北京CBD核心區(qū)地下公共空間市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)
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張晉勛1，李洪毅1，蔡 明2，謝佳華3，張 潔1，周 輝1，許曉東3
（1．北京城建集團，北京 100088；2．北京市建筑設(shè)計研究院有限公司，北京 100045；
3．北京國際商務(wù)中心區(qū)開發(fā)建設(shè)有限公司，北京 100020）
[摘要]北京CBD核心區(qū)地下公共空間市政交通基礎(chǔ)設(shè)施項目，是集交通、地下綜合管廊、景觀以及綜合防災(zāi)功能為一體的地下空間建設(shè)項目。為保證CBD核心區(qū)資源的高度整合，采用綜合管廊模式設(shè)計。工程建設(shè)創(chuàng)造性地提出并采用了“一體化”施工模式，既保證了工程本身建設(shè)進(jìn)度，也有效配合了各二級地塊的建設(shè)進(jìn)度，節(jié)約了大量的社會資源。
[關(guān)鍵詞]地下工程；綜合管廊；核心區(qū)；“一體化”施工
[中圖分類號]TU921 [文章編號]1002-8498(2016)07-0099-06
北京CBD核心區(qū)的建設(shè)，一直秉承“綠色、低碳、節(jié)地、節(jié)材”的先進(jìn)理念，在201 1年項目建設(shè)之初，就確定了打造先進(jìn)的城市地下市政綜合管廊的建設(shè)目標(biāo)，充分吸取了“中關(guān)村西區(qū)管廊”的成功經(jīng)驗，借鑒國外“共同溝”實施案例，形成了適合本地區(qū)的集約化和前瞻性的實施方案。
1 北京CBD核心區(qū)地下空間基礎(chǔ)設(shè)施工程概述
1.1 北京CBD核心區(qū)簡介
北京CBD核心區(qū)是北京六大高端功能區(qū)之一，是首都經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)聚集和城市建設(shè)最重要的區(qū)域。CBD核心區(qū)位于朝陽區(qū)國貿(mào)橋東北角，東三環(huán)路以東、建國路以北、針織路以西、光華路以南，東西長約600m，南北長約500m，總占地面積約30hm2，地上建筑規(guī)模270萬m2，地下建筑規(guī)模140萬m2，總體規(guī)模達(dá)410萬m2。建成后將成為集寫字樓、酒店、會展中心、文化娛樂等設(shè)施為一體的高檔商務(wù)區(qū)。
CBD核心區(qū)總體規(guī)劃采取九宮格的布局方式，路網(wǎng)模式采取井字形道路，兩橫兩縱的布局方式。核心區(qū)分為18個地塊，19個樓座，塔樓高度以中心215 (528m)為中心，向外側(cè)逐層遞減。CBD核心區(qū)平面布置如圖1所示。
1.2北京CBD核心區(qū)地下空間基礎(chǔ)設(shè)施項目工程 簡介
北京CBD核心區(qū)地下公共空間市政交通基礎(chǔ)設(shè)施項目，是集交通、地下綜合管廊、景觀以及綜合防災(zāi)功能為一體的地下空間建設(shè)項目，與核心區(qū)周邊地塊和道路相連，規(guī)劃總用地面積1 1.7hm2，總建筑面積52.4萬m2，市政綜合管廊建筑面積約9萬m2，總投資約50億元，整個建筑南北向長約500m，東西向?qū)捈s600m，基礎(chǔ)埋深- 26. 200m，地下5層，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。由于該區(qū)域地處多條城市主路交叉處，人車流量大、交通運輸繁忙、工程管線設(shè)施較多，采用綜合管廊模式能較好地解決人車分流、地面交通壓力大、市政管線種類多、數(shù)量大、埋設(shè)困難等問題，如圖2所示。
1.3 CBD核心區(qū)地下空間綜合管廊簡介
CBD核心區(qū)市政工程敷設(shè)的管線有電力、熱力、電信、給水、再生水等，均為市政主干線。CBD核心區(qū)周邊的市政能源既要求集中輸入又需要分散供給二級地塊使用，工程綜合管廊形式主要為干支結(jié)合型綜合管廊，局部為纜線型綜合管廊。
綜合管廊分布在井字形道路的下方，分為上管廊和下管廊。上管廊主要是重力流管線雨污水、燃?xì)夂碗娦诺�。下管廊主要由電力、熱力、給水和再生水等。核心區(qū)地下空間分層如圖3所示，金和路道路下方剖面如圖4所示。
2 綜合管廊模式優(yōu)勢
在北京CBD核心區(qū)這樣的高度密集區(qū)域，資源高度整合和共享是尋找解決問題的途徑之一。從核心區(qū)高密度集中分布的情形來看，市政道路下配套的市政管線將不能采取常規(guī)分散、直埋敷設(shè)的形式，必須采用充分利用地下空間資源的、集約化的管道敷設(shè)方式——綜合管廊。此方式在滿足規(guī)劃地塊市政能源供給需要的同時，又能很好地配合地下空間的結(jié)構(gòu)形式要求。綜合比較，綜合管廊模式具有以下幾個方面的優(yōu)勢。
1)在樓宇高密度集中分布區(qū)域，消防撲救是非常重要的一個環(huán)節(jié)，這樣市政道路對于重載消防車的承載力至關(guān)重要，管線如果采取直埋式敷設(shè)，重載消防車荷載將傳遞給市政管線，會產(chǎn)生連帶性破壞。因此管線進(jìn)艙，形成市政綜合廊，道路荷載將主要由混凝土結(jié)構(gòu)來承擔(dān)，有效地保護了市政管線。
2)綜合管廊能很好地解決空間不足的問題，減小敷設(shè)、維修及增設(shè)地下管線反復(fù)挖掘路面對交通及市容造成的干擾和影響，減少道路的桿柱及各市政管線的檢查井、室等，保持路面的完整性和增加工程管線的耐久性，方便各種市政管線的敷設(shè)、增容、維修和管理。
3)綜合管廊內(nèi)市政管線布局緊湊，節(jié)約市政用地空間，能更有效地保證區(qū)域整體規(guī)劃的貫徹落實，有利于降低區(qū)域整體開發(fā)的綜合成本。
綜合管廊模式既保證了北京CBD核心區(qū)資源的高度整合，為CBD核心區(qū)提供了方便可靠的維護空間，也為核心區(qū)高效管理提供可能性。
3 綜合管廊設(shè)計要點
3.1 綜合管廊設(shè)計原則
根據(jù)地下空間建筑布置特點，綜合管廊在設(shè)計過程中，主要遵循以下幾點原則。
1)綜合管廊在主建筑范圍（金和路、金和東路及部分內(nèi)部路下）為環(huán)狀布置，在分支建筑（景輝街及景輝南街東西段）范圍為支狀布置。
2)確定管線需求的合理斷面。
3)確定合理的出線節(jié)點位置，不同地塊盡量整合，減少出線節(jié)點數(shù)量。
4)盡量減少不同管線出現(xiàn)交叉節(jié)點的數(shù)量，如果必須形成交叉，應(yīng)滿足管線間距和數(shù)量的需求。
5)不同管線盡量分艙布置，便于管理。
6)豎向排布原則：重介質(zhì)管道在下，輕介質(zhì)管道在上；小斷面管道在上，大斷面管道在下；水艙管道排布自上而下的順序是消防水、給水、再生水；電力艙高壓電纜布置在下層排架，低壓電纜布置在上層排架；出線多的配送管道在上，輸送管道在下。
7)人行通道布置在每艙中間，通道尺寸和管線間距滿足檢修人員通行要求。
8)管道與墻、管道之間間距均需滿足檢修要求。
3.2綜合管廊設(shè)計重點
3.2.1交叉節(jié)點（見圖5）
1)與外圍干線節(jié)點
與外圍干線節(jié)點是指進(jìn)入CBD核心區(qū)綜合管廊的管線入口處（如圖5所示圓圈內(nèi)）。此類接駁點必須具備明確的外圍接駁條件，接駁洞口或套管能夠保證其準(zhǔn)確性，確保防水措施的封閉性與完整性。
2)內(nèi)部交叉節(jié)點
內(nèi)部交叉節(jié)點是指綜合管廊在不同管線發(fā)生垂直交叉時需重點處理的位置（如圖5所示方框內(nèi)）。
支線節(jié)點是實現(xiàn)綜合管廊為規(guī)劃地塊順利提供市政能源的重要節(jié)點。原則上考慮在空間允許的情況下，爭取為每個地塊提供2處預(yù)留。節(jié)點布置上考慮綜合管廊內(nèi)部各管線引出時的相互影響以及管線自身引出的技術(shù)要求。地下1層內(nèi)管線支管出線盡量利用端頭及進(jìn)線間，高程上考慮避免與雨污水管道沖突，穿越其他交叉艙時，位于交叉艙艙內(nèi)下部，采用排管形式并完全封閉；地下3層管線支管出線利用地下3層或地下4層設(shè)備層出線層解決。
3.2.2 出口
1)投料口
綜合管廊內(nèi)的管線敷設(shè)是在管廊主體土建完成之后進(jìn)行，所以必須預(yù)留投料口，同時投料口也是今后綜合管廊內(nèi)管線維修、更新的投放口。
2)人員出入口
為保證日常管廊的巡檢使用，B0.5層支狀管溝利用地下車道進(jìn)出口端部空間、環(huán)狀管廊利用主建筑南北兩側(cè)進(jìn)線節(jié)點處設(shè)置人員巡檢進(jìn)出口；地下3層管廊利用分支管廊與主管廊交匯處的綜合管廊干線節(jié)點處設(shè)置人員出入口。此外，本工程考慮每防火分區(qū)內(nèi)設(shè)置事故緊急人員出入口，事故緊急人員出入口結(jié)合逃生通道或投料口設(shè)置，可與夾壁墻內(nèi)建筑的緊急疏散通道連接，緊急情況下，人員可以由此出入口進(jìn)出。
3.3綜合管廊前瞻性
在CBD核心區(qū)綜合管廊項目中，除了考慮到管線在維修更換、運營維護等方面提供必要的條件之外，還考慮到之后的管線擴容和新類型管線引入的可能性。在目前管艙中，留有預(yù)留艙，確保隨著科技的發(fā)展，在市政管線有增項需求時，目前的空間仍能夠滿足其使用需求。
在綜合管廊的總體規(guī)劃和建設(shè)中，高密度集中區(qū)域使用綜合管廊的措施，使得管線進(jìn)出線節(jié)點能夠高度整合，避免分散布局，大大地節(jié)約空間，同時提升管廊的檢修更換和維護的空間環(huán)境，因此綜合管廊模式具有很強的推廣價值。
4 工程建設(shè)的施工方法及技術(shù)措施
4.1 工程特點及控制重點
CBD核心區(qū)公共空間市政基礎(chǔ)設(shè)施的特殊地理位置及特點，施工控制重點主要包括如下幾方面。
1)土方開挖量大，支護深度大、支護形式多樣
工程土方開挖總量為242萬m3，最大開挖深度為27. 2m;二級地塊土方開挖總量544萬m3，最大開挖深度為37. 8m，局部電梯井部位開挖深度達(dá)到44m。
2)地下水豐富，圍降匯水面積大
工程平面占地面積1 1萬多m2，基底位于第6大層砂卵石層中，該層為地下第1層承壓水的含水層，各二級地塊基底位于第2層承壓水范圍內(nèi)。地下水是寶貴的資源，而工程降水往往造成大量的水源流失，為節(jié)約水資源，貫徹綠色施工理念，減少降水工程量，同時合理利用地下水且有效地降低該層承壓水水位是本工程的控制點。
3)結(jié)構(gòu)單層面積大，材料運輸困難
工程單層體量大，工期緊張，在施工區(qū)域單層面積3萬余m2，共劃分為23個施工段。同時由于周邊不同二級地塊進(jìn)入施工的階段不同，帶來綜合管廊施工階段的施工場地規(guī)劃與布置工況變化多樣，給材料運輸帶來較大挑戰(zhàn)。
4)大跨度預(yù)應(yīng)力密肋梁施工
綜合管廊底板均為密肋梁板，范圍廣、數(shù)量多，密肋梁跨度16m，截面尺寸700mm（上口）/500mm（下口）×1500mm。密肋梁底陽角為圓弧角，梁底縱向居中有梯形裝飾槽。密肋梁樓板與兩側(cè)剪力墻交接部位為鋼骨梁結(jié)構(gòu)，且鋼筋密集（HRB500Eɸ28~ 40居多）。
5)水下錨桿
工程局部支護采用“地下連續(xù)墻+預(yù)應(yīng)力錨桿”支護體系，由于基坑外側(cè)緊鄰光華路，受場地條件限制，無法進(jìn)行基坑外側(cè)降水，導(dǎo)致支護體系第7排錨桿位于承壓水頭之下，需進(jìn)行水下錨桿施工。水下錨桿無成熟的施工經(jīng)驗，如何有效實現(xiàn)水下錨桿的施工是項目的控制重點與難點。
4.2施工方法及技術(shù)措施
4.2.1“一體化”施工方案
如何前瞻性采取合理有效的支護方式，既能低價高效解決基坑支護問題，也能兼顧各地塊之間的開發(fā)進(jìn)度，減少各二級地塊重復(fù)支護投入是本工程控制的重點。
綜合各方面因素，在政府主管部門的協(xié)調(diào)支持下，本項目創(chuàng)造性地提出工程土方及支護“一體化”施工模式。首先，針對地下空間、管廊與不同二級地塊間具體情況，采用大放坡、土釘墻、樁錨支護、微型樁支護、地下連續(xù)墻支護、基礎(chǔ)樁兼做護坡樁、地下連續(xù)墻兼做基礎(chǔ)樁等多種支護形式的綜合利用。共設(shè)置土釘墻42 000m2，護坡樁1 322根，地下連續(xù)墻432幅，混凝土總量51 000m3，即加快了支護施工進(jìn)度、降低了總體支護造價，同時也減少了相鄰地塊之間的重復(fù)支護工作量，提高了紅線范圍土地的利用效率。其次，合理布置出土馬道，兼顧地下空間、管廊與二級地塊的開發(fā)進(jìn)度，按照“一體化”模式組織施工，相互借用場地，漸次施工，單日最大出土量為4.2萬m3，有效配合了各地塊的建設(shè)進(jìn)度，形成了類似大型綜合建設(shè)項目支護施工的成功模式（見圖6）。
4.2.2降水方案
結(jié)合現(xiàn)場實際情況，經(jīng)過多輪現(xiàn)場試驗及理論分析，確定了采用以地下連續(xù)墻隔水分區(qū)圍降、臨時封閉為主，管井降水為輔的技術(shù)措施，地下連續(xù)墻施工時提高作業(yè)面，防止地下水對地下連續(xù)墻施工的不利影響。通過以上措施成功解決了超大深基坑承壓水的處理問題。
在有效解決本工程基坑降水問題的同時，制定了切實可行的地下水二次綜合利用以及地下水回灌方案。井點降水為優(yōu)質(zhì)地下水，降水初期水質(zhì)較渾濁，不方便利用，正常降水1個星期后，降水水質(zhì)優(yōu)良，雜質(zhì)很少，經(jīng)過沉淀處理以后，存入現(xiàn)場設(shè)置的4處儲水箱內(nèi)，可滿足施工現(xiàn)場日常施工用水和 沖洗周邊道路用水需要，日平均節(jié)約自來水使用量350t左右，現(xiàn)場用水除人員生活必須使用自來水外，大量使用降水再利用水。同時現(xiàn)場布置地下水 回灌井，將部分地下水回灌，節(jié)約資金和水資源，綠色施工。
4.2.3 水平及垂直運輸方案
工程單層施工面積較大，且地處CBD繁華地段，結(jié)構(gòu)施工過程中穿插各二級地塊施工，通過科學(xué)、有效、合理地劃分區(qū)段組織流水施工，且配合相應(yīng)的輔助措施，保證了現(xiàn)場材料機具的垂直及水平運輸。
1)與業(yè)主一道協(xié)調(diào)各二級地塊，把周邊二級地塊場地標(biāo)高降到合適位置，利用與二級地塊施工的時間、空間差，合理劃分區(qū)、段流水施工，布置施工場地，實現(xiàn)不同作業(yè)層有效穿插施工。
2)群塔作業(yè)，在必要部位設(shè)置臨時周轉(zhuǎn)塔，以充分滿足材料二次倒運需求。
3)在各施工分區(qū)內(nèi)動態(tài)設(shè)置階段性后施工段，輔以移動式倒料平臺，解決材料周轉(zhuǎn)臨時堆放場地。
通過合理的材料運輸方案及施工組織，施工單位在6個月左右順利按照業(yè)主要求完成16萬m2地下結(jié)構(gòu)的施工任務(wù)。
4.2.4密肋梁施工技術(shù)措施
為保證密肋梁結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量與工程進(jìn)度，選用定制玻璃鋼模殼作為梁底模，與梁側(cè)木模拼接施工以保證密肋梁成型效果。密肋梁下部鋼筋為18ɸ36( HRB400)，上部鋼筋為8ɸ36( HRB400)，箍筋為 ɸ12@100/200( HRB400)。密肋梁板鋼筋密集，且有預(yù)應(yīng)力筋預(yù)埋。要保證端頭預(yù)應(yīng)力張拉節(jié)點的合理安放，且考慮到混凝土澆筑、振搗困難，通過BIM技術(shù)，按照大樣節(jié)點圖，鋼筋加工局部預(yù)調(diào)整出預(yù)應(yīng)力張拉墩頭位置，同時改用補償收縮細(xì)石混凝土澆筑，并在鋼筋綁扎過程中預(yù)留混凝土振搗孔，以滿足混凝土振搗要求。密肋梁結(jié)構(gòu)成型效果良好，達(dá)到了設(shè)計要求。
4.2.5 水下錨桿施工技術(shù)措施
水下錨桿采用雙套管跟管鉆機成孔，通過內(nèi)管合金鉆頭的旋轉(zhuǎn)和沖擊使卵石層松散，高壓水通過內(nèi)管進(jìn)入，將卵石從外管和內(nèi)管之間帶出，外管跟進(jìn)達(dá)到成孔目的，外管與墻上開孔之間的縫隙應(yīng)填充過濾材料，防止砂土流失。成孔后進(jìn)行錨桿安裝、張拉及注漿施工，一次注漿完成后采用多次注漿的方式確保注漿效果。由于錨桿標(biāo)高在承壓水以下，為確保錨頭位置不出現(xiàn)地下水滲漏的問題，在錨桿孔位留置引水軟管，并采用混凝土包封的辦法防止錨頭銹蝕。
5 投資、運營和管理簡介
5.1 工程投資建設(shè)
工程由政府負(fù)責(zé)投資建設(shè)，利用土地出讓收益，返還投資到核心區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，讓二級開發(fā)項目充分受益，通過綜合管廊技術(shù)將市政外源引入CBD核心區(qū)，充分考慮區(qū)域二級地塊建設(shè)的需求，形成插座式接入方式，將市政能源供應(yīng)管線直接輸送至二級地塊紅線位置，節(jié)省了二級地塊市政建設(shè)空間，做到開發(fā)面積最大化的商業(yè)利用，為二級地塊經(jīng)營創(chuàng)造良好條件。
5.2工程運營管理
工程與市政專業(yè)公司進(jìn)行充分協(xié)同管理，有分工、有合作。組建專業(yè)的物業(yè)管理部門，配合各專業(yè)公司日常巡視，負(fù)責(zé)綜合管廊的日常管理，利用CBD核心區(qū)建設(shè)的綜合指揮中心，運用大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實施智能化管理，打造智慧型管理模式；與各專業(yè)公司的城市市政管線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)形成信息共享，將現(xiàn)場監(jiān)控信號上傳至各專業(yè)公司的監(jiān)控系統(tǒng)，形成報警聯(lián)動機制；為各專業(yè)公司能夠及時掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)并實施應(yīng)急搶險提供可靠的保障。
實施遠(yuǎn)程計量，各二級地塊用戶自行設(shè)置計量器具，作為用戶直接向各專業(yè)公司繳納能源供應(yīng)和運行維護費用。
綜合管廊日常管理的費用，由政府專項資金支持或從政府授權(quán)的地下公共空間配套設(shè)施經(jīng)營性收益中補償。
5.3工程維修維護
在地面留置可開啟式活動蓋板，承擔(dān)投料功能，便于后期各專業(yè)公司的維修和更換工作，利用地下公共空間和上管廊備用倉作為維修維護工具、設(shè)備和材料存放地，以備使用之需。
6項目建設(shè)的經(jīng)驗總結(jié)及思考
城市綜合管廊技術(shù)，在國外已有百年以上成功經(jīng)驗，在國內(nèi)尚屬較新技術(shù)，通過工程整體實施，形成主要經(jīng)驗如下。
1)工程規(guī)劃階段，規(guī)劃部門需做好各二級地塊的規(guī)劃工作，并協(xié)調(diào)各二級地塊，提前做好初步設(shè)計，確保管廊結(jié)構(gòu)及支護體系能與二級地塊有效對接，減少工程整體建設(shè)過程中的資金投入。
2)工程實施中應(yīng)與規(guī)劃部門和市政專業(yè)管線管理部門做好充分對接，力求合溝設(shè)計，節(jié)約用地。
3)人廊管線設(shè)計應(yīng)充分考慮與常規(guī)直埋管線的區(qū)別，進(jìn)一步完善綜合管廊內(nèi)的人工環(huán)境設(shè)計，做好綜合管廊內(nèi)市政管線與外圍直埋管線的接駁設(shè)計。
4)在綜合管廊規(guī)劃設(shè)計時，做到管線規(guī)劃與城市交通系統(tǒng)接軌，有效利用立體空間，綜合利用城市地下空間。
5)城市能源供應(yīng)是城市正常運行的命脈，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中要考慮戰(zhàn)爭與反恐問題，管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計建議按照設(shè)計使用年限100年考慮，并應(yīng)與民防管理部門協(xié)同，處理好人防設(shè)施。具體實施中，應(yīng)做到管線設(shè)計與管廊設(shè)計同步，工藝上充分匹配。
6)為了更好地推廣城市綜合管廊建設(shè)，在資金投入渠道上，需充分利用社會資源，在新開發(fā)區(qū)域、老舊和棚戶區(qū)改造中，從規(guī)劃層面引入綜合管廊理念，將綜合管廊建設(shè)成本納入一級開發(fā)成本，使用社會資金、用商業(yè)開發(fā)能力彌補政府基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)資金缺口。
7)城市地下綜合管廊建設(shè)需要創(chuàng)新經(jīng)營管理模式：①應(yīng)充分總結(jié)已有管廊工程建設(shè)施工經(jīng)驗，優(yōu)化施工方法，系統(tǒng)整理、編制管廊施工工藝標(biāo)準(zhǔn)，為以后管廊施工提供有效工具。②管廊工程施工建設(shè)，嚴(yán)格履行法定的項目建設(shè)程序，落實工程建設(shè)質(zhì)量安全責(zé)任，切實把加強質(zhì)量安全監(jiān)管貫穿于施工全過程，及時收集、歸檔工程檔案。在保證施工安全、質(zhì)量前提下，積極、大膽采用新技術(shù)、新工藝，創(chuàng)新施工方法。③應(yīng)積極參與PPP等協(xié)作建設(shè)模式，優(yōu)化合同管理，提高綜合管控能力，對從項目選擇到資金回籠的全過程認(rèn)真分析研究和策劃，把風(fēng)險控制放在首位。
7結(jié)語
綜合管廊解決了城市發(fā)展過程中各類管線的維修、擴容造成的“拉鏈路”和空中“蜘蛛網(wǎng)”的問題，對提升城市總體形象、創(chuàng)造城市和諧生態(tài)環(huán)境起到了積極推動作用。通過目前已經(jīng)實施的幾個地下空間基礎(chǔ)設(shè)施項目的開發(fā)、建設(shè)、施工及運營的經(jīng)驗總結(jié)，為今后各大城市的建設(shè)發(fā)展提供了一個較好的參考模式。綜合管廊也成為21世紀(jì)城市現(xiàn)代化建設(shè)的熱點和衡量城市現(xiàn)代化水平的標(biāo)志之一。
