张晋勋1，李洪毅1，蔡 明2，谢佳华3，张 洁1，周 辉1，许晓东3
（1．北京城建集团，北京 100088；2．北京市建筑设计研究院有限公司，北京 100045；
3．北京国际商务中心区开发建设有限公司，北京 100020）
[摘要]北京CBD核心区地下公共空间市政交通基础设施项目，是集交通、地下综合管廊、景观以及综合防灾功能为一体的地下空间建设项目。为保证CBD核心区资源的高度整合，采用综合管廊模式设计。工程建设创造性地提出并采用了“一体化”施工模式，既保证了工程本身建设进度，也有效配合了各二级地块的建设进度，节约了大量的社会资源。
[关键词]地下工程；综合管廊；核心区；“一体化”施工
[中图分类号]TU921 [文章编号]1002-8498(2016)07-0099-06
北京CBD核心区的建设，一直秉承“绿色、低碳、节地、节材”的先进理念，在201 1年项目建设之初，就确定了打造先进的城市地下市政综合管廊的建设目标，充分吸取了“中关村西区管廊”的成功经验，借鉴国外“共同沟”实施案例，形成了适合本地区的集约化和前瞻性的实施方案。
1 北京CBD核心区地下空间基础设施工程概述
1.1 北京CBD核心区简介
北京CBD核心区是北京六大高端功能区之一，是首都经济发展、产业聚集和城市建设最重要的区域。CBD核心区位于朝阳区国贸桥东北角，东三环路以东、建国路以北、针织路以西、光华路以南，东西长约600m，南北长约500m，总占地面积约30hm2，地上建筑规模270万m2，地下建筑规模140万m2，总体规模达410万m2。建成后将成为集写字楼、酒店、会展中心、文化娱乐等设施为一体的高档商务区。
CBD核心区总体规划采取九宫格的布局方式，路网模式采取井字形道路，两横两纵的布局方式。核心区分为18个地块，19个楼座，塔楼高度以中心215 (528m)为中心，向外侧逐层递减。CBD核心区平面布置如图1所示。
1.2北京CBD核心区地下空间基础设施项目工程 简介
北京CBD核心区地下公共空间市政交通基础设施项目，是集交通、地下综合管廊、景观以及综合防灾功能为一体的地下空间建设项目，与核心区周边地块和道路相连，规划总用地面积1 1.7hm2，总建筑面积52.4万m2，市政综合管廊建筑面积约9万m2，总投资约50亿元，整个建筑南北向长约500m，东西向宽约600m，基础埋深- 26. 200m，地下5层，框架-剪力墙结构。由于该区域地处多条城市主路交叉处，人车流量大、交通运输繁忙、工程管线设施较多，采用综合管廊模式能较好地解决人车分流、地面交通压力大、市政管线种类多、数量大、埋设困难等问题，如图2所示。
1.3 CBD核心区地下空间综合管廊简介
CBD核心区市政工程敷设的管线有电力、热力、电信、给水、再生水等，均为市政主干线。CBD核心区周边的市政能源既要求集中输入又需要分散供给二级地块使用，工程综合管廊形式主要为干支结合型综合管廊，局部为缆线型综合管廊。
综合管廊分布在井字形道路的下方，分为上管廊和下管廊。上管廊主要是重力流管线雨污水、燃气和电信等。下管廊主要由电力、热力、给水和再生水等。核心区地下空间分层如图3所示，金和路道路下方剖面如图4所示。
2 综合管廊模式优势
在北京CBD核心区这样的高度密集区域，资源高度整合和共享是寻找解决问题的途径之一。从核心区高密度集中分布的情形来看，市政道路下配套的市政管线将不能采取常规分散、直埋敷设的形式，必须采用充分利用地下空间资源的、集约化的管道敷设方式——综合管廊。此方式在满足规划地块市政能源供给需要的同时，又能很好地配合地下空间的结构形式要求。综合比较，综合管廊模式具有以下几个方面的优势。
1)在楼宇高密度集中分布区域，消防扑救是非常重要的一个环节，这样市政道路对于重载消防车的承载力至关重要，管线如果采取直埋式敷设，重载消防车荷载将传递给市政管线，会产生连带性破坏。因此管线进舱，形成市政综合廊，道路荷载将主要由混凝土结构来承担，有效地保护了市政管线。
2)综合管廊能很好地解决空间不足的问题，减小敷设、维修及增设地下管线反复挖掘路面对交通及市容造成的干扰和影响，减少道路的杆柱及各市政管线的检查井、室等，保持路面的完整性和增加工程管线的耐久性，方便各种市政管线的敷设、增容、维修和管理。
3)综合管廊内市政管线布局紧凑，节约市政用地空间，能更有效地保证区域整体规划的贯彻落实，有利于降低区域整体开发的综合成本。
综合管廊模式既保证了北京CBD核心区资源的高度整合，为CBD核心区提供了方便可靠的维护空间，也为核心区高效管理提供可能性。
3 综合管廊设计要点
3.1 综合管廊设计原则
根据地下空间建筑布置特点，综合管廊在设计过程中，主要遵循以下几点原则。
1)综合管廊在主建筑范围（金和路、金和东路及部分内部路下）为环状布置，在分支建筑（景辉街及景辉南街东西段）范围为支状布置。
2)确定管线需求的合理断面。
3)确定合理的出线节点位置，不同地块尽量整合，减少出线节点数量。
4)尽量减少不同管线出现交叉节点的数量，如果必须形成交叉，应满足管线间距和数量的需求。
5)不同管线尽量分舱布置，便于管理。
6)竖向排布原则：重介质管道在下，轻介质管道在上；小断面管道在上，大断面管道在下；水舱管道排布自上而下的顺序是消防水、给水、再生水；电力舱高压电缆布置在下层排架，低压电缆布置在上层排架；出线多的配送管道在上，输送管道在下。
7)人行通道布置在每舱中间，通道尺寸和管线间距满足检修人员通行要求。
8)管道与墙、管道之间间距均需满足检修要求。
3.2综合管廊设计重点
3.2.1交叉节点（见图5）
1)与外围干线节点
与外围干线节点是指进入CBD核心区综合管廊的管线入口处（如图5所示圆圈内）。此类接驳点必须具备明确的外围接驳条件，接驳洞口或套管能够保证其准确性，确保防水措施的封闭性与完整性。
2)内部交叉节点
内部交叉节点是指综合管廊在不同管线发生垂直交叉时需重点处理的位置（如图5所示方框内）。
支线节点是实现综合管廊为规划地块顺利提供市政能源的重要节点。原则上考虑在空间允许的情况下，争取为每个地块提供2处预留。节点布置上考虑综合管廊内部各管线引出时的相互影响以及管线自身引出的技术要求。地下1层内管线支管出线尽量利用端头及进线间，高程上考虑避免与雨污水管道冲突，穿越其他交叉舱时，位于交叉舱舱内下部，采用排管形式并完全封闭；地下3层管线支管出线利用地下3层或地下4层设备层出线层解决。
3.2.2 出口
1)投料口
综合管廊内的管线敷设是在管廊主体土建完成之后进行，所以必须预留投料口，同时投料口也是今后综合管廊内管线维修、更新的投放口。
2)人员出入口
为保证日常管廊的巡检使用，B0.5层支状管沟利用地下车道进出口端部空间、环状管廊利用主建筑南北两侧进线节点处设置人员巡检进出口；地下3层管廊利用分支管廊与主管廊交汇处的综合管廊干线节点处设置人员出入口。此外，本工程考虑每防火分区内设置事故紧急人员出入口，事故紧急人员出入口结合逃生通道或投料口设置，可与夹壁墙内建筑的紧急疏散通道连接，紧急情况下，人员可以由此出入口进出。
3.3综合管廊前瞻性
在CBD核心区综合管廊项目中，除了考虑到管线在维修更换、运营维护等方面提供必要的条件之外，还考虑到之后的管线扩容和新类型管线引入的可能性。在目前管舱中，留有预留舱，确保随着科技的发展，在市政管线有增项需求时，目前的空间仍能够满足其使用需求。
在综合管廊的总体规划和建设中，高密度集中区域使用综合管廊的措施，使得管线进出线节点能够高度整合，避免分散布局，大大地节约空间，同时提升管廊的检修更换和维护的空间环境，因此综合管廊模式具有很强的推广价值。
4 工程建设的施工方法及技术措施
4.1 工程特点及控制重点
CBD核心区公共空间市政基础设施的特殊地理位置及特点，施工控制重点主要包括如下几方面。
1)土方开挖量大，支护深度大、支护形式多样
工程土方开挖总量为242万m3，最大开挖深度为27. 2m;二级地块土方开挖总量544万m3，最大开挖深度为37. 8m，局部电梯井部位开挖深度达到44m。
2)地下水丰富，围降汇水面积大
工程平面占地面积1 1万多m2，基底位于第6大层砂卵石层中，该层为地下第1层承压水的含水层，各二级地块基底位于第2层承压水范围内。地下水是宝贵的资源，而工程降水往往造成大量的水源流失，为节约水资源，贯彻绿色施工理念，减少降水工程量，同时合理利用地下水且有效地降低该层承压水水位是本工程的控制点。
3)结构单层面积大，材料运输困难
工程单层体量大，工期紧张，在施工区域单层面积3万余m2，共划分为23个施工段。同时由于周边不同二级地块进入施工的阶段不同，带来综合管廊施工阶段的施工场地规划与布置工况变化多样，给材料运输带来较大挑战。
4)大跨度预应力密肋梁施工
综合管廊底板均为密肋梁板，范围广、数量多，密肋梁跨度16m，截面尺寸700mm（上口）/500mm（下口）×1500mm。密肋梁底阳角为圆弧角，梁底纵向居中有梯形装饰槽。密肋梁楼板与两侧剪力墙交接部位为钢骨梁结构，且钢筋密集（HRB500Eɸ28~ 40居多）。
5)水下锚杆
工程局部支护采用“地下连续墙+预应力锚杆”支护体系，由于基坑外侧紧邻光华路，受场地条件限制，无法进行基坑外侧降水，导致支护体系第7排锚杆位于承压水头之下，需进行水下锚杆施工。水下锚杆无成熟的施工经验，如何有效实现水下锚杆的施工是项目的控制重点与难点。
4.2施工方法及技术措施
4.2.1“一体化”施工方案
如何前瞻性采取合理有效的支护方式，既能低价高效解决基坑支护问题，也能兼顾各地块之间的开发进度，减少各二级地块重复支护投入是本工程控制的重点。
综合各方面因素，在政府主管部门的协调支持下，本项目创造性地提出工程土方及支护“一体化”施工模式。首先，针对地下空间、管廊与不同二级地块间具体情况，采用大放坡、土钉墙、桩锚支护、微型桩支护、地下连续墙支护、基础桩兼做护坡桩、地下连续墙兼做基础桩等多种支护形式的综合利用。共设置土钉墙42 000m2，护坡桩1 322根，地下连续墙432幅，混凝土总量51 000m3，即加快了支护施工进度、降低了总体支护造价，同时也减少了相邻地块之间的重复支护工作量，提高了红线范围土地的利用效率。其次，合理布置出土马道，兼顾地下空间、管廊与二级地块的开发进度，按照“一体化”模式组织施工，相互借用场地，渐次施工，单日最大出土量为4.2万m3，有效配合了各地块的建设进度，形成了类似大型综合建设项目支护施工的成功模式（见图6）。
4.2.2降水方案
结合现场实际情况，经过多轮现场试验及理论分析，确定了采用以地下连续墙隔水分区围降、临时封闭为主，管井降水为辅的技术措施，地下连续墙施工时提高作业面，防止地下水对地下连续墙施工的不利影响。通过以上措施成功解决了超大深基坑承压水的处理问题。
在有效解决本工程基坑降水问题的同时，制定了切实可行的地下水二次综合利用以及地下水回灌方案。井点降水为优质地下水，降水初期水质较浑浊，不方便利用，正常降水1个星期后，降水水质优良，杂质很少，经过沉淀处理以后，存入现场设置的4处储水箱内，可满足施工现场日常施工用水和 冲洗周边道路用水需要，日平均节约自来水使用量350t左右，现场用水除人员生活必须使用自来水外，大量使用降水再利用水。同时现场布置地下水 回灌井，将部分地下水回灌，节约资金和水资源，绿色施工。
4.2.3 水平及垂直运输方案
工程单层施工面积较大，且地处CBD繁华地段，结构施工过程中穿插各二级地块施工，通过科学、有效、合理地划分区段组织流水施工，且配合相应的辅助措施，保证了现场材料机具的垂直及水平运输。
1)与业主一道协调各二级地块，把周边二级地块场地标高降到合适位置，利用与二级地块施工的时间、空间差，合理划分区、段流水施工，布置施工场地，实现不同作业层有效穿插施工。
2)群塔作业，在必要部位设置临时周转塔，以充分满足材料二次倒运需求。
3)在各施工分区内动态设置阶段性后施工段，辅以移动式倒料平台，解决材料周转临时堆放场地。
通过合理的材料运输方案及施工组织，施工单位在6个月左右顺利按照业主要求完成16万m2地下结构的施工任务。
4.2.4密肋梁施工技术措施
为保证密肋梁结构施工质量与工程进度，选用定制玻璃钢模壳作为梁底模，与梁侧木模拼接施工以保证密肋梁成型效果。密肋梁下部钢筋为18ɸ36( HRB400)，上部钢筋为8ɸ36( HRB400)，箍筋为 ɸ12@100/200( HRB400)。密肋梁板钢筋密集，且有预应力筋预埋。要保证端头预应力张拉节点的合理安放，且考虑到混凝土浇筑、振捣困难，通过BIM技术，按照大样节点图，钢筋加工局部预调整出预应力张拉墩头位置，同时改用补偿收缩细石混凝土浇筑，并在钢筋绑扎过程中预留混凝土振捣孔，以满足混凝土振捣要求。密肋梁结构成型效果良好，达到了设计要求。
4.2.5 水下锚杆施工技术措施
水下锚杆采用双套管跟管钻机成孔，通过内管合金钻头的旋转和冲击使卵石层松散，高压水通过内管进入，将卵石从外管和内管之间带出，外管跟进达到成孔目的，外管与墙上开孔之间的缝隙应填充过滤材料，防止砂土流失。成孔后进行锚杆安装、张拉及注浆施工，一次注浆完成后采用多次注浆的方式确保注浆效果。由于锚杆标高在承压水以下，为确保锚头位置不出现地下水渗漏的问题，在锚杆孔位留置引水软管，并采用混凝土包封的办法防止锚头锈蚀。
5 投资、运营和管理简介
5.1 工程投资建设
工程由政府负责投资建设，利用土地出让收益，返还投资到核心区的基础设施建设中，让二级开发项目充分受益，通过综合管廊技术将市政外源引入CBD核心区，充分考虑区域二级地块建设的需求，形成插座式接入方式，将市政能源供应管线直接输送至二级地块红线位置，节省了二级地块市政建设空间，做到开发面积最大化的商业利用，为二级地块经营创造良好条件。
5.2工程运营管理
工程与市政专业公司进行充分协同管理，有分工、有合作。组建专业的物业管理部门，配合各专业公司日常巡视，负责综合管廊的日常管理，利用CBD核心区建设的综合指挥中心，运用大数据和互联网技术，实施智能化管理，打造智慧型管理模式；与各专业公司的城市市政管线远程监控系统形成信息共享，将现场监控信号上传至各专业公司的监控系统，形成报警联动机制；为各专业公司能够及时掌握系统运行状态并实施应急抢险提供可靠的保障。
实施远程计量，各二级地块用户自行设置计量器具，作为用户直接向各专业公司缴纳能源供应和运行维护费用。
综合管廊日常管理的费用，由政府专项资金支持或从政府授权的地下公共空间配套设施经营性收益中补偿。
5.3工程维修维护
在地面留置可开启式活动盖板，承担投料功能，便于后期各专业公司的维修和更换工作，利用地下公共空间和上管廊备用仓作为维修维护工具、设备和材料存放地，以备使用之需。
6项目建设的经验总结及思考
城市综合管廊技术，在国外已有百年以上成功经验，在国内尚属较新技术，通过工程整体实施，形成主要经验如下。
1)工程规划阶段，规划部门需做好各二级地块的规划工作，并协调各二级地块，提前做好初步设计，确保管廊结构及支护体系能与二级地块有效对接，减少工程整体建设过程中的资金投入。
2)工程实施中应与规划部门和市政专业管线管理部门做好充分对接，力求合沟设计，节约用地。
3)人廊管线设计应充分考虑与常规直埋管线的区别，进一步完善综合管廊内的人工环境设计，做好综合管廊内市政管线与外围直埋管线的接驳设计。
4)在综合管廊规划设计时，做到管线规划与城市交通系统接轨，有效利用立体空间，综合利用城市地下空间。
5)城市能源供应是城市正常运行的命脉，在基础设施建设中要考虑战争与反恐问题，管廊结构设计建议按照设计使用年限100年考虑，并应与民防管理部门协同，处理好人防设施。具体实施中，应做到管线设计与管廊设计同步，工艺上充分匹配。
6)为了更好地推广城市综合管廊建设，在资金投入渠道上，需充分利用社会资源，在新开发区域、老旧和棚户区改造中，从规划层面引入综合管廊理念，将综合管廊建设成本纳入一级开发成本，使用社会资金、用商业开发能力弥补政府基础设施建设资金缺口。
7)城市地下综合管廊建设需要创新经营管理模式：①应充分总结已有管廊工程建设施工经验，优化施工方法，系统整理、编制管廊施工工艺标准，为以后管廊施工提供有效工具。②管廊工程施工建设，严格履行法定的项目建设程序，落实工程建设质量安全责任，切实把加强质量安全监管贯穿于施工全过程，及时收集、归档工程档案。在保证施工安全、质量前提下，积极、大胆采用新技术、新工艺，创新施工方法。③应积极参与PPP等协作建设模式，优化合同管理，提高综合管控能力，对从项目选择到资金回笼的全过程认真分析研究和策划，把风险控制放在首位。
7结语
综合管廊解决了城市发展过程中各类管线的维修、扩容造成的“拉链路”和空中“蜘蛛网”的问题，对提升城市总体形象、创造城市和谐生态环境起到了积极推动作用。通过目前已经实施的几个地下空间基础设施项目的开发、建设、施工及运营的经验总结，为今后各大城市的建设发展提供了一个较好的参考模式。综合管廊也成为21世纪城市现代化建设的热点和衡量城市现代化水平的标志之一。
