现浇与预制城市综合管廊的综合对比分析

胡君，谢菲，赵世强

（北京建筑大学，北京 100044）

现浇与预制城市综合管廊的综合对比分析

胡君，谢菲，赵世强

（北京建筑大学，北京 100044）

综合管廊在城市地下空间的利用、对自然灾害的抵御能力、沟内各管线后期的养护、有效解决拉链路问题等方面，有着传统管线埋设方式所无法比拟的优势。因此，国内越来越多的大中型城市都开始尝试综合管廊的建设试验和规划，综合管廊建设已成为现代化建设的大势所趋。已建成的综合管廊按照工艺的不同，分为现浇和预制两种。论文从产品设计、施工和经济效益三个方面，对现浇综合管廊和预制综合管廊进行了综合对比分析，为工程结构选型提供系统的技术支撑。

1 引言

综合管廊是建设于城市地下用于容纳二类及以上城市工程管线的建筑物及附属设施[1]。按工程规模、管廊尺寸、地质条件和功能（给水、雨水、污水、再生水、天然气、热力、电力、通信等）的要求，目前投入建设和使用的综合管廊分现浇和预制两种。现浇是综合管廊的主要结构形式，比较有代表性的现浇综合管廊[2～5]包括1958年在北京天安门广场下建造的一条宽4.0m、高3.0m、埋深7.0～8.0m、长1km的综合管廊，内收电力、电信、暖气等管线。1990年，天津市在新客站建设宽约2.5m的综合管廊，用于收容上下水道电力、电缆等管线。1994年，上海浦东新区张杨路人行道下建造了2条宽5.9m、高2.6m，双孔各长5.6km，共11.2km的支管综合管廊，收容煤气通信、上水、电力等管线，它是我国第一条较具规模并已投入运营的综合管廊。 2006年底，上海的嘉定安亭新镇地区也建成了全长7.5km的地下管线综合管廊；另外在松江新区也有一条长1km，集所有管线于一体的地下管线综合管廊。2003年底，在广州大学城建成了全长17.4km，断面尺寸为7.0m×2.8m的地下综合管廊；也是迄今为止国内已建成并投入运营，单条距离最长，规模最大的综合管廊。预制综合管廊工程[6～10]在中国起步较晚，但也在多个大型工程中得到应用，比如上海世博园区预制预应力综合管廊工程、沈阳市浑南新城地下综合管廊项目、广州地铁6.0m×4.3m矩形顶管工程、武汉轨道交通3号线宗关站出入口等。为了区别两种结构形式对不同工程的适用性，为工程结构选型提供系统的技术支撑，本文以晋江市湖光西路现浇综合管廊工程和吉首市预制综合管廊工程为背景，从产品设计与生产、施工和经济效益三个方面对现浇综合管廊和预制综合管廊进行了综合对比分析。

2 工程概况

晋江市湖光西路综合管廊工程为晋江市湖光西路石鼓片区市政配套项目的一部分，位于湖光西路（世纪大道～南山路段）南侧的道路机非分隔带下。综合管沟总长为728.18m，采用矩形单孔整体现浇的钢筋混凝土箱体结构。综合管廊的箱体顶面距道路（机动车道外侧道路侧石下路面标高）约1.5m～3.05m。

吉首市综合管廊工程位于吉首市世纪大道。综合管廊工程起点位于世纪大道与科技园路交叉口南端，终点位于世纪大道跨河桥梁北端道路正中，布置在道路下方。综合管廊全场3720m，采用矩形单孔预制钢筋混凝土箱体结构。综合管廊全场现状路幅宽度 41.5 m，其中行车道宽度 33.0 m，人行道宽度 2.0m×4.0m，路面为水泥混凝土路面。

3 设计对比

工程设计受到项目规划、周围场地环境、工程地质条件、工期、成本和使用功能的限制，因此设计应该在综合考虑上述各因素后给出最理想的设计方案。下面根据各因素对预制与现浇综合管廊影响的对比进行详细的说明。

3.1 断面设计

晋江市湖光西路综合管廊工程采用的矩形单仓现浇综合管廊截面尺寸为4.5m×4.35m，底板厚为0.4m，侧壁和顶板的厚度为0.35m。全长728.18m共分成28段，最长段的长度为28.0m，最短段的长度为24.0m。管廊采用C30防水混凝土，抗渗等级为W8，钢筋采用R235和HRP335钢筋。综合管廊容纳的管线包括给水管（预留中水管）、10kV及110kV电力电缆、电信和有线电视等电缆。

吉首市综合管廊工程采用的矩形单仓预制综合管廊截面尺寸为3.6m×3.0m，壁厚0.3m，全长3720m共分为1488段，采用2.5m的标准段长度。管廊采用C40商品混凝土和HRB400钢筋。综合管廊容纳的管线包括DN600以下的给水管和中水回用管、网络、电视及电信电缆和电力电缆。

3.2 平面线形布置与管节间的连接方式

晋江市湖光西路综合管廊箱体在纵断面上与道路断面基本一致，只有在箱体顶面有雨水管时，为民协调雨水支管与箱体的竖向位置，箱体顶面的标高适当降低，进行避让雨水支管，箱体顶面设置了进风口、出风口、投料口、事故排水口等预留孔洞。箱体侧面设置了线缆分支口，向外凸出，以方便电力电缆，通信电缆等进入，引出综合管沟之用。在箱体的底板上设置集水坑，为方便箱体内的积水排除；另外在箱体中间设置了防火墙，将箱体分为不同的防火分区，以满足封闭结构的防火需求。

吉首市综合管廊工程采用预制施工工艺，布置在人行道的下方，施工中存在高差、转角、曲线施工等问题。模板标准多样化、场地地下水位基本与管廊底持平，而最高地下水位高于廊底1.00m，接口防水防渗效果要求高，场区地下水和环境土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。

3.3 性能指标

3.3.1 防水性能对比

晋江市湖光西路综合管廊不同浇筑段之间留10mm的施工缝。施工缝防水做法是钢板止水带的方法，接头采用热接，不得重叠，接缝做到平整、牢固，不得出现裂口和脱胶现象，保证止水带中心线和变形缝中心线保持重合。这种防水做法对焊接要求高，在长期有水的环境中容易发生锈蚀而影响防水性能。

吉首市综合管廊不同管节之间采用正压式柔性启口连接，接缝处安装双楔形遇水膨胀橡胶圈，在承插企口处粘贴高聚乙烯炮沫板，虹吸口注双组份聚硫胶，最后在综合管廊企口缝隙外表面粘贴橡胶止水片。遇水膨胀橡胶圈在管廊内部渗水时会第一时间做出响应。粘贴的高聚乙烯泡沫板能防止水体的层间渗漏，外贴的橡胶止水片防止环境中的水渗入管廊，多重防水措施共同作用提高了综合管廊的防水性能。

3.3.2 抗干扰性

晋江市湖光西路综合管廊不同管节之间采用现浇刚性连接，结构整体性好，在外部荷载作用或发生地基不均匀沉降时，管廊作为一个整体抵抗外力作用。但是接缝处容易出现挫裂变形，影响管廊的使用性能。吉首市综合管廊不同管节之间采用柔性启口连接，在外部荷载作用或发生地基不均匀沉降时，启口能适应0.2。～ 0.5。的转角，使各管节平均分摊受力和变形，提高抗干扰性能。

4 施工工法对比

4.1 施工方法的选择

晋江市湖光西路综合管廊采用现场明挖施工，场地开挖平整后铺设C15素混凝土垫层，箱体底板下位于填方区或杂填土、素填土及粉质粘土时，垫层改为300mm的C20素混凝土基础，下方采用砂夹石基础加固，加固的宽度为混凝土基础外300mm，向下按1:2放坡，直到稳定的残积砂质黏性土下500mm。

吉首市综合管廊工程采用明挖，开挖好的沟槽底标高400mm处清理干净、平整、振动碾压密实，沟底处理完成后，依照施工图纸对沟底进行放线。用施工线放出垫层的边线，铺设200m厚碎石层，碎石层宽度比综合管廊每侧超出100mm且平整压实。浇筑200mm厚的C20素混凝土垫层，在垫层铺设前，应做耐力测试，保证地基有足够承载力。

4.2 施工组织设计

晋江市湖光西路现浇综合管廊的施工过程：场地平整→拉森钢板桩打入→抽取地下水→沟槽开挖和支护→垫层浇筑→底板钢筋→底板模具→底板混凝土浇筑→施工缝处理→侧墙和顶板钢筋→侧墙和顶板混凝土→混凝土养护→拆模。

吉首市预制综合管廊的施工过程：吊装前车辆及吊具的检查及维护 → 构件的运输，进场时外观检查→ 根据现场，确定好吊车的位置并支腿 → 混凝土垫层上面放好综合管廊安装轴线，与构件安装边线 →装卸工在构件插口装好楔形胶条，挂钩，起吊 → 以构件的安装线对准施工安装轴线，定位 → 综合管廊车 安装就位 →检查综合管廊的整体平整度和垂直度→ 综合管廊接口处防水处理 → 就位检查合格后进行下一构件的起吊。

详细地分析施工过程可以发现，预制技术具有以下优势。

1）将现场的支模浇筑过程放在了工厂进行统一的生产，减掉了多次支模、多次浇筑的麻烦，提高了生产效率。

2） 批量生产，保证了产品规格质量的统一。工厂化生产，增加了蒸汽养护的步骤，提高了综合管廊的生产效率。

3）基坑开挖和管廊安装可以同步进行，一般安装完3～5节即可回填覆土，提高施工速度，降低对周围环境的影响。

4）雨天、霜冻、地下水位高等不利环境因素都不会对施工造成影响。

现浇工艺在我国的生产应用更加广泛，相较于预制工艺生产安装速度快等特点，现浇具有的优势包括：

1）截面变化灵活，可以根据箱涵设计进行现场支模浇筑生产；

2）原地施工，减掉了预制工法需要运输和安装的步骤，减少工作量；

3）施工方法成熟，对于异形段、曲线段和分支段的处理灵活。

表1 晋江市湖光西路现浇综合管廊与吉首市预制综合管廊的成本对比

5 经济对比

5.1 工程工期

在基坑开挖与支护体系成型、土方回填、支护体系拆除环节中，预制城市综合管廊与现浇城市综合管廊的施工工艺和技术要求基本相同，但是由于土方开挖量的不同导致预制工艺节省大量的土方开挖和回填的时间成本。在综合管廊主体结构施工环节 中，二者的施工工艺截然不同，导致工期差异显著。现浇城市综合管廊的廊体部分是在工地现场浇筑，需要在基坑开挖支护完成后才能进行，廊体施工成为总工期的重要组成部分。预制城市综合管廊的廊体生产大部分在工厂完成，可以根据施工安排进行提前加工，现场施工可以与其他的施工环节协调安排，所以不影响总工期。廊体施工时，现浇城市综合管廊需要在浇筑完成后进行自然养护，而预制城市综合管廊只需要把生产成型的廊体运到工地现场进行拼装，每天可完成80～100m的安装工作，其安装效率是现浇的10倍以上。

5.2 工程成本

由于两个工程的地质状况、工程长度、管线设置和标准段截面等都不相同，为了用统一标准对比两种工法的成本，下面选取200m作为标准段，通过比例缩尺的方法对比两种工法下的工程成本见表1。由于具体施工中的安装调运费用没有确切的数据，所以对比结果主要指材料费和土方开挖费。对比表1中的缩尺后数据，预制的成本明显低于现浇。

5.3 社会环境效益

预制综合管廊在工厂生产，机械化、自动化程度高，生产条件好，工人劳动强度低。其产生的噪音、粉尘有治理措施，不会影响周围环境。现浇箱涵现场制作，施工现场必然实行局部封闭，开槽的现场本来就很乱，再在现场进行箱涵生产，必然会对环境和安全带来影响。开槽后，较长时间不能回填，若出现沟底地下水上冒，以及长期下雨，都会造成沟槽垮塌的安全隐患。生产时的噪声、粉尘也会给周边市民带来生活和出行的不便。绿色施工会降低单位能耗，减小对环境和生活的影响。

6 结论

1）预制城市综合管廊具有防水和抗干扰性能好、施工周期短、施工成本低和环境效益好的优势。

2）现浇城市综合管廊具有截面变化灵活、原地生产减少运输和调运费用以及施工技术成熟的优势。

3）对于具体项目的选择建议：当所涉及的综合管廊对安装工期有严格要求、截面尺寸单一、地基扰动大、严格防水要求等条件，建议使用预制城市综合管廊；当所涉及的综合管廊具有施工工期充分、截面变化灵活且分支多、地基环境良好、地下水位低等条件时，建议使用现浇城市综合管廊。

[1]GB 50838-2015，城市综合管廊工程技术规范[S].

[2]黄谦.城市综合管沟发展及应用探讨[J].市政技术，2012，30（1）：71-74.

[3]蔡智勇.市政管线共同沟建设现状与若干问题分析[J].山西建筑，2008，19（34）:186-187.

[4]于晨龙，张作慧.国内外城市地下综合管廊的发展历程及现状[J].建设科技，2015，17：49-51.

[5]张锴生.小窑湾国际商务区综合管廊工程设计分析[D].大连：大连理工大学，2014.

[6]童星宽.预制箱涵代替现浇箱涵的可行性分析[J].试验研究，2012，8：58-70.

[7]薛伟辰，王恒栋，胡翔.上海世博园区预制预应力综合管廊的经济性分析[J].特种结构，2009，26（2）：101～104.

[8]王恒栋，薛伟辰.《上海世博会园区综合管沟工程建设标准》简介[J].特种结构，2009，2：102-104.

[9]胡翔，薛伟辰，王恒栋.上海世博园区预制预应力综合管廊接头防水性能试验研究[J].特种结构，2009，2：109-113.

[10]薛伟辰，胡翔，王恒栋.上海世博园区预制预应力综合管廊力学性能试验研究[J].特种结构，2009，2:109-115.

Comprehensive pipe gallery has incomparable advantages on the city underground space utilization, natural disaster defense, the pipeline trench resist ability maintenance and the road zipper problems than traditional pipeline laying mode, so more and more domestic large and medium-sized cities begin to proceed the construction of comprehensive pipe gallery. The construction methods of comprehensive pipe gallery can be divided into two kinds, which include cast-in-place and prefabricate. This paper makes a comprehensive comparative analysis of the three aspects: product design, construction and economic benefits, which provide the technical support for the engineering structure selection.

综合管廊；现浇；预制；对比分析

comprehensive pipe gallery; cast-in-place; prefabricate; comprehensive comparative analysis