分块预制技术在城市综合管廊中的应用

分块预制技术在城市综合管廊中的应用

王崟胶

（中国城市建设研究院有限公司，北京 100120）

摘要：

近年来，分块预制技术作为一种创新的建筑方法，越来越多地被应用于城市综合管廊的建设中。这种技术通过在工厂环境中预先制造管廊的各个部分，然后在现场进行快速组装，不仅提高了建设效率，还降低了对环境的影响，同时提升了工程质量。本文旨在深入分析分块预制技术在城市综合管廊中的应用，探讨其带来的益处、面临的挑战以及未来的发展趋势。

关键词：分块预制技术；城市综合管廊；应用

引言：

城市综合管廊，作为集成电力、通讯、供水和排水等多种城市公共服务网络的重要结构，其建设对于促进城市的高效运作和持续发展至关重要。然而，传统的现场建造方法往往面临着施工周期长、成本高昂、对城市日常生活影响大等问题。随着城市化进程的加速和对城市基础设施可持续性的日益关注，分块预制技术在城市综合管廊的应用显示出广阔的前景。

一、分块预制技术在城市综合管廊中的应用优势

（一）提高施工效率  2、每一小节需要出现数据、图表、或图片等材料？

分块预制技术在城市综合管廊建设中显著提高了施工效率，这主要得益于其将主要制作工作从施工现场转移到工厂环境。在工厂里，管廊的各个部分可以在更加控制和高效的条件下制造，然后运输到施工现场进行快速组装。这种方法大大减少了现场施工的时间和复杂性，因为现场工作主要集中在组装预制部件，而非从头开始构建。预制部件的使用还意味着施工过程中对天气和其他外部条件的依赖性降低，因此工期更加可预测。此外，由于部件是在工厂制造，现场施工所需的劳动力和重型机械得以减少，进一步提高了整个项目的施工效率。通过这种方式，分块预制技术确保了城市综合管廊项目能够在更短的时间内以更高的效率和更低的劳动力需求完成，这对于快节奏的城市建设项目来说至关重要。

（二）质量控制  同2、

分块预制技术在城市综合管廊的应用中显著提升了质量控制水平。这种技术允许管廊组件在工厂内的受控环境中制造，这样的环境比传统的现场施工条件更加稳定和可预测。在工厂中，生产过程严格按照标准化流程进行，确保了材料的一致性和组件的质量。相比之下，传统的现场施工受气候和环境变化影响较大，质量波动性更高。预制部件的精确度和质量在工厂内通过各种自动化和半自动化设备进行严格检验，保障了每一个组件的标准化和高品质。此外，由于组件是在工厂内预先完成的，施工现场的复杂性减少，降低了因现场条件不稳定导致的质量问题风险。这种预制方式还减少了运输过程中可能造成的损伤，因为组件在到达施工现场之前已经完成了大部分制作工作[1]。

（三）减少现场施工对环境的影响  同2、

分块预制技术在城市综合管廊建设中显著减少了现场施工对环境的影响。通过在工厂环境中预先制造管廊组件，这项技术大大降低了现场施工活动的规模和强度。在工厂完成的制造过程意味着较少的材料浪费和更高效的资源管理，因为工厂环境更利于材料的回收和再利用。此外，由于减少了现场施工，相关的噪音、灰尘和其他扰民因素也相应减少，减轻了对周边社区和自然环境的影响。这种减少现场作业的方式特别适用于城市地区，那里的空间通常有限，且对环境扰动的容忍度较低。减少了大型机械在施工现场的使用，也就降低了排放和能源消耗，进一步减轻了工程对环境的影响。同时，预制技术简化了物流管理，因为运输到现场的是完成度更高的组件而非大量散装材料，从而降低了运输过程中的碳足迹。

二、分块预制技术在城市综合管廊中的应用策略

（一）设计和规划阶段的集成  同2、

在城市综合管廊的设计和规划阶段，将分块预制技术的集成作为关键策略，意味着从项目一开始就需考虑预制元素的应用。这个过程涉及紧密协调不同专业团队的工作，确保预制部分与整体设计方案的无缝对接。设计师需要详细考虑管廊的每个部分，如通道、接入点和支持结构，以及如何将这些部分制成标准化且易于装配的预制单元。这不仅涉及尺寸和形状的考量，还包括材料选择、负载能力和对接接口的设计。同时规划时还需考虑到预制部件的运输和安装，设计团队需确保这些部件不仅在工厂里可行，而且能够在实际的城市环境中顺利运输和安装。这可能涉及到对城市的交通流、施工现场的访问条件以及其他物流因素的考量。在规划阶段考虑这些细节，有助于未来施工阶段的顺利进行，避免因现场条件限制导致的设计修改和延迟。

（二）标准化与定制化的平衡  同2、

在城市综合管廊建设中应用分块预制技术时，平衡标准化与定制化成为一项核心策略。这种平衡的实现始于对预制组件的设计，其中标准化部分旨在制造出可以广泛应用于多种项目的通用组件[2]。例如，管廊的某些结构部分，如墙体、地板和顶部，可以设计成标准尺寸和形状，使得这些部件在不同的工程项目中都能复用，从而降低成本和生产时间。同时，保持一定程度的定制化对于适应特定项目的独特需求至关重要。这可能涉及到特定的尺寸调整、为特殊环境条件（如地下水位、土壤类型）设计的结构强化，或者为满足特定功能需求（如特殊通信或电力需求）的额外设施安装。要有效实现这种平衡，需要密切合作的设计团队，他们了解如何在不牺牲项目特定需求的前提下，最大限度地利用标准化组件。这可能涉及到先进的设计软件和工具，以在设计阶段快速调整和适配标准部件以适应特定项目需求。在这个过程中，重要的是要保持灵活性，同时控制成本和维持质量标准。

（三）质量控制和测试  同2、

在城市综合管廊的建设中，运用分块预制技术时，实施严格的质量控制和测试策略是确保项目成功的关键。这一策略的核心在于在整个生产过程中持续监控和评估预制组件的质量。从选择原材料开始，每一步都需遵循严格的标准和规范，以确保最终产品的强度、耐久性和性能符合设计要求。在制造阶段，采用精确的机械设备和技术，确保每个组件的尺寸和形状的精确度，以及构件间的完美对接。对于完成的预制部件，执行全面的质量检测，包括但不限于结构完整性测试、耐久性测试和环境适应性测试。这些测试旨在模拟实际使用条件下可能遇到的各种压力和环境因素，确保每个组件都能在实际应用中表现出优异的性能。例如，进行负载测试以验证结构的承重能力，以及进行抗震测试以确保在地震等自然灾害情况下的稳定性。

（四）现场组装和安装  同2、

在城市综合管廊项目中应用分块预制技术时，现场组装和安装策略扮演着至关重要的角色。这个策略的核心在于确保预制部件能够在到达施工现场后迅速且准确地组装和安装。为了实现这一目标，项目团队需要提前制定详细的安装计划，这包括对每个预制部件的具体位置、顺序以及所需时间的精准规划。这种计划通常涉及到复杂的物流协调，以确保部件按正确的顺序到达现场，并且每个部件都在适当的时间内准备好安装。为了高效的现场组装，还需要特殊的装备和工具，比如用于精确定位和固定预制部件的起重机和临时支撑结构。此外，施工团队的技能和经验也至关重要。他们不仅需要熟悉传统的建筑技术，还需要掌握专门的预制组件安装技能。这可能需要针对性的培训和演练，确保团队能够高效、安全地执行安装工作。在整个安装过程中，实时监控和质量检查是不可或缺的。通过持续监控安装进度和质量，可以及时识别和解决问题，防止小问题演变成大问题[3]。

三、项目案例

笔者有幸参加大湾区某管廊项目，工程规划总规模为18.14km，近期建设规模为11.7km。管廊共三种形式：单双舱（如下图）及缆线廊，管廊容纳电力、通信、给水管。

图1 单双舱管廊横断面图

（一）项目实施特点：

1.综合性：科学合理地开发利用地下空间资源，将市政管线集中综合布置，形成新型的城市地下智能化网络运行管理系统。

2.长效性：综合管廊采用钢筋混凝土结构，可保证“管廊”100年使用寿命，做到一次投资，长期有效使用。

3.可维护性： 综合管廊内预留巡检和维护保养空间，并设置必需的人员设备出入口和配套保障的设备设施。

4.高科技性：综合管廊内外设置现代化智能化监控管理系统，采用以智能化固定监测与移动监测相结合为主、人工定期现场巡视为辅的多种高科技手段，确保“管廊”内全方位监测、运行信息反馈不间断和低成本、高效率维护管理效果。

5.抗震防灾性： 市政管线集中设于综合管廊内，可抵御地震、台风、侵蚀等多种自然灾害。

6.环保性：管线按规划需求一次性集中敷设，可为城市环境保护创造条件，地面与道路可在管廊设计使用年限内不会因为更新管线而再度开挖。综合管廊的地面出入口和风井，可结合维护管理和城市美化需要，建成独具特色的景观小品。

旧模式的重复开挖，不仅浪费人力、物力，同时对环境的破坏也是不言而喻的。

7.低成本性：由于综合管廊采取一次投资，同步建设，各方使用，多方受益的形式，不仅克服了现存模式的多种弊端，而且在综合成本上也得到了降低和控制。旧有模式的单打独斗的多家报批、多头建设、重复开挖以及新工程的施工对地下旧有管道所造成的破坏而造成的损失等最终使成本增高。

8.运营可靠性：综合管廊内各专业管线间布局与安全距离均依据国家相关规范要求，并沿管廊走向，结合防火、防爆、管线使用、维护保养等方面的要求，设置分隔区段，制定相关的营运管理标准、安全监测规章制度和抢修、抢险应急方案，为“管廊”安全使用提供了技术管理保障。

（二）项目创新点：

1、BIM技术的应用

综合管廊设计时，采用了BIM建模设计。极大的提高了设计效率，与非专业人士沟通时，能直观的现实设计成果。提高审图质量和效率，审图人员能够快速准确的找到图纸中的“错漏碰缺”。同时BIM设计能模拟施工，优化各道工序，方便施工阶段的交流沟通。

图2 双舱引出口透视图

2、施工方式的转变

与传统的现浇混凝土管廊不同，本次设计管廊标准段采用预制拼接的方式连接。根据当地要求，2022年底装配式建筑占新建建筑面积的比例达到20%，本工程管廊标准段均采用预制拼装，装配率约50%。

与现浇管廊相比，预制拼装有以下优点：施工中对交通及环境影响小；节段重量轻、尺寸小，运输方便；拼装施工速度快；场制混凝土，质量更容易控制；可大大降低混凝土收缩徐变；几何形状控制得当，可以大大提高混凝土结构的美观性。

图3 双舱管廊布置图

3、智能照明

管廊内普通照明采用智能照明控制器控制，可远程控制，也可结合管廊控制系统，与人员进出、风机启闭、火情监测等监测状态联动。

应急照明集中型智能控制系统，所有设备及灯具都有唯一地址，可在控制室集中管理整个应急照明的自动运行。

图4 智能照明原理图

4、智慧管廊

智慧管廊既实现系统的安全，稳定运行，又要实现对供电，照明，排水，通风，消防等系统的“集中管理”。包含环境与设备监控系统，视频监控系统，安防一体化智慧线系统（含人员定位，入侵报警系统，在线式电子巡查系统，无线语音通信系统，无线网络覆盖系统），固定电话通信系统，门禁系统和管控一体化平台。智慧管廊监控系统可以实现的功能：

（1）应用数据采集技术，对各个子系统的设备分别进行数据采集；

（2）通过有线、无线及光纤环网传输数据；

（3）通过统一管理平台，实现各个子系统重要信息共享，实现各个子系统单独运行，统一管理，为日后管廊的运维提供必要的数据支撑；

（4）智慧管廊系统管廊设备众多，系统彼此独立又相互影响，系统构架可根据管廊规模逐步扩展，由现场监控系统到区域汇聚中心再到主控中心各层逐步完善。系统构架可灵活配置，监控设备可根据需要增加，外围系统接口可添加和修改，网络层级可延伸扩展。

5、安防一体化智慧线系统

将无线微基站密集植入电缆内，每个微基站以极低的射频功率进行发射，相邻的微基站的无线覆盖相互交叠，形成以“智能电缆（智慧线）”为中心的一个柱状的无线覆盖的空间。

图5 一体化智慧线系统示意图

四、结论：

综上所述，分块预制技术在城市综合管廊建设中的应用展现了显著的优势，包括提高施工效率、优化质量控制、减少环境影响以及提供设计和材料上的灵活性。通过深入分析技术应用的各个方面，本文揭示了这种技术在现代城市基础设施建设中的重要作用。尽管存在一些实施挑战，如成本管理、技术适应性和工艺创新需求，但通过不断的技术创新和合理规划，这些挑战可以被有效克服。展望未来，分块预制技术有望继续演化，与数字化建造、自动化技术以及可持续材料的使用相结合，进一步推动城市基础设施建设的革新。

参考文献：

[1]黎祥.分块预制技术在城市综合管廊中的应用[J].中国建筑金属结构,2023,22(09):59-61.

[2]臧熙玮.分块预制拼装技术在老城区综合管廊中的应用[J].中国新技术新产品,2020(07):106-108.

[3]罗强,赵文华,王永峰等.装配式车站“大分块”预制构件生产技术研究[J].山西建筑,2023,49(06):27-31.

作者简介：王崟胶（1986-），男，硕士，籍贯四川绵阳，高级工程师，中国建筑金属结构协会会员，主要从事海绵城市、综合管廊、市政给排水规划设计等工作。