关于城市地下综合管廊支架体系的比较与研究

史伟伟

（上海公路桥梁（集团）有限公司，上海市 200433）

0 引言

综合管廊支架体系主要为管廊内的管道及桥架起到支撑及固定作用，传统的地下室及地道内的支架大多采用后锚固法施工，即先在施工现场或工厂加工支架，再通过膨胀螺栓与结构进行固定。据不完全统计，传统支架体系大多存在着支架自身容易腐蚀、标高不宜调整、容易造成结构渗漏等缺点。现阶段随着城市综合管廊建设事业的不断推进，诞生了一种新型支架体系，其主要由预埋槽钢和装配式托臂支架两大部分组成，较传统的螺栓后锚固支架体系有着承受较大荷载、避免由于膨胀螺栓施工造成结构渗漏、安装速度快、防腐效果好以及外观质量佳等优点。新型支架体系均为标准构件，在工厂批量生产。本文所介绍的带锚腿预埋槽钢是一种能承受较大荷载的预埋件，主要由槽钢和锚腿组成，槽钢用于连接各结构元件，锚腿直接埋置于混凝土中，固定预埋槽钢。在槽钢凹槽内填有填充物，主要用处是防止混凝土浇筑过程中预埋槽钢内产生渗浆现象。在托臂安装阶段可快速拆除填充物，最后通过T形螺栓完成成品托臂与预埋槽钢的连接固定。本文主要通过构件受力、防腐、施工工艺等方面分别比较新、老支架体系的优缺点，为后续管廊的建设提供参考，并以工程实例予以说明。

1 支架体系组成构件及安装方式对比

1.1 新型支架体系组成构件

1.1.1 构件图例

新型支架体系组成构件如图1所示。

图1 配套托臂与T形螺栓安装简图及安装效果

1.1.2 施工流程

支架加工→侧墙钢筋绑扎→挂墙体预埋槽墙体内模施工→预埋槽定位及固定→顶板模板支设→顶板预埋槽定位及固定→顶板钢筋绑扎及墙板混凝土浇筑→清理槽内填充物→托臂标高放样托臂安装。

现状钢筋混凝土结构模板主要分为金属模板及木模板两类，新型支架预埋槽的安装固定方式根据主体结构模板的种类主要分为两种：

（1）结构内模采用木模板。结构墙体钢筋网片绑扎完毕后，根据设计文件在相应位置放置预埋槽钢，再封闭结构内模板，内模初步固定好后在墙体外侧对预埋槽进行精准定位并固定，待整面墙体预埋槽钢固定好后封闭结构外模。为了保证预埋槽与模板贴合紧密，建议在木模板上开孔用铁丝固定，间距400 mm。该方案缺点在于对木模板有损伤，影响模板的周转使用率。

（2）结构内模采用金属模板。结构墙体钢筋网片绑扎完毕后，根据设计文件在相应位置放置预埋槽钢并进行固定，再封闭墙体模板。如果现场采用金属模板，则建议将预埋槽背后锚钉与墙体钢筋绑扎或焊接连接，该方案缺点在于在结构施工过程中，结构墙体钢筋网片容易晃动，局部预埋槽不能与墙体模板贴紧，拆模后预埋槽钢与混凝土表面产生错台，嵌入在结构混凝土中，影响后期外观质量。

1.2 传统支架体系组成构件

1.2.1 构件图例

传统支架体系组成构件如图2和图3所示。

图2 膨胀螺栓和支架制作

图3 防腐处理和安装效果

1.2.2 施工流程

管廊结构施工→支架加工→测量放样→墙体开孔→支架安装。

首先材料进场之后按照设计尺寸进行下料，切口处的卷边、毛刺应打磨干净。下料后的钢材如有明显变形则应进行调平调直处理。立柱、横撑以及斜撑之间应满焊，焊缝应均匀、无烧穿、无明显的夹渣和气泡。焊接后及时清理表面焊渣。制作完成后按照规格集中堆放，再统一按照设计要求进行防腐处理。

待管廊主体结构施工完成后根据设计图纸在管廊墙体上相应位置进行开孔，再通过膨胀螺栓将预先加工好的支架固定在墙体上。

2 产品特点比较

2.1 综合管廊新型支架体系

支撑系统由预埋槽钢、高强度T形连接螺栓，材质采用国家标准《碳素结构钢》（GB/T 700—2006）规定的Q235钢，表面热镀锌防腐处理，锌层厚度不低于70μm。

（1）在管廊衬砌表层内形成加强的整体线形结构，不是单点受力，受力均匀。

（2）有利于控制施工误差，同时托臂支架可方便地上下调节，便于今后增减管廊内支架层数。

（3）有利于线缆布局的精确安装、调整，施工方便简单无灰尘。

（4）能够承受动态的疲劳荷载（200万次）和地震荷载。

（5）火灾高温时承载变化小、等级高。

2.2 传统锚栓后锚固支架体系

（1）前期无须与土建配合，后期定位。

（2）后期安装质量人为因素较大，螺栓开孔遇到钢筋时需对支架位置进行重新调整。

（3）锚栓一旦施工，固定点就不能任意调节。为调节支架，需在侧壁上做竖向槽钢，单个竖向槽钢一般为10#槽钢，两侧的话整个管廊20c m的有效使用空间被浪费。

3 成品安全质量比较

3.1 综合管廊新型支架体系

（1）工厂标准化生产，有完善的测试认证报告。（2）预埋槽钢有明确的选用力值，以确保用户正确、安全、方便地选用。

（3）可以进行专业的受力计算，保证体系的受力安全性，为后续扩容施工提供准确的冗余荷载。

（4）对现场一线操作人员技术水平要求较低，安装质量人为影响因素较小。

（5）无损坏混凝土结构避免结构渗漏。

（6）热浸镀锌，根据国际标准70μm的热浸镀锌层在正常环境下防腐可达100年。

（7）强大的二次深化设计的能力和经验，专业人员通过专业软件计算，保证力学特性、功能性及外形美观要求，设计精度高，材料控制精确。

3.2 传统锚栓后锚固支架体系

（1）钻孔施工过程中，不可避免地遇到钢筋，产生废孔，需灌浆处理影响混凝土观感质量。

（2）支架体系的制作安装质量人为影响因素很大，施工质量较难控制。

（3）综合管廊为薄壁钢筋混凝土结构，墙体厚度一般在300 mm左右，后锚固在钻孔阶段容易造成结构渗漏。一旦结构渗漏漏点很难处理且需在其他位置重新开孔，造成支架位置偏差。

4 施工进度比较

4.1 综合管廊新型支架体系

能够简单并快速安装，一把专用扳手就可以将整个管廊里面所有支架安装完毕。不需要任何机电设备，也不需要后续安装措施费，节约大量工期。

4.2 传统锚栓后锚固支架体系

需要电动工具进行钻孔作业，前期做通风、清孔设备、清扫设备等作业准备，定位不准确，废孔的产生会导致工程量的增加，延误更多的工期。

5 施工成本比较

5.1 综合管廊新型支架体系

相较于传统支架，新型支架体系构配件成本较高，前期土建施工阶段预埋槽钢施工阶段需投入一定量的人工工日，后期支架安装阶段较后锚固式支架投入的人工将大大降低。

5.2 传统锚栓后锚固支架体系

传统支架构配件成本较低，在土建施工阶段不需要安排专职人员进行槽钢预埋槽的预埋工作，但在后期支架安装阶段需要配备大量人工进行支架的制作及安装，成本与新型支架体系比较有所降低。

6 实际工程案例

6.1 工程概况

某综合管廊工程位于上海市临港新城，从现状环湖北一路北侧开始向南沿拟建北岛西路延伸，总长度951.6 m。主体结构包括标准段、进排风口段、吊装口段和分支口段，均采用钢筋混凝土现浇结构。

管廊为单箱双室的矩形框架结构，分为综合仓和燃气仓，标准断面尺寸B×H=5.7 m×4.85 m，结构净空高度为4.1 m，综合仓净宽3.2 m，燃气仓净宽1.6 m。结构顶板厚度为300 mm，侧墙及底板厚度均为350 mm，隔墙厚度为200 mm。混凝土强度等级为C35，抗渗等级为P6。

综合仓内收纳一根D N300污水管、四排8孔电力电缆、两排4孔通信管、两根D N300给水管，并预留一根D N500垃圾管或者中水管位置；燃气仓内收纳一根D N150燃气管。

6.2 新型支架体系施工方案

6.2.1 安装前的准备

构件钢材选用Q235钢，构件均采用工厂加工生产，市场流行的构件加工工艺主要分为热轧或冷轧两种工艺。热轧钢是经过高温加热轧制而成的钢材，它的强度不是很高，但足以满足一般的使用；它的塑性、可焊性较好，因此比较常用。冷轧钢是普通热轧钢经过强力拉拔超过应变硬化阶段的钢材，它的强度很高，但韧性、可焊性差，比较硬、脆。该工程主要构件加工均采用热轧工艺。

材料进场后首先对原材料进行验收，主要的验收项目包括：

（1）构件外观质量。主要检查预埋槽的平整度（主要检查设备包括靠尺、塞尺等），构件的镀锌层是否完整，构件焊接质量满足规范要求，预埋槽内填充料是否密实、两端端盖是否完整，构件钢材厚度、尺寸是否符合图纸要求（主要检查设备包括游标卡尺、卷尺）。

（2）构件镀锌厚度。对于主要构件（预埋槽钢、托臂）均采用热浸锌工艺，对于其他构配件均采用达克罗工艺。综合管廊为地下结构，内部空气湿度较大，构件的镀锌厚度是影响支架构件使用寿命的重要因素，主要构件一般镀锌厚度应不小于70μm，其主要检测设备采用膜厚仪。

（3）其他质量证明材料。合格证、质保书、检测报告等。

在预埋槽施工之前应协同厂家、设计单位、监理单位根据主体结构施工工艺对支架预埋槽的固定方案进行讨论确定。

6.2.2 成品预埋槽安装

该工程主体结构墙体模板采用木模板，在墙体钢筋绑扎完毕后，根据设计图纸将预埋槽挂在相应位置的钢筋网片上，在结构侧墙内模封闭后、外模封闭前对预埋槽进行精准定位，首先根据图纸在模板上画出预埋槽边线，用钉子将预埋槽钢钉在模板上（建议上、中、下三道）做初步固定，此时应对预埋槽的平面位置以及规格进行最终确认，再用电钻在槽钢两侧的模板上开孔，最后用铁丝进行最终固定（铁丝绑扎间距建议400 mm）。

6.2.3 托臂安装

待主体结构施工完成后首先撕掉预埋槽的内部填充物，清理掉局部预埋槽钢内的混凝土渗浆。按照20 m（具体长度可按照实际情况而定）将主体结构分为若干段，根据设计图纸将每段两端的托臂安装到位后再在两根托臂之间拉线，在各道预埋槽上标出托臂底标高线。最后安装区间支架，以此类推，直至管廊内托臂支架安装结束。

7 结语

综合管廊工程是城市生命线工程，涉及维持城市生存功能系统和对国计民生有重大影响的工程，需要具备足够的抗震能力、灵活反应能力和快速恢复能力，根据《城市综合管廊工程技术规范》（GB 50838—2015）的1.0.3规划先行适度超前的原则，综合管廊工程的结构设计使用年限应为100年，且考虑管廊的运行安全和全寿命周期技术经济分析，建议采用技术先进、安全可靠的预埋槽钢系统和装配式成品支吊架。

参考文献：

[1]张云纣.关于机电综合管线技术及综合支架工程的探讨[J].福建建材,2015（5）：72-74.

[2]邓宁.管道支架设计浅议[J].科技视界,2013（14）：150.

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