的鋼筒結(jié)構(gòu)，鋼筒直徑稍大于隧道襯砌的直徑，在鋼筒的前面設(shè)置各類的支撐和開挖土體的裝置，在鋼筒中段周圈內(nèi)安裝頂進所需的千斤頂，鋼筒尾部是具有一定空間的殼體，在盾尾內(nèi)可以安置數(shù)環(huán)拼成的隧道襯砌環(huán)。盾構(gòu)每推進一環(huán)距離就在盾尾支護下拼裝一環(huán)襯砌，并

11、及時向盾尾后面的襯砌環(huán)外周的空隙中壓注漿體，以防止隧道及地面下沉，隧道在盾構(gòu)推進的過程中不斷形成。 我國盾構(gòu)技術(shù)及裝備水平發(fā)展很快，目前國內(nèi)已經(jīng)擁有從2.44-16m挖掘直徑的不同型號盾構(gòu)機，可滿足圓形、矩形、馬蹄形及其他特殊斷面形狀的隧道掘進需要，在地鐵、過江隧道等建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。 2）盾構(gòu)法建造地下綜合管廊的優(yōu)勢及其局限性 盾構(gòu)法建造綜合管廊的現(xiàn)狀及優(yōu)勢 我國采用盾構(gòu)法建設(shè)綜合管廊的歷史不長，且多為配合性局部工程，如天津市劉莊橋海河改造工程中的地下共同過河隧道，盾構(gòu)施工總長度226.5m。隧道內(nèi)部共分為4個功能空間，分別供電力、通信、熱力自來水、中水和煤氣管線通過。南京云錦路電纜隧

12、道莫雙線220kv下地工程中的一部分采用了盾構(gòu)技術(shù)，該工程是江蘇省首條盾構(gòu)法施工的電纜隧道，也是國內(nèi)首條超高壓電纜隧道。盾構(gòu)隧道全長849m，埋深5.2-9.8m，盾構(gòu)穿越地段主要地層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。在當(dāng)前新一輪城市地下綜合管廊建設(shè)熱潮中，沈陽市南運河段綜合管廊擬采用盾構(gòu)法施工，其雙圓單倉綜合管廊總長度12.8km，建成以后這將是國內(nèi)盾構(gòu)法施工建設(shè)的最長的一條綜合管廊。 采用盾構(gòu)法建設(shè)城市地下綜合管廊具有一系列優(yōu)點，主要表現(xiàn)在： a）在盾構(gòu)支護下進行地下工程暗挖施工，不受地面交通、河道、航運、潮汐、季節(jié)、氣候等條件影響，能經(jīng)濟合理地保證綜合管廊安全施工。 b）盾構(gòu)的推進、出土、襯砌拼裝等可實

13、行自動化、智能化和施工遠程控制信息化，掘進速度快，施工勞動強度較低。 c）地面人文自然景觀可以得到良好的保護，周圍環(huán)境不受盾構(gòu)施工干擾，這在中央商務(wù)區(qū)、交通密集區(qū)、及在老舊城區(qū)改造的同時建設(shè)綜合管廊時，尤其顯示出盾構(gòu)法施工的優(yōu)越。 d）在松軟地層中，較開挖埋深大、距離長、直徑大的綜合管廊，盾構(gòu)法具有經(jīng)濟、技術(shù)、安全等方面的優(yōu)越性。 盾構(gòu)法建造綜合管廊的局限性 a）經(jīng)濟性 盾構(gòu)法運用于城市地下綜合管廊工程最突出的問題就是工程造價偏高，這將非常不利于盾構(gòu)法在該領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。從對沈陽市綜合管廊試點項目的相關(guān)數(shù)據(jù)比較可知，盾構(gòu)法施工較明挖現(xiàn)澆法施工其土建工程造價要高出一倍左右。由于目前市面上還沒有開

14、發(fā)出適應(yīng)地下綜合管廊特點的盾構(gòu)設(shè)備，大部分盾構(gòu)機都是直接采用修建城市地鐵的盾構(gòu)裝置，這樣就導(dǎo)致修建綜合管廊工程的土建造價與修建同樣數(shù)量的地鐵相當(dāng)。因此，如何降低土建造價是一個必須面對和要解決的問題。 b）盾構(gòu)技術(shù)與綜合管廊的匹配要求 盾構(gòu)技術(shù)本身還需要與綜合管廊的諸多要求相磨合，其相關(guān)標準、規(guī)范、工程技術(shù)等的成型與成熟尚需時日。其中包括：淺埋深狀態(tài)下（地表標高負15m左右）綜合管廊盾構(gòu)施工的適宜性、廊道盾構(gòu)施工與綜合管廊附屬設(shè)施（如通風(fēng)口、投料口、管線引出口等）的關(guān)系處理、如何滿足綜合管廊廊道特殊設(shè)計（主要是轉(zhuǎn)彎、起伏、交叉等）時的盾構(gòu)施工、如何滿足廊道內(nèi)各類管線的架設(shè)、懸吊、支撐等技術(shù)要求等

15、。 c）盾構(gòu)裝備水平及操作技術(shù)水平的提升空間 盾構(gòu)機是與廊道形狀一致的在盾構(gòu)外殼內(nèi)裝備著推進機構(gòu)、擋土機構(gòu)、出土運輸機構(gòu)、安裝襯砌機構(gòu)等部件的隧道開挖專用機械，主要包括9大組成部分，分別是：盾體、刀盤驅(qū)、雙室氣閘、管片拼裝機、排土機構(gòu)、后配套裝置、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和輔助設(shè)備。這樣一個龐大的集約化裝置，任何一個部件的缺陷或故障都會影響盾構(gòu)施工效率，事實上，裝備的改進一直在進行中。 而完整的盾構(gòu)作業(yè)更是需要設(shè)備制造、氣壓設(shè)備供應(yīng)、襯砌管片預(yù)制、襯砌結(jié)構(gòu)防水及防堵、施工測量、場地布置、盾構(gòu)轉(zhuǎn)移等施工技術(shù)的高度配合，其工程的系統(tǒng)協(xié)調(diào)及其復(fù)雜。 d）盾構(gòu)施工中的幾項具體技術(shù)問題 廊道管片設(shè)計問題 廊道

16、襯砌結(jié)構(gòu)主要是由管片構(gòu)成，它也是盾構(gòu)施工的最終產(chǎn)物。管片所形成的結(jié)構(gòu)物是永久性的，因此管片的設(shè)計是非常重要的環(huán)節(jié)。目前我國一些地區(qū)已涉及到盾構(gòu)隧道管片設(shè)計的規(guī)范性要求，但尚沒形成系統(tǒng)地、完整地盾構(gòu)隧道設(shè)計規(guī)范。因此進行盾構(gòu)隧道管片設(shè)計理論的研究成為當(dāng)務(wù)之急。 開挖面的穩(wěn)定問題 盾構(gòu)法的主要原理就是盡可能在不擾動圍巖的前提下完成施工，因此其施工的關(guān)鍵就是維持開挖面的穩(wěn)定性。泥水加壓式盾構(gòu)與土壓平衡式盾構(gòu)是目前維持開挖面穩(wěn)定性方面的主要方式，應(yīng)在采用泥漿或流塑性土體控制開挖面壓力的機理研究方面下大功夫。 盾構(gòu)姿勢和線路控制問題 盾構(gòu)機是一個由盾構(gòu)千斤頂驅(qū)動、在地中運動的龐然大物。盾構(gòu)機行走的軌跡要

17、嚴格遵循廊道的設(shè)計要求，小的偏移會造成管片拼裝等施工操作上的困難，過大的偏移會造成廊道的偏移甚至影響廊道使用，而盾構(gòu)機的偏移由于圍巖的不均勻性、曲線段施工、推力的偏心、刀盤旋轉(zhuǎn)的反作用力等影響，可以說在實際施工中是難以避免的，這就需要對千斤頂和推力進行合理的調(diào)控，嚴密掌握盾構(gòu)機姿態(tài)，將偏移量始終控制在允許的偏差范圍之內(nèi)，保證綜合管廊盾構(gòu)施工質(zhì)量。3）盾構(gòu)法建造綜合管廊的施工單位選擇 采用盾構(gòu)法建造綜合管廊絕對不是到施工圖設(shè)計階段才可以決定的，它必須通過前期可行性研究階段的一系列方案比選，具備相應(yīng)條件才可能決定采用。因此，政府實施機構(gòu)應(yīng)參照預(yù)制拼裝法建設(shè)綜合管廊的做法，結(jié)合盾構(gòu)法建造綜合管廊的諸多特點，提前與項目的設(shè)計單位、潛在的盾構(gòu)技術(shù)提供單位進行溝通，同時也要向PPP咨詢機構(gòu)