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基于复杂地质条件的地下综合管廊混凝土施工技术研究

2025-05-09 49 上传者：管理员

摘要：为了提升复杂地质条件下地下综合管廊的施工质量与防水性能，本文以柳州市江湾大道6 575 m双舱管廊工程为例，通过介绍其淤泥-红黏土-白云岩复合地层特征、7度抗震与P8抗渗设计标准，提出基于分层跳仓浇注的混凝土施工优化方案与多层级防水技术体系。研究结果表明：采用“双舱断面分段浇注+高强塑料模板”工艺，结合三维激光扫描定位与盘扣式支架系统，实现结构28 d强度达标率98.5%；创新性构建“改性水泥基灰浆+热塑性聚烯烃（TPO）卷材+挤塑板”防水体系，通过2.0 mm聚合物灰浆基层、80 mm搭接自黏卷材及50 mm挤塑板精准拼缝，使渗漏点较传统工艺下降82%；针对坝头河水系段采用倒虹设计与桩板式挡墙支护，结合建筑信息模型（BIM）动态模拟优化施工时序，关键节点工期缩短15%。该工程将为复杂地层地下管廊建设提供系统性解决方案。

关键词：
地下综合管廊
市政工程
混凝土施工
混凝土浇注
防水技术
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城市基础设施的不断完善,地下综合管廊作为现代城市基础设施的重要部分,受到各地政府和企业的高度重视｡地下管廊不仅缓解了城市中心区域的管线拥堵问题,还提升了基础设施的可靠性与可持续性｡因此,如何在复杂条件下设计与施工高质量的地下管廊成为研究热点｡王子鸣等[1]提出了复杂地质环境下的结构优化方案｡余宏亮等[2]提出了基于施工顺序和环境控制的混凝土浇注工艺优化措施｡夏丽华等[3]研究了地下管廊的防水措施,解决了传统防水措施的不足｡这些研究为本文施工工艺设计和技术应用提供了重要参考｡本文结合柳州市江湾大道地下管廊工程的实际情况,分析了复杂地质条件下的施工技术优化方案,总结了施工过程中面临的技术难题,提出了创新性解决方案｡

1、工程项目背景

1.1项目概述

柳州市江湾大道地下综合管廊工程位于柳州市北部生态新区沙塘组团的核心区域,工程全长6575.25m,横跨多个重要的城市道路和水系｡综合管廊的设计方案采用双舱矩形断面,分为水电综合舱和高压电力舱,能够容纳给水管､电力､通信管道以及高压电力线路等多种管线｡项目起点位于滨江路,终点为北进路,规划线路从道路外侧公共绿化带下方进行敷设,标准段顶板覆土厚度为3.0m｡由于该项目涉及多个管线系统的统一布局和多个附属工程的建设,工程内容较为复杂,包括管廊主体结构､防水､通风､电气､监控与报警､排水､标识以及管线进出设施等多个方面｡

1.2工程地质与水文条件分析

根据勘察报告,拟建场地的地层自上而下依次为:杂填土､素填土､耕表土､淤泥､硬塑状红黏土､可塑状红黏土､强风化白云岩和中风化白云岩｡杂填土主要由建筑垃圾和少量生活垃圾组成,厚度为0.2~3.9m;素填土由黏性土和少量碎石混合,厚度0.3~4.0m;耕表土含植物根系,土体结构松软,厚度0.3~1.5m;淤泥层灰黑色､含水量大,厚度2.2m,分布在鱼塘和河沟地段;硬塑状红黏土土质均匀,埋深0.2~4.5m,层厚1.3~13.6m;可塑状红黏土为致密结构,层厚0.5~3.1m;强风化白云岩层风化严重,岩体极软,埋深1.9~14.0m,层厚0.5~3.3m;中风化白云岩岩体较破碎,埋深2.6~15.5m,层厚1.7~21.4m｡各地层设计参数如表1所示｡

表1各地层设计参数

本工程所在区域的水文地质条件主要涉及地表水和地下水两个方面｡地表水方面,K3+520至K3+600段水系为柳江小支流坝头河,水流自北向南,宽约10~30m,河槽深度3~5m,水深1~2m,现状水位为86~87m｡该段道路设计设置了简支梁桥,桥台采用桩基础,且在水系附近设有桩板式挡墙｡综合管廊跨越水系段采用倒虹形式,确保河床覆土深度不小于1.5m｡由于已有桥梁和挡墙施工,基坑开挖支护施工需进行河流改道处理,影响较大｡地下水方面,本次勘察未揭示地下水存在｡本工程起点段邻近柳江,属于珠江流域西江水系｡柳江水位常规监测值为77.5~78.0m,50年一遇洪水位为91.5m,100年一遇洪水位为93.0m｡沙塘流域的河段规划采用10年一遇标准,普通河段采用5年一遇标准,设计流量为20.3~63.6m3/s｡

1.3设计标准与施工计划

本工程的设计使用年限为100年,安全等级为一级,抗震等级为三级,按照7度加强抗震措施｡结构裂缝控制等级为三级,防水等级为二级,地基基础设计等级为乙级｡车辆荷载等级为城A级,风荷载标准值0.4kN/m2,地面粗糙度为C类｡材料方面,垫层采用C20素混凝土,框架主体使用C35防水混凝土,钢筋采用HPB300E热轧和HRB400E热轧,防水材料为热塑性聚烯烃(thermoplasticpolyolefin,TPO)自黏性防水卷材等｡施工计划上,江湾大道地下综合管廊主体结构于2020年1月开工,工期为365d｡针对施工中的重难点,采取了包括合理安排工序､优化机械选型､实施交通导流､控制地下水位等一系列有效对策,确保工期､质量和安全目标的顺利实现｡

2、地下综合管廊混凝土施工工艺技术研究

2.1管廊主体结构总体设计方案

在管廊主体结构总体方案的设计中,项目选用了C35强度等级的混凝土,整体设计包括两个舱室:水电综合舱和高压电力舱｡两种标准断面分别适用于不同段落:A标准断面(2800mm+1900mm)×3100mm,适用于K0+040—K1+600段;B标准断面(2800mm+2700mm)×3100mm,适用于K1+600—K6+520段｡各断面底板､顶板厚度均为350mm,侧墙和中墙厚度均为300mm｡为了提升结构稳定性,顶板和底板的每个角落都设有150mm×150mm的倒角设计｡管廊主体结构沿纵向的施工可以划分为九个工作面,由两家作业团队同时进行施工,工作面具体划分情况见图1｡

图1沿纵向施工工作面划分示意

在施工过程中,管廊主体结构横断面的混凝土分为两次浇注｡首次浇注为底板以上0.3m部分,第二次则浇注边墙和顶板｡浇注时采用泵车将混凝土直接注入模具,并采用分层连续浇注的方法,确保各层之间的浇注间隔时间合适,以保证混凝土的质量｡模具方面,管廊内外模均选用高强塑料模板｡内模支架使用规格为Φ48mm､δ3.5mm的钢管搭建,且边墙内外模之间通过直径12mm的对拉防水拉杆固定,防水拉杆的水平间距为0.6m,确保模具在施工过程中的稳固性和防水效果｡

2.2施工工艺流程与技术分析

在管廊的施工过程中,施工工艺严格按照一系列流程进行,包括垫层施工､底板钢筋绑扎､模板安装､混凝土浇注､支架搭设及养护等步骤｡首先,管廊底部采用10cm厚的C20素混凝土垫层,采用泵送方式浇注并进行振捣和平整[4]｡底板混凝土采用C35抗渗商砼,并在浇注后进行振捣,确保密实性,待强度达到2.5MPa后拆除模板并进行接茬处理｡管廊支架系统采用盘扣式和Φ48mm､δ3.5mm钢管碗扣式支架,支架的立杆和纵向间距严格控制,以保证施工安全｡钢筋加工和安装在现场进行,按照设计要求进行下料､加工并严格验收｡模板安装过程中,使用高强塑料模板,并通过钢管加固,确保混凝土墙的准确位置和尺寸｡

混凝土的侧墙和顶板采用分层浇注,使用插入式振捣器进行振捣,确保混凝土的密实性｡模板和支架拆除需待混凝土强度达到一定标准后,遵循先非承重部位后承重部位的拆除原则｡最后,为保证混凝土达到设计强度,采取洒水和喷水等多种养护措施,确保施工质量和混凝土的强度增长｡这一系列施工工艺流程和技术措施保证了管廊主体结构的质量和安全,也为类似工程的建设提供了实践指导｡

2.3防水施工关键技术分析

2.3.1底板防水施工

底板防水施工流程包括基层清理､细部处理､铺设TPO自黏胶膜防水卷材､检查验收及50mm厚C20细石混凝土保护层施工｡首先,基层处理至关重要,要求基层坚实､平整且无裂缝,并按照规范进行处理,角部采用半径为50mm的圆弧或45°倒角,以确保防水层的完好附着｡随后,铺设TPO自黏胶膜防水卷材时,采用空铺法进行,长边搭接宽度不小于80mm,短边搭接同样为80mm｡接缝处采用热风焊接工艺,确保接缝密封,从而有效防止渗漏问题的发生｡最后,实施分工序自检,利用工具检查接缝和黏贴部位,及时修补发现的问题｡施工员和质检员需严格跟班对施工现场进行检查,确保各工序验收合格后,方可开始底板保护层施工｡

2.3.2侧墙及顶板防水施工

侧墙和顶板防水施工流程包括:基层清理后涂刷2.0mm厚聚合物改性水泥基防水灰浆[5],随后铺设自黏型TPO防水卷材,采用80mm搭接宽度手工焊接(焊缝宽40mm,短边对接覆盖120mm),并通过钩针检查焊接质量;顶板防水层完成后浇注70mm细石混凝土保护层,采用灰饼控制厚度并刮平处理,侧墙则通过聚醋酸乙烯胶黏合剂固定50mm厚挤塑板,板缝间隙≤2mm､高差≤1.5mm,超限处用挤塑板条填补且禁用胶黏｡

2.3.3变形缝防水施工

变形缝端口封边采用定制铝合金模具,或聚氯乙烯(polyvinylchloride,PVC)进行拼装,模具外侧安装两道对拉螺栓,空隙处使用木楔塞紧固定｡施工时,首先要预埋钢边止水带,同时沿底板､侧墙和顶板形成封闭环状结构,以实现全方位防水｡随后,用5cm厚的低发泡聚乙烯板填充变形缝内部｡最后,用双组分聚硫密封膏涂刷板的两侧,确保密封深度不小于5cm,从而保证防水性能和密封效果的持久性｡

2.3.4施工缝防水

为提高防水效果,设计要求在管廊施工过程中应尽量避免竖向施工缝的设置｡如果必须设置竖向施工缝,应尽量将其与变形缝位置相结合,并减少数量｡在本项目中,管廊预留了一道水平施工缝,位置位于底板上方30cm处｡施工缝防水的流程首先是清理新旧混凝土交接面,去除浮浆和杂物,确保缝隙的密封性｡然后,埋设3mm×300mm镀锌钢板止水带于施工缝中,确保其定位稳固,且高度和预埋线型需符合设计要求｡采用搭接焊接的方式连接镀锌钢板,以此提高止水效果｡此外,使用水泥基渗透结晶型防水涂料涂抹施工缝的接缝面,涂布量为1.5kg/m2｡涂刷前,需彻底清理混凝土表面,去除浮浆并露出新鲜混凝土｡若镀锌钢板止水带与中埋式钢边止水带搭接时,钢边止水带应位于内侧,钢板止水带位于外侧,需采用二氧化碳气体保护焊接,确保焊缝严密,避免水分沿止水带渗漏｡

3、结论

本文针对柳州市江湾大道地下综合管廊工程的施工工艺与技术进行了详细分析,并结合工程的具体要求和现场条件,得出了以下主要结论:

(1)在复杂的地质与水文条件下,综合管廊的施工方案必须充分考虑地层的承载力与水文环境,尤其是在底板防水和支护设计方面,确保基坑施工的稳定性与安全性｡底板采用C35强度等级的混凝土,并结合TPO自黏胶膜防水卷材,有效避免了渗漏问题｡

(2)施工过程中,管廊主体结构的施工工艺严格按照分层浇注､振捣及支架搭设等多道工序进行,确保了混凝土浇注质量和结构稳定性｡在各个阶段的严格管控下,施工质量得到了有效保障｡

(3)通过现场施工监测与技术分析,防水施工技术得到了有效应用,特别是底板及侧墙防水施工,采用了高效的处理工艺,确保了防水层的完整性和长期稳定性,避免了水渗透引发的后续问题｡

参考文献:

[1]王子鸣.钢板桩在地下综合管廊工程建设中的应用[J].建筑科学,2024,40(3):178.

[2]余宏亮,黄纯.基于动态模糊认知图的城市地下综合管廊项目可持续性评价[J/OL].西安理工大学学报,2024:1-9.

[3]夏丽华.无锡文华酒店群地下综合管廊给排水设计分析[J].给水排水,2024,60(增刊1):284-288.

[4]陈磊章,薛鲁阳,杨宾,等.对不同粉磨方式及比表面积的矿渣粉制备超细水泥的研究[J].水泥,2024(1):22-25.

[5]陈舒仪,晏任斯,朱磊,等.考虑性能指标的水泥生命周期综合优化研究[J].水泥,2024(8):1-8.

文章来源:孙兵.基于复杂地质条件的地下综合管廊混凝土施工技术研究[J].水泥,2025,(05):86-88.