地下综合管廊改造施工技术

1 地下综合管廊改造施工技术

1.1 项目概况

浙江省杭州市江东大道地下综合管廊项目是该地区进行城市地下空间开发和管线系统优化的重要举措之一。该项目旨在通过建设综合管廊，集中管理和布置地下的各类管线系统，实现城市地下空间的合理利用和管线系统的有效运行。江东大道是位于浙江省杭州市的一条主要城市道路，它连接了杭州市区与江干区，是这两个区域之间的交通要道。江东大道全长约22km，是杭州市内一条重要的东西向交通干道，沿途穿越了多个城市功能区，包括住宅区、商业区和工业区等，连接了众多重要的城市街道和社区，方便居民的出行和物流运输。其交通状况和道路设施的完善程度在杭州市内处于较高水平。

江东大道地下综合管廊全长约为4.58km，西起河庄大道，东至青六路。地下综合管廊长度较长，内部情况较复杂，包含电力管线、通信管线、水利管线等，符合改造施工技术应用性能测试需求。

1.2 现有地下综合管廊模型构建

利用ABAQUS软件构建现有地下综合管廊模型（图1），为后续改造施工奠定坚实基础。ABAQUS软件利用M–C模型与D–P模型来显示现有地下综合管廊模型的本构关系。其中，M–C模型主要是通过常规实验对土体参数进行测定，具有实用优势。

图1 现有地下综合管廊模型示意

M–C模型与D–P模型在屈服平面上的强度轨迹，具体如图2所示。

图2 M–C模型与D–P模型的强度轨迹示意

依据图2所示强度轨迹对构建的现有地下综合管廊模型本构关系进行配置，为后续改造施工提供便利。

1.3 改造施工技术设计

以上述构建的现有地下综合管廊模型为基础，分析现有地下综合管廊存在的问题，并设计相应的改造施工技术，以保证地下综合管廊改造施工质量。

1.3.1 管廊支护结构改造施工技术

支护结构是地下综合管廊的关键部分，决定着地下综合管廊的安全与稳定。现有地下综合管廊支护结构中的围护桩桩间距不合理，且支护形式较为单一，导致管廊上方土体沉降及管廊坍塌的风险增加，因此需要对支护结构进行改造施工。围护桩桩间距与周围土体沉降之间的关系如图3所示。

（a）

（b）

图3 围护桩桩间距与周围土体沉降的关系示意

（a）不同桩间距周围土体沉降；

（b）不同桩间距周围土体最大沉降

由图3可知，在不同围护桩桩间距下，周围土体沉降曲线均呈倒三角形。但随着围护桩桩间距的增加，周围土体沉降曲线所形成的倒三角形面积随之增大，表明周围土体沉降峰值也呈现逐渐增加的趋势。当围护桩桩间距为0.8m时，周围土体最大沉降值为5mm；当围护桩桩间距为1.0m时，周围土体最大沉 降值为7mm；当围护桩桩间距为1.2m时，周围土体最大沉降值为9mm；当围护桩桩间距为1.4m时，周围土体最大沉降值为20mm；当围护桩桩间距为1.6m时，周围土体最大沉降值为28mm。标准情况下，25mm是土体沉降的预警值，土体沉降值超过25mm的围护桩桩间距（1.6m）不予考虑。而围护桩桩间距过小会大幅增加管廊支护结构改造施工的工作量。因此，选取1.2m作为围护桩桩间距，能够有效控制周围土体沉降，降低相关的工作量，且可有效提升管廊支护结构的整体稳定性。

现有地下综合管廊支护形式较单一，只有围护桩，致使支护性能并不能满足管廊需求。此研究采用增加锚杆装置方式对支护形式进行改造。通过测试确定有无锚杆对周围土体沉降的影响，具体如图4所示。通过锚杆装置的增加，可有效减小周围土体沉降值，表明其发挥了较好的作用。

图4 有无锚杆与周围土体沉降的关系

上述过程完成了管廊支护结构的改造施工，为管廊的安全施工提供更有效的支撑。

1.3.2?管廊地基改造施工技术

现有地下综合管廊地基主要是无筋扩展基础，埋深约4.5m，易发生水土流失导致地基失稳，威胁管廊安全。此研究采用双线保护措施对管廊地基改造施工，提升管廊地基的稳定性。管廊地基改造施工方案如图5所示。在地下综合管廊地基的两侧加设高压旋喷桩与灌注桩来进行地基固化与加强处理。管廊支护结构也可作为地基的保护装置，减少增设高压旋喷桩与灌注桩的施工费用。

图5 管廊地基改造施工方案示意

1.3.3 管廊防水改造施工技术

地下综合管廊防水是其安全运营的关键。目前，管廊防水材料与其运行年限之间存在矛盾，需要对其进行改造施工。管廊主体结构防水改造施工方案如图6所示。管廊变形缝防水改造施工方案如图7所示。

图6 管廊主体结构防水改造施工方案示意

图7 管廊变形缝防水改造施工方案示意

依据图6与图7所示方案即可完成管廊主体结构与变形缝的防水改造施工，提升管廊的整体防水性能。

综上所述，此研究在支护结构、地基及其防水3个方面实现了地下综合管廊的改造施工，以期为地下综合管廊稳定运行提供有力的帮助。

2 改造施工技术应用效果分析

选取管廊周围土体沉降、管廊支护强度、管廊地基稳定度与管廊防水等级分析改造施工技术的应用性能。

（1）管廊周围土体沉降数据见表1。在不同管廊区段背景下，与现有地下综合管廊周围土体沉降情况相比较，改造后管廊周围土体沉降有效减小，其在第7个管廊区段周围土体沉降达到最小值0mm。

表1 管廊周围土体沉降数据   mm

（2）管廊支护强度见表2。在不同管廊区段背景下，与现有地下综合管廊支护强度相比较，管廊支护强度得到了大幅提升，其在第9个管廊区段管廊支护强度达到最大值6850kN。

表2?管廊支护强度数据   kN

（3）通过实验获得管廊地基稳定度如图8所示。在不同管廊区段背景下，与现有地下综合管廊地基稳定度数据相比较，管廊地基稳定度显著提升，其在第9个管廊区段管廊地基稳定度达到最大值90%。

图8 管廊地基稳定度

（4）管廊防水等级如图9所示。在不同管廊区段背景下，与现有地下综合管廊防水等级相比，管廊防水等级明显增强，大部分管廊区段防水等级达到最高。

图9 管廊防水等级示意

3 结束语

随着城市发展程度的上升，地下综合管廊内部的管线越来越多，但早期地下综合管廊建设缺乏一定的科学性，已无法满足现今城市发展需求，故以江东大道为例，研究地下综合管廊改造施工技术。通过试验数据可知，提出改造施工技术应用后，管廊周围土体沉降大幅减小，管廊支护强度、管廊地基稳定度与管廊防水等级大幅增加，能有效为地下综合管廊稳定运行提供保障。