建筑技术丨明挖与顶管法组合施工管廊接合部结构设计与施工

地下综合管廊是保障城市运行的重要基础设施和生命线。近年来，我国大力推进城市综合管廊建设，对综合管廊的本体工程大多采用明挖法进行施工，但随着地下综合管廊建设的推广，在管廊建设过程中时常遇到下穿重要高速公路、铁路、市政道路及河流等情况，传统的施工方法已无法适应此处管廊的建造要求，施工工法也逐渐趋于多样化。顶管法管廊施工因不破坏路面结构，地面沉降可控；顶进速度快，工期短；采用地下机械式封闭系统施工，安全性高；无扬尘、低噪声，绿色、环保、安全等优点，被广泛应用于此类特殊工程地段的城市地下综合管廊施工。

当管廊需要采用明挖顶管组合施工不同工法时，其接合部的结构构造与施工就是一个难题。同时，综合管廊断面通常较大，为安全考虑，顶管法施工断面尺寸有限，此时需双孔并行施工，因此如何实现双孔顶管管廊与明挖管廊的尺寸过渡也是一个关键问题。综合管廊结构设计使用年限较长，通常为100年，所以对地下管廊有较高的防水要求，而此接合部更是结构防水的薄弱点，至关重要。

1 工程概况

北京新机场临空经济区市政交通配套工程永兴河北路（大广高速~磁大路）道路及综合管廊工程，管廊全长1 670 m，其中在桩号K0+420~K0+540范围下穿G 45大广高速，该段采用矩形顶管施工工艺，其余管廊均采用明挖现浇混凝土施工工艺。

明挖管廊舱室内净高3.5 m，基础平台板厚600 mm，顶板600 mm，外墙厚450 mm，舱室隔墙厚250 mm，覆土厚度4~6 m。顶管段综合管廊采用断面尺寸为5.5 m×9.1 m和断面尺寸为5.0 m×7.0 m两孔组合结构形式，孔间距为1 m，断面尺寸为5.5 m×9.1 m顶管，顶板、底板厚650 mm，侧壁厚550 mm，内径为4.2 m×8 m；断面尺寸为5.0 m×7.0 m顶管，壁厚500 mm，内径为4.0 m×6.0 m。

顶管始发井设置位于大广高速东侧，始发井尺寸为22.7 m×15.4 m（长×宽），净空尺寸为19.5 m×12 m（长×宽），开挖深度为13.1 m；接收井位于大广高速西侧，接收井尺寸为22.7 m×9.4 m（长×宽），净空尺寸为19.5 m×7.8 m（长×宽），内衬墙厚0.6 m，开挖深度为12.41 m。始发井接收井基坑均采用  1 000mm钻孔灌注桩+内支撑进行围护。

2 接合部结构设计难点

目前我国有关不同工法综合管廊接合部的研究甚少，在本工程明挖与顶管组合施工的综合管廊接合部设计与施工主要存在以下难点。

（1）明挖与顶管组合施工的管廊接合部由于明挖与顶管管廊之间尺寸不一致，且顶管两孔之间还有一定间隔，接合部如何实现两头管廊结构的平顺衔接是主要难点之一。

（2）在顶管管廊施工时，计划施工接合部部位施工有顶管工作井，如何在保证工期、造价及结构安全稳定的基础上，充分利用原有的工作井结构建造接合部也是主要难点之一。

（3）综合管廊结构设计使用年限较长，通常为100年，因此地下管廊有较高的防水要求，特别是此接合部节点，更是结构防水的薄弱点。

3 接合部结构构造及施工

3.1 接合部结构构造

接合部结构构造可分为工作井及其附属管廊结构、衔接过渡段及工作井与顶管管节收口3部分，如图1~图4所示。

图1 接合部平面示意

图2 接合部剖面示意1

图3 接合部剖面示意2

图4 工作井与顶管管节收口示意

工作井及其附属管廊结构充分利用原有工作井结构，且此处管廊结构顶板较其他部分高，与原有工作井内衬墙的高度一致。工作井内衬墙与管节及明挖段衔接段管廊墙体衔接，存在开洞的风险，所以工作井内衬墙施工时，在洞口周围设有暗梁、暗柱，保证施工安全。工作井外部包有防水卷材，确保防水效果。工作井内管廊空间外的其他部分采用C25素混凝土回填。

衔接过渡段同样外部包有防水卷材，与工作井及其附属管廊结构部分的防水卷材连接采用搭接热焊的方式，预留搭接边，搭接宽度8 cm，采用热空气焊接机焊接，确保防水效果。明挖衔接管廊段中间有衔接三角柱结构，形状为三角形，用于实现双孔顶管管廊与正常明挖管廊各仓的尺寸过渡、平顺连接并合理减少接头结构的差异沉降，同时也充当中隔墙的作用。

工作井与顶管管节收口中后浇环梁用于连接顶管管节与工作井，在止水条铺设完成后浇筑施工，环梁中预埋注浆导管与注浆钢管，预埋注浆钢管与注浆导管的环向间距为2 m，通过预埋注浆钢管向洞口管节与土体空隙注入水泥浆，并通过预埋注浆导管向预埋钢环与环梁的缝隙及管节与环梁的缝隙注入超细水泥浆，以确保工作井与顶管管节收口的防水效果。

3.2 接合部施工

（1）预设工作井位置，对工作井周围土体进行旋喷桩加固，后工作井开挖、铺设防水卷材，并施作工作井结构、暗梁、暗柱。

（2）进行正常顶管管廊段与明挖管廊段施工，顶管施工时加强置换注浆，确保注浆效果，保证管节与围岩密贴。

（3）进入预定交接段，拆解吊出顶管机。

（4）顶管管廊施工完成后进行工作井与顶管管节收口施工，铺设止水条后进行环梁浇筑，环梁横向钢筋预留钢筋接驳器，并预埋注浆管。注浆管环向间距为2 m，通过预埋注浆钢管向洞口管节与土体空隙注入水泥浆，通过预埋注浆导管向预埋钢环与环梁的缝隙及管节与环梁的缝隙注入超细水泥浆，做好工作井与顶管管节收口的防水施工。

（5）由于工作井原有结构底板较深，先进行工作井底板回填结构施工，回填高度与明挖衔接段管廊底板高度一致，后施工工作井内管廊墙体，高度同工作井内衬墙一致。

（6）进行工作井内夹墙的素混凝土回填施工，回填高度与工作井内管廊墙体一致，后完成工作井顶板施工。

（7）工作井及其附属管廊结构施工完成后，凿除内衬墙与明挖衔接管廊段连接部分墙体。

（8）最后施工完成明挖衔接管廊段，管廊结构外包防水卷材，防水卷材与工作井防水卷材采用搭接热焊的方式，搭接宽度8 cm。三角柱与暗梁、暗柱的横向钢筋采用预留钢筋接驳器连接。

3.3 接合部结构及其施工方法的优势

该明挖与顶管组合施工管廊接合部结构及其施工方法的优势如下。

（1）实现了明挖管廊与双孔顶管管廊的平顺衔接，结构安全可靠，填补了我国在明挖顶管组合施工管廊连接接头的空白。

（2）充分利用工作井内衬结构，降低工程造价。

（3）三角柱结构实现了双孔顶管管廊与正常明挖管廊的尺寸过渡，保证了各仓宽度的一致，方便后续支架管线的布置，并减少接头结构的差异沉降。

（4）工作井内管廊结构高度的增大，方便后续管线支架的安装及运维过程中大型器械进仓检修工作。

（5）在工作井与顶管管节收口薄弱位置的防水作法简单易行，可最大限度地防止水进入接头管廊内，实现全封闭防水，防水效果好。

4 结论

基于北京新机场临空经济区市政交通配套工程永兴河北路（大广高速~磁大路）道路及综合管廊工程，提出了一种双孔小间距顶管与明挖组合施工管廊接合部结构及其施工方法，先进行工作井施工及正常顶管管廊段与明挖管廊段施工，吊出顶管机后施工完成工作井与顶管管节收口，最后完成工作井及其附属管廊结构和衔接过渡段。

该接合部结构充分利用现有结构，实现了双孔顶管管廊与正常明挖管廊的平顺过渡，结构安全可靠，降低了工程造价，实现了全封闭防水。整体工程应用效果好，可为类似多种施工工法组合的管廊接合部的施工提供借鉴。