地下室外墙外挂变高度综合管廊施工工艺研究_段连蕊.pdf

江苏建筑2022年第6期（总第225期）0引言地下综合管廊又称综合管沟1，以其复杂施工环境、有限的活动空间等问题著称，且地下环境不可见，如果地下综合管廊在施工过程中发生状况，后果不堪设想，将对作业人员造成极大的生命安全隐患，影响工期进度和施工质量。地下综合管廊施工属于地下作业，影响工程质量的因素较多，施工难度较大，对施工技术、管理人员综合能力和专业素质要求较高。相对于其重要性而言，目前，对于综合管廊的研究较少。1工程概况该项目为深圳市某国家实验室，深圳市重点工程，质量创优目标为鲁班奖，位于深圳市南山区，地上建筑面积18.24万m2，地下部分建筑面积5.3万m2，总建筑面积约23.61万m2。其中研究中心建筑面积约19.12万m2，建筑高度约59.75 m；活力生活中心建筑面积约4.4万，建筑高度约18.55 m。本工程综合管廊全长约373.3 m，地下室外墙墙厚500 mm，管廊上壁厚400 mm，外侧墙壁厚400 mm，底板厚500 mm，地下室底板板厚700 mm。其中轴号从左到右为6C-16C-12、6B-16B-12、6A-16A-9；轴6A-36A-9地下室底板与管廊底板上表面标高皆为52.20 m，从6A-2右侧3.2 m处标高开始变高，到6B-12时板底上表面标高为54.70 m，6B-10以左2.5 m处再次变标高，至6B-8以右3.95 m变成56.70 m，当至6C-6轴时第三次变标高至6C-2以右3.645 m，变为59.80 m，如图1所示。本工程地下水位位于综合管廊以下。本项目的综合管廊处于地下室外墙以外，且与外墙共壁，管廊沿墙长方向变标高，与底板高差最地下室外墙外挂变高度综合管廊施工工艺研究段连蕊，黄勇，王英，武立现，高扬（中建二局第三建筑工程有限公司，北京100070）摘要文章以某项目地下综合管廊为例，研究了地下室外墙外挂变高度综合管廊结构工程的多种施工方案，包括新型工法的使用、综合管廊的成本管控，确定了最优施工方案，进一步通过BIM建模分析，优化了施工方案的部署与资源投入，为同类施工方式提供借鉴。关键词综合管廊；外挂变高度；施工工艺；BIM中图分类号TU94文献标志码 B文章编号1005-6270（2022）06-0062-04Study on Construction Technology of Variable Height Comprehensive Pipe GalleryExternally Hung on the Outer Wall of BasementDUAN Lian-ruiHUANG YongWANG YingWU Li-xianGAO Yang（The Third Construction Engineering Company Ltd.of China Construction Second Engineering Bureau，Beijing 100070 China）Abstract：Taking the underground comprehensive pipe gallery of a project as an example,this paper studiesvarious construction schemes for the structural engineering of the variable height comprehensive pipe galleryhanging outside the outer wall of the basement,including the use of new construction methods and the costcontrol of the comprehensive pipe gallery,determines the optimal construction scheme,and further optimizesthe deployment and resource investment of the construction scheme through BIM modeling analysis,so as toprovide reference for similar construction methods.Key words：utility tunnel；external variable height；construction technology；BIM收稿日期2022-07-09作者简介段连蕊，男（1990-），中建二局第三建筑工程有限公司，一级注册建造师，工程师，从事建筑施工工作。62江苏建筑2022年第6期（总第225期）图3常规管廊施工图大10 m左右，如图1所示，管廊施工时与结构共同留设后浇带，管廊下设置单排旋挖桩。一般管廊为独立于结构设置，管廊成封闭正方形或是矩形，此类管廊施工时先将底板部位施工完成，在两侧墙300 mm500 mm部位预留水平施工缝，安装钢板止水带，最后施工侧墙及顶板。但鉴于本综合管廊与地下室共墙，如图2所示，管廊外挂于地下室外墙上，此种施工方式显然已满足不了要求。由于地下室外墙有防水要求，因此在管廊施工时也应考虑防水施工顺序。此外，6C栋位置存在内撑梁，四周为支护桩，换撑时的传力块支顶在板面位置处并部分与管廊冲突，因此需考虑传力块的破除及管廊的施工顺序。2外挂管廊施工工艺如前所述，根据本项目工期紧张的情况分析可以实施的方案，并进行方案比选。2.1常规方案若使用常规管廊施工方案，如图3所示。首先底板浇筑至1号钢板止水带（若1-2号止水带处于6A-2轴变标高位置以右，可省去1号水平施工缝，仅保留2号）；随后1号施工缝处理，支设双边模板，将混凝土浇筑至2号施工缝位置，待混凝土拆模并达到一定强度后，进行螺杆洞的处理及封堵，并进行防水施工，直至防水施工至管廊底板底2号施工缝位置；然后按要求回填土至2号位置，浇筑管廊底板垫层，将防水延伸至垫层面上；此时支设模板进行管廊底板及侧墙施工，施工至3号和4号施工缝处，然后按照常规方式进行侧墙和顶板的施工，要注意5号水平施工缝的位置，该部位应超出管廊顶板面300 mm，并留设钢板止水带。整个施工过程未设置砖胎膜，节约了砖胎膜砌筑时间，但是，1-2号分段需等模板拆除，螺杆洞封堵，以及防水施工完成后才能进行回填土（且满足混凝土养护28 d），回填土按规范夯实后再进行管廊垫层施工，很明显，此种施工方式应提前考虑工序穿插及按后浇带流水作业问题，否则将影响整个地下室节点工期。2.2共壁管廊与地下室外墙分开方案（1）管廊现浇若管廊与地下室外墙分离且使用现浇结构，如图4所示，管廊靠近地下室外墙的侧面墙体需要单边支模，一方面烧焊工程量很大，单边支模的质量较难控制，另一方面，若单边支模，地下室外墙也不能实现卷材直接上返，防水需围绕管廊半圈后上返，这样会导致对拉螺杆处成为渗漏点。图1综合管廊纵向剖面图图2综合管廊剖面示意图图4非共壁综合管廊剖面图63江苏建筑2022年第6期（总第225期）（2）管廊预制管廊采用预制装配式，该方式优势在于可以将管廊部位单独处理，且可以在合适时间进行穿插管廊施工，地下室外墙施工可按常规做法，不影响防水卷材的铺设，减少渗漏隐患，节省工期。根据文献2描述，预制管廊与现浇管廊相比，具有较强竞争力，但是本项目附近未有相关预制工厂，考虑运输成本，预制装配式管廊的价格相对较高。可以看出管廊与地下室外墙不共壁后，可将管廊单独甩出后期施工，提高关键节点的施工进度，大大缓解本工程紧张的工期节点，但是，管廊增加侧墙后，现浇方式成本预计增加170万元，预制方式增加更多。2.3管廊共壁、留茬后做方案管廊与地下室外墙连接处使用钢丝网（或止浆带，下同）拦截，管廊钢筋预留后期套筒（或焊接）连接，待留茬处清理干净，塞紧3020遇水膨胀胶条，然后进行二次、三次混凝土的浇筑，这种施工方式能最大限度地减少施工缝的留设，也可实现管廊独立的后期施工，缩减关键节点的施工工期，如图5所示。此方案，在施工地下室墙体时仅留设两道竖向施工缝，施工缝处沿墙长采用钢丝网拦截（钢丝网处无模板），钢丝网中部使用两根20202方钢管进行加固，钢丝网与综合管廊底部预留钢筋绑扎牢固，相比于2.1节减少了3道钢板止水带，相比2.2节至少减少了170万元侧墙成本。线形综合管廊接缝较多，造成防水质量控制困难3，易出现渗漏风险，因此二次浇筑混凝土前应充分进行凿毛清理，验收通过后才可以进行下一道工序。从方案1到方案3的比选，可以看出方案3优势明显，不仅没有改变原管廊独特设计，而且该方式减少了止水钢板及人工的投入，降低了措施费用。在此基础上，由于施工简便，节省工期，获得建设方及设计方认可。3管廊后浇带的处理根 据 城 市 综 合 管 廊 工 程 技 术 规 范（GB508382015）4规定：现浇混凝土管廊结构变形缝的最大间距不超过30 m。由于管廊与地下室外墙连接，地下室施工时需留设后浇带，同样的，管廊对应位置也应留设后浇带，因此，应尽量以后浇带为分段依据，减少钢板止水带的使用。实际上，若管廊能独立施工，可以将管廊调整至后浇带封闭后施工，在满足规范前提下，可依据现场条件减少管廊竖向施工缝（且仅留设一条施工缝，无需再留后浇带）；若不能独立施工，管廊后浇带与地下室后浇带位置也应尽量错开，减少薄弱部位，减少管廊施工缝预留数量，提高施工效率。4BIM技术应用4.1BIM施工过程管理市政综合管廊不仅结构复杂，而且需要容纳大量的市政各类管道。鉴于此，在传统的二维设计模式中，设计图纸往往存在一定偏差，势必对施工质量和工程进度产生不利影响。如果因为设计图纸的错误而返工，会浪费很多经费。利用BIM技术建立三维模型，使整个综合管廊更加“直观”。通过同比例放大的模型5，施工人员可以更容易地发现设计图纸中的错误。同时，施工人员可以利用BIM技术对管道与管道、管道与主体之间的碰撞进行更细致、安全、科学的故障排除，使地下管廊施工真正实现精细化、协同管理6。本项目中，支护结构与地下室结构由不同设计师设计，图纸相互之间的衔接及施工工序方面考虑图5综合管廊竖向施工缝留设图64江苏建筑2022年第6期（总第225期）较少，通过BIM三维图形，清楚地看到管廊变标高情况以及与管廊与支护的相对位置情况，结合后期施工部署，向设计人员提供合理建议，优化了传力块的设置及施工方式，并提出在管廊施工前破除部分传力块。4.2 BIM施工成本管理将地下管廊的相关数据输入到BIM建立的模型中，根据工程量结合定额等数据信息计算成本造价，建立BIM 5D模型。使用BIM模型的高仿真技术比较不同建设方案的成本估计(例如，比较第3节中提到的不同方案成本分析)，在保证施工质量的前提下，合理选用施工材料、人员的配置、施工工艺和施工设备。在满足工程质量要求和保持现场施工进度的前提下，选择最适合的施工方式。地下综合管廊施工环境繁杂，施工方案、成本和设备对人员、环境、设施工程地质条件等因素敏感性较高，将相关变更建立BIM模型，对比前后模型数据计算图纸改变后的工程量和工程造价，这样可以让各参建方根据变动作出适当的调整。与传统的管理模式相比，BIM建模技术（通过精确的数据传输，实现了土方开挖、垫层浇筑、防水施工、钢筋绑扎、模板架设、混凝土浇筑等过程的精细模拟）通过精确模拟仿真可以减少人员、材料、机械等方面的浪费，这一点从工程造价、施工设计等方面都能体现出来。对施工过程进行全方位管理，并将预算成本与实际成本进行对比，使各施工单位能够合理控制资金，实现成本趋势可视化管理，减少项目成本支出，提高单位的管理效益。5工程应用效果按传统施工方式，地下室外墙及管廊区段至少需留设5道止水钢板，渗漏隐患大，通过施工方案优化，地下室外墙与管廊的连接调整为两道膨胀止水带，减少了施工缝的留设，降低渗漏风险，节约工期15 d，减少成本6.3万余元，如表1所示。6结语文章以深圳市某国家实验室工程为例，结合项目特有的外挂式变高度综合管廊工程，研究出了适合本难点工