预制装配式技术在管廊工程的应用

摘要： 本文系统阐述了预制装配式混凝土技术在市政地下综合管廊工程的应用必要性，通过与现浇管廊工法的对比分析， 说明预制装配式管廊的优势及应用的必要性，提出采用预制装配式管廊施工技术的适用条件，并总结归纳了此技术实施过程中需注意的设计及施工问题，为今后此类工程的施工技术的应用，提供参考借鉴经验。

关键词：对比分析；应用必要性、适用条件；设计与施工需注意的问题。

1引言

李克强总理在十二届四次人代会工作报告中提出：要加强城市规划建设管理。开工建设城市地下综合管廊 2000 公里以上。积极推广绿色建筑和建材，大力发展钢结构和装配式建筑，提高建筑工程标准和质量。如何将“预制装配式技术”合理的融合应用于市政地下管廊工程当中，发挥其“绿色环保、快速建造” 的特点，成为市政管廊工程施工的主流课题。

本文以通化市地下综合管廊及道路建设工程为载体，结合当地“多岩、多水、地质作业环境情况复杂” 的施工作业条件，通过与现浇管廊工法的对比分析，说明采用预制装配式管廊技术的优势及应用的必要性， 提出采用预制装配式管廊施工技术的适用条件，并总结归纳了此技术实施过程中需注意的设计及施工问题， 为今后此类工程的施工技术的应用，提供参考借鉴经验。 2工程概况

通化市地下综合管廊及道路建设工程位于通化市中心城区规划范围，呈带状分布，西起湾湾川，东至鸭园镇-铁厂，沿江南、江北的两个中心区建设，总面积约 70 平方公里规划区域内。拟建项目区内东高西低，北高南低，建设用地海拔在 350～500 米之间，高差较大，地形复杂，地质条件为多岩、多水、地层分部构造复杂。中心城区成带状布局，城区基础设施管线较多，道路密度较低，用地空间紧张，在有限的空间内统筹安排各类管线困难较大。新修道路和地下管线一般需要开山，需要开挖大量土石方，工程造价较高。 3明挖现浇管廊施工存在的问题

3.1明挖现浇管廊混凝土施工的存在问题

当前地下管线、综合管廊施工方法主要是现浇和预制装配两种，两种工法的差异比较如下：

国内采用现场浇筑方法施工的箱形、拱形混凝土涵管，在铁道、交通、水利工程和城市地下市政综合管廊中己多年、得到较多应用，现浇混凝土的缺点是：

1）只能采用开槽法施工，不能适应顶管需求，现浇施工需留支模空间，土方量增大。 2）施工作业时间长、现场湿作业工作量大、需较长的混凝土养护增强时间，开槽后较长时间不能回填，在城市中不利于道路建设缩短施工工期、满足快速放行交通的要求。

3）在现场制作中，地下水对施工有较大影响，需将地下水降至底板标高以下，才能浇筑混凝土基础，增加施工成本，也不利于生态环境的保护。

4）现场制作的混凝土抗渗性能不如工厂内制作的混凝土，容易局部发生渗漏，影响管道的使用功能。

5）现浇混凝土涵管易出现裂缝（涵体侧壁通裂等）。裂缝会引起渗漏，影响结构应力状态；如结构物所处环境具有侵蚀性介质，介质通过裂隙浸入结构，引起钢筋的锈蚀，影响构筑物承载能力和耐久性，缩短地下管道和综合管廊的使用年限。 3.2明挖现浇管廊采用橡胶止水带施工的存在问题

现场制作的混凝土涵管按一定长度（约 20m）分段，分段间采用橡胶止水带连接，其缺点有：

1）橡胶止水带形式接口抗地基不均匀沉降能力差。涵管在顶部复土及附加荷载作用下,

引起涵管接口发生上下错位和翘曲变形,造成涵管接口止水带变形,在涵管接口混凝土与橡胶止水带之间产生裂隙,严重时止水带被拉裂。

2）橡胶止水带耐压力差，如输送液体介质，只能在低压状态下工作，一般只用于无压管道，有压管道中易被击穿。

3）混凝土涵管止水带接口施工质量不易保证,往往由于止水带部位混凝土捣固不密实而留下暗渗漏通道,引起涵管接口渗漏。

4）现场制作的管道分段间隔长度大，地基如有不均匀沉降、或受外荷载（如地震）作用，易发生折断，因此要求提高管道纵向基础承载力，涵管纵向配筋量也需加大。

4现浇管廊与预制装配式管廊对比分析

4.1工期分析

预制装配式混凝土综合管廊可以分为场（现场）内、场外施工两部分，现浇混凝土整体式综合管廊的 所有施工作业均为场内施工。两者场内相同施工部分为基坑开挖与支护体系成型（包括素混凝土垫层施工）、地下综合管廊主体结构施工以及回填土方与支护体系拆除等主要环节。在基坑开挖与支护体系成型以及回 填土方与支护体系拆除环节中，预制装配式混凝土综合管廊与现浇混凝土整体式综合管廊的施工工艺和技 术要求基本相同，没有明显的工期差别。而在地下综合管廊主体结构的施工环节中，两者的施工工艺截然 不同，工期差别明显。预制装配式混凝土综合管廊的主体结构施工大部分在场外完成，管节的吊装、拼装 等工序施工效率高，所需工期较短。而现浇混凝土整体式综合管廊的主体结构施工则全部在场内完成，占 用了大量现场工期，是总工期的重要组成部分。施工中一个标准段对比，预制装配式混凝土综合管廊的施 工工期比现浇混凝土整体式综合管廊缩短 18d 左右，缩短近 45%工期。 4.2施工成本分析

基坑开挖与支护成本，其中土方费用为一次性费用，不随工期长短发生变化，而钢管桩及其围檩与内支撑的租赁费用一般按租期计算，受施工工期影响较大，且单价相对较贵。一个标准段相比，预制混凝土综合管施工工期约为 22d，现浇混凝土整体式综合管廊约为 40d，预制装配式混凝土综合管廊的开挖土方与支护费用为 4.5 万元，现浇混凝土整体式综合管廊为 7.0 万元，降低 2.5 万元。

主体结构成本一个标准段，预制装配式混凝土综合管廊为 25 万元，现浇混凝土整体式综合管廊为 23.9

万元，增加了 1.1 万元。

土建总成本预制装配式混凝土综合管廓为 29.5 万元，现浇混凝土整体式综合管廊为 30.9 万元，相比节约 1.4 万元/25m，低 4%左右。 4.3环保对比

预制装配式混凝土综合管廊在现场为干作业，施工机械作业噪声低、基本不造成环境污染，施工现场文明、有序而整洁，具有良好的节能环保效益。现浇混凝土整体式综合管廊现场包括大量湿作业，混凝土浇筑与振捣工序噪声污染严重，对周围环境影响较大。 预制装配式混凝土综合管廊施工工期缩短的社会效益更是不可估量。

从上述对比，地下综合管廊施工工法现浇与预制装配相比，预制混凝土管廊装配化施工更具缩短工期、降低成本、节能环保等较为显著的优势。 5预制装配式管廊施工技术实施条件

5.1设计的一致性、连续性、时效性

采用预制装配式混凝土施工技术需对管廊结构进行深化设计，而深化设计的前提，需提供基本详细的结构图纸，对于市政管廊工程常因规划问题、征拆问题、市区管线等因素影响最终结构设计变更频繁，线型截面发生调整。以上因素严重影响对预制装配式管廊的深化设计，造成设计拆分与组合、预留预埋、模板制作等一系列施工准备的变动，同时预制装配式施工需要一定的时间储备，对各项技术、材料、施工等进行提前部署准备策划，对于“边规划、边设计、边施工”的管廊工程很难实施。因此，采用预制装配式管廊施工技术，需保证当地规划部门对市政工程总体部署，特别是管廊工程沿线的规划设计不要发生大的设计调整，从而

使管廊工程结构设计有一定固定的设计空间，避免频繁线型调整，横纵断面变动，为最终的深化设计提供连续性设计。

5.2地质条件良好、地层结构稳定，交通疏导通畅

采用预制装配式管廊施工技术宜在地质条件良好，地层结构稳定，交通疏导便于疏通的地区进行实施， 此项技术实施区域需有一定的作业空间，保证汽车吊、龙门行车的运行站位，同时地层结构需保证基本问题，首先要保证基槽龙门行车运行的安全稳定性，尽量避免在市区交通疏导难度较大的区域进行管廊施工建设。由于预制管廊的接头拼缝防水防渗、整体抗震性能、土体不均匀沉降是需要解决关键技术难题，此技术适用于土体均匀稳定、抗震性良好的多岩层地带。

6需注意的设计与施工问题

6.1接头设计需注意的问题

预制综合管廊接头变形缝设计：承插式接头是目前埋地给水、排水预制管道中普遍采用的接头构造形式，该接头构造具有施工快速、便捷、受力性能和使用性能良好的优点。一般预制拼装综合管廊采用遇水膨胀的橡胶圈防水承插式接头，墙壁内外侧凹槽内填充双组份聚硫密封膏。 预制综合管廊接头施工顺序：

（1）预制管廊对接采用承插口形式，管廊承插口端均放置胶圈，用胶浆粘结于插口处稳固，保证管廊对接后胶圈固定不移位并与承口端形成一定挤压、止水； （2）管廊承插口端对接完成之后，在管廊内周接口结合缝隙处采用双组分聚硫密封膏进行密封，进行二次防水。

1、带有纵向锁紧装置的连接——纵向串接方式（管廊端面压缩胶圈密封）

带有纵向锁紧装置的连接把每节管子连接成整体，所用的方法即是在涵管中预留穿筋孔道，管节安装时穿入高强钢筋螺杆或钢绞线，经张拉锁紧，管节就被串联成有一定刚度的整体管道，用以抗御基础不均匀沉降。

因各节预制管节纵向具有压力，故此类管道常用管子端面压缩胶圈作接口密封形式图片 5。接口密封材料需用遇水膨胀胶圈。

纵向串接可以在两个管节之间连接，也可在施工条件允许下，在多个管节间实施连接（如图片 6 所示）， 以减少操作工序，加快施工工程进度。

6.2预制管廊施工需注意的事项

预制管廊的生产模具工艺，一般采用立式模具生产工艺，可以有效的提高管廊底板面层收光质量。

1、模板施工

（1）组装后的管模各部分之间连接的紧固件应牢固可靠，接缝用橡胶条密封。 （2）底板应平整，内外模与底板之间应有密封措施，内外模垂直于底板并准确

（3）管模内壁及及底板应清理干净，剔除残存的水泥浆渣。管模内壁及挡圈、底板均应涂上脱模剂。

（4）钢筋骨架装入管模前应保证其规格尺寸正确，保护层间隙均匀准确，在组装后的管模内钢筋骨架一般应不松动。

（5）管模连接螺栓应齐全完整并紧固。 2、 钢筋骨架施工

（1）钢筋骨架采用人工焊接成型，焊点数量应大于总联接点的 50%且均匀分布。

（2）钢筋骨架要有足够的刚度，接点牢固，不松散、不塌垮、不倾斜，无明显的扭曲变形和大小头现象。钢筋骨架在运输、装模及成型管节过程中，应能保持其整体性。所有交叉点均应焊接牢固，邻近接点不应有两个以上的交叉点漏焊或脱焊。整个钢筋骨架漏、脱焊点数量不大于总交叉点的 3%，且全部采用手工绑扎补齐，扎丝接头朝向内侧。

（3）焊接成型时焊位必须准确，严格控制钢筋焊接质量。焊接不得烧伤钢筋，凡主筋烧

伤深度超过 1mm， 即作废品处理；焊缝表面不允许有气孔及夹渣，焊接氧化皮及焊渣必须及时清除干净。

（4）吊装部位预留孔处钢筋应做加强处理，布置加强筋，放置在钢筋骨架内侧预留孔四周呈矩形布置。

（5）起吊孔钢管先加工好备用。焊接位置要求在笼筋直径线上，焊接时两个起吊孔必须左右、上下垂直平衡对称，防止起吊时管廊身失重倾翻现象。 3、混凝土施工

（1）吊装配套的内模，锁紧活动收缩杆；吊装笼筋入底座：把预制好的笼筋正确装入底座；焊接预埋起吊孔，起吊孔钢管先加工好备用。焊接位置要求在笼筋直径线上，焊接时两个起吊孔必须左右、上下垂直平衡对称，防止起吊时管廊身失重倾翻现象；内膜和钢筋笼安装好后，把外模滑动内移到固定位置与底座吻合好，平衡且垂直合模并锁紧罗丝。要求：对接外模时必须保持周圈平衡吻合、水平居中无错位、变形、不稳固现象，合模螺栓必须锁紧，防止松动及漏浆。

（2）检测第一盘料出盘时混凝土坍落度，检查和易性，符合入模要求；混凝土的浇筑、捣固：采用自动分料，变频振动。防止漏捣或偏捣，顶层砼必须经平板振动器拖振。

（3）在放入规定高度混凝土后开始插入振动棒振捣混凝土。振动棒应垂直插入、快插慢拔，振捣时不得碰撞钢筋和模板。每次振捣时 2 至 3 台振动棒一起操作，来回均匀振捣，振动时间为 30 秒～40 秒。在混凝土浇筑完成后吊开操作平台及下料器,进行插口端面收面操作,首先清理余料或填充，揉实抹平，等混凝土初凝前再用抹子抹光。封口必须达到表面水平光滑。

4、 混凝土蒸汽养护

（1）检查抹面合格后盖上池罩，静停 1.0－1.5 小时后开始加气蒸养。蒸养时升温不宜过快，升温速度不宜大于 35℃/h，加温升至 70℃后，恒温（70℃-75℃）, 最高不得超过 80℃；蒸养达到规定时间后关上供汽阀，部分掀开池罩，让模具和混凝土自然冷却后再全部揭走池罩，再过半小时才允许脱模。在降温阶段会引起混凝土失水、表面干缩。

（2）为防止因内外温差过大使混凝土产生收缩，导致出现温差裂缝。所以蒸养完成后要降温 1.0 小时后脱模。在揭走池罩后，回弹混凝土强度到达设计强度的 80%时方可脱模吊装，并做好原始记录。如

果达不到设计强度的 80%应继续蒸养。 5、管节拼缝要点

拼缝施工中的一个关键环节，施工质量好坏直接关系到节段能否粘接成为一个整体，还决定了今后综合管廊的耐久性。 ①遇水膨胀橡胶条：需要调查和选择有类似工程实例的产品，同时要根据施工当地的气候条件，及现场可能需要的操作时间，来要求胶条的初凝时间。否则可能出现现场未涂好胶条却已凝固的现象。②涂胶前需将接缝处混凝土表面的污迹、杂物、隔离剂清理干净。③涂胶总的原则是快速、均匀，

应采用双面涂胶，每个面涂胶厚度以满布企口为宜，用特制的刮尺检查涂胶质量，将涂胶面上多余的胶刮出，厚度不足的再一次进行施胶，保证涂胶厚度。④现场应准备防雨、防晒设施。

6、管节张拉要点

管节安装好后，通过设于四角的无粘接预应力筋张拉加强连接，张拉力为 150KN,预应力筋为 7-Φ

s15.2Ⅱ级低松弛无粘接预应力钢绞线，每孔穿一根，通过预留的手孔井进行张拉，经张拉锁紧，管节就被串联成有一定刚度的整体管道，用以压缩管节接口，抗御管节的不均匀沉降。张拉结束后，及时用 C30 细石混凝土将张拉手孔井进行封锚处理，防止钢绞线的锈蚀和预应力损失。

7、预制管节与现浇段连接要点

预制管廊端头节采用的是带钢边止水带事先预埋，并间距每 40cm 预埋钢筋接驳器，现浇段浇筑前提前将带螺纹钢筋拧入接驳器套筒连接，变形缝填充聚乙烯发泡填缝板，保证预制节与现浇段的防水和抵抗变形作用。 7结语

预制管廊拼装技术更具有质量保证，降低成本，缩短工期节能环保等较为显著的优势，拼接缝采用承插口双胶圈柔性连接，具有较好的防水、抗震、抗变形能力。接口采用无粘结预应力张拉紧固，使管节具有一定的刚性，提高了管节抗位移的作用。管廊预制拼装技术发展引导着中国城市地下综合管廊建设的前行，加快了预制装配化技术的发展，工程装配化施工势必会成为未来国内发展新趋势。 参考文献

[1]中国建筑科学研究院，GB/T 50081-2002 普通混凝土力学性能试验方法标准［S］.北京：中国建筑工业出版社，2002.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国国家质量监督疫总局. 地下防水工程质量验收规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2011.8.

[3]地下工程防水技术规范. GB 50108－2008 地下工程防水技术规范[S].北京：中国计划出版社， 2008.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部. GB 50838－2015 城市综合管廊工程技术规范[M].北京：中国计划出版社 2015.