黄冈市城区地下综合管廊顶管设计优化

朱玉龙，张泽勇，方宇轩

（1.上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海 200082；2.中建三局集团有限公司，湖北 武汉 430073）

1 国内城区管廊顶管应用概况

目前，在一些重点城市出现了200m以上的顶管工程。例如，南京城区某圆形双顶管管廊，顶管全长294m，目前已贯通；苏州城区某矩形顶管管廊，总长233.6m，断面尺寸5.5m×9.1m，目前已贯通，主要穿越河道、房屋、道路；西安城区某长距离缆线型顶管管廊，全长1180m，内径3.5m，目前已贯通；厦门翔安的顶管过海管廊，全长982m，圆形顶管，3.6m外径，目前已贯通；包头都市区综合管廊，断面尺寸7m×4.3m，双舱，覆土深度约6m，穿越现有道路顶进长度约88.5m。由于缺少匹配暗挖工法的综合管廊设计规程，长距离暗挖管廊也在不断探索中。

2 黄冈市城区地下综合管廊顶管段工程概况

2.1 新港北路管廊顶管段

新港北路部分段（K0+000～K0+620）因拆迁困难，补偿数额大，为减少管线迁改工作量及对交通的影响，由原来的基坑支护明挖施工改为顶管施工，顶管段管廊位于机非分隔带及非机动车道下（见图1）。整个顶管段为单舱圆形顶管，管内径3.5m，外径4.14m，顶进总长度约600m；设1个工作井（3号工作井），2个接收井（1号接收井、4号接收井）。其中，3号工作井至4号接收井顶进区间约200m，作为顶管的试验段；3号工作井至1号接收井顶进区间约400m。

图1 新港北路管廊顶管段

2.2 中环路管廊顶管段

为降低对交通及周边环境的影响，中环路管廊由原来的基坑支护明挖施工改为顶管施工，管廊平面位置为起于新港北路，斜穿道路至国安路。整个顶管段为单舱圆形顶管，管内径3.5m，外径4.14m，顶进总长度约310m，设1个工作井，1个接收井（见图2）。

图2 中环路管廊顶管段

3 黄冈市城区地下综合管廊顶管设计优化

3.1 设计优化一：顶管区间长度优化

通过优化通风区间与防火区间长度，满足规范要求的同时，使顶管区间长度增大至400m，减少约50%的顶管井数量，大大减少了投资及迁改工作量，加快了施工进度（见图3、图4）。

图3 优化前区间布置

图4 优化后区间布置

3.2 设计优化二：顶管路径优化

（1）利用曲线顶管保持与高边坡路段的安全距离。新港北路3号井至1号井顶进区间采用曲线顶管的方式保持与高边坡段的安全距离，减少填土堆载量，加快施工进度（见图5）。

图5 曲线顶管避开高边坡路段

（2）中环路通过斜顶过路避免了过路影响交通，缩短了管廊长度，节约了投资，同时亦与周边房屋保持了一定的安全距离。

3.3 设计优化三：顶管管节优化

（1）统一顶管管节规格。对入廊管线断面差别不大的顶管管节，采用统一的管径、壁厚、配筋、预埋槽道间距，方便快速预制，减少预制成本和安装时间（见图6）。同时，最大集约利用空间，保证功能正常运行，使断面规格更加经济。

图6 管节断面图（单位：mm）

（2）优化管节配筋。利用并筋的方式减小钢筋直径，同时满足管节管壁的配筋要求，便于管节采用机械预制，减少管节预制成本，提高管节预制速度。

3.4 设计优化四：顶管高程优化

（1）保证顶管覆土，避免对路面结构及地面建筑物的扰动，防止裂缝及沉降。

（2）避开现有管线及地下构筑物，减少迁改工作量，并保证一定安全距离。

（3）尽量减少在不同土层交接面的穿越次数，降低顶偏概率，同时尽可能避免穿越中、微风化岩石。

（4）为城市地下其他构筑物和管线的设计预留合理的空间（见图7）。

3.5 设计优化五：顶管井位置优化

（1）顶管井设置不影响交通，减少了管线迁改，避开了现有房屋，防止施工扰动及减少拆迁费用。例如，新港北路选择3号顶管井为工作井分别向两边1号井和4号井顶进，一是因为1号顶管井处于道路交叉口处，施工场地有限且会影响交通；二是中间3号井分别向两边顶进，避免重复进行工作井场地布置，顶管机械运输。

图7 顶管穿越土层断面

（2）选取土层较好地段的工作井，增大最大顶力，减少中继间数量及基坑桩长。例如，中环路采用2号顶管井作为工作井，其后背土为强、中风化岩，可提高顶管的最大顶力，减少中继间的数量及基坑桩长。

4 结束语

通过黄冈城区地下综合管廊的建设实践可以看出，采用非开挖方法建设城区综合管廊比采用明挖施工时更具优势和可行性。尤其是在老旧城区改造过程中，通过设计优化，使用非开挖方法可以避免过多的管线迁改、已有建筑拆迁、交通阻断、环境噪声等一系列问题，减少工程项目的前期阻碍，加快施工进度，更早地使项目建成发挥经济效益，从而在整体上节约工程投资。