地下综合管廊钢筋工程施工技术研究及应用

蔡元盛，丁鑫

（中交上航(福建)交通建设工程有限公司，福建 厦门 361000）

1 工程概况

本项目位于福建某园区项目，除施工人员以外极少会有人员进出，所以现场采用了成本较低的明挖法施工。在管廊主体施工方面，目前我国主要有现浇和预制拼装法，虽然预制拼装法具有较低的材料损耗、较小的施工范围及绿色环保等优点，但在产品预制和拼装工艺两个方面还存在许多问题，所以本项目还是采用了较为传统的现浇法。

园区内市政道路，红线宽度24 m，总长约1 044 m；纵三路是园区纵向对外通道，为双向四车道，底下为4仓管廊。管廊内容纳电力、通信、给水、燃气、污水、热力管6类管线，综合管廊工程内容主要包含管廊主体工程、附属系统工程、管廊节点工程。其中，附属系统工程主要为消防系统、通风系统、供电与照明系统、监控与报警系统、排水系统、标识系统。

2 管廊主体结构配筋与保护层计算

2.1 计算方法及计算模型

2.1.1 计算方法

计算采用荷载-结构模型。

1）本工程规则段基于平面应变假设，将结构按弹性地基上的平面框架进行计算。计算单元长度取纵向1 m。

2）结构侧墙、底板与土体的接触模型采用只压土弹簧进行模拟。对于结构底板弹簧刚度大小取所在土层垂直基床系数，侧墙弹簧刚度大小取所在土层水平基床系数加权平均。底板侧墙均取5 000 kPa/m。

3）考虑构件尺寸相对称，计算时剪力读至支座中心线，弯矩不削峰。

4）设置抗拔桩地段，抗拔桩采用能受拉压弹簧刚度模拟，弹簧刚度根据抗拔桩抗拔实验、静载实验或经验值确定。

5）水土合算，侧压力系数取0.85，包络住水土分算的内力。

6）各构件根据基本组合的计算内力进行承载能力（即强度）配筋计算，根据准永久组合的计算内力进行裂缝控制配筋计算，构件实际配筋按二者的较大值选筋。计算裂缝时，当保护层厚度大于30 mm时，按30 mm取值进行计算。

7）单根工程桩抗拔、抗压刚度：21 000 kN/m、42 000 kN/m。

2.1.2 计算模型

计算模型如图1所示。

图1 单层封闭计算模型

2.2 计算荷载及计算组合

2.2.1 计算荷载

1）恒载。结构自重：25 kN/m3×结构厚度；顶板吊顶：2 kPa；标准段顶板覆土重：81 kN/m2；夹层板顶板覆土重：31 kN/m2；侧墙侧向土压力（梯形分布）：夹层板顶板处29 kN/m；标准段顶板处72 kN/m；底板处116 kN/m；底板水压力61 kPa。

2）活载。顶板超载：20 kPa；地面竖向超载引起的侧墙侧向超载：17 kPa；底板活载：4 kPa；温度荷载：不考虑。

2.2.2 内力组合

各种荷载组合如下。

1）重力工况1（使用阶段，不考虑水压力）：恒载（①+②+③+④）+活载（⑥+⑦+⑧）。

2）正常使用期工况（地下水位按抗浮水位取值，正常使用长期性工况）：恒载(①+②+③+④+⑤)+活载(⑥+⑦±⑨×0.49)。

3）水反力工况（不考虑活荷）：恒载(①+②+③+④+⑤)。

2.2.3 荷载系数取值

1）承载能力极限状态。采用基本组合：恒载分项系数1.3，活载分项系数1.5，活载组合值系数0.7，活载使用年限调整系数1.1，结构重要性系数1.1。

2）正常使用极限状态。采用标准组合：恒载系数为1，活载系数取1。

根据设计经验，当采用裂缝控制时，一般由正常使用极限状态控制配筋。

3 钢筋工程施工工艺介绍

3.1 钢筋原材料加工

3.1.1 钢筋加工场地布置

本项目钢筋工程的钢筋加工过程是在现场进行的，所以要根据施工现场的实际情况来布置钢筋加工场的位置，因为采购的钢筋原材料长度没有超过12 m，所以钢筋加工场地设置为长50 m、宽26 m的矩形较为合理，对于不用加工且当天就进行使用的钢筋，则可以临时堆放在靠近基坑外侧的地面上，使用时用吊车吊运卸载到基坑中即可[1]。

3.1.2 各部位钢筋的加工方法

顶板与底板的横向受拉钢筋在外墙两侧位置需要有90°的抗震锚固弯折。不同的尺寸和型号的钢筋弯折长度也不相同，加工时需要计算好弯折长度与损耗。同样，墙身钢筋在与顶板、底板的连接位置也需要进行锚固弯折。但需要注意的是，布置在底板与顶板的纵向受拉钢筋并不需要在两端施工缝进行弯折，因为施工缝位置需要预埋环向钢边橡胶止水带，所以这部分的钢筋在加工时就不需要进行弯折，只要进行相应长度的切割调整。

3.1.3 钢筋使用量

以已施工完成示范段管廊为例，通过管廊标准横断面配筋图不难看出，在板和墙的配筋中大部分使用的都是直径14 mm和16 mm的热轧带肋钢筋，只有墙的水平分布筋的直径为12 mm。利用标准横断面配筋图（见图2）可以计算出详细的钢筋用量，直径12 mm的钢筋用量为12 896 m，11.35 t；直径14 mm的钢筋用量为11 068.24 m，13.39 t；直径16 mm的钢筋用量则为8 420.76 m，13.3 t。这段管廊3个仓的钢筋总用量为38.04 t，分仓计算，中间的综合仓的钢筋用量会多一些，因为其体积相较于其他两个仓室会大一些。

图2 管廊标准横断面配筋图

3.2 各部位钢筋的绑扎与安装

3.2.1 底板钢筋

因为底板钢筋位于基坑的底部，施工面与原底面的高差过大，所以加工好的钢筋的运输方式主要为机械吊运，安装过程中如果只缺少量的钢筋，也可以通过人工从基坑的安全入口搬运到基坑内。安装工艺流程：清理垫层→弹钢筋位置线→绑扎底板下层筋→放置马凳→绑扎上层横向筋→绑扎上层纵向筋→焊接支撑筋[2]。

3.2.2 墙身钢筋

横二路标准段管廊主体的高度为3.3 m，所以墙身竖向钢筋的长度减去顶板与底板的保护层厚度各0.05 m，这样就可以确定为3.2 m，所以在进行墙身竖向钢筋运输时，中隔墙部分的钢筋由吊车等吊运机械直接卸载到基坑中，而两边侧墙的钢筋则可以先由吊车等吊运机械将其卸载到基坑边两侧，再由人工递送到基坑下，这样既节省了机械成本，还提高了钢筋安装效率。安装工艺流程：立部分竖向钢筋→画水平拉筋间距线→1.3 m作业绑扎2根水平拉筋→画竖向钢筋间距线→绑扎剩余竖向钢筋→绑扎剩余水平拉筋→墙身拉结筋安装。

3.2.3 顶板钢筋

顶板部位的钢筋与其他位置的相比，其安装效率会相对高一些，因为在安装顶板钢筋时，侧墙与顶板的模板都已安装完成，这样钢筋安装的作业面高度就与地面高度相差不大了，可以使用脚手架在基坑边与顶板之间搭设临时通道，这样大大节省了材料运输成本与时间。因为顶板钢筋安装工艺与底板的安装工艺无太大差别，本文不做重复说明。

4 钢筋工程施工控制难点

4.1 控制难点分析

由于本工程为地下综合管廊，要保证主体结构混凝土的耐久性，就必须保证钢筋不被锈蚀，那么首先要确保钢筋保护层满足相关规范和设计图纸的要求。但在实际现场施工过程中，钢筋保护层的厚度却比较难以控制，其主要原因有两方面。第一，施工人员流动性大，因为本项目还属于刚开始施工阶段，前期施工人员不多，到进行钢筋安装时，会临时招聘当地的工人进行施工，新进场的临时施工人员质量意识都比较淡薄，随意性大，对保护层的要求不清楚。第二，所使用垫块的质量不合格，受到较小的挤压后就容易发生碎裂，达不到控制保护层厚度的目标[3]。

4.2 构件间钢筋节点处理

由于管廊主体的结构比较复杂，不仅包括常规的墙、柱、梁、板等，还有许多暗柱、暗梁与梯梁等构件，这就导致有许多构件之间的钢筋节点需要处理，这些节点处理亦是钢筋施工过程中重要的施工工艺之一，对管廊整体建筑质量来说也有着非常重要的影响。在进行现场施工管理的过程中发现部分框架梁与暗柱连接处的钢筋节点存在处理不当的情况，一方面是由于钢筋加工时梁配筋的端头弯折长度不够；另一方面原因是柱纵筋的预留长度不足。

5 结语

目前，管廊钢筋工程施工技术在本段的实际应用情况还不太理想，主要原因是本段为首个施工段，一些理论上的参数与实际施工参数会有所偏差，各个施工流程间的衔接时间也有待提高。本文对这段管廊钢筋工程的实际施工情况的总结，希望工程后续可以更加合理地安排人、材、机投入，优化施工工艺与施工衔接时间，为剩余工程打下良好基础。