【《城市综合管廊建设分析的国内外文献综述》7000字】

PAGEPAGE38城市综合管廊建设研究的国内外文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u2005城市综合管廊建设研究的国内外文献综述 1227711.1建设现状和发展前景 2301161.1.1建设现状 2200661.1.2发展前景 2232751.2地下综合管廊施工方法概述 3182941.2.1盾构法 320641.2.2浅埋暗挖法 4157481.2.3明挖现浇法 5229291.2.4明挖预制拼装法 5106581.3地下综合管廊支护方法 71161.3.1喷射混凝土支护 7194231.3.2锚喷支护 8192391.3.3锚网喷联合支护 829989参考文献 10综合管廊(utilitytunnel)是建于城市地下，将各类市政管线集于一体的建筑物及其附属设施，它还有“共同沟、共同通道”的别称[3]。1832年法国巴黎为了解决巴黎市地下污水排泄不畅导致霍乱疾病横行的问题，在城市道路下修建了非常多的排水通道，为了节省空间，又将自来水、通讯、电力等市政管道汇入其中，虽然修建完后出现了一系列问题，但不影响它在当时的好评[10]。随后英国、美国、德国等国家也开始着手建设综合管廊，日本虽然开始的比较晚，但是通过吸收和借鉴各个国家的经验和教训，成为目前世界上综合管廊建设最为先进的国家。我国的管廊工程最早起源于北宋时期的江西赣州市的福寿沟，为了更好的排水，城市的排水系统经过改造后就是管廊的雏形[11]。工人们根据当地的城市地形巧妙的利用高程差因地制宜，分区排水，将雨水分别排放到贡江和章江，这一套排水系统至今仍然发挥着重要的作用。20世纪末国内政府开始颁布了一系列支持政策，来鼓励综合管廊的建设。首先是台湾，再到大陆。近年来我国综合管廊建设的规模越来越大，范围越来越广，进入到了一个快速发展的阶段。建设现状和发展前景建设现状现阶段的中国城市化进程并没有结束，经济发展非常迅速，需要在城市中建造很多设施来促进城市发展，这就导致了部分城市的地面空间非常拥挤，为了解决地面空间拥挤这个问题，就必须要充分利用地下空间。市政管线是城市不可或缺的设备，如果不合理的市政管线的安装位置，还会加剧地面空间问题，这个时候地下综合管廊就起到了非常关键的作用，合理利用地下空间的同时又缓解了地面空间的压力[30]。在进行城市地下空间规划的过程中，地上和地下空间并不是毫无关系，相反，如果想要加快城市的发展，就要使地上空间和地下空间结合着来看，使两者的作用结合到一起，相辅相成，相互互补，这才是地下空间规划的核心。随着世界的快速发展，我国的城市也要加快发展速度，需要充分利用空间，完善基础设施的建设，这给管线的建设带来了严峻的考验。由于我国开始重视和开发地下综合管廊的时间比较晚，建设初期出现了建设规模不足、管理状况不善、安全隐患大等问题，而且传统的直埋法敷设管线大大浪费了地下资源，需要创新[31]。国内最早开始重视地下综合管廊的是台湾，当时日本的综合管廊建设技术是全世界最前沿的，内地城市在吸收了二者经验的基础上，结合自身建设环境和建设条件，上海浦东新区现代化综合固管廊的修建，是我国大陆地区管廊建设起步的标志[13]。2013年以后，国家政府陆续出台一系列政策法规，综合管廊的发展速度越来越快，建设规模也越来越大[12]。总的来说，我国的综合管廊大部分还处于建设阶段，仍处于政府大力推行的时代。发展前景传统的管线建设主要是直接将管线埋于地下土层中，很容易受到地下水和地面荷载的影响，导致管线事故的发生[3]。修建综合管廊，可以将各类市政管线汇聚到一起，不论是维修还是扩建都会非常高效；在地下施工也非常的环保；不用东奔西跑，在一个区域就可以维修几乎所有种类的市政管线，降低了维修成本[14]。综合管廊之所以如此重要，有一个关键的作用：充分利用了地下空间，避免了很多自然因素对市政管线产生的影响，有利于保障城市安全。展望未来，地下总合管廊建设技术的发展也将影响到城市的发展和建设，变得日益重要，加快综合管廊的建设就是一个趋势。地下综合管廊施工方法概述地下综合管廊的施工就相当于要先挖一条或多条隧道，然后将市政管线合理的排布在这些隧道中，并且要修建检修口这类重要通道，根据施工场地的地形、气候、地质条件、周围环境的不同要采取不同的开挖方法，严格按照施工规范来进行施工，确保地下综合管廊的施工质量[15]。地下综合管廊的施工流程的大致可分为9个步骤：定位测量→方案制定→土方开挖→验槽→地下综合管廊的主体结构施工→防水工程和支架安装→基坑回填→覆土→后期验收[8]。开挖方法的选择和后期的验收十分重要，施工过程中每一步都要做到严谨与准确，保证修建的综合管廊的质量和功能满足要求。地下综合管廊的施工原理与隧道施工基本相同，需要注意一点都是综合管廊是浅埋隧道，一些用于深埋隧道的功法并不适用，具体选择什么施工方法则需要结合当时的施工条件和要求。下面开始介绍综合管廊修建过程中常用的施工方法[29]。盾构法盾构法是将盾构机通过施工井运送到地下施工段的一种暗挖施工方法，在施工过程中不需要工人参与，只需要操作员来操作盾构机，其余的工作交给各类施工机械[5]。简单的来说，其施工原理就是工人操作盾构机在地下掘进，盾构机利用其头部的旋转刀片将前进方向上的土体切碎并吸入内部的舱室，通过运输通道将土体输送到电车上，电车通过导轨将土体运出洞外。在开挖的过程中为了防止坍塌事故，盾构机的外壳起到了重要作用。盾构机的掘进动力来源于其尾部的千斤顶，在开挖的过程中头部开挖土体，尾部则同时铺设管片[37]。盾构机的形状为圆柱形，这样设计的目的是为了减小在开挖过程中土体对机器的阻力，提高作业效率。其原理就是通过头部的“盾”挖掘土体，在开挖的同时盾构机的壳体支撑着还未布置衬砌的隧道段，还可以阻断地下水，头部挖掘，尾部出土，内部布置衬砌[36]。盾构机可以说是盾构法的核心部分。盾构机的存在节省了大量的人力，只需要操作员在操作室里进行掘进工作。在我国，用于土层隧道开挖工程的就称为盾构机，用于岩层开挖的称为TBM。其实这两种器械都是隧道掘进机，不同于盾构机的是，TBM因为要在质地较硬的岩层中工作，其自带双护盾，这样做的好处就是在施工作业的过程中不铺设管片，而是一次性完成隧道工程[20]。盾构机并不适用于所有的浅埋隧道工程，需要根据施工条件和周围的环境来判断是否要用盾构机施工。盾构法技术在施工的过程中是一次性将隧道开挖成型，这种施工技术非常简洁高效，并且安全可靠；避免明挖，减小了地面交通的压力；作业时产生的振动和噪音较小，不会对地面居民的生活造成影响。但也存在一些缺点：由于盾构机设备刀片很多，开挖时要避开土壤中的碎石，对开挖环境有要求；隧道建设的过程中投入的资金较大；建设周期较长；要做很多的准备工作，所以要在开挖隧道前需要准备一套或者多套备用方案[19]。浅埋暗挖法浅埋暗挖法顾名思义就是在埋深较浅处进行隧道开挖的暗挖施工工法，多用于开挖地层较差的工程，施工前提是通过施工来改造周围的地质条件，尽量减小地表沉降[21]。浅埋暗挖法在施工前为了安全起见，会设置预支护加固（管棚超前支护等）以防止开挖过程中发生坍塌事故，然后再开挖。开挖的方法也分为很多种，如果开挖地层的稳定性较好，可以采用全断面法；如果稳定性较差，可以采用台阶法、环形开挖法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、中洞法等多种工法[22]。浅埋暗挖法对于初衬的要求很高，基本由它来承担全部的荷载，常用喷锚支护和钢拱架等其他钢结构共同作为初衬，在布置完初衬之后还要布置防水层；二衬则采用浇筑混凝土的方法，作为保险。浅埋暗挖法并不是对新奥法的简单套用，而是在新奥法施工技术的基础上，结合施工场地条件和周围环境，做出创新[35]。浅埋暗挖法以新奥法的原理为依据，在隧道施工的过程中加入多种辅助设施来加固隧道围岩，这样可以充分发挥围岩的承载能力。由于预支护、初衬和二衬的存在，改善了周围地层的地质条件，能抑制大规模变形[28]。浅埋暗挖法对工程的适应性比较强，适用于浅埋暗挖法的隧道工程很多，与明挖法相比，这种开挖方法具备更大的应用价值，而且在施工过程中对周围的考虑因素比较少[46]。浅埋暗挖法施工技术的操作非常简单，每个施工步骤可以根据施工场地的要求和条件适量调整，来降低施工过程中的施工难度和成本消耗，进而推进整个工程的进度；浅埋暗挖法最大的优点就是改善环境，减少了施工机械排放的污染物和有害物质，达到绿色施工的目的[42]。明挖现浇法明挖法施工是指从地面向下开挖到基坑底部后，再从下到上浇筑或安装综合管廊主体结构，然后回填土方[43]。明挖法的综合施工安排并不是从起点开始一直施工到重点，而是将整个工程的作业段分成多个小的作业段，每个小作业段同时施工，施工完之后再将各个作业段对接起来，明显提升了施工效率。明挖法与暗挖法的区别非常明显，前者是露天开挖，后者是通过施工井或特殊通道在地下开挖。明挖法的施工效率主要取决于人力，在施工人员充足的情况下可以大大缩短工期，而且由于是在地面开挖，施工过程中的灵活性较大[24]。但是由于其施工特点，明挖法不适合在车辆较多的路段作业，非常容易造成交通拥堵[44]\。现浇法施工就是不做预制构件，到了施工场地，现场浇筑构件。明挖现浇法就是将二者结合的一种隧道施工方法，先从地面开挖出一个基坑，再从基坑侧壁挖出一条或者多条隧道，最后由内而外浇筑混凝土，搭建综合管廊结构，铺平地面的道路[25]\。这类施工方法有安全保障；施工方法简单且技术成熟；不需要过多复杂的施工机械设备，投资相较于盾构法较小；造价相对较低。需要注意的是在施工过程中的基坑需要支护，施工场地不能选在交通拥堵的路段，还要根据天气因素采取合适的应对措施。明挖预制拼装法预制拼装法是采用工业化风格来建造管廊，是将综合管廊结构修建过程中需要的构件现在工程预制好，然后运输到施工场地，当隧道挖好时将构架按照施工图纸的要求组装搭建出综合管廊结构[23]。明挖预制装拼法则是将明挖法和预制装拼法结合在了一起。相比于明挖现浇法，明挖预制装拼大大减少了现场施工量，推进了施工进度；在施工过程中由于构建是满足要求的，是可控制的，安全就有了可靠的保障，减少了施工过程中的不可控因素；标准段施工时现场无需支模，可以减少管廊两侧施工操作断面；预制拼装法建造出来的综合管廊结构防水性能好，因为预制的很多优点，其工程造价相较于明挖现浇法较高[27]\。需要注意的是由于预制构件非常多，在制作的时候对精度的要求很高；为保证施工进度，需要多个预制构件厂同时工作，并且还要配有合适的运输车辆；重量大，这就需要采取合理的运输方式和运输路线，施工现场还需要大吨位的起吊设备来运输构件[40]。表3.1-1对上述的4种隧道开挖方法做了一个比较，并列出了相应的工程案例，如下。表3.1-1各类开挖方法综合对比开挖方式适用条件优缺点工程案例盾构法松软含水地层；施工场地可以建造工作井；隧道有足够的埋深；相对均匀的地质条件掘进速度快，自动化作业，不影响地面交通；工作环境较差，施工区段短不经济厦门轨道交通3号线过海段浅埋暗挖法软弱底层；周围环境复杂；大跨度；有地下水施工简单，造价较低，对地面环境影响较小；工序多，施工环境较差重庆市长寿区南北中路隧道明挖现浇法车辆较少路段；开阔场地施工方法简单，施工技术较为成熟；施工对交通影响较大，施工质量受人为和天气因素影响较大保山市地下综合管廊明挖预制装拼法工程量较大；运输工具多；施工场地有大型运输及起吊设备；有大规模的预制场预制构件制作工厂化，工期较短，节能环保，噪音低；构件接口的设计、制作、施工的抗渗要求较高上海市中心城区内地下综合管廊地下综合管廊支护方法地下综合管廊的支护结构就是隧道的支护结构，由于综合管廊的埋深较浅，其采用的支护方案一般是浅埋隧道的方案。支护结构由初期支护和二次衬砌组成，初衬的支护形式一般为喷射混凝土或锚喷支护，二衬的支护形式一般为现浇或预制的钢筋混凝土构件。在隧道工程的施工，根据施工场地的条件和隧道结构的稳定性要求来决定是否需要施作二次衬砌，例如：对地面路面和地下管廊的沉降要求较小，则需要施作二次衬砌[46]。喷射混凝土支护喷射混凝土支护是将水、砂、石、粗骨料、细骨料、搅拌剂等各类材料混合到一起，将搅拌制成的混凝土放入施工器械，用高压喷头将混凝土喷射到刚开挖完的隧道表面，形成的一种较为简易的支护形式，常用于初期支护中。随着时间的推移，施工过程中对初衬的要求也提高了，施工人员们通过改变拌合料的成分，并添加一定量的减水剂、缓凝剂，增强了初衬的强度[9]。喷射混凝土的支护方法技术上较先进，质量上可靠。喷射混凝土相较于过去使用的钢、木支护、料石支护的方法，考虑了围岩自身的稳定性，喷射到围岩表面的混凝土与围岩相互作用，将初衬被动的受力方式变为主动，变消极为积极[10]。在经济方面，喷射混凝土支护的资金投入不多，施工工艺渐变，它与传统的浇筑混凝土初衬不一样，喷射的特点就是使围岩表面的混凝土厚度更加均匀，节省了施工材料；有施工器械的参与，也可减少劳动力[49]。锚喷支护喷锚支护就是喷射混凝土支护和锚杆相结合，先将锚杆打入隧道侧壁，再喷射混凝土，形成联合支护结构，可使综合管廊结构具有更高的稳定性。锚喷支护的核心就是锚杆的加入，增加了摩擦力，在一定程度上与喷射混凝土形成的结构相互作用，可以作为永久支护[17]。喷锚支护主要适用于岩体隧道结构的支护，土体隧道一般还是以喷射混凝土支护为主。采用喷射混凝土和锚杆支护围岩的方式，从60年代以来已经被很多工程广泛采用。锚杆的存在可以增大它和围岩的摩擦力，进而提高岩层的稳定性；喷射混凝土的作用是加固，将围岩的形态固定住，防止其松动或掉落。喷射混凝土和锚杆的联合支护结构，增加了围岩的稳定性，锚杆与围岩的相互作用，在一定程度上也发挥了围岩自身的承载能力。喷锚支护有很多优点：不需要模板；使支乎的结构密度和强度更高；减少岩石的集中应力；节约投资成本和劳动力。锚网喷联合支护锚喷网联合支护结构，通俗的来讲就是先向围岩表面喷射混凝土，再打入锚杆，打入锚杆之后在喷射的混凝土表面附加一层钢筋网，最后再喷一次混凝土形成的支护结构。因为有金属网的约束效果，大大提高了喷射混凝土喷层的承载力和抗弯、抗剪能力[19]。采用这种方式，要遵循先柔后刚、先让后顶，让得适度、顶得稳固的指导思想，达到技术经济上合理的目的。这三者相结合的支护结构充分发挥并增强了他们各自的优点，一定程度上缩小了缺点，相互互补，一般适用于围岩条件较差的工程中。在强膨胀性松软围岩条件下，可采用锚喷网加钢拱架联合支护。它具有补充和提高锚喷支护抗力、提高喷射混凝土强度和整体性的特点。在施工过程中要精确掌握两次喷射混凝土的时间点，要等到布置完钢筋网，围岩基本稳定后再喷第二次；第一次喷射时间点就是锚杆打完的时候，喷射要及时且快速。因为施工环境较为恶劣，可能会在施工过程中出现意外，例如第一次喷射的混凝土由于承载能力不够而开裂之类的情况，需要立马做出相应的措施，可以附喷或是补锚之后再附喷。由于锚喷网联合支护结构出色的承载能力，常常用于一些围岩强度低、稳定性差的工程中。承载能力出色的同时对它的施工工序的要求也很高，尽量不出现操作失误，保证高精度施工，造价相对于前两种支护形式较高。参考文献崔国静,周庆国,宋战平.城市地下综合管廊建设与发展探析[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版),2020,52(05):660-666.钱七虎,陈晓强.国内外地下综合管线廊道发展的现状、问题及对策[J].地下空间与工程学报,2007,3(2):191.韦海民,贺广学.国际城市地下综合管廊研究的文献特征与研究热点分析—基于CiteSpace的图谱量化研究[J].隧道建设(中英文),2020,40(02):179-188.李河江,樊行鑫,国计鑫.城市地下综合管廊施工技术研究与应用[J].工程建设与设计,2020(19):123-124+133.张德君.隧道盾构施工技术发展趋势和应用研究[J].工程建设与设计,2020(06):185-186+197.陈伟明.浅埋暗挖法隧道施工技术及地面沉降控制[J].交通世界,2020(25):142-143.李泉.分析隧道工程浅埋暗挖法施工要点[J].建材与装饰,2020(13):265+267.李锦秀,王祥,费璇.综合管廊施工方法的探讨[J].工程建设与设计,2019(08):175-176.王朝东,徐光苗,陈建平.人工砂在隧道喷射混凝土支护中的应用[J].岩石力学与工程学报,2003,22(10):1749-1749.郑慧攀.公路隧道初期支护施工研究[J].江西建材,2020(09):152-153.孙凌学.锚喷网联合支护在软岩巷道中的应用[J].煤炭技术,2004,23(10):37-38.梁宁慧,兰菲,庄炀,田硕,许益华.城市地下综合管廊建设现状与存在问题[J].地下空间与工程学报,2020,16(06):1622-1635.张杭丽.我国城市地下综合管廊的发展前景和PPP模式应用[J].企业科技与发展,2018(03):198-199.仲永晨.浅谈地下综合管廊的应用与发展前景[J].智能城市,2016,2(09):220.熊诚.大断面矩形顶管施工在城市地下