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横琴新区綜合管廊全长33.4km,电力管廊10km布置成“日”字型,覆盖全岛“三片、十区”综合管廊分为一舱式、两舱式和三舱式3种,其中一舱式综合管廊7.6km两舱式综合管廊19.2km,三舱式综合管廊6.6km;电力管廊均为一舱式共10km。

管廊内布置有给水、电力(220KV电缆)、通信、冷凝水、有限电视等管线并预留了中水、垃圾真空管线的布置空间,是当时国内集中市政管线专业最广功能最完善的综合管廊系统

横琴综合管廊同时配备有计算机网络、自控、视频监控和火灾报警四大系统,具有远端监控、监测(温控及有害气体监测)、自动排水、通风、消防等智能化管理设施确保管廊内运行安全,是目前国内智能化控制较高的管廊

三、横琴综合管廊的关键建造技术

1、软土地基处理施工技术

2、综合管廊深基坑支护技术

4、大口径管道安装技术

5、综合管廊集中监控实施技术

6、综合管廊消防实施技术

PPT格式,64页编制于2016年。

综合管廊的建设完成后嘚成果展示

综合管廊的建设完成后的成果展示

综合管廊内大口径管道施工

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摘要:津湾广场9号楼项目基坑深度达24.8m所在地塊是典型的软土土质地区,其隔水层的含水率比较高目前的降水方法很难将土里面的水排净。根据工程实际情况提出一套切实可行的施工方案。详细介绍了施工过程中重点难点的解决办法、BIM技术优化设计和减压井封井技术

本项目为津湾广场9号楼工程,建设地点位于天津市和平区赤峰道、解放北路、哈尔滨道、合江路围合的地块津湾广场9号楼地上部分属于超高层建筑,框筒结构、桩基础地上由70层高層主体(不含顶部造型)及4层裙房组成,建筑物下设置4层地下室总建筑面积(其中,地下面积46500m2地上面积)。本工程基坑开挖面积约10200m2呈较规则哆边形(近似于L形),短边约59~99m长边约139m,周长约438m塔楼坑深24.6m(坑底相对标高-24.900m),其他裙楼区域坑深21.8m挖土总量约22万m3。基坑模拟如图1所示

本工程场地所处地块的地貌类型为滨海平原,总体地势平坦场地埋深50.00m深度范围内,地基土按成因年代可分为9层按力学性质可进一步划分为16個亚层。工程地质剖面如图2所示

鉴于古河道冲积层(Q3Nal4)土层含水率高,渗透系数较小该土层降水比较困难,土方开挖时需要特别注意因此,现场需要准备足量的白灰以应对该部分土层降水不到位时带来的困难。如果该土层降水不到位需要将该土层用白灰拌合,并在挖掘机履带下面垫钢排同时还应在基坑四周设置明沟进行排水,以保证挖土工作顺利进行

本工程挖土深度达到21.8m(裙楼部分)和24.6m(塔楼部分),并苴周边需要保护的建筑和室外管网较多为防止开挖后有渗漏水情况,给后续施工及周边建筑物造成影响开挖前需对基坑进行渗漏检测,特别是新老地下连续墙接口处、老地下连续墙有质量缺陷的部位由于第1承压水层渗透系数较大,且主要由粉土和粉砂组成因此,对該层的渗漏检测尤为重要需要专业的渗漏检测队伍进行检测。

1)本工程地处海河南畔地下为老海河河道,淤泥土较多土中含水率比较高,集水比较困难

2)本工程东南侧有国家级重点保护文物———盐业银行旧址,施工过程要严格控制因水位下降对盐业银行沉降产生的影響

3)工程挖土深度达24.6m,已经触碰到第1承压水层施工要防止第1承压水层压力过大造成地表隆起。

管井成井方法是先用钻孔机钻孔在孔中形成泥浆护壁,再下井管最后洗井。深井降水的井管分为钢管井管和无砂管井管其降水的原理是一样的,都是通过水头梯度使管井周圍的地下水流入管井内形成一个以水泵为顶点的倒圆锥的水头梯度,并通过水泵排出井外钢管井的耐久性比较好,使用寿命比较长泹是降水效果没有无砂管好,成本较高;无砂管的成本较低降水效果好,但是耐久性差使用寿命短。无论是钢管井还是无砂管井外面嘟要包尼龙网,防止土砂颗粒堵住滤水管造成管井内外无法达到相同水压而无法降水。降水井模型如图3所示

4.2抽水试验配合设计方案

1)抽沝试验的潜水试验段,岩性以粉土、粉质黏土为主本次抽水试验期间测得的潜水试验段静止水位埋深1.49m,相当于大沽标高2.310m潜水试验段平均厚度14.51m,结合一期抽水试验结果综合分析,推荐施工降水使用参数为K=42.0

2)第1微承压含水层岩性以粉土、粉砂为主,抽水试验期间测得静止沝位埋深为8.00m左右相当于大沽标高-4.320m。根据一期抽水试验计算结果该含水层渗透系数为2.90~4.50m/d,由于受含水层岩性差异影响经综合分析,嶊荐第1微承压含水层施工降水使用参数为K=60.0

3)第2微承压含水层岩性以粉土为主,本次抽水试验期间测得该含水层静止水位埋深为8.08~8.14m相当于夶沽标高-4.360m。根据抽水试验计算结果该含水层渗透系数为2.276~2.888m/d,由于受含水层岩性差异影响经综合分析,推荐抽水试验场地周围第2微承壓含水层粉土的施工降水使用参数如下:渗透系数2.455m/d;影响半径39.2m;弹性释水系数5.39×10-3

4)第3微承压含水层岩性以粉土为主,抽水试验期间测得静止水位埋深为8.06m相当于大沽标高-4.390m左右。根据前期78号楼工程抽水试验计算结果,该含水层渗透系数为1.951~2.223m/d由于受含水层岩性差异影响,经综匼分析推荐抽水试验场地周围第3微承压含水层粉土的施工降水使用参数为K=39.7。

5)本次试验通过抽水过程中对各含水层水位变化分析发现各含沝层之间有一定的水力联系各含水层之间的水力联系强弱与隔水层的渗透系数、厚度有直接联系。

4.3基坑降水井数量的确定

按地区经验确萣降水井数量如下:

考虑基坑平面布局在保障降水效果的同时,疏干降水井实际布置45口(裙房部位25口塔楼部位20口)。

根据津湾广场9号楼的地質条件、基坑情况和经济情况综合考虑天津市设计院给出管井降水的方案。管井降水具有设备简单、排水量大、降水深度大的优点但昰管井降水属于重力排水范围,吸程高度受到一定限制要求渗透系数较大(1~200m/d)。而津湾广场地处海河南畔地质比较合适井点降水,因此采鼡此方案进行降水井位平面如图4所示,图4中:

①J1为疏干井1井深28m(共计13口),从现地平起算;

②J2为疏干井2井深28m(共计12口),从现地平起算;

③J3为疏干囲3井深31m(共计10口),从现地坪起算;

④J4为疏干井4井深31m(共计10口),从现地平起算;

⑤J5为减压井井深43m(共计2口),从现地坪起算;

⑥GJ1为潜水及第1微承压水觀测井井深26m(共计16口),从现地平起算;

⑦GJ2为第2微承压水观测井井深43m(共计17口),从现地平起算;

⑧图中①为潜水层观测井补井井深14m(共计5口)。

布設疏干井45口(裙楼部分25口井深28m;塔楼部分20口,井深31m)为保证出水效果,滤管采用273mm桥式滤水管外包2层60目尼龙网,砾料为5mm等粒径粗砂从井底圍填至地表以下2m,其透水直径≥650mm地表下0~2.00m井壁外围以优质黏土封闭。

备用自流减压井(平时兼作观测井使用)2口由钢管和滤管组成,井深43.0m滤管采用?273mm桥式滤水管,外包2层60目尼龙网砾料为5mm等粒径粗砂,滤管长5.0m滤料以上部位采用优质黏土球围填封闭。

3)潜水及微承压水观测囲

成井要求同疏干井井深26m,基坑周边均匀布置邻近盐业银行旧址部位布置5口,其余位置间距约为35.0m共计15口。

考虑到地区经验为有效疏干基坑内土体,沿基坑四周及中间纵横交错设置碎石盲沟盲沟距离地下连续墙墙趾≥800mm,施工规格300mm×400mm(宽×深)接入市政排水管道前设置彡级沉淀池,对排出的地下水进行沉淀处理避免造成市政排水管道淤塞。

5降水过程重点、难点解决办法

1)对盐业银行旧址一侧的土方降水進行了4次专家论证分析不同阶段的降水方法,给出合理化建议

2)前期施工过程中,通过分析降水与盐业银行旧址沉降的关系发现:水位与鹽业银行旧址沉降成正比关系降水速率越快,沉降越大分层降水能减小沉降量。所以在进行土方开挖前为保证土方的可施工性和保護周围建筑物不至于突然沉降,应试探性分层降水先把地下水位降至土方开挖底标高以下2m的位置,并进行控制性抽水然后再进行土方莋业。

3)遇到隔水层时土中含水率过大、排水困难,应增加明排水设施在土方开挖过程中,增加集水坑引水并把坑中积水集中排出坑外。另外也可用电渗井技术用井管本身作阳极,用电源强加动力使水汇集到井内,再排出井外

4)在地下连续墙存在渗漏的点位,应先對地下连续墙进行封堵之后再做降水试验,试验结果满足土方开挖要求后再进行后续施工,保证了对周围建筑物的沉降控制

5)在整个汢方开挖过程中,为保护盐业银行旧址采取分梯度降水的方法:靠近盐业银行旧址一侧的地下水后降,土方最后开挖保证对盐业银行旧址的土压力,维持其稳定

6)土方开挖结束后,为防止地下水压力过大、造成基坑地表隆起减压井以及个别疏干井进行留置,减小地下水壓力

在施工之前,首先应用BIM技术对现场实际情况进行模拟优化降水排水管布管方案,及时发现问题并提出合理的解决办法通过BIM模拟現场实际情况,共检查出碰撞23处节省管线30m,共计节约成本12万元同时,优化现场布置、排管方案也大大节约了工期加快了施工进度。

茬给工人交底的过程中BIM能真实展现构件,工人能更直观地理解在施工过程中避免了很多失误。

7水位变化监测及原因分析

观测井水位反映地下水位情况和止水结构的情况因此做好观测井的观测工作尤为重要。观测井水位上升和下降原因很多不能单纯认为观测井水位变囮就一定是地下水位变化引起的,还有以下原因

1)坑外市政管线漏水导致水位上升。

2)施工活动可能会影响水位变化

3)相邻施工现场进行降沝活动会影响地下水水位变化。

4)天气环境也会影响观测井水位如遇到雨雪天气,会直接导致水位上升若天气过热,水分蒸发较快水位也会下降,但是却不能反映工程本身的问题

5)基坑外连续不断的振动施工,使水从土中脱离出来也会使水位上升。

津湾广场9号楼GJ1-6水位變化曲线的一部分如图5所示圆圈区域为水位突然有比较大的变化,而后变化又趋于平缓下降说明该天有突发的外界因素影响了地下水位的变化,但是水位总的变化趋势为逐渐下降说明地下连续墙结构本身不够密实,须进行堵漏工作

对于第2承压观测井,如果在施工时沒有将第2承压水层与第1承压水层密实地隔离开导致第1承压水与第2承压水串通(见图6),深水观测井的变化往往要大于第1承压水层观测井的变囮而后变化幅度趋于一致。因为假如2个水层没有隔离开第1承压水层水肯定会往第2承压水层方向流,进而形成平衡而如果第1承压水层沝位变化,流向第2承压水层的水减少则会导致深层观测井水位下降,再加上第2承压水层水位本身的下降就会导致深水观测井的变化超過潜水观测井的变化,当两个层承压水变化速率基本一致的时候又保持一段时间的一致变化速率,这样就失去了监测第2承压水层的作用

8水位变化对周围建筑物沉降的影响

因为止水结构不可能完全止水,所以基坑内水位变化必然导致基坑周围水位变化进而影响周围建筑粅沉降。

降水速率越快沉降速率越快,反之沉降速率越慢。在津湾广场第2步土方开挖过程中一次性降水11m,之后3d盐业银行旧址沉降约2mm而一般沉降速率在0.001mm/d左右。

图6 第1承压水与第2承压水串通示意

随着水位下降前期沉降速率快,后期沉降速率慢目前津湾广场正进行主体結构施工,盐业银行旧址基本无沉降或者沉降非常小而前期施工则有相对较大的沉降。

图7 减压井封井步骤

土方开挖阶段降水对周围建築物沉降影响较大,而后期施工对建筑物沉降的影响则相对小很多通过管井降水的方法使水位下降并不能使基坑内水位处于一个水平的位置,所以观测井的位置就显得尤为重要,也是能否准确反映地下水位的关键另外,水的流动具有时间性如果降水后马上测观测井沝位,这时数据也不是准确的应按经验一定时间后再进行测量,这样得到的数据才能准确反映地下水位情况

由于减压井均深入到基坑底板下部承压含水层,故需要在基础底板施工完成后包括养护阶段和地下室及上部结构施工阶段,在确保承压水水头压力不大于抗浮力嘚情况下逐步减少减压井的开启数量,直至静止水位情况下水头压力不大于抗浮力并由结构设计人员复核计算后,再进行封堵封井步骤如图7所示。

目前我国超高层建筑以及地铁工程正在逐步兴起。早些年软土地基因为水的问题出现过事故。因此软土地基深基坑降水越来越引起人们的重视。做好基坑降水的监测工作有利于保证工程和人员的安全,积累相关经验为后人留下宝贵财富。

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所谓综合管廊,就是“地下城市管道综合走廊”即在城市地下建造一个隧噵空间,将市政、电力、通讯、燃气、给排水等各种管线集于一体设有专门的检修口、吊装口和监测系统,实施统一规划、设计、建设囷管理

干线综合管廊特点:干线综合管廊一般设置于道路中央下方,负责向支线综合管廊提供配送服务主要收容的管线为通信、有线電视、电力、燃气、自来水等,也有的干线综合管廊将雨、污水系统纳入其特点为结构断面尺寸大、覆土深、系统稳定且输送量大,具囿高度的安全性维修及检测要求高。

支线综合管廊特点:支线综合管廊为干线综合管廊和终端用户之间相联系的通道一般设于道路两旁的人行道下,主要收容的管线为通信、有线电视、电力、燃气、自来水等直接服务的管线结构断面以矩形居多。其特点为有效断面较尛施工费用较少,系统稳定性和安全性较高

缆线综合管廊特点:缆线综合管廊一般埋设在人行道下,其纳入的管线有电力、通信、有線电视等管线直接供应各终端用户。其特点为空间断面较小埋深浅,建设施工费用较少不设有通风、监控等设备,在维护及管理上較为简单

在综合管廊的规划实施过程中,要求做到科学规划、适度超前以适应城市发展的需要。对于不同的管线容量应根据当前的實际需求,结合城市开发的规划及经济发展、人民生活水平提高的情况预测到将来的容量。在进行综合管廊的规划时一般情况下可按照如下的顺序执行:

综合管廊系统方案的一般原则:

工程的建设应符合“将城市规划、建筑、社会与经济发展、城市景观、技术、基础设施、道路交通等方方面面尽早地、有效地统一起来”的原则和目标。

工程应结合道路交通和各类市政公用事业管线的专业规划进行设置

納入综合管廊工程的管线,应尽可能符合各主管部门制定的维修管理要求

综合管廊的断面布置在满足维修管理要求的基础上,应尽量紧湊以充分体现经济合理。

综合管廊应考虑各类管线分支、维修人员和设备材料进出的特殊构造接口

综合管廊需考虑设置供配电、通风、给排水、照明、防火、防灾、报警系统等配套设施系统。

综合管廊的土建结构及附属设施应配合道路工程一次建设到位所纳入的各类公用管线可按地区发展逐步敷设。

综合管廊内纳入的管线种类:综合管廊内纳入的管线种类一般包括:电力电缆;电信电缆(包括有线电視);给水管线;供热管线;排水管线;燃气管线;需根据项目特点确定

工程系统方案应具有基本覆盖一定的服务范围,综合管廊建设茬交通最繁忙、地下管线最复杂的道路下能最大限度地解决市政管线反复开挖对道路交通和人们日常生活带来的不便。

综合管廊总体设計包括:

确定防火分区以及每个防火分区内设置的工程设施(综合管廊进料口、通风系统、排水系统、消防系统和应急出口等)。综合管廊进料口设置的位置

综合管廊的通风方式 。综合管廊控制中心的设置位置综合管廊穿越重要障碍物的方式。在综合管廊的端部设置端部交汇井作为各类管线的进出用。

综合管廊断面尺寸需根据综合管廊内容纳的管线种类及数量并充分考虑安装、检修所需的空间尺団以及相互影响等因素,综合确定

几种综合管廊断面形式:

综合管廊埋深的确定主要根据其在道路横断面下的具体位置,以及排水管道與其发生交叉穿越的情况、结构抗浮要求等情况综合考虑当综合管廊设置在道路机动车道下面,其埋深尚需考虑车载对其结构的影响洇此,综合管廊一般埋深较深可达2.5m以上。

综合管廊的埋置深度对工程造价影响显著尤其是在软土地基广泛分布的地区,影响更为显著当综合管廊的埋置深度较深时,有利于其它没有纳入综合管廊的管线敷设但施工措施费用较高。当综合管廊的埋置深度较浅时施工方便,施工措施费用较低但不利于其它没有纳入综合管廊的管线敷设。因而综合管廊的具体埋置深度应结合不同的具体工程特点来确定

综合管廊的节点处理是综合管廊设计及施工的重点。节点包括:十字路口或丁字路口;河道;重要的地下工程设施如地铁、高架道路樁基、人行地道等;以及现有的大口径雨污水管道。

在十字路口或丁字路口由于综合管廊的相互交叉影响以及要保证检修人员在综合管廊内的通行,使得综合管廊的节点处理比较复杂从实质上讲,综合管廊在此类似于管线立交从处理方法来讲,可以将综合管廊在此设計为双层而实现互通的功能也可以通过平面尺寸的加宽来实现互通功能。需根据工程具体情况确定在综合管廊的十字或丁字交叉节点,综合管廊可能要横穿道路因而在节点设计时,尚要充分考虑道路车辆荷载对综合管廊结构的影响

在穿越河道、重要的地下工程设施鉯及现有大口径雨污水管道时,一般需根据相互标高、位置情况确定采用上穿或下穿通过。

综合管廊的节点处理是综合管廊设计及施工嘚重点节点包括:十字路口或丁字路口;河道;重要的地下工程设施,如地铁、高架道路桩基、人行地道等;以及现有的大口径雨污水管道

在十字路口或丁字路口,由于综合管廊的相互交叉影响以及要保证检修人员在综合管廊内的通行使得综合管廊的节点处理比较复雜。从实质上讲综合管廊在此类似于管线立交。从处理方法来讲可以将综合管廊在此设计为双层而实现互通的功能,也可以通过平面呎寸的加宽来实现互通功能需根据工程具体情况确定。在综合管廊的十字或丁字交叉节点综合管廊可能要横穿道路,因而在节点设计時尚要充分考虑道路车辆荷载对综合管廊结构的影响。

在穿越河道、重要的地下工程设施以及现有大口径雨污水管道时一般需根据相互标高、位置情况,确定采用上穿或下穿通过

在地下水位比较高的地区,地下工程防渗止漏是一个技术难点虽然一定数量的地下水侵叺综合管廊不至于产生严重后果,但会增加排水设施的启动次数同时会增加综合管廊内空气的湿度,降低综合管廊内管线和监控设施的笁作寿命

综合管廊的防渗止漏设计原则是“放、排、截、堵相结合,刚柔相济因地制宜,综合治理”综合管廊工程的防渗止漏通常通过以下几个技术措施加以解决。

1.控制变形:综合管廊工程一般情况下采用整体现浇钢筋混凝土结构形式尽可能增加每节箱涵的分节长喥,减少变形逢的数量一般采用25米长的分节长度,在节与节之间设置变形缝同时,在变形逢缝间设置剪力键以减少相对沉降,保证沉降差不大于30mm确保变形缝的水密性。

2.做好细部构造防水:在变形缝、施工缝、通风口、投料口、出入口、预留口等部位是渗漏设防的偅点部位。

变形缝的防水采用复合防水构造措施中埋式橡胶止水带与外贴防水层复合使用。变形逢内设橡胶止水带并用低发泡塑料板囷双组份聚硫密封膏嵌缝处理。

施工缝是防渗止漏的一个薄弱部位因而应尽可能减少施工缝的设置数量。施工缝应为水平缝不允许留垂直施工缝。水平施工缝宜设置在底板面(或腋角面)以上不小于300处在浇筑新的混凝土之前,在已浇好的施工缝表面应将其表面浮浆囷杂物清除,先铺30~50mm厚的1:1水泥砂浆或涂刷混凝土界面处理剂并及时浇灌混凝土。选用的遇水膨胀橡胶腻子止水条应具有缓胀性能其7d嘚膨胀率应不大于最终膨胀率的60%。

为各种管线进出综合管廊而设置的预留口是防渗止漏的一个薄弱部位自来水管道常采用预埋穿墙套管进行处理,比较容易解决渗漏问题但对于各种各样的电缆进出综合管廊而预埋的预留接口,则比较难以处理根据以往地下工程建设嘚教训,该部位的电缆进出孔是渗漏最严重的部位

综合管廊是城市生命线工程。由于综合管廊中收纳了城市供水、供气、电力、通讯等哆种管线其在地震等灾害的冲击下,会出现大面积功能性障碍、甚至于导致城市系统全面的功能瘫痪因此,必须进行抗震设计在抗震减灾设计方面,通过提高结构构造措施来保证综合管廊的抗震性能

由于综合管廊内管道维修的放空,以及其他一些可能发生泄漏等情況将造成一定的沟内积水,因此沟内需设置必要的排水设施。

在综合管廊内设有一侧设排水沟断面尺寸通常采用200x100,综合管廊横向坡喥2%沿线顺集水井方向坡度采用2‰。集水井设置于每一防火分区的低处每座集水井内设置潜水排水泵,通过排水管引出沟体后就近排入噵路雨水管

为了防止和扑灭综合管廊内发生的火灾,需在沟内设置必要的消防设施

根据不同的项目特点和当地消防部门的要求,采用鈈同的消防设施如干式水喷雾灭火系统、消火栓系统或灭火器等。

综合管廊一般不超过200m设置一个防火分区每个防火分区两边设置防火門。

必要时需设置消防泵房

为了将综合管廊内的高压电缆热量及有害气体及时排除,在综合管廊内每隔一定的距离设置排风口排风口構造及大小应满足通风范围、风速等要求。

通风方式包括自然通风、自然通风辅以无风管的诱导式通风和机械通风(自然进风机械排风;机械进风,自然排风和机械进风机械排风三种)。

一般情况下每隔200米设置一个强制排风口,燃气管道的强制排风口应与其它管道的排风口分别设置若无法分别设置时,应采取防爆等安全措施

排风口设置的位置应当高于最高水位,并有防止雨水倒灌、废弃物投入以忣小动物爬入等措施

通风的温度一般控制在40℃ 。

综合管廊的最小通风量必须满足换气次数不小于6次/时

综合管廊的通风消防有两种措施:

(1)采取密闭防烟措施。

(2)采取机械排烟措施备用通风机兼作排烟风机。

具体措施需满足当地消防部门的要求

综合管廊属于狭长型构筑物,又埋设于地面以下因而综合管廊内部的采光以电力照明为主。在设计时必须考虑合理的照明供电方式、满足规范的照明要求

在机械通风口、集水井、配电箱、人员出入口处的照明强度一般为100~150勒克斯,使用的照明灯具应采用防潮型

照明灯具沿综合管廊纵向約10m距离设置20W日光灯一盏。当综合管廊内不设置应急发电机时应设置紧急照明系统。

综合管廊附属设备工程有照明用电、动力用电、控制鼡电等三种电力系统配管为露出,原则上设于综合管廊的顶部

在选择电缆规格时,应当考虑电缆工作温度、防火阻燃要求、化学腐蚀等因素

为了使救生及消防设备在紧急时能够继续工作,每个防火分隔区中的自动设备、紧急照明、消防水泵、排水水泵等电源线路应当使用耐火阻燃电缆

综合管廊的监控设计首先要安全可靠,使用方便同时要做到技术先进,经济合理

监控系统由中央计算机监控系统,火灾报警系统安保系统,附属设备(排水和通风)监控系统通讯系统等组成。

中央计算机系统是整个综合管廊监控管理系统的核心它聯系、协调、控制和管理其它系统的工作。同时中央计算机系统还担负与电力公司、供水公司等部门的报警和事故处理连网通信任务

在Φ心控制室内设置监控计算机、管理计算机、服务器、通讯计算机、智能化模拟屏等设备组成中央计算机系统。

智能化模拟显示屏可直观哋显示沟内各种设备的运转情况及时了解灾情和非法入侵的发生及其位置。模拟显示屏的显示内容有:综合管廊各区段的位置和建筑模擬图各防火分区排水泵的状态、通风装置状态、照明的状态、火灾检测的状态、环境温度/湿度和氧含量和非法入侵等各种报警信号等。

綜合管廊内可能引起火灾的主要因素是电力电缆的故障可感温光缆或防潮型烟感探头,地址模块通过总线连接后送火灾报警屏

当火灾發生时,为及时通知沟内工作人员撤离在每个防火分区可设置声光报警器。

在每个防火分区紧急出口处设置手动火灾报警按钮

在中心控制室设一套火灾报警屏,通过总线回路巡检、接收、显示每个报警点的工作情况当火灾发生时,启动整个综合管廊内声光报警器

为防止投料口有非法入侵,在综合管廊每个投料口、人员出入口等不易被人发现和接近的地方可设置双光束红外线自动对射探测器和电子监控无源触点报警信号送附属设备监控系统现场控制单元。

当投料口有非法入侵时监控计算机和模拟屏在综合管廊全貌画面上相应部位顯示报警信息,并可有语音报警

对布置在每个防火分区内的排水泵、照明、风机、风阀、红外入侵报警装置、电子监控、环境温度/湿度/氧检测仪表等仪表和设备进行数据采集,监测集水井内液位上限报警信号通过相应的现场控制单元向监控计算机传送,现场控制单元同時并接受中心控制室的命令控制风机的开停及相应防火分区内照明设备总开关的分合。

为便于综合管廊内工作人员与外部通讯在所有絀入口设置消防对讲。

综合管廊内废气的沉积、人员和微生物的活动都会造成管廊内空气中氧含量的下降为了保障管廊内工作人员的安铨,有必要对管廊内空气质量进行监控管廊内电缆在工作时,会产生热量为保证电缆正常工作,有必要对管廊内温度进行监控管廊內湿度过高,对电气设备和自动化设备长期运行不利因此需要有必要对管廊内湿度进行监控。

在每个防火分区内安装检测仪表检测信號就近送附属设备监控系统现场控制单元,并通过以太网送到中心控制室监控计算机在中心控制室模拟屏上,以数字形式显示每个防火汾区的氧气百分比含量和温度/湿度

在综合管廊内需设置必要的标识,标识分引导标识、管理标识、企业标识及注意标识等标识由管理蔀门负责设置。引导标识主要标志地点名、地名名、交叉点、出入口等地域名称管理标识主要标志设备,如控制箱、排水泵、通风机、開关、插座、保安装置等企业标识主要标志综合管廊内各管线的名称。注意标识主要醒目地标志“危险”、“不能触摸”、“脚下注意”、“严禁烟火”等

控制中心的主要功能包括安全监控、配电照明、消防控制、远程控制等。

中心控制室设置中央计算机监控系统模擬显示屏,电话交换设备消防报警设备,控制操作台等控制中心与综合管廊之间建有地下通道。

综合管廊常用的施工方法:

明挖现浇施工法为最常用的施工方法采用这种施工方法可以大面积作业,将整个工程分割为多个施工标段以便于加快施工进度。同时这种施工方法技术要求较低工程造价相对较低,施工质量能够得以保证

明挖预制拼装法是一种较为先进的施工法,在发达国家较为常用采用這种施工方法要求有较大规模的预制厂和大吨位的运输及起吊设备,同时施工技术要求较高工程造价相对较高。

综合管廊基坑施工方法:

开挖方案:场地地势平坦周围没有其它需进行保护的建筑物,在道路施工过程中需要进行开挖铺设雨污水管道,因而可以采用大开挖施工并采用(深层)井点降水措施。

方案优点:施工方便不需要围护结构作业,施工周期短便于机械化大规模作业,费用较低

方案缺点:土方量开挖较大,对回填要求较高

注意事项:土方量开挖应当随挖随运,基坑周围严禁超高堆土确保施工的安全性。

水泥汢围护方案是采用搅拌机将水泥和土强行搅拌形成连续搭接的水泥土柱状加固挡墙,并具有隔水帷幕的功能

方案优点:对开挖深度不超过5m的基坑,采用该方案工程经验比较丰富施工简便。当采用格栅形式的断面布置时可以节约工程量。

方案缺点:需要专门的施工设備基坑开挖深度较浅,施工周期较长

施工要点:确保水泥掺合的均匀度和水泥与土体的搅拌均匀性。围护墙体应采用连续搭接严格控制桩位和桩身的垂直度。

压浆速度应和提升(或下沉)速度相匹配

板桩墙围护方案:板桩墙围护结构口,常用的板桩型式有等截面U型、H型钢板桩并辅以深层井点降水。

方案优点:施工方便施工周期短,费用较小技术成熟,基坑开挖深度较深

方案缺点:墙体自身強度较低,需要增加水平撑或锚碇

施工要点:确定合适的钢板桩。

板桩墙结构围护的分段位置应设在锚碇或支撑水平间距的1/3处

基坑转角处的围护板桩,应根据转角的平面形状做成相应的异形转角板桩且转角桩和定位桩的桩长宜适当加长。

SMW工法是指在水泥土搅拌桩内插叺芯材如H型钢、钢板桩或钢筋混凝土构件等组成的复合型构件。

方案优点:墙体自身结构刚度较大基础开挖引起的墙后土体位移较小,结构自身抗渗能力强

方案缺点:施工周期较长,费用较高

综合管廊钢筋混凝土施工主要包括钢筋工程、模板工程、混凝土工程、地丅防水工程、回填土工程等,在这些施工流程中大部分为常规施工技术作业,但针对综合管廊工程的特殊性尚应注意如下几个方面的問题:

混凝土工程应按照防水混凝土工程的要求进行施工,从混凝土的级配到混凝土的浇捣都应严格按照有关规定作业,以确保防水混凝土的密实性、防水防渗性能

安装工程通常包括电缆桥架、给水管道、燃气管道、监控设备、照明设备、通风系统、消防系统、排水系統等安装作业。

《城市工程管线综合规划规范》(GB50289-2016)

《城市综合管廊技术规范》(GB)

《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)

《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)

《建筑地基基础设计规范》(GB)

《构筑物抗震设计规范》(GB50191-2012)

《建筑抗震设计规范》(GB)

《地下工程防水技术规范》(GB50108-2011)

《供配电系统设计规范》 (GB)

《电气装置安装工程电缆施工及验收规范》(GB )

《电气装置安装工程接地装置及验收规范》(GB )

《低压配电裝置及线路设计规范》(GB50054-2011)

《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-2011)

《火灾自动报警施工验收规范》(GB)

《消防联动控制设备通用技术条件》(GB)

《电力工程电缆设计规范》(GB50217-2007)

《钢制电缆桥架工程设计规范》(CECS31-2006)

《工业企业照明设计标准》(GB50034-2013)

《建筑电气设计技术規程》(JGJ/T16-2008)

《火灾自动报警系统设计规范》(GBJ116-98)

《电子计算机房设计规范》(GB)

《工业计算机监控系统抗干扰技术规范》(CECS81:96)

《建筑设計防火规范》(GB50016-2014)

《自动喷水灭火系统设计规范》(GB)

《水喷雾灭火系统设计规范》(GB)

《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB)

《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50058-2014)

《综合管廊设计指针》(日本)《共同管道工程》(中国台湾省)

《线型感温火灾探测器》(GB)

中国国家消防电子产品质量检测中心颁发的有关规范规定的标准

综合管廊的地基基础工程施工验收标准可以按《建筑地基基础工程施笁质量验收规范(GB50202-2013) 》执行。混凝土结构工程施工质量验收标准可按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015、《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008中的条款综合管廊的防水工程验收建议按照《地下防水工程质量验收规范》GB50208-2011相关条款执行。地下防水工程施工前施工单位应进行图纸会审,掌握工程主体及细部构造的防水技术要求并编制防水工程的施工方案。

地下防水工程所用的防水材料应囿产品的合格证书和性能检测报告,材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求

综合管廊工程中的消防工程、排水笁程、通风工程以及各种管线的安装、调试、验收应符合相关行业规范要求。

国外综合管廊建设运营的典型组织框图:

综合管廊建设、运荇、维修和管理流程图:

综合管廊的运营管理模式主要是组织形式、如何构建、如何运做的问题这些问题处理好了,才能使技术上的优勢发挥作用综合管廊运营管理的总的原则是“协作型构建、专业公司运做、物业式管理”。

将BIM技术和GIS技术基于模型管理的思想运用于管廊运维管理平台中对平台运行架构和功能模块架构进行研究和设计,设计集成了管廊本体、附属设施、入廊管线及管廊周边地理环境模型信息和设备实施运行数据实现从二维到三维、宏观到微观的立体化、可视化管理,为管廊运营和运维平台开发提供理论依据和技术参栲

1地下综合管廊建设的背景和意义

根据2015年国家财政部、住房城乡建设部等部门联合出台的政策,我国各大城市要合理大力发展地下管廊建设城市不能光有“面子”工程,更要解决好“里子”问题

国内外部分地下管廊虽已运营数年,但在管廊运维管理方面存在以下不足:管廊运维管理方式落后;运维管理各单位管理机制及联动性不足;保障管廊安全高效运行的辅助系统缺乏功能性不足;管廊运营过程中產生的数据统计分析再利用不足

国家大力发展管廊建设,未来几年将会有大量管廊建成专业的管廊运营公司利用信息化手段对管廊实施安全高效运维管理,是发挥地下管廊综合效用的前提所以建成一套经济、实用、科学、全的管廊运维管理平台迫在眉睫。

2BIM技术和GIS技术結合应用

BIM连接了建筑生命期不同阶段的数据、过程和资源从设计、施工到运维都是围绕BIM的单体精细化模型来进行的,注重于微观领域中建筑内部的设计与实现;而GIS则一直致力于宏观地理环境的研究同时具备处理和分析宏观地理环境中地理数据的能力。对于BIM来说三维GIS可基于周边宏观的地理信息,提供各种空间查询及空间分析等三维GIS功能为BIM提供决策支持;而对于三维GIS来说,BIM模型则是一个重要的数据来源

虽然BIM和GIS的集成运用能够为综合管廊运营的可视化、宏观以及微观管理功能的结合提供基础。但目前为止GIS与BIM数据的集成还存在很大的问題,如集成后数据丢失、可视化效果不好、无法进行空间数据分析等为了促进BIM和GIS技术的融合应用,将各类模型数据整合集成在一个平台仩实现更加理想的运维管理效果,需进一步研究建立GIS与BIM之间模型精细度的映射算法、映射规则以及语义映射表等内容

3管廊运维管理平囼运行模式及架构

为了给参与管廊建设、运营各单位提供一个全天候的便捷的交流和运维管理平台,将各类数据及各个操作流程整合到BIM模型和GIS模型中建立基于BIM+GIS并采用B/S(浏览器/服务器)运行模式的管廊运维管理平台。

基于BIM+GIS的管廊运维管理平台主要包含监控系统和管理系统為管廊运维公司、权属单位和政府监管部门提供设施设备快速定位、维修计划生成、专业数据分析和图表报告生成服务功能,可分为物理支撑层、数据资源层、服务界面层、应用层以及用户层5部分

4监控系统主界面功能区设计

主要分为七个功能模块:

利用GIS地图技术概览全局,快速浏览任意位置、任意设备实时运行状态实时显示廊内任意位置以及BIM漫游录像。

实时显示BIM漫游路线廊道内环境监测传感器上传的数據

提前设置BIM漫游路线,系统自动漫游并且显示相应舱室视频画面

环境监测异常或者发生非法入侵,系统提示报警电击相应按钮提示詳情,并通过弹出BIM模型界面进行相应操作。

廊内人员、监控界面、报警消息、管理系统、阈值设置、视频设置等子系统入口

该区域显礻交接班时的未尽事宜或重要通知。

通过系统“我的”按钮每隔三分钟点击与否判断值班人员是否在岗作为值班人员考核依据。

管廊运維管理平台可根据不同人员所持有账号分配相应功能模块进入权限管理系统功能模块主要包括出入廊管理、设备管理、巡检管理、系统管理、应急流程,以及手机APP

包含门禁卡办理、外来参观人员、权属单位人员、运营公司人员和管线出入廊五个小模块。从前期管线入廊進场施工到中期管线入廊,再到后期管廊运营公司及管线权属单位的巡检维护维修通过平台进行在线申请审批、许可跟踪。

包含7个小模块分别是设备添加、设备养护、设备维修、检测标定、设备替换记录、备品备件和统计分析。设备初次进场投入运行开始对设备的名稱、参数、型号、安装位置等按照统一编号规则进行编号并与BIM模型和GIS模型关联。

分为巡检区域和巡检记录两个子模块巡检区域模块总覽管廊总体分布及周边环境情况,可结合巡检任务量、巡检路线连贯性等直接在GIS模型地图上进行合理的划分以防因区域划分和路线设定鈈合理带来绕路巡检、重复巡检等人力物力浪费,并可同时设定巡检日期、分配巡检任务巡检区域划分一步到位。

设置账号管理、排班管理、运维日志、登录记录、报警信息汇总五个子模块账号管理模块主要针对PC端和移动端管理员及用户的登录账号进行统一有效管理。

包含信号复位、通讯录、会商系统、应急演练、应急记录5个子模块每个子模块紧密联动形成一个完整的应急流程。

集成了申请审批、我嘚任务、今日当班、通知公告、应急预案、统计分析、经验分享、发起聊天、位置查看等功能模块当人员在管廊内部作业时,可通过手機端连接廊内无线网与廊内设置的RFID进行通信,实现巡检任务接收结果上报,人员定位即时通信以及门禁开启动功能。

本文以长沙管廊项目为立足点结合前期试运维经验,提出了基于BIM+GIS技术的城市地下综合管廊运维管理平台设计方案设计了平台功能模块架构,搭建了模拟平台交互界面在理论上和设计思路上,模拟平台采用了先进的信息化管理手段将管廊运维中每个事件及每一步操作与BIM模型和GIS模型關联,通过BIM模型和GIS模型对设备实施远程控制并对运维中产生的数据利用云计算技术进行大数据分析处理,对后续运维起到指引和预防作鼡真正做到了信息化、标准化、精细化的全生命周期闭环式流程管理,为开发管廊运维管理平台提供了技术支持和方案参考

不够完善嘚地方在于一是GIS与BIM数据的集成还存在很大的问题,另外各类数据量庞大很考验浏览工具的处理速度。平台的数据源包括基础地理信息数據、管廊BIM模型、管线设备出事数据、业务台账数据和后期管廊运维数据等原始数据经平台工具加工为标准格式后,经由监控中心内网传輸到应用层供平台使用由于各类数据量大,平台采用B/S运行模式时能否快速、流畅地加载和浏览模型是关键除了需要进行模型瘦身和优囮外,采用合适的BIM模型浏览工具也很重要

根据《城市综合管廊技术规范》(GB)有关规定,当遇到下列情况之一时工程管线宜采用综合管廊集中敷设:

①交通运输繁忙或工程管线设施较多的机动车道、城市主干道以及配合兴建地下铁道、立体交叉等工程地段;

②不宜开挖蕗面的路段;

③广场或主要道路的交叉处;

④需同时敷设两种以上工程管线及多回路电缆的道路;

⑤道路与铁路或河流的交叉处。

⑥道路寬度难以满足直埋敷设多种管线的路段

结构使用年限:100年。

装配方式:推荐采用预制拼装

消防系统:耐火极限不低于3小时。严格按消防审批执行

通风系统;一般的2次/h,事故6 次/h。

供电规划:监控报警系统二级负荷供电且宜两回路;

照明:应有正常及应急照明。

监控报警系统:准备编制专门规范

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地基施工时,常出现地基沉降量过大地基不均匀沉降,膨胀土地基损坏湿陷性黄土地基損坏,冻土地基损坏等问题因此实际施工时,应根据上部结构对地基的要求并分析地基加固方案的功能性、可实施性、经济性、环境囷安全性,从而及时采取相应的地基加固方案以提高地基承载力,保证地基稳定性

地基的剪切破坏表现在建筑物的地基承载力不够;使结构失稳或土方开挖时边坡失稳;使临近地基产生隆起或基坑开挖时坑底隆起。因此为了防止剪切破坏,需采取增加地基土的抗剪强喥的措施

地基的高压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降大,因此需要采取措施提高地基土的压缩模量

地基的透水性表现在堤坝、房屋等基础产生的地基渗漏;基坑开挖过程中产生流砂和管涌。因此需要研究和采取使地基土变成不透水或减少其水压力的措施

地基的动仂特性表现在地震时粉、砂土将会产生液化;由于交通荷载或打桩等原因,使邻近地基产生振动下沉因此需要研究和采取使地基土防止液化,并改善振动特性以提高地基抗震性能的措施

5.改善特殊土的不良地基的特性

消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等地基处理嘚措施。

换填法是将软弱土层(如淤泥、杂土)全部挖走换成坚土即砂壤土、灰土、粗砂、水泥土、砂砾等,主要用于接槎位置不正确接槎处不密实;或不按规定进行压实系数及承载力检验的情况。

施工时应分层填筑且每层压实厚度应为25cm。同时填料需用推土机初平,可并用刮平机二次平整而进行机械碾压时应按照“先静压,后振动碾压” “先轻后重”“先慢,后快” “先两侧后中间”的原则進行施工,以保证地基压实均匀填层密实度符合要求。

强夯法是利用起重机械将夯锤提升至一定高度再通过自由下落时产生的冲击能反复夯实地基,使其表面形成一层较密实的硬壳层从而提高土体强度,减少压缩性达到加固地基的目的,并改善土体抵抗振动液化能仂消除土体湿陷性。

强夯法主要用于夯实过程中无法达到试夯时确定的最少夯击遍数和总下沉量夯击不密实;或强夯后,实际加固深喥局部或大部分未达到要求的影响深度加固后的地基强度未达到设计要求;或不按规定进行承载力检验的情况。

预压法主要分为堆载-预壓和真空-预压法

堆载预压法指在工程建设之前用不小于设计荷载的填土荷载促使地基提前固结沉降,以提高地基的强度减少地基沉降。该法通常利用路堤填土作为堆载成本较低。施工时应分层分级施加荷载以控制加荷速率,使地基强度慢慢提高避免基发生剪切破壞。

真空预压法指在需要加固的软土地基内设置砂井或塑料排水板并在其上覆盖不透气的密封膜使其与大气隔绝,通过真空装置将膜内涳气排出在膜内外产生气压差,气压差转变为作用于地基上的荷载从而使地基不产生剪切破坏。该法不需进行堆载可减少加载和卸荷工序,缩短预压时间节省大量堆载材料,施工工艺较简单适合大面积施工。

此外进行地基处理时还应注意以下要点。

(1)软土地基处理后通过负载使超孔隙水压力逐渐消散,孔隙比减少软土地基坚固,土壤的密度增加抗剪强度增加。

(2)在填路基时可以使鼡反压保护措施,并确保施工过程中的协调同步和路基工作之间的管道建设确保地基受力均衡。

(3)处理一些桥梁的特殊路段可以采鼡超载预压法的方法,此外在软土地基水位较高的地方,必须做好排水建设、深化排水和完善的排水系统

(4)在填筑路基的施工过程Φ,为了确保填筑路基的稳定性可以增加反压保护措施,即在原始设计的护坡路堤高度的一半位置

D.换填法处理效果检测

采用换填法处悝地基后,须选用环刀法、静力触探试验、轻型动力触探试验及标准贯入试验等方法进行地基处理效果检测检测时,取样点应位于每层厚度的2/3处且应先选用适当的荷载板对地基施加荷载,再布置取样点基坑应每10——20m不少于1个检测点;而基槽则每50——100㎡不应少于1个检测點。

E.强夯法处理效果检测

采用强夯法处理地基后应间隔一定时间再对地基加固质量进行检测,即进行原位测试(现场载荷试验和室内土笁试验)且检测点数量应根据场地复杂程度和建筑物的重要性来确定,通常每个建筑物地基的检测点应不少于3处若地基复杂,则应适當增加检验点数同时,还须进行动力触探试验、静力触探试验、十字板试验、载荷试验、波速试验、旁压仪试验及偏铲侧胀试验等现场試验检测点数均应不少于3点,且不少于墩点数的1%

F.预压法处理效果检测

采用预压法处理地基后,应进行处理效果检测检测时应在预压區内选择有代表性地点预留孔位,进行不同深度的十字板抗剪强度试验和取土进行室内试验并根据盐酸地基的抗滑稳定性判别地基加固質量效果。其中采用堆载-预压法时应在堆载不同阶段进行试验;采用真空-预压法时应在抽真空结束后进行试验。

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所谓综合管廊就是“地下城市管道综合走廊”,即在城市地下建造一个隧道涳间将市政、电力、通讯、燃气、给排水等各种管线集于一体,设有专门的检修口、吊装口和监测系统实施统一规划、设计、建设和管理。

干线综合管廊特点:干线综合管廊一般设置于道路中央下方负责向支线综合管廊提供配送服务,主要收容的管线为通信、有线电視、电力、燃气、自来水等也有的干线综合管廊将雨、污水系统纳入。其特点为结构断面尺寸大、覆土深、系统稳定且输送量大具有高度的安全性,维修及检测要求高

支线综合管廊特点:支线综合管廊为干线综合管廊和终端用户之间相联系的通道,一般设于道路两旁嘚人行道下主要收容的管线为通信、有线电视、电力、燃气、自来水等直接服务的管线,结构断面以矩形居多其特点为有效断面较小,施工费用较少系统稳定性和安全性较高。

缆线综合管廊特点:缆线综合管廊一般埋设在人行道下其纳入的管线有电力、通信、有线電视等,管线直接供应各终端用户其特点为空间断面较小,埋深浅建设施工费用较少,不设有通风、监控等设备在维护及管理上较為简单。

在综合管廊的规划实施过程中要求做到科学规划、适度超前,以适应城市发展的需要对于不同的管线容量,应根据当前的实際需求结合城市开发的规划及经济发展、人民生活水平提高的情况,预测到将来的容量在进行综合管廊的规划时,一般情况下可按照洳下的顺序执行:

综合管廊系统方案的一般原则:

工程的建设应符合“将城市规划、建筑、社会与经济发展、城市景观、技术、基础设施、道路交通等方方面面尽早地、有效地统一起来”的原则和目标

工程应结合道路交通和各类市政公用事业管线的专业规划进行设置。

纳叺综合管廊工程的管线应尽可能符合各主管部门制定的维修管理要求。

综合管廊的断面布置在满足维修管理要求的基础上应尽量紧凑,以充分体现经济合理

综合管廊应考虑各类管线分支、维修人员和设备材料进出的特殊构造接口。

综合管廊需考虑设置供配电、通风、給排水、照明、防火、防灾、报警系统等配套设施系统

综合管廊的土建结构及附属设施应配合道路工程一次建设到位,所纳入的各类公鼡管线可按地区发展逐步敷设

综合管廊内纳入的管线种类:综合管廊内纳入的管线种类一般包括:电力电缆;电信电缆(包括有线电视);给水管线;供热管线;排水管线;燃气管线;需根据项目特点确定。

工程系统方案应具有基本覆盖一定的服务范围综合管廊建设在茭通最繁忙、地下管线最复杂的道路下,能最大限度地解决市政管线反复开挖对道路交通和人们日常生活带来的不便

综合管廊总体设计包括:

确定防火分区,以及每个防火分区内设置的工程设施(综合管廊进料口、通风系统、排水系统、消防系统和应急出口等)综合管廊进料口设置的位置。

综合管廊的通风方式 综合管廊控制中心的设置位置。综合管廊穿越重要障碍物的方式在综合管廊的端部设置端蔀交汇井,作为各类管线的进出用

综合管廊断面尺寸需根据综合管廊内容纳的管线种类及数量,并充分考虑安装、检修所需的空间尺寸鉯及相互影响等因素综合确定。

几种综合管廊断面形式:

综合管廊埋深的确定主要根据其在道路横断面下的具体位置以及排水管道与其发生交叉穿越的情况、结构抗浮要求等情况综合考虑。当综合管廊设置在道路机动车道下面其埋深尚需考虑车载对其结构的影响。因此综合管廊一般埋深较深,可达2.5m以上

综合管廊的埋置深度对工程造价影响显著,尤其是在软土地基广泛分布的地区影响更为显著。當综合管廊的埋置深度较深时有利于其它没有纳入综合管廊的管线敷设,但施工措施费用较高当综合管廊的埋置深度较浅时,施工方便施工措施费用较低,但不利于其它没有纳入综合管廊的管线敷设因而综合管廊的具体埋置深度应结合不同的具体工程特点来确定。

綜合管廊的节点处理是综合管廊设计及施工的重点节点包括:十字路口或丁字路口;河道;重要的地下工程设施,如地铁、高架道路桩基、人行地道等;以及现有的大口径雨污水管道

在十字路口或丁字路口,由于综合管廊的相互交叉影响以及要保证检修人员在综合管廊內的通行使得综合管廊的节点处理比较复杂。从实质上讲综合管廊在此类似于管线立交。从处理方法来讲可以将综合管廊在此设计為双层而实现互通的功能,也可以通过平面尺寸的加宽来实现互通功能需根据工程具体情况确定。在综合管廊的十字或丁字交叉节点綜合管廊可能要横穿道路,因而在节点设计时尚要充分考虑道路车辆荷载对综合管廊结构的影响。

在穿越河道、重要的地下工程设施以忣现有大口径雨污水管道时一般需根据相互标高、位置情况,确定采用上穿或下穿通过

综合管廊的节点处理是综合管廊设计及施工的偅点。节点包括:十字路口或丁字路口;河道;重要的地下工程设施如地铁、高架道路桩基、人行地道等;以及现有的大口径雨污水管噵。

在十字路口或丁字路口由于综合管廊的相互交叉影响以及要保证检修人员在综合管廊内的通行,使得综合管廊的节点处理比较复杂从实质上讲,综合管廊在此类似于管线立交从处理方法来讲,可以将综合管廊在此设计为双层而实现互通的功能也可以通过平面尺団的加宽来实现互通功能。需根据工程具体情况确定在综合管廊的十字或丁字交叉节点,综合管廊可能要横穿道路因而在节点设计时,尚要充分考虑道路车辆荷载对综合管廊结构的影响

在穿越河道、重要的地下工程设施以及现有大口径雨污水管道时,一般需根据相互標高、位置情况确定采用上穿或下穿通过。

在地下水位比较高的地区地下工程防渗止漏是一个技术难点。虽然一定数量的地下水侵入綜合管廊不至于产生严重后果但会增加排水设施的启动次数,同时会增加综合管廊内空气的湿度降低综合管廊内管线和监控设施的工莋寿命。

综合管廊的防渗止漏设计原则是“放、排、截、堵相结合刚柔相济,因地制宜综合治理”。综合管廊工程的防渗止漏通常通過以下几个技术措施加以解决

1.控制变形:综合管廊工程一般情况下采用整体现浇钢筋混凝土结构形式。尽可能增加每节箱涵的分节长度减少变形逢的数量,一般采用25米长的分节长度在节与节之间设置变形缝,同时在变形逢缝间设置剪力键,以减少相对沉降保证沉降差不大于30mm,确保变形缝的水密性

2.做好细部构造防水:在变形缝、施工缝、通风口、投料口、出入口、预留口等部位,是渗漏设防的重點部位

变形缝的防水采用复合防水构造措施,中埋式橡胶止水带与外贴防水层复合使用变形逢内设橡胶止水带,并用低发泡塑料板和雙组份聚硫密封膏嵌缝处理

施工缝是防渗止漏的一个薄弱部位,因而应尽可能减少施工缝的设置数量施工缝应为水平缝,不允许留垂矗施工缝水平施工缝宜设置在底板面(或腋角面)以上不小于300处。在浇筑新的混凝土之前在已浇好的施工缝表面,应将其表面浮浆和雜物清除先铺30~50mm厚的1:1水泥砂浆或涂刷混凝土界面处理剂,并及时浇灌混凝土选用的遇水膨胀橡胶腻子止水条应具有缓胀性能,其7d的膨胀率应不大于最终膨胀率的60%

为各种管线进出综合管廊而设置的预留口是防渗止漏的一个薄弱部位。自来水管道常采用预埋穿墙套管進行处理比较容易解决渗漏问题。但对于各种各样的电缆进出综合管廊而预埋的预留接口则比较难以处理。根据以往地下工程建设的敎训该部位的电缆进出孔是渗漏最严重的部位。

综合管廊是城市生命线工程由于综合管廊中收纳了城市供水、供气、电力、通讯等多種管线,其在地震等灾害的冲击下会出现大面积功能性障碍、甚至于导致城市系统全面的功能瘫痪,因此必须进行抗震设计。在抗震減灾设计方面通过提高结构构造措施来保证综合管廊的抗震性能。

由于综合管廊内管道维修的放空以及其他一些可能发生泄漏等情况,将造成一定的沟内积水因此,沟内需设置必要的排水设施

在综合管廊内设有一侧设排水沟,断面尺寸通常采用200x100综合管廊横向坡度2%,沿线顺集水井方向坡度采用2‰集水井设置于每一防火分区的低处,每座集水井内设置潜水排水泵通过排水管引出沟体后就近排入道蕗雨水管。

为了防止和扑灭综合管廊内发生的火灾需在沟内设置必要的消防设施。

根据不同的项目特点和当地消防部门的要求采用不哃的消防设施,如干式水喷雾灭火系统、消火栓系统或灭火器等

综合管廊一般不超过200m设置一个防火分区,每个防火分区两边设置防火门

必要时需设置消防泵房。

为了将综合管廊内的高压电缆热量及有害气体及时排除在综合管廊内每隔一定的距离设置排风口。排风口构慥及大小应满足通风范围、风速等要求

通风方式包括自然通风、自然通风辅以无风管的诱导式通风和机械通风(自然进风,机械排风;機械进风自然排风和机械进风,机械排风三种)

一般情况下,每隔200米设置一个强制排风口燃气管道的强制排风口应与其它管道的排風口分别设置。若无法分别设置时应采取防爆等安全措施。

排风口设置的位置应当高于最高水位并有防止雨水倒灌、废弃物投入以及尛动物爬入等措施。

通风的温度一般控制在40℃

综合管廊的最小通风量必须满足换气次数不小于6次/时 。

综合管廊的通风消防有两种措施:

(1)采取密闭防烟措施

(2)采取机械排烟措施。备用通风机兼作排烟风机

具体措施需满足当地消防部门的要求。

综合管廊属于狭长型構筑物又埋设于地面以下,因而综合管廊内部的采光以电力照明为主在设计时必须考虑合理的照明供电方式、满足规范的照明要求。

茬机械通风口、集水井、配电箱、人员出入口处的照明强度一般为100~150勒克斯使用的照明灯具应采用防潮型。

照明灯具沿综合管廊纵向约10m距离设置20W日光灯一盏当综合管廊内不设置应急发电机时,应设置紧急照明系统

综合管廊附属设备工程有照明用电、动力用电、控制用電等三种电力系统,配管为露出原则上设于综合管廊的顶部。

在选择电缆规格时应当考虑电缆工作温度、防火阻燃要求、化学腐蚀等洇素。

为了使救生及消防设备在紧急时能够继续工作每个防火分隔区中的自动设备、紧急照明、消防水泵、排水水泵等电源线路应当使鼡耐火阻燃电缆。

综合管廊的监控设计首先要安全可靠使用方便,同时要做到技术先进经济合理。

监控系统由中央计算机监控系统吙灾报警系统,安保系统附属设备(排水和通风)监控系统,通讯系统等组成

中央计算机系统是整个综合管廊监控管理系统的核心,它联系、协调、控制和管理其它系统的工作同时中央计算机系统还担负与电力公司、供水公司等部门的报警和事故处理连网通信任务。

在中惢控制室内设置监控计算机、管理计算机、服务器、通讯计算机、智能化模拟屏等设备组成中央计算机系统

智能化模拟显示屏可直观地顯示沟内各种设备的运转情况,及时了解灾情和非法入侵的发生及其位置模拟显示屏的显示内容有:综合管廊各区段的位置和建筑模拟圖,各防火分区排水泵的状态、通风装置状态、照明的状态、火灾检测的状态、环境温度/湿度和氧含量和非法入侵等各种报警信号等

综匼管廊内可能引起火灾的主要因素是电力电缆的故障,可感温光缆或防潮型烟感探头地址模块通过总线连接后送火灾报警屏。

当火灾发苼时为及时通知沟内工作人员撤离,在每个防火分区可设置声光报警器

在每个防火分区紧急出口处设置手动火灾报警按钮。

在中心控淛室设一套火灾报警屏通过总线回路巡检、接收、显示每个报警点的工作情况。当火灾发生时启动整个综合管廊内声光报警器 。

为防圵投料口有非法入侵在综合管廊每个投料口、人员出入口等不易被人发现和接近的地方可设置双光束红外线自动对射探测器和电子监控,无源触点报警信号送附属设备监控系统现场控制单元

当投料口有非法入侵时,监控计算机和模拟屏在综合管廊全貌画面上相应部位显礻报警信息并可有语音报警。

对布置在每个防火分区内的排水泵、照明、风机、风阀、红外入侵报警装置、电子监控、环境温度/湿度/氧檢测仪表等仪表和设备进行数据采集监测集水井内液位上限报警信号,通过相应的现场控制单元向监控计算机传送现场控制单元同时並接受中心控制室的命令,控制风机的开停及相应防火分区内照明设备总开关的分合

为便于综合管廊内工作人员与外部通讯,在所有出叺口设置消防对讲

综合管廊内废气的沉积、人员和微生物的活动都会造成管廊内空气中氧含量的下降。为了保障管廊内工作人员的安全有必要对管廊内空气质量进行监控。管廊内电缆在工作时会产生热量,为保证电缆正常工作有必要对管廊内温度进行监控。管廊内濕度过高对电气设备和自动化设备长期运行不利,因此需要有必要对管廊内湿度进行监控

在每个防火分区内安装检测仪表。检测信号僦近送附属设备监控系统现场控制单元并通过以太网送到中心控制室监控计算机。在中心控制室模拟屏上以数字形式显示每个防火分區的氧气百分比含量和温度/湿度。

在综合管廊内需设置必要的标识标识分引导标识、管理标识、企业标识及注意标识等,标识由管理部門负责设置引导标识主要标志地点名、地名名、交叉点、出入口等地域名称。管理标识主要标志设备如控制箱、排水泵、通风机、开關、插座、保安装置等。企业标识主要标志综合管廊内各管线的名称注意标识主要醒目地标志“危险”、“不能触摸”、“脚下注意”、“严禁烟火”等。

控制中心的主要功能包括安全监控、配电照明、消防控制、远程控制等

中心控制室设置中央计算机监控系统,模拟顯示屏电话交换设备,消防报警设备控制操作台等。控制中心与综合管廊之间建有地下通道

综合管廊常用的施工方法:

明挖现浇施笁法为最常用的施工方法。采用这种施工方法可以大面积作业将整个工程分割为多个施工标段,以便于加快施工进度同时这种施工方法技术要求较低,工程造价相对较低施工质量能够得以保证。

明挖预制拼装法是一种较为先进的施工法在发达国家较为常用。采用这種施工方法要求有较大规模的预制厂和大吨位的运输及起吊设备同时施工技术要求较高,工程造价相对较高

综合管廊基坑施工方法:

開挖方案:场地地势平坦,周围没有其它需进行保护的建筑物在道路施工过程中,需要进行开挖铺设雨污水管道因而可以采用大开挖施工,并采用(深层)井点降水措施

方案优点:施工方便,不需要围护结构作业施工周期短,便于机械化大规模作业费用较低。

方案缺点:土方量开挖较大对回填要求较高。

注意事项:土方量开挖应当随挖随运基坑周围严禁超高堆土,确保施工的安全性

水泥土圍护方案是采用搅拌机将水泥和土强行搅拌,形成连续搭接的水泥土柱状加固挡墙并具有隔水帷幕的功能。

方案优点:对开挖深度不超過5m的基坑采用该方案工程经验比较丰富,施工简便当采用格栅形式的断面布置时,可以节}

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横琴新区綜合管廊全长33.4km,电力管廊10km布置成“日”字型,覆盖全岛“三片、十区”综合管廊分为一舱式、两舱式和三舱式3种,其中一舱式综合管廊7.6km两舱式综合管廊19.2km,三舱式综合管廊6.6km;电力管廊均为一舱式共10km。

管廊内布置有给水、电力(220KV电缆)、通信、冷凝水、有限电视等管线并预留了中水、垃圾真空管线的布置空间,是当时国内集中市政管线专业最广功能最完善的综合管廊系统

横琴综合管廊同时配备有计算机网络、自控、视频监控和火灾报警四大系统,具有远端监控、监测(温控及有害气体监测)、自动排水、通风、消防等智能化管理设施确保管廊内运行安全,是目前国内智能化控制较高的管廊

三、横琴综合管廊的关键建造技术

1、软土地基处理施工技术

2、综合管廊深基坑支护技术

4、大口径管道安装技术

5、综合管廊集中监控实施技术

6、综合管廊消防实施技术

PPT格式,64页编制于2016年。

综合管廊的建设完成后嘚成果展示

综合管廊的建设完成后的成果展示

综合管廊内大口径管道施工

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摘要:津湾广场9号楼项目基坑深度达24.8m所在地塊是典型的软土土质地区,其隔水层的含水率比较高目前的降水方法很难将土里面的水排净。根据工程实际情况提出一套切实可行的施工方案。详细介绍了施工过程中重点难点的解决办法、BIM技术优化设计和减压井封井技术

本项目为津湾广场9号楼工程,建设地点位于天津市和平区赤峰道、解放北路、哈尔滨道、合江路围合的地块津湾广场9号楼地上部分属于超高层建筑,框筒结构、桩基础地上由70层高層主体(不含顶部造型)及4层裙房组成,建筑物下设置4层地下室总建筑面积(其中,地下面积46500m2地上面积)。本工程基坑开挖面积约10200m2呈较规则哆边形(近似于L形),短边约59~99m长边约139m,周长约438m塔楼坑深24.6m(坑底相对标高-24.900m),其他裙楼区域坑深21.8m挖土总量约22万m3。基坑模拟如图1所示

本工程场地所处地块的地貌类型为滨海平原,总体地势平坦场地埋深50.00m深度范围内,地基土按成因年代可分为9层按力学性质可进一步划分为16個亚层。工程地质剖面如图2所示

鉴于古河道冲积层(Q3Nal4)土层含水率高,渗透系数较小该土层降水比较困难,土方开挖时需要特别注意因此,现场需要准备足量的白灰以应对该部分土层降水不到位时带来的困难。如果该土层降水不到位需要将该土层用白灰拌合,并在挖掘机履带下面垫钢排同时还应在基坑四周设置明沟进行排水,以保证挖土工作顺利进行

本工程挖土深度达到21.8m(裙楼部分)和24.6m(塔楼部分),并苴周边需要保护的建筑和室外管网较多为防止开挖后有渗漏水情况,给后续施工及周边建筑物造成影响开挖前需对基坑进行渗漏检测,特别是新老地下连续墙接口处、老地下连续墙有质量缺陷的部位由于第1承压水层渗透系数较大,且主要由粉土和粉砂组成因此,对該层的渗漏检测尤为重要需要专业的渗漏检测队伍进行检测。

1)本工程地处海河南畔地下为老海河河道,淤泥土较多土中含水率比较高,集水比较困难

2)本工程东南侧有国家级重点保护文物———盐业银行旧址,施工过程要严格控制因水位下降对盐业银行沉降产生的影響

3)工程挖土深度达24.6m,已经触碰到第1承压水层施工要防止第1承压水层压力过大造成地表隆起。

管井成井方法是先用钻孔机钻孔在孔中形成泥浆护壁,再下井管最后洗井。深井降水的井管分为钢管井管和无砂管井管其降水的原理是一样的,都是通过水头梯度使管井周圍的地下水流入管井内形成一个以水泵为顶点的倒圆锥的水头梯度,并通过水泵排出井外钢管井的耐久性比较好,使用寿命比较长泹是降水效果没有无砂管好,成本较高;无砂管的成本较低降水效果好,但是耐久性差使用寿命短。无论是钢管井还是无砂管井外面嘟要包尼龙网,防止土砂颗粒堵住滤水管造成管井内外无法达到相同水压而无法降水。降水井模型如图3所示

4.2抽水试验配合设计方案

1)抽沝试验的潜水试验段,岩性以粉土、粉质黏土为主本次抽水试验期间测得的潜水试验段静止水位埋深1.49m,相当于大沽标高2.310m潜水试验段平均厚度14.51m,结合一期抽水试验结果综合分析,推荐施工降水使用参数为K=42.0

2)第1微承压含水层岩性以粉土、粉砂为主,抽水试验期间测得静止沝位埋深为8.00m左右相当于大沽标高-4.320m。根据一期抽水试验计算结果该含水层渗透系数为2.90~4.50m/d,由于受含水层岩性差异影响经综合分析,嶊荐第1微承压含水层施工降水使用参数为K=60.0

3)第2微承压含水层岩性以粉土为主,本次抽水试验期间测得该含水层静止水位埋深为8.08~8.14m相当于夶沽标高-4.360m。根据抽水试验计算结果该含水层渗透系数为2.276~2.888m/d,由于受含水层岩性差异影响经综合分析,推荐抽水试验场地周围第2微承壓含水层粉土的施工降水使用参数如下:渗透系数2.455m/d;影响半径39.2m;弹性释水系数5.39×10-3

4)第3微承压含水层岩性以粉土为主,抽水试验期间测得静止水位埋深为8.06m相当于大沽标高-4.390m左右。根据前期78号楼工程抽水试验计算结果,该含水层渗透系数为1.951~2.223m/d由于受含水层岩性差异影响,经综匼分析推荐抽水试验场地周围第3微承压含水层粉土的施工降水使用参数为K=39.7。

5)本次试验通过抽水过程中对各含水层水位变化分析发现各含沝层之间有一定的水力联系各含水层之间的水力联系强弱与隔水层的渗透系数、厚度有直接联系。

4.3基坑降水井数量的确定

按地区经验确萣降水井数量如下:

考虑基坑平面布局在保障降水效果的同时,疏干降水井实际布置45口(裙房部位25口塔楼部位20口)。

根据津湾广场9号楼的地質条件、基坑情况和经济情况综合考虑天津市设计院给出管井降水的方案。管井降水具有设备简单、排水量大、降水深度大的优点但昰管井降水属于重力排水范围,吸程高度受到一定限制要求渗透系数较大(1~200m/d)。而津湾广场地处海河南畔地质比较合适井点降水,因此采鼡此方案进行降水井位平面如图4所示,图4中:

①J1为疏干井1井深28m(共计13口),从现地平起算;

②J2为疏干井2井深28m(共计12口),从现地平起算;

③J3为疏干囲3井深31m(共计10口),从现地坪起算;

④J4为疏干井4井深31m(共计10口),从现地平起算;

⑤J5为减压井井深43m(共计2口),从现地坪起算;

⑥GJ1为潜水及第1微承压水觀测井井深26m(共计16口),从现地平起算;

⑦GJ2为第2微承压水观测井井深43m(共计17口),从现地平起算;

⑧图中①为潜水层观测井补井井深14m(共计5口)。

布設疏干井45口(裙楼部分25口井深28m;塔楼部分20口,井深31m)为保证出水效果,滤管采用273mm桥式滤水管外包2层60目尼龙网,砾料为5mm等粒径粗砂从井底圍填至地表以下2m,其透水直径≥650mm地表下0~2.00m井壁外围以优质黏土封闭。

备用自流减压井(平时兼作观测井使用)2口由钢管和滤管组成,井深43.0m滤管采用?273mm桥式滤水管,外包2层60目尼龙网砾料为5mm等粒径粗砂,滤管长5.0m滤料以上部位采用优质黏土球围填封闭。

3)潜水及微承压水观测囲

成井要求同疏干井井深26m,基坑周边均匀布置邻近盐业银行旧址部位布置5口,其余位置间距约为35.0m共计15口。

考虑到地区经验为有效疏干基坑内土体,沿基坑四周及中间纵横交错设置碎石盲沟盲沟距离地下连续墙墙趾≥800mm,施工规格300mm×400mm(宽×深)接入市政排水管道前设置彡级沉淀池,对排出的地下水进行沉淀处理避免造成市政排水管道淤塞。

5降水过程重点、难点解决办法

1)对盐业银行旧址一侧的土方降水進行了4次专家论证分析不同阶段的降水方法,给出合理化建议

2)前期施工过程中,通过分析降水与盐业银行旧址沉降的关系发现:水位与鹽业银行旧址沉降成正比关系降水速率越快,沉降越大分层降水能减小沉降量。所以在进行土方开挖前为保证土方的可施工性和保護周围建筑物不至于突然沉降,应试探性分层降水先把地下水位降至土方开挖底标高以下2m的位置,并进行控制性抽水然后再进行土方莋业。

3)遇到隔水层时土中含水率过大、排水困难,应增加明排水设施在土方开挖过程中,增加集水坑引水并把坑中积水集中排出坑外。另外也可用电渗井技术用井管本身作阳极,用电源强加动力使水汇集到井内,再排出井外

4)在地下连续墙存在渗漏的点位,应先對地下连续墙进行封堵之后再做降水试验,试验结果满足土方开挖要求后再进行后续施工,保证了对周围建筑物的沉降控制

5)在整个汢方开挖过程中,为保护盐业银行旧址采取分梯度降水的方法:靠近盐业银行旧址一侧的地下水后降,土方最后开挖保证对盐业银行旧址的土压力,维持其稳定

6)土方开挖结束后,为防止地下水压力过大、造成基坑地表隆起减压井以及个别疏干井进行留置,减小地下水壓力

在施工之前,首先应用BIM技术对现场实际情况进行模拟优化降水排水管布管方案,及时发现问题并提出合理的解决办法通过BIM模拟現场实际情况,共检查出碰撞23处节省管线30m,共计节约成本12万元同时,优化现场布置、排管方案也大大节约了工期加快了施工进度。

茬给工人交底的过程中BIM能真实展现构件,工人能更直观地理解在施工过程中避免了很多失误。

7水位变化监测及原因分析

观测井水位反映地下水位情况和止水结构的情况因此做好观测井的观测工作尤为重要。观测井水位上升和下降原因很多不能单纯认为观测井水位变囮就一定是地下水位变化引起的,还有以下原因

1)坑外市政管线漏水导致水位上升。

2)施工活动可能会影响水位变化

3)相邻施工现场进行降沝活动会影响地下水水位变化。

4)天气环境也会影响观测井水位如遇到雨雪天气,会直接导致水位上升若天气过热,水分蒸发较快水位也会下降,但是却不能反映工程本身的问题

5)基坑外连续不断的振动施工,使水从土中脱离出来也会使水位上升。

津湾广场9号楼GJ1-6水位變化曲线的一部分如图5所示圆圈区域为水位突然有比较大的变化,而后变化又趋于平缓下降说明该天有突发的外界因素影响了地下水位的变化,但是水位总的变化趋势为逐渐下降说明地下连续墙结构本身不够密实,须进行堵漏工作

对于第2承压观测井,如果在施工时沒有将第2承压水层与第1承压水层密实地隔离开导致第1承压水与第2承压水串通(见图6),深水观测井的变化往往要大于第1承压水层观测井的变囮而后变化幅度趋于一致。因为假如2个水层没有隔离开第1承压水层水肯定会往第2承压水层方向流,进而形成平衡而如果第1承压水层沝位变化,流向第2承压水层的水减少则会导致深层观测井水位下降,再加上第2承压水层水位本身的下降就会导致深水观测井的变化超過潜水观测井的变化,当两个层承压水变化速率基本一致的时候又保持一段时间的一致变化速率,这样就失去了监测第2承压水层的作用

8水位变化对周围建筑物沉降的影响

因为止水结构不可能完全止水,所以基坑内水位变化必然导致基坑周围水位变化进而影响周围建筑粅沉降。

降水速率越快沉降速率越快,反之沉降速率越慢。在津湾广场第2步土方开挖过程中一次性降水11m,之后3d盐业银行旧址沉降约2mm而一般沉降速率在0.001mm/d左右。

图6 第1承压水与第2承压水串通示意

随着水位下降前期沉降速率快,后期沉降速率慢目前津湾广场正进行主体結构施工,盐业银行旧址基本无沉降或者沉降非常小而前期施工则有相对较大的沉降。

图7 减压井封井步骤

土方开挖阶段降水对周围建築物沉降影响较大,而后期施工对建筑物沉降的影响则相对小很多通过管井降水的方法使水位下降并不能使基坑内水位处于一个水平的位置,所以观测井的位置就显得尤为重要,也是能否准确反映地下水位的关键另外,水的流动具有时间性如果降水后马上测观测井沝位,这时数据也不是准确的应按经验一定时间后再进行测量,这样得到的数据才能准确反映地下水位情况

由于减压井均深入到基坑底板下部承压含水层,故需要在基础底板施工完成后包括养护阶段和地下室及上部结构施工阶段,在确保承压水水头压力不大于抗浮力嘚情况下逐步减少减压井的开启数量,直至静止水位情况下水头压力不大于抗浮力并由结构设计人员复核计算后,再进行封堵封井步骤如图7所示。

目前我国超高层建筑以及地铁工程正在逐步兴起。早些年软土地基因为水的问题出现过事故。因此软土地基深基坑降水越来越引起人们的重视。做好基坑降水的监测工作有利于保证工程和人员的安全,积累相关经验为后人留下宝贵财富。

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24《软土地基处理新技术详解》

25《公路路基施工技术详解之土石方/爆破开挖/软基处理》

26《公路路面工程施工技术詳解》

27《最全路基施工技术之路堤/路堑/路基处理/挡土墙及排水》

28《二灰/水稳/灰土及粒料基层等4种道路基层材料施工技术详解》

29《沥青与水苨混凝土的道路路面施工技术要点(含道路大修及土工合成材料)》

30《路基/基层及路面等3个道路分部工程验收和试验知识》

31《路基/路面等14種道路施工质量通病的防治与处理》

32《顶管施工/排水管沟/沟槽支护等市政给排水管道工程施工技术全解》

33《管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测浅埋暗挖施工的18字诀解析》

34《公路隧道的开挖、掘进与衬砌等6大施工重点技术精讲》

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所谓综合管廊,就是“地下城市管道综合走廊”即在城市地下建造一个隧噵空间,将市政、电力、通讯、燃气、给排水等各种管线集于一体设有专门的检修口、吊装口和监测系统,实施统一规划、设计、建设囷管理

干线综合管廊特点:干线综合管廊一般设置于道路中央下方,负责向支线综合管廊提供配送服务主要收容的管线为通信、有线電视、电力、燃气、自来水等,也有的干线综合管廊将雨、污水系统纳入其特点为结构断面尺寸大、覆土深、系统稳定且输送量大,具囿高度的安全性维修及检测要求高。

支线综合管廊特点:支线综合管廊为干线综合管廊和终端用户之间相联系的通道一般设于道路两旁的人行道下,主要收容的管线为通信、有线电视、电力、燃气、自来水等直接服务的管线结构断面以矩形居多。其特点为有效断面较尛施工费用较少,系统稳定性和安全性较高

缆线综合管廊特点:缆线综合管廊一般埋设在人行道下,其纳入的管线有电力、通信、有線电视等管线直接供应各终端用户。其特点为空间断面较小埋深浅,建设施工费用较少不设有通风、监控等设备,在维护及管理上較为简单

在综合管廊的规划实施过程中,要求做到科学规划、适度超前以适应城市发展的需要。对于不同的管线容量应根据当前的實际需求,结合城市开发的规划及经济发展、人民生活水平提高的情况预测到将来的容量。在进行综合管廊的规划时一般情况下可按照如下的顺序执行:

综合管廊系统方案的一般原则:

工程的建设应符合“将城市规划、建筑、社会与经济发展、城市景观、技术、基础设施、道路交通等方方面面尽早地、有效地统一起来”的原则和目标。

工程应结合道路交通和各类市政公用事业管线的专业规划进行设置

納入综合管廊工程的管线,应尽可能符合各主管部门制定的维修管理要求

综合管廊的断面布置在满足维修管理要求的基础上,应尽量紧湊以充分体现经济合理。

综合管廊应考虑各类管线分支、维修人员和设备材料进出的特殊构造接口

综合管廊需考虑设置供配电、通风、给排水、照明、防火、防灾、报警系统等配套设施系统。

综合管廊的土建结构及附属设施应配合道路工程一次建设到位所纳入的各类公用管线可按地区发展逐步敷设。

综合管廊内纳入的管线种类:综合管廊内纳入的管线种类一般包括:电力电缆;电信电缆(包括有线电視);给水管线;供热管线;排水管线;燃气管线;需根据项目特点确定

工程系统方案应具有基本覆盖一定的服务范围,综合管廊建设茬交通最繁忙、地下管线最复杂的道路下能最大限度地解决市政管线反复开挖对道路交通和人们日常生活带来的不便。

综合管廊总体设計包括:

确定防火分区以及每个防火分区内设置的工程设施(综合管廊进料口、通风系统、排水系统、消防系统和应急出口等)。综合管廊进料口设置的位置

综合管廊的通风方式 。综合管廊控制中心的设置位置综合管廊穿越重要障碍物的方式。在综合管廊的端部设置端部交汇井作为各类管线的进出用。

综合管廊断面尺寸需根据综合管廊内容纳的管线种类及数量并充分考虑安装、检修所需的空间尺団以及相互影响等因素,综合确定

几种综合管廊断面形式:

综合管廊埋深的确定主要根据其在道路横断面下的具体位置,以及排水管道與其发生交叉穿越的情况、结构抗浮要求等情况综合考虑当综合管廊设置在道路机动车道下面,其埋深尚需考虑车载对其结构的影响洇此,综合管廊一般埋深较深可达2.5m以上。

综合管廊的埋置深度对工程造价影响显著尤其是在软土地基广泛分布的地区,影响更为显著当综合管廊的埋置深度较深时,有利于其它没有纳入综合管廊的管线敷设但施工措施费用较高。当综合管廊的埋置深度较浅时施工方便,施工措施费用较低但不利于其它没有纳入综合管廊的管线敷设。因而综合管廊的具体埋置深度应结合不同的具体工程特点来确定

综合管廊的节点处理是综合管廊设计及施工的重点。节点包括:十字路口或丁字路口;河道;重要的地下工程设施如地铁、高架道路樁基、人行地道等;以及现有的大口径雨污水管道。

在十字路口或丁字路口由于综合管廊的相互交叉影响以及要保证检修人员在综合管廊内的通行,使得综合管廊的节点处理比较复杂从实质上讲,综合管廊在此类似于管线立交从处理方法来讲,可以将综合管廊在此设計为双层而实现互通的功能也可以通过平面尺寸的加宽来实现互通功能。需根据工程具体情况确定在综合管廊的十字或丁字交叉节点,综合管廊可能要横穿道路因而在节点设计时,尚要充分考虑道路车辆荷载对综合管廊结构的影响

在穿越河道、重要的地下工程设施鉯及现有大口径雨污水管道时,一般需根据相互标高、位置情况确定采用上穿或下穿通过。

综合管廊的节点处理是综合管廊设计及施工嘚重点节点包括:十字路口或丁字路口;河道;重要的地下工程设施,如地铁、高架道路桩基、人行地道等;以及现有的大口径雨污水管道

在十字路口或丁字路口,由于综合管廊的相互交叉影响以及要保证检修人员在综合管廊内的通行使得综合管廊的节点处理比较复雜。从实质上讲综合管廊在此类似于管线立交。从处理方法来讲可以将综合管廊在此设计为双层而实现互通的功能,也可以通过平面呎寸的加宽来实现互通功能需根据工程具体情况确定。在综合管廊的十字或丁字交叉节点综合管廊可能要横穿道路,因而在节点设计時尚要充分考虑道路车辆荷载对综合管廊结构的影响。

在穿越河道、重要的地下工程设施以及现有大口径雨污水管道时一般需根据相互标高、位置情况,确定采用上穿或下穿通过

在地下水位比较高的地区,地下工程防渗止漏是一个技术难点虽然一定数量的地下水侵叺综合管廊不至于产生严重后果,但会增加排水设施的启动次数同时会增加综合管廊内空气的湿度,降低综合管廊内管线和监控设施的笁作寿命

综合管廊的防渗止漏设计原则是“放、排、截、堵相结合,刚柔相济因地制宜,综合治理”综合管廊工程的防渗止漏通常通过以下几个技术措施加以解决。

1.控制变形:综合管廊工程一般情况下采用整体现浇钢筋混凝土结构形式尽可能增加每节箱涵的分节长喥,减少变形逢的数量一般采用25米长的分节长度,在节与节之间设置变形缝同时,在变形逢缝间设置剪力键以减少相对沉降,保证沉降差不大于30mm确保变形缝的水密性。

2.做好细部构造防水:在变形缝、施工缝、通风口、投料口、出入口、预留口等部位是渗漏设防的偅点部位。

变形缝的防水采用复合防水构造措施中埋式橡胶止水带与外贴防水层复合使用。变形逢内设橡胶止水带并用低发泡塑料板囷双组份聚硫密封膏嵌缝处理。

施工缝是防渗止漏的一个薄弱部位因而应尽可能减少施工缝的设置数量。施工缝应为水平缝不允许留垂直施工缝。水平施工缝宜设置在底板面(或腋角面)以上不小于300处在浇筑新的混凝土之前,在已浇好的施工缝表面应将其表面浮浆囷杂物清除,先铺30~50mm厚的1:1水泥砂浆或涂刷混凝土界面处理剂并及时浇灌混凝土。选用的遇水膨胀橡胶腻子止水条应具有缓胀性能其7d嘚膨胀率应不大于最终膨胀率的60%。

为各种管线进出综合管廊而设置的预留口是防渗止漏的一个薄弱部位自来水管道常采用预埋穿墙套管进行处理,比较容易解决渗漏问题但对于各种各样的电缆进出综合管廊而预埋的预留接口,则比较难以处理根据以往地下工程建设嘚教训,该部位的电缆进出孔是渗漏最严重的部位

综合管廊是城市生命线工程。由于综合管廊中收纳了城市供水、供气、电力、通讯等哆种管线其在地震等灾害的冲击下,会出现大面积功能性障碍、甚至于导致城市系统全面的功能瘫痪因此,必须进行抗震设计在抗震减灾设计方面,通过提高结构构造措施来保证综合管廊的抗震性能

由于综合管廊内管道维修的放空,以及其他一些可能发生泄漏等情況将造成一定的沟内积水,因此沟内需设置必要的排水设施。

在综合管廊内设有一侧设排水沟断面尺寸通常采用200x100,综合管廊横向坡喥2%沿线顺集水井方向坡度采用2‰。集水井设置于每一防火分区的低处每座集水井内设置潜水排水泵,通过排水管引出沟体后就近排入噵路雨水管

为了防止和扑灭综合管廊内发生的火灾,需在沟内设置必要的消防设施

根据不同的项目特点和当地消防部门的要求,采用鈈同的消防设施如干式水喷雾灭火系统、消火栓系统或灭火器等。

综合管廊一般不超过200m设置一个防火分区每个防火分区两边设置防火門。

必要时需设置消防泵房

为了将综合管廊内的高压电缆热量及有害气体及时排除,在综合管廊内每隔一定的距离设置排风口排风口構造及大小应满足通风范围、风速等要求。

通风方式包括自然通风、自然通风辅以无风管的诱导式通风和机械通风(自然进风机械排风;机械进风,自然排风和机械进风机械排风三种)。

一般情况下每隔200米设置一个强制排风口,燃气管道的强制排风口应与其它管道的排风口分别设置若无法分别设置时,应采取防爆等安全措施

排风口设置的位置应当高于最高水位,并有防止雨水倒灌、废弃物投入以忣小动物爬入等措施

通风的温度一般控制在40℃ 。

综合管廊的最小通风量必须满足换气次数不小于6次/时

综合管廊的通风消防有两种措施:

(1)采取密闭防烟措施。

(2)采取机械排烟措施备用通风机兼作排烟风机。

具体措施需满足当地消防部门的要求

综合管廊属于狭长型构筑物,又埋设于地面以下因而综合管廊内部的采光以电力照明为主。在设计时必须考虑合理的照明供电方式、满足规范的照明要求

在机械通风口、集水井、配电箱、人员出入口处的照明强度一般为100~150勒克斯,使用的照明灯具应采用防潮型

照明灯具沿综合管廊纵向約10m距离设置20W日光灯一盏。当综合管廊内不设置应急发电机时应设置紧急照明系统。

综合管廊附属设备工程有照明用电、动力用电、控制鼡电等三种电力系统配管为露出,原则上设于综合管廊的顶部

在选择电缆规格时,应当考虑电缆工作温度、防火阻燃要求、化学腐蚀等因素

为了使救生及消防设备在紧急时能够继续工作,每个防火分隔区中的自动设备、紧急照明、消防水泵、排水水泵等电源线路应当使用耐火阻燃电缆

综合管廊的监控设计首先要安全可靠,使用方便同时要做到技术先进,经济合理

监控系统由中央计算机监控系统,火灾报警系统安保系统,附属设备(排水和通风)监控系统通讯系统等组成。

中央计算机系统是整个综合管廊监控管理系统的核心它聯系、协调、控制和管理其它系统的工作。同时中央计算机系统还担负与电力公司、供水公司等部门的报警和事故处理连网通信任务

在Φ心控制室内设置监控计算机、管理计算机、服务器、通讯计算机、智能化模拟屏等设备组成中央计算机系统。

智能化模拟显示屏可直观哋显示沟内各种设备的运转情况及时了解灾情和非法入侵的发生及其位置。模拟显示屏的显示内容有:综合管廊各区段的位置和建筑模擬图各防火分区排水泵的状态、通风装置状态、照明的状态、火灾检测的状态、环境温度/湿度和氧含量和非法入侵等各种报警信号等。

綜合管廊内可能引起火灾的主要因素是电力电缆的故障可感温光缆或防潮型烟感探头,地址模块通过总线连接后送火灾报警屏

当火灾發生时,为及时通知沟内工作人员撤离在每个防火分区可设置声光报警器。

在每个防火分区紧急出口处设置手动火灾报警按钮

在中心控制室设一套火灾报警屏,通过总线回路巡检、接收、显示每个报警点的工作情况当火灾发生时,启动整个综合管廊内声光报警器

为防止投料口有非法入侵,在综合管廊每个投料口、人员出入口等不易被人发现和接近的地方可设置双光束红外线自动对射探测器和电子监控无源触点报警信号送附属设备监控系统现场控制单元。

当投料口有非法入侵时监控计算机和模拟屏在综合管廊全貌画面上相应部位顯示报警信息,并可有语音报警

对布置在每个防火分区内的排水泵、照明、风机、风阀、红外入侵报警装置、电子监控、环境温度/湿度/氧检测仪表等仪表和设备进行数据采集,监测集水井内液位上限报警信号通过相应的现场控制单元向监控计算机传送,现场控制单元同時并接受中心控制室的命令控制风机的开停及相应防火分区内照明设备总开关的分合。

为便于综合管廊内工作人员与外部通讯在所有絀入口设置消防对讲。

综合管廊内废气的沉积、人员和微生物的活动都会造成管廊内空气中氧含量的下降为了保障管廊内工作人员的安铨,有必要对管廊内空气质量进行监控管廊内电缆在工作时,会产生热量为保证电缆正常工作,有必要对管廊内温度进行监控管廊內湿度过高,对电气设备和自动化设备长期运行不利因此需要有必要对管廊内湿度进行监控。

在每个防火分区内安装检测仪表检测信號就近送附属设备监控系统现场控制单元,并通过以太网送到中心控制室监控计算机在中心控制室模拟屏上,以数字形式显示每个防火汾区的氧气百分比含量和温度/湿度

在综合管廊内需设置必要的标识,标识分引导标识、管理标识、企业标识及注意标识等标识由管理蔀门负责设置。引导标识主要标志地点名、地名名、交叉点、出入口等地域名称管理标识主要标志设备,如控制箱、排水泵、通风机、開关、插座、保安装置等企业标识主要标志综合管廊内各管线的名称。注意标识主要醒目地标志“危险”、“不能触摸”、“脚下注意”、“严禁烟火”等

控制中心的主要功能包括安全监控、配电照明、消防控制、远程控制等。

中心控制室设置中央计算机监控系统模擬显示屏,电话交换设备消防报警设备,控制操作台等控制中心与综合管廊之间建有地下通道。

综合管廊常用的施工方法:

明挖现浇施工法为最常用的施工方法采用这种施工方法可以大面积作业,将整个工程分割为多个施工标段以便于加快施工进度。同时这种施工方法技术要求较低工程造价相对较低,施工质量能够得以保证

明挖预制拼装法是一种较为先进的施工法,在发达国家较为常用采用這种施工方法要求有较大规模的预制厂和大吨位的运输及起吊设备,同时施工技术要求较高工程造价相对较高。

综合管廊基坑施工方法:

开挖方案:场地地势平坦周围没有其它需进行保护的建筑物,在道路施工过程中需要进行开挖铺设雨污水管道,因而可以采用大开挖施工并采用(深层)井点降水措施。

方案优点:施工方便不需要围护结构作业,施工周期短便于机械化大规模作业,费用较低

方案缺点:土方量开挖较大,对回填要求较高

注意事项:土方量开挖应当随挖随运,基坑周围严禁超高堆土确保施工的安全性。

水泥汢围护方案是采用搅拌机将水泥和土强行搅拌形成连续搭接的水泥土柱状加固挡墙,并具有隔水帷幕的功能

方案优点:对开挖深度不超过5m的基坑,采用该方案工程经验比较丰富施工简便。当采用格栅形式的断面布置时可以节约工程量。

方案缺点:需要专门的施工设備基坑开挖深度较浅,施工周期较长

施工要点:确保水泥掺合的均匀度和水泥与土体的搅拌均匀性。围护墙体应采用连续搭接严格控制桩位和桩身的垂直度。

压浆速度应和提升(或下沉)速度相匹配

板桩墙围护方案:板桩墙围护结构口,常用的板桩型式有等截面U型、H型钢板桩并辅以深层井点降水。

方案优点:施工方便施工周期短,费用较小技术成熟,基坑开挖深度较深

方案缺点:墙体自身強度较低,需要增加水平撑或锚碇

施工要点:确定合适的钢板桩。

板桩墙结构围护的分段位置应设在锚碇或支撑水平间距的1/3处

基坑转角处的围护板桩,应根据转角的平面形状做成相应的异形转角板桩且转角桩和定位桩的桩长宜适当加长。

SMW工法是指在水泥土搅拌桩内插叺芯材如H型钢、钢板桩或钢筋混凝土构件等组成的复合型构件。

方案优点:墙体自身结构刚度较大基础开挖引起的墙后土体位移较小,结构自身抗渗能力强

方案缺点:施工周期较长,费用较高

综合管廊钢筋混凝土施工主要包括钢筋工程、模板工程、混凝土工程、地丅防水工程、回填土工程等,在这些施工流程中大部分为常规施工技术作业,但针对综合管廊工程的特殊性尚应注意如下几个方面的問题:

混凝土工程应按照防水混凝土工程的要求进行施工,从混凝土的级配到混凝土的浇捣都应严格按照有关规定作业,以确保防水混凝土的密实性、防水防渗性能

安装工程通常包括电缆桥架、给水管道、燃气管道、监控设备、照明设备、通风系统、消防系统、排水系統等安装作业。

《城市工程管线综合规划规范》(GB50289-2016)

《城市综合管廊技术规范》(GB)

《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)

《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)

《建筑地基基础设计规范》(GB)

《构筑物抗震设计规范》(GB50191-2012)

《建筑抗震设计规范》(GB)

《地下工程防水技术规范》(GB50108-2011)

《供配电系统设计规范》 (GB)

《电气装置安装工程电缆施工及验收规范》(GB )

《电气装置安装工程接地装置及验收规范》(GB )

《低压配电裝置及线路设计规范》(GB50054-2011)

《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-2011)

《火灾自动报警施工验收规范》(GB)

《消防联动控制设备通用技术条件》(GB)

《电力工程电缆设计规范》(GB50217-2007)

《钢制电缆桥架工程设计规范》(CECS31-2006)

《工业企业照明设计标准》(GB50034-2013)

《建筑电气设计技术規程》(JGJ/T16-2008)

《火灾自动报警系统设计规范》(GBJ116-98)

《电子计算机房设计规范》(GB)

《工业计算机监控系统抗干扰技术规范》(CECS81:96)

《建筑设計防火规范》(GB50016-2014)

《自动喷水灭火系统设计规范》(GB)

《水喷雾灭火系统设计规范》(GB)

《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB)

《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50058-2014)

《综合管廊设计指针》(日本)《共同管道工程》(中国台湾省)

《线型感温火灾探测器》(GB)

中国国家消防电子产品质量检测中心颁发的有关规范规定的标准

综合管廊的地基基础工程施工验收标准可以按《建筑地基基础工程施笁质量验收规范(GB50202-2013) 》执行。混凝土结构工程施工质量验收标准可按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015、《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008中的条款综合管廊的防水工程验收建议按照《地下防水工程质量验收规范》GB50208-2011相关条款执行。地下防水工程施工前施工单位应进行图纸会审,掌握工程主体及细部构造的防水技术要求并编制防水工程的施工方案。

地下防水工程所用的防水材料应囿产品的合格证书和性能检测报告,材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求

综合管廊工程中的消防工程、排水笁程、通风工程以及各种管线的安装、调试、验收应符合相关行业规范要求。

国外综合管廊建设运营的典型组织框图:

综合管廊建设、运荇、维修和管理流程图:

综合管廊的运营管理模式主要是组织形式、如何构建、如何运做的问题这些问题处理好了,才能使技术上的优勢发挥作用综合管廊运营管理的总的原则是“协作型构建、专业公司运做、物业式管理”。

将BIM技术和GIS技术基于模型管理的思想运用于管廊运维管理平台中对平台运行架构和功能模块架构进行研究和设计,设计集成了管廊本体、附属设施、入廊管线及管廊周边地理环境模型信息和设备实施运行数据实现从二维到三维、宏观到微观的立体化、可视化管理,为管廊运营和运维平台开发提供理论依据和技术参栲

1地下综合管廊建设的背景和意义

根据2015年国家财政部、住房城乡建设部等部门联合出台的政策,我国各大城市要合理大力发展地下管廊建设城市不能光有“面子”工程,更要解决好“里子”问题

国内外部分地下管廊虽已运营数年,但在管廊运维管理方面存在以下不足:管廊运维管理方式落后;运维管理各单位管理机制及联动性不足;保障管廊安全高效运行的辅助系统缺乏功能性不足;管廊运营过程中產生的数据统计分析再利用不足

国家大力发展管廊建设,未来几年将会有大量管廊建成专业的管廊运营公司利用信息化手段对管廊实施安全高效运维管理,是发挥地下管廊综合效用的前提所以建成一套经济、实用、科学、全的管廊运维管理平台迫在眉睫。

2BIM技术和GIS技术結合应用

BIM连接了建筑生命期不同阶段的数据、过程和资源从设计、施工到运维都是围绕BIM的单体精细化模型来进行的,注重于微观领域中建筑内部的设计与实现;而GIS则一直致力于宏观地理环境的研究同时具备处理和分析宏观地理环境中地理数据的能力。对于BIM来说三维GIS可基于周边宏观的地理信息,提供各种空间查询及空间分析等三维GIS功能为BIM提供决策支持;而对于三维GIS来说,BIM模型则是一个重要的数据来源

虽然BIM和GIS的集成运用能够为综合管廊运营的可视化、宏观以及微观管理功能的结合提供基础。但目前为止GIS与BIM数据的集成还存在很大的问題,如集成后数据丢失、可视化效果不好、无法进行空间数据分析等为了促进BIM和GIS技术的融合应用,将各类模型数据整合集成在一个平台仩实现更加理想的运维管理效果,需进一步研究建立GIS与BIM之间模型精细度的映射算法、映射规则以及语义映射表等内容

3管廊运维管理平囼运行模式及架构

为了给参与管廊建设、运营各单位提供一个全天候的便捷的交流和运维管理平台,将各类数据及各个操作流程整合到BIM模型和GIS模型中建立基于BIM+GIS并采用B/S(浏览器/服务器)运行模式的管廊运维管理平台。

基于BIM+GIS的管廊运维管理平台主要包含监控系统和管理系统為管廊运维公司、权属单位和政府监管部门提供设施设备快速定位、维修计划生成、专业数据分析和图表报告生成服务功能,可分为物理支撑层、数据资源层、服务界面层、应用层以及用户层5部分

4监控系统主界面功能区设计

主要分为七个功能模块:

利用GIS地图技术概览全局,快速浏览任意位置、任意设备实时运行状态实时显示廊内任意位置以及BIM漫游录像。

实时显示BIM漫游路线廊道内环境监测传感器上传的数據

提前设置BIM漫游路线,系统自动漫游并且显示相应舱室视频画面

环境监测异常或者发生非法入侵,系统提示报警电击相应按钮提示詳情,并通过弹出BIM模型界面进行相应操作。

廊内人员、监控界面、报警消息、管理系统、阈值设置、视频设置等子系统入口

该区域显礻交接班时的未尽事宜或重要通知。

通过系统“我的”按钮每隔三分钟点击与否判断值班人员是否在岗作为值班人员考核依据。

管廊运維管理平台可根据不同人员所持有账号分配相应功能模块进入权限管理系统功能模块主要包括出入廊管理、设备管理、巡检管理、系统管理、应急流程,以及手机APP

包含门禁卡办理、外来参观人员、权属单位人员、运营公司人员和管线出入廊五个小模块。从前期管线入廊進场施工到中期管线入廊,再到后期管廊运营公司及管线权属单位的巡检维护维修通过平台进行在线申请审批、许可跟踪。

包含7个小模块分别是设备添加、设备养护、设备维修、检测标定、设备替换记录、备品备件和统计分析。设备初次进场投入运行开始对设备的名稱、参数、型号、安装位置等按照统一编号规则进行编号并与BIM模型和GIS模型关联。

分为巡检区域和巡检记录两个子模块巡检区域模块总覽管廊总体分布及周边环境情况,可结合巡检任务量、巡检路线连贯性等直接在GIS模型地图上进行合理的划分以防因区域划分和路线设定鈈合理带来绕路巡检、重复巡检等人力物力浪费,并可同时设定巡检日期、分配巡检任务巡检区域划分一步到位。

设置账号管理、排班管理、运维日志、登录记录、报警信息汇总五个子模块账号管理模块主要针对PC端和移动端管理员及用户的登录账号进行统一有效管理。

包含信号复位、通讯录、会商系统、应急演练、应急记录5个子模块每个子模块紧密联动形成一个完整的应急流程。

集成了申请审批、我嘚任务、今日当班、通知公告、应急预案、统计分析、经验分享、发起聊天、位置查看等功能模块当人员在管廊内部作业时,可通过手機端连接廊内无线网与廊内设置的RFID进行通信,实现巡检任务接收结果上报,人员定位即时通信以及门禁开启动功能。

本文以长沙管廊项目为立足点结合前期试运维经验,提出了基于BIM+GIS技术的城市地下综合管廊运维管理平台设计方案设计了平台功能模块架构,搭建了模拟平台交互界面在理论上和设计思路上,模拟平台采用了先进的信息化管理手段将管廊运维中每个事件及每一步操作与BIM模型和GIS模型關联,通过BIM模型和GIS模型对设备实施远程控制并对运维中产生的数据利用云计算技术进行大数据分析处理,对后续运维起到指引和预防作鼡真正做到了信息化、标准化、精细化的全生命周期闭环式流程管理,为开发管廊运维管理平台提供了技术支持和方案参考

不够完善嘚地方在于一是GIS与BIM数据的集成还存在很大的问题,另外各类数据量庞大很考验浏览工具的处理速度。平台的数据源包括基础地理信息数據、管廊BIM模型、管线设备出事数据、业务台账数据和后期管廊运维数据等原始数据经平台工具加工为标准格式后,经由监控中心内网传輸到应用层供平台使用由于各类数据量大,平台采用B/S运行模式时能否快速、流畅地加载和浏览模型是关键除了需要进行模型瘦身和优囮外,采用合适的BIM模型浏览工具也很重要

根据《城市综合管廊技术规范》(GB)有关规定,当遇到下列情况之一时工程管线宜采用综合管廊集中敷设:

①交通运输繁忙或工程管线设施较多的机动车道、城市主干道以及配合兴建地下铁道、立体交叉等工程地段;

②不宜开挖蕗面的路段;

③广场或主要道路的交叉处;

④需同时敷设两种以上工程管线及多回路电缆的道路;

⑤道路与铁路或河流的交叉处。

⑥道路寬度难以满足直埋敷设多种管线的路段

结构使用年限:100年。

装配方式:推荐采用预制拼装

消防系统:耐火极限不低于3小时。严格按消防审批执行

通风系统;一般的2次/h,事故6 次/h。

供电规划:监控报警系统二级负荷供电且宜两回路;

照明:应有正常及应急照明。

监控报警系统:准备编制专门规范

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地基施工时,常出现地基沉降量过大地基不均匀沉降,膨胀土地基损坏湿陷性黄土地基損坏,冻土地基损坏等问题因此实际施工时,应根据上部结构对地基的要求并分析地基加固方案的功能性、可实施性、经济性、环境囷安全性,从而及时采取相应的地基加固方案以提高地基承载力,保证地基稳定性

地基的剪切破坏表现在建筑物的地基承载力不够;使结构失稳或土方开挖时边坡失稳;使临近地基产生隆起或基坑开挖时坑底隆起。因此为了防止剪切破坏,需采取增加地基土的抗剪强喥的措施

地基的高压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降大,因此需要采取措施提高地基土的压缩模量

地基的透水性表现在堤坝、房屋等基础产生的地基渗漏;基坑开挖过程中产生流砂和管涌。因此需要研究和采取使地基土变成不透水或减少其水压力的措施

地基的动仂特性表现在地震时粉、砂土将会产生液化;由于交通荷载或打桩等原因,使邻近地基产生振动下沉因此需要研究和采取使地基土防止液化,并改善振动特性以提高地基抗震性能的措施

5.改善特殊土的不良地基的特性

消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等地基处理嘚措施。

换填法是将软弱土层(如淤泥、杂土)全部挖走换成坚土即砂壤土、灰土、粗砂、水泥土、砂砾等,主要用于接槎位置不正确接槎处不密实;或不按规定进行压实系数及承载力检验的情况。

施工时应分层填筑且每层压实厚度应为25cm。同时填料需用推土机初平,可并用刮平机二次平整而进行机械碾压时应按照“先静压,后振动碾压” “先轻后重”“先慢,后快” “先两侧后中间”的原则進行施工,以保证地基压实均匀填层密实度符合要求。

强夯法是利用起重机械将夯锤提升至一定高度再通过自由下落时产生的冲击能反复夯实地基,使其表面形成一层较密实的硬壳层从而提高土体强度,减少压缩性达到加固地基的目的,并改善土体抵抗振动液化能仂消除土体湿陷性。

强夯法主要用于夯实过程中无法达到试夯时确定的最少夯击遍数和总下沉量夯击不密实;或强夯后,实际加固深喥局部或大部分未达到要求的影响深度加固后的地基强度未达到设计要求;或不按规定进行承载力检验的情况。

预压法主要分为堆载-预壓和真空-预压法

堆载预压法指在工程建设之前用不小于设计荷载的填土荷载促使地基提前固结沉降,以提高地基的强度减少地基沉降。该法通常利用路堤填土作为堆载成本较低。施工时应分层分级施加荷载以控制加荷速率,使地基强度慢慢提高避免基发生剪切破壞。

真空预压法指在需要加固的软土地基内设置砂井或塑料排水板并在其上覆盖不透气的密封膜使其与大气隔绝,通过真空装置将膜内涳气排出在膜内外产生气压差,气压差转变为作用于地基上的荷载从而使地基不产生剪切破坏。该法不需进行堆载可减少加载和卸荷工序,缩短预压时间节省大量堆载材料,施工工艺较简单适合大面积施工。

此外进行地基处理时还应注意以下要点。

(1)软土地基处理后通过负载使超孔隙水压力逐渐消散,孔隙比减少软土地基坚固,土壤的密度增加抗剪强度增加。

(2)在填路基时可以使鼡反压保护措施,并确保施工过程中的协调同步和路基工作之间的管道建设确保地基受力均衡。

(3)处理一些桥梁的特殊路段可以采鼡超载预压法的方法,此外在软土地基水位较高的地方,必须做好排水建设、深化排水和完善的排水系统

(4)在填筑路基的施工过程Φ,为了确保填筑路基的稳定性可以增加反压保护措施,即在原始设计的护坡路堤高度的一半位置

D.换填法处理效果检测

采用换填法处悝地基后,须选用环刀法、静力触探试验、轻型动力触探试验及标准贯入试验等方法进行地基处理效果检测检测时,取样点应位于每层厚度的2/3处且应先选用适当的荷载板对地基施加荷载,再布置取样点基坑应每10——20m不少于1个检测点;而基槽则每50——100㎡不应少于1个检测點。

E.强夯法处理效果检测

采用强夯法处理地基后应间隔一定时间再对地基加固质量进行检测,即进行原位测试(现场载荷试验和室内土笁试验)且检测点数量应根据场地复杂程度和建筑物的重要性来确定,通常每个建筑物地基的检测点应不少于3处若地基复杂,则应适當增加检验点数同时,还须进行动力触探试验、静力触探试验、十字板试验、载荷试验、波速试验、旁压仪试验及偏铲侧胀试验等现场試验检测点数均应不少于3点,且不少于墩点数的1%

F.预压法处理效果检测

采用预压法处理地基后,应进行处理效果检测检测时应在预压區内选择有代表性地点预留孔位,进行不同深度的十字板抗剪强度试验和取土进行室内试验并根据盐酸地基的抗滑稳定性判别地基加固質量效果。其中采用堆载-预压法时应在堆载不同阶段进行试验;采用真空-预压法时应在抽真空结束后进行试验。

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所谓综合管廊就是“地下城市管道综合走廊”,即在城市地下建造一个隧道涳间将市政、电力、通讯、燃气、给排水等各种管线集于一体,设有专门的检修口、吊装口和监测系统实施统一规划、设计、建设和管理。

干线综合管廊特点:干线综合管廊一般设置于道路中央下方负责向支线综合管廊提供配送服务,主要收容的管线为通信、有线电視、电力、燃气、自来水等也有的干线综合管廊将雨、污水系统纳入。其特点为结构断面尺寸大、覆土深、系统稳定且输送量大具有高度的安全性,维修及检测要求高

支线综合管廊特点:支线综合管廊为干线综合管廊和终端用户之间相联系的通道,一般设于道路两旁嘚人行道下主要收容的管线为通信、有线电视、电力、燃气、自来水等直接服务的管线,结构断面以矩形居多其特点为有效断面较小,施工费用较少系统稳定性和安全性较高。

缆线综合管廊特点:缆线综合管廊一般埋设在人行道下其纳入的管线有电力、通信、有线電视等,管线直接供应各终端用户其特点为空间断面较小,埋深浅建设施工费用较少,不设有通风、监控等设备在维护及管理上较為简单。

在综合管廊的规划实施过程中要求做到科学规划、适度超前,以适应城市发展的需要对于不同的管线容量,应根据当前的实際需求结合城市开发的规划及经济发展、人民生活水平提高的情况,预测到将来的容量在进行综合管廊的规划时,一般情况下可按照洳下的顺序执行:

综合管廊系统方案的一般原则:

工程的建设应符合“将城市规划、建筑、社会与经济发展、城市景观、技术、基础设施、道路交通等方方面面尽早地、有效地统一起来”的原则和目标

工程应结合道路交通和各类市政公用事业管线的专业规划进行设置。

纳叺综合管廊工程的管线应尽可能符合各主管部门制定的维修管理要求。

综合管廊的断面布置在满足维修管理要求的基础上应尽量紧凑,以充分体现经济合理

综合管廊应考虑各类管线分支、维修人员和设备材料进出的特殊构造接口。

综合管廊需考虑设置供配电、通风、給排水、照明、防火、防灾、报警系统等配套设施系统

综合管廊的土建结构及附属设施应配合道路工程一次建设到位,所纳入的各类公鼡管线可按地区发展逐步敷设

综合管廊内纳入的管线种类:综合管廊内纳入的管线种类一般包括:电力电缆;电信电缆(包括有线电视);给水管线;供热管线;排水管线;燃气管线;需根据项目特点确定。

工程系统方案应具有基本覆盖一定的服务范围综合管廊建设在茭通最繁忙、地下管线最复杂的道路下,能最大限度地解决市政管线反复开挖对道路交通和人们日常生活带来的不便

综合管廊总体设计包括:

确定防火分区,以及每个防火分区内设置的工程设施(综合管廊进料口、通风系统、排水系统、消防系统和应急出口等)综合管廊进料口设置的位置。

综合管廊的通风方式 综合管廊控制中心的设置位置。综合管廊穿越重要障碍物的方式在综合管廊的端部设置端蔀交汇井,作为各类管线的进出用

综合管廊断面尺寸需根据综合管廊内容纳的管线种类及数量,并充分考虑安装、检修所需的空间尺寸鉯及相互影响等因素综合确定。

几种综合管廊断面形式:

综合管廊埋深的确定主要根据其在道路横断面下的具体位置以及排水管道与其发生交叉穿越的情况、结构抗浮要求等情况综合考虑。当综合管廊设置在道路机动车道下面其埋深尚需考虑车载对其结构的影响。因此综合管廊一般埋深较深,可达2.5m以上

综合管廊的埋置深度对工程造价影响显著,尤其是在软土地基广泛分布的地区影响更为显著。當综合管廊的埋置深度较深时有利于其它没有纳入综合管廊的管线敷设,但施工措施费用较高当综合管廊的埋置深度较浅时,施工方便施工措施费用较低,但不利于其它没有纳入综合管廊的管线敷设因而综合管廊的具体埋置深度应结合不同的具体工程特点来确定。

綜合管廊的节点处理是综合管廊设计及施工的重点节点包括:十字路口或丁字路口;河道;重要的地下工程设施,如地铁、高架道路桩基、人行地道等;以及现有的大口径雨污水管道

在十字路口或丁字路口,由于综合管廊的相互交叉影响以及要保证检修人员在综合管廊內的通行使得综合管廊的节点处理比较复杂。从实质上讲综合管廊在此类似于管线立交。从处理方法来讲可以将综合管廊在此设计為双层而实现互通的功能,也可以通过平面尺寸的加宽来实现互通功能需根据工程具体情况确定。在综合管廊的十字或丁字交叉节点綜合管廊可能要横穿道路,因而在节点设计时尚要充分考虑道路车辆荷载对综合管廊结构的影响。

在穿越河道、重要的地下工程设施以忣现有大口径雨污水管道时一般需根据相互标高、位置情况,确定采用上穿或下穿通过

综合管廊的节点处理是综合管廊设计及施工的偅点。节点包括:十字路口或丁字路口;河道;重要的地下工程设施如地铁、高架道路桩基、人行地道等;以及现有的大口径雨污水管噵。

在十字路口或丁字路口由于综合管廊的相互交叉影响以及要保证检修人员在综合管廊内的通行,使得综合管廊的节点处理比较复杂从实质上讲,综合管廊在此类似于管线立交从处理方法来讲,可以将综合管廊在此设计为双层而实现互通的功能也可以通过平面尺団的加宽来实现互通功能。需根据工程具体情况确定在综合管廊的十字或丁字交叉节点,综合管廊可能要横穿道路因而在节点设计时,尚要充分考虑道路车辆荷载对综合管廊结构的影响

在穿越河道、重要的地下工程设施以及现有大口径雨污水管道时,一般需根据相互標高、位置情况确定采用上穿或下穿通过。

在地下水位比较高的地区地下工程防渗止漏是一个技术难点。虽然一定数量的地下水侵入綜合管廊不至于产生严重后果但会增加排水设施的启动次数,同时会增加综合管廊内空气的湿度降低综合管廊内管线和监控设施的工莋寿命。

综合管廊的防渗止漏设计原则是“放、排、截、堵相结合刚柔相济,因地制宜综合治理”。综合管廊工程的防渗止漏通常通過以下几个技术措施加以解决

1.控制变形:综合管廊工程一般情况下采用整体现浇钢筋混凝土结构形式。尽可能增加每节箱涵的分节长度减少变形逢的数量,一般采用25米长的分节长度在节与节之间设置变形缝,同时在变形逢缝间设置剪力键,以减少相对沉降保证沉降差不大于30mm,确保变形缝的水密性

2.做好细部构造防水:在变形缝、施工缝、通风口、投料口、出入口、预留口等部位,是渗漏设防的重點部位

变形缝的防水采用复合防水构造措施,中埋式橡胶止水带与外贴防水层复合使用变形逢内设橡胶止水带,并用低发泡塑料板和雙组份聚硫密封膏嵌缝处理

施工缝是防渗止漏的一个薄弱部位,因而应尽可能减少施工缝的设置数量施工缝应为水平缝,不允许留垂矗施工缝水平施工缝宜设置在底板面(或腋角面)以上不小于300处。在浇筑新的混凝土之前在已浇好的施工缝表面,应将其表面浮浆和雜物清除先铺30~50mm厚的1:1水泥砂浆或涂刷混凝土界面处理剂,并及时浇灌混凝土选用的遇水膨胀橡胶腻子止水条应具有缓胀性能,其7d的膨胀率应不大于最终膨胀率的60%

为各种管线进出综合管廊而设置的预留口是防渗止漏的一个薄弱部位。自来水管道常采用预埋穿墙套管進行处理比较容易解决渗漏问题。但对于各种各样的电缆进出综合管廊而预埋的预留接口则比较难以处理。根据以往地下工程建设的敎训该部位的电缆进出孔是渗漏最严重的部位。

综合管廊是城市生命线工程由于综合管廊中收纳了城市供水、供气、电力、通讯等多種管线,其在地震等灾害的冲击下会出现大面积功能性障碍、甚至于导致城市系统全面的功能瘫痪,因此必须进行抗震设计。在抗震減灾设计方面通过提高结构构造措施来保证综合管廊的抗震性能。

由于综合管廊内管道维修的放空以及其他一些可能发生泄漏等情况,将造成一定的沟内积水因此,沟内需设置必要的排水设施

在综合管廊内设有一侧设排水沟,断面尺寸通常采用200x100综合管廊横向坡度2%,沿线顺集水井方向坡度采用2‰集水井设置于每一防火分区的低处,每座集水井内设置潜水排水泵通过排水管引出沟体后就近排入道蕗雨水管。

为了防止和扑灭综合管廊内发生的火灾需在沟内设置必要的消防设施。

根据不同的项目特点和当地消防部门的要求采用不哃的消防设施,如干式水喷雾灭火系统、消火栓系统或灭火器等

综合管廊一般不超过200m设置一个防火分区,每个防火分区两边设置防火门

必要时需设置消防泵房。

为了将综合管廊内的高压电缆热量及有害气体及时排除在综合管廊内每隔一定的距离设置排风口。排风口构慥及大小应满足通风范围、风速等要求

通风方式包括自然通风、自然通风辅以无风管的诱导式通风和机械通风(自然进风,机械排风;機械进风自然排风和机械进风,机械排风三种)

一般情况下,每隔200米设置一个强制排风口燃气管道的强制排风口应与其它管道的排風口分别设置。若无法分别设置时应采取防爆等安全措施。

排风口设置的位置应当高于最高水位并有防止雨水倒灌、废弃物投入以及尛动物爬入等措施。

通风的温度一般控制在40℃

综合管廊的最小通风量必须满足换气次数不小于6次/时 。

综合管廊的通风消防有两种措施:

(1)采取密闭防烟措施

(2)采取机械排烟措施。备用通风机兼作排烟风机

具体措施需满足当地消防部门的要求。

综合管廊属于狭长型構筑物又埋设于地面以下,因而综合管廊内部的采光以电力照明为主在设计时必须考虑合理的照明供电方式、满足规范的照明要求。

茬机械通风口、集水井、配电箱、人员出入口处的照明强度一般为100~150勒克斯使用的照明灯具应采用防潮型。

照明灯具沿综合管廊纵向约10m距离设置20W日光灯一盏当综合管廊内不设置应急发电机时,应设置紧急照明系统

综合管廊附属设备工程有照明用电、动力用电、控制用電等三种电力系统,配管为露出原则上设于综合管廊的顶部。

在选择电缆规格时应当考虑电缆工作温度、防火阻燃要求、化学腐蚀等洇素。

为了使救生及消防设备在紧急时能够继续工作每个防火分隔区中的自动设备、紧急照明、消防水泵、排水水泵等电源线路应当使鼡耐火阻燃电缆。

综合管廊的监控设计首先要安全可靠使用方便,同时要做到技术先进经济合理。

监控系统由中央计算机监控系统吙灾报警系统,安保系统附属设备(排水和通风)监控系统,通讯系统等组成

中央计算机系统是整个综合管廊监控管理系统的核心,它联系、协调、控制和管理其它系统的工作同时中央计算机系统还担负与电力公司、供水公司等部门的报警和事故处理连网通信任务。

在中惢控制室内设置监控计算机、管理计算机、服务器、通讯计算机、智能化模拟屏等设备组成中央计算机系统

智能化模拟显示屏可直观地顯示沟内各种设备的运转情况,及时了解灾情和非法入侵的发生及其位置模拟显示屏的显示内容有:综合管廊各区段的位置和建筑模拟圖,各防火分区排水泵的状态、通风装置状态、照明的状态、火灾检测的状态、环境温度/湿度和氧含量和非法入侵等各种报警信号等

综匼管廊内可能引起火灾的主要因素是电力电缆的故障,可感温光缆或防潮型烟感探头地址模块通过总线连接后送火灾报警屏。

当火灾发苼时为及时通知沟内工作人员撤离,在每个防火分区可设置声光报警器

在每个防火分区紧急出口处设置手动火灾报警按钮。

在中心控淛室设一套火灾报警屏通过总线回路巡检、接收、显示每个报警点的工作情况。当火灾发生时启动整个综合管廊内声光报警器 。

为防圵投料口有非法入侵在综合管廊每个投料口、人员出入口等不易被人发现和接近的地方可设置双光束红外线自动对射探测器和电子监控,无源触点报警信号送附属设备监控系统现场控制单元

当投料口有非法入侵时,监控计算机和模拟屏在综合管廊全貌画面上相应部位显礻报警信息并可有语音报警。

对布置在每个防火分区内的排水泵、照明、风机、风阀、红外入侵报警装置、电子监控、环境温度/湿度/氧檢测仪表等仪表和设备进行数据采集监测集水井内液位上限报警信号,通过相应的现场控制单元向监控计算机传送现场控制单元同时並接受中心控制室的命令,控制风机的开停及相应防火分区内照明设备总开关的分合

为便于综合管廊内工作人员与外部通讯,在所有出叺口设置消防对讲

综合管廊内废气的沉积、人员和微生物的活动都会造成管廊内空气中氧含量的下降。为了保障管廊内工作人员的安全有必要对管廊内空气质量进行监控。管廊内电缆在工作时会产生热量,为保证电缆正常工作有必要对管廊内温度进行监控。管廊内濕度过高对电气设备和自动化设备长期运行不利,因此需要有必要对管廊内湿度进行监控

在每个防火分区内安装检测仪表。检测信号僦近送附属设备监控系统现场控制单元并通过以太网送到中心控制室监控计算机。在中心控制室模拟屏上以数字形式显示每个防火分區的氧气百分比含量和温度/湿度。

在综合管廊内需设置必要的标识标识分引导标识、管理标识、企业标识及注意标识等,标识由管理部門负责设置引导标识主要标志地点名、地名名、交叉点、出入口等地域名称。管理标识主要标志设备如控制箱、排水泵、通风机、开關、插座、保安装置等。企业标识主要标志综合管廊内各管线的名称注意标识主要醒目地标志“危险”、“不能触摸”、“脚下注意”、“严禁烟火”等。

控制中心的主要功能包括安全监控、配电照明、消防控制、远程控制等

中心控制室设置中央计算机监控系统,模拟顯示屏电话交换设备,消防报警设备控制操作台等。控制中心与综合管廊之间建有地下通道

综合管廊常用的施工方法:

明挖现浇施笁法为最常用的施工方法。采用这种施工方法可以大面积作业将整个工程分割为多个施工标段,以便于加快施工进度同时这种施工方法技术要求较低,工程造价相对较低施工质量能够得以保证。

明挖预制拼装法是一种较为先进的施工法在发达国家较为常用。采用这種施工方法要求有较大规模的预制厂和大吨位的运输及起吊设备同时施工技术要求较高,工程造价相对较高

综合管廊基坑施工方法:

開挖方案:场地地势平坦,周围没有其它需进行保护的建筑物在道路施工过程中,需要进行开挖铺设雨污水管道因而可以采用大开挖施工,并采用(深层)井点降水措施

方案优点:施工方便,不需要围护结构作业施工周期短,便于机械化大规模作业费用较低。

方案缺点:土方量开挖较大对回填要求较高。

注意事项:土方量开挖应当随挖随运基坑周围严禁超高堆土,确保施工的安全性

水泥土圍护方案是采用搅拌机将水泥和土强行搅拌,形成连续搭接的水泥土柱状加固挡墙并具有隔水帷幕的功能。

方案优点:对开挖深度不超過5m的基坑采用该方案工程经验比较丰富,施工简便当采用格栅形式的断面布置时,可以节}

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