摘要：地下综合管廊的结构截面形式普遍为明挖法的矩形箱式结构断面，在禁止明挖的现有市政道路下能否选择非开挖方式的隧道结构截面来实现管廊的使用功能。真如城市副中心综合管廊工程静宁路段部分，选择结构截面为圆形的非开挖的顶管工法结构形式，截面建筑面积大于原矩形箱式结构的建筑面积，不影响原来的管线支架结构和管线入廊布线布局，并通过长距离顶管中间增设骑马井的形式，实现中间管线接出口的功能需求。本文简要分析了根据周边环境实际情况，管廊结构截面发生改变是可行的；该管廊工程已完工，取得了良好的效果。
关键词：地下综合管廊，矩形箱式结构，圆形结构，结构截面变化，非开挖，矩形顶管，泥水平衡顶管，骑马井，接出口。
1引言
城市地下综合管廊是可容纳水、电、信息、燃气等市政管线的地下隧道，具有埋地浅、空间大、接出口多等特点，常规是采用明挖法建设。真如城市副中心综合管廊（真如港~礼泉路）段长约415m，原初步设计方案为明挖施工法的矩形箱式结构截面，但因该段管廊下穿河道和现有市政道路，并且周围管线复杂，紧密贴近现有小区围墙，综合分析评估为明挖法无法建设。经过研究，结合市政隧道的成熟技术，综合研究管廊工程的功能需求，变更调整为非开挖的顶管法施工。顶管采用泥水平衡顶管机，管节结构采用φ3500“F”型钢承口式钢筋混凝土管，管节壁厚为320mm。
因为采用了圆形截面顶管，因此综合管廊结构的剖面形式发生了变化，由最初的矩形截面变为了圆形截面，本文简要分析了为何选用圆形截面顶管和结构截面变化的可行性，以及增设骑马井来实现长达顶管隧道的接出口功能。
2顶管截面形式的选择
2.1工程地质及水文地质
（1）地质条件
表2-1.1静宁路顶管段地质参数表
（2）潜水
计划施工范围场地潜水主要为浅部土层的地下水，②3灰色粘质粉土夹淤泥质粉质粘土为潜水主要含水层。潜水的主要补给来源为大气降水和地表水等，临近真如港处，场地潜水与河水存在一定水力联系。潜水水位受降雨、地表水的影响而变化，前期勘察对钻探孔进行了潜水静止水位测量，其稳定水位埋深为1.40m~1.60m，平均水位埋深1.50m，相应水位标高2.62m~3.01m，平均水位标高2.78m。
（3）（微）承压水
根据本工程勘察报告显示，⑤1t灰色砂质粉土为微承压含水层，⑦1层为承压含水层，在顶管接收井J2处该二层连通。根据进场实施的3个（微）承压水观测孔测得⑦1层承压水水位埋深为7.64m~7.62m，水位标高相应为-3.20m~-3.51m；⑤1t层微承压水水位埋深为6.17m，水位标高相应为-2.29m。
2.2顶管工法选择
结合本工程的实际地质条件和水文条件，静宁路综合管廊顶管工程使用泥水平衡顶管法较为合理。
（1）泥水平衡顶管施工适用的土质范围比较广，即使地下水压力很高或者变化范围较大的条件下，也能适用。
（2）在不稳定的地层中，当开挖面受阻时，由于采用泥水加压，能使开挖面保持稳定，对所顶管节周围的土体扰动比较小。因此，采用泥水平衡式顶管施工引起的地面沉降也比较小。
（3）与其它类型顶管比较，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其是在粘土层施工时表现得更为突出。所以，它适宜于长距离顶管。
2.3顶管截面选择
常见的泥水平衡顶管法基本都不采用矩形顶管，因为矩形顶管难以做到全断面覆盖、切削。现有矩形顶管和传统圆形顶管最大的差异在于刀盘的结构形式。圆形顶管其刀盘能够在整个掘进面进行切削并同时覆盖整个掘进面。
图2.3-1圆形顶管刀盘图
由于泥水平衡的平衡条件和矩形顶管不能全断面覆盖的特点，使得矩形顶管无法真正建立起泥水（土体与设备）平衡状态。
由于泥水平衡排渣方式和矩形顶管切削盲区的问题，使得矩形顶管在排浆过程存在堵管风险。
综上所述，虽然原管廊结构截面为矩形，但考虑到顶管施工的可行性，本工程顶管仍需采用圆形截面钢筋混凝土管施工。
图2.3-2矩形顶管刀盘
图2.3-3矩形顶管开挖断面
3圆形结构截面是否满足管廊使用性能
3.1圆形截面尺寸的选择
静宁路综合管廊原设计结构剖面形式为2.65m×2.6m的矩形截面，两边侧墙上设置电力、通信两种管线支架，底板上设置找平层、排水沟、上水管线支架，顶板上设置照明线路。具体剖面如图3.1-1所示。
图3.1-1综合管廊矩形结构剖面示意图
图3.1-2综合管廊圆形结构剖面示意图
采用顶管法施工后，综合管廊的结构剖面形式发生改变，变为一个直径为3.5m的圆形截面。经过计算，圆形截面的建筑空间面积为9.62m2，大于原矩形截面的建筑面积为6.81m2，空间大小是满足使用功能的。
调整管线支架结构，可以不影响管线入廊布线布局。为了施工方便和支架长度统一，通信和电力管线的支架不直接固在管节内壁上。先在两边施工两条竖向槽钢，然后将支架固定在槽钢上，竖向槽钢通过一根横向槽钢与管节内壁相连，这样同时也减少了支架与管节内壁接触的面积，减轻了管节内壁的损坏程度。
按照上述原则安装支架的前提是管廊圆形截面的实际使用空间满足要求。
原矩形截面水平间距为2.6m，因此横向槽钢的最大长度为0.45m。当横向槽钢最长时，纵向槽钢长度也是最长的。因此当横向槽钢为0.45m时，纵向槽钢长度为2.371m。
按照管廊设计一般要求，电力电缆支架最上层按400mm考虑，电力支架间距按250mm布置；通信电缆之间最上层距管廊顶板500mm，支架间距为200mm；电力电缆单舱最小净高按2.1m控制。而2.371m＞2.1m，所以纵向净距也满足设计要求。
另外，圆形截面的面积较大，可以改善管廊内通风状况。最终设计变更剖面图如3.1-2所示。
3.2采用骑马井结构实现管廊接出口功能
地下综合管廊考虑周边地块管线需求，一般按照“沿纵向长度不超过200m布设管线接出口（分支口）和逃生口”；明挖工法时管线接出口（分支口）的布局和实施如下图：
图3.2-1原矩形箱式结构管廊接出口平面图
图3.2-2原矩形箱式结构管廊接出口剖面图
图3.2-3综合管廊接出口骑马井平面图
图3.1-2综合管廊接出口骑马井剖面图
非开挖长距离顶管结构，可采用增设骑马井的形式，实现管廊内管线接出口（分支口）和逃生口的功能需求，如下图。
在规定设置接出口（分支口）的里程管节，管节制作时特定增设结构外侧外包钢板，钢板厚度为，以便骑马井施工开通方便；因为骑马井内径1.4m,结构厚200m，采用钢护筒方式开挖，围护采用双排φ800的高压旋喷桩，顶管底做特殊地基加固处理。因骑马井围护基坑直径约φ4400m，占地空间小，对交通管线等周边环境影响小，具有可行性。
综上所述，当综合管廊矩形箱式结构截面变为圆形截面后，综合管廊依旧可以满足原来的使用功能。
结语
本文结合真如城市副中心综合管廊静宁路顶管段工程，分析管廊结构截面发生变化时，需综合考虑到施工的可行性和原设计的功能性能否实现，若两者都符合要求，那么管廊结构的截面可以根据实际情况做出调整改变。而且非开挖的顶管工法可以在综合管廊工程施工中的更多的应用，特别是现有建成城区复杂周边环境下综合管廊建设使用。
参考文献
[1]张畅.地下综合管廊与矩形顶管施工吉林建筑大学，吉林长春130118
[2]杨琨.浅谈城市综合管廊的设计天津市市政工程设计研究院，天津市300051
[3]徐权.泥水平衡法顶管施工中常见问题及处理措施太原理工大成工程有限公司，山西太原030024
论文作者:李丙堂
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/17
标签：截面论文; 矩形论文; 顶管论文; 结构论文; 管线论文; 圆形论文; 泥水论文; 《基层建设》2019年第13期论文;