城市地下綜合管廊工程總體設(shè)計(jì)

謝 瑋,曹二星

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司,合肥 230088)

城市地下綜合管廊工程總體設(shè)計(jì)

謝 瑋,曹二星

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司,合肥 230088)

城市地下綜合管廊工程是將各類城市管線集中設(shè)置在同一人工空間中,所形成的一種現(xiàn)代化、集約化的城市基礎(chǔ)設(shè)施,是城市現(xiàn)代化建設(shè)過程中的必然趨勢(shì)。該文結(jié)合金寨縣現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合管廊工程,簡要闡述了綜合管廊工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)方法。

地下綜合管廊; 總體設(shè)計(jì); 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著近幾年市政設(shè)施水平的提高,工程管線的種類大大增加,占用的地下空間也越來越大,各種市政管線多是按各自的系統(tǒng)直接埋設(shè)在土中,檢修不便且容易損壞,各種管線的埋設(shè)深度不一,容易造成沖突。由于地下管線仍采用傳統(tǒng)的直埋施工方式,新敷設(shè)地下管線或檢修老地下管線造成道路重復(fù)開挖形成的“黑色污染、馬路拉鏈”隨處可見。如近期合肥市潛山路與祁門路交口一處埋深4 m的供水管爆裂,導(dǎo)致交口南側(cè)潛山路路段被迫封閉幾天進(jìn)行破路搶修水管及路面修復(fù)工作,耗費(fèi)大量人力物力,嚴(yán)重的影響了周邊行人出行,破壞了天鵝湖周邊街道景觀。此外,城市大眾運(yùn)輸及地鐵建設(shè)時(shí),常因地下管線的布設(shè)狀況復(fù)雜與記錄不全,增加施工難度。如何解決上述地下管線導(dǎo)致的問題,已逐漸引起工程界的注意。

1 綜合管廊

城市綜合管廊是指將各類城市工程管線集中容納于一體,并留有供檢修人員行走通道的隧道結(jié)構(gòu)。即在城市地下建造一個(gè)隧道空間,將給水、燃?xì)?、雨水、污水、電力、通訊、有線電視線路等各種管線集于一體,設(shè)有專門的檢修口、吊裝口和監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理,徹底改變以往各個(gè)管道各自建設(shè)、各自管理的零亂局面,也從根本上杜絕因鋪設(shè)和維修各種管線對(duì)城市道路、綠地重復(fù)開挖,消除了由此造成的資源浪費(fèi)和對(duì)市容、交通和居民生活的不良影響,大大節(jié)省了城市地下空間。根據(jù)發(fā)達(dá)國家地下管廊長期使用經(jīng)驗(yàn)表明,綜合管廊中管線的壽命可提高一倍。城市地下管廊透視效果圖,見圖1。

2 工程實(shí)例

安徽金寨縣現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)園區(qū),是經(jīng)安徽省人民政府正式批準(zhǔn)設(shè)立的省級(jí)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)園區(qū)。此次設(shè)計(jì)的長江路為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)園區(qū)南北向重要交通通道,規(guī)劃起點(diǎn)位于滬蓉高速公路金寨互通立交聯(lián)絡(luò)線——紅軍大道,規(guī)劃終點(diǎn)至北金路,全長約8.3 km,為金寨縣重點(diǎn)建設(shè)工程。以建設(shè)長江路為依托,本著充分合理利用地下有限空間資源的原則,該項(xiàng)目將各類地下管線融于一體,修建地下綜合管廊工程,同時(shí)為今后可能增加的各類市政管線預(yù)留空間。

2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容

此長江路綜合管廊工程設(shè)計(jì)段落位于金寨現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)園核心區(qū),南至紅軍大道,北至黃山路。綜合管廊工程設(shè)計(jì)內(nèi)容包括:全線綜合管廊及1座監(jiān)控中心。工程含地下綜合管廊相關(guān)的主體結(jié)構(gòu)工程、排水工程、消防工程等。

2.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

1)設(shè)計(jì)使用年限:100年。

2)地下管廊的結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí),構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)為三級(jí),結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最大裂縫寬度限值不應(yīng)大于0.2 mm,且不得貫通。綜合管廊地下工程防水等級(jí)為二級(jí)。

3)工程建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類,設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g,抗震設(shè)防烈度為6度。

4)防洪標(biāo)準(zhǔn):區(qū)域水系發(fā)達(dá),道路縱坡指標(biāo)較高,不會(huì)因河道漲水導(dǎo)致地面受淹。綜合管廊工程按照規(guī)劃道路高程設(shè)防。

5)防火區(qū)劃分:綜合管廊內(nèi)防火分區(qū)長度不能超過200 m,防火分區(qū)以防火墻、甲級(jí)防火門作為防火依據(jù)。

2.3 管廊設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.3.1 平面設(shè)計(jì)

長江路綜合管廊設(shè)計(jì)起點(diǎn)位于紅軍大道北側(cè),終點(diǎn)位于黃山路交口,管廊縱向長度2.34 km。綜合管廊平面線形與所在道路平面線形一致,平面位置考慮要與所通過位置的在建或規(guī)劃中建筑物的樁、柱基礎(chǔ)設(shè)施的平面位置相協(xié)調(diào)。

此次綜合考慮雨污水布設(shè)、綜合管廊埋深等因素,將綜合管廊置于長江路西側(cè)人行道內(nèi)。

2.3.2 縱斷面設(shè)計(jì)

管廊縱斷面基本與所在道路縱斷面一致,以減少土方量。管廊最小覆土一般在地面以下2 m為宜,主要是由管廊內(nèi)管線從管廊頂?shù)拇┏雠c管廊外管線從管廊頂橫穿的要求及管廊頂通風(fēng)風(fēng)道的要求等因素決定的。管廊的縱坡變化處應(yīng)滿足各類管線折角的要求,同時(shí)最小縱斷面需考慮溝內(nèi)排水的需要。

此長江路綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)段縱段設(shè)計(jì)一般覆土約為1.5 m。設(shè)計(jì)最小坡度原則上不低于0.5%,最大坡度不超過4.4%。在管廊過交叉路口段、特殊節(jié)點(diǎn)位置,根據(jù)避讓規(guī)劃市政管線和滿足節(jié)點(diǎn)的要求,局部覆土加深。

2.3.3 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

長江路綜合管廊全線共有支線節(jié)點(diǎn)6處,包括長江路-金顧路十字節(jié)點(diǎn)、長江路-嵩山路十字節(jié)點(diǎn)、長江路-紅石路十字節(jié)點(diǎn)、長江路-經(jīng)天路丁字節(jié)點(diǎn)、長江路-石船路丁字節(jié)點(diǎn)、長江路-黃山路丁字節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)都是同尺寸干溝相連。

綜合管廊的節(jié)點(diǎn)處理是管廊設(shè)計(jì)及施工的重點(diǎn),由于管廊的相互交叉影響以及要保證檢修人員在綜合管廊內(nèi)通行,使得綜合管廊的節(jié)點(diǎn)處理比較復(fù)雜。管廊在節(jié)點(diǎn)處類似于管線立交。從處理方法上來說,可以將綜合管廊在設(shè)計(jì)高度上加高實(shí)現(xiàn)互通功能,也可以通過平面尺寸的加寬來實(shí)現(xiàn)互通功能。

2.3.4 橫斷面設(shè)計(jì)

綜合管廊斷面分為標(biāo)準(zhǔn)斷面和特殊斷面,特殊斷面主要指十字口、丁字口、人員出入口、下料口等較為復(fù)雜的斷面。管廊斷面大小主要取決于管廊的類型、地下空間的限制、收容管線的種類與數(shù)量。斷面大小需保證管線的合理間距、相關(guān)的工作空間、設(shè)備布置,并考慮管線擴(kuò)容的需求。管廊的斷面形式與施工方式有關(guān),以方便、合理、經(jīng)濟(jì)為宜。此次采取明挖現(xiàn)澆施工法采用單艙矩形截面,截面尺寸為2.0 m×2.2 m。

管廊東側(cè)布置電纜橋架,西側(cè)布置弱電橋架和DN300給水管,中間為巡視人員通道。電力電纜、弱電電纜支架采用加強(qiáng)型高強(qiáng)度復(fù)合電纜支架,用配套膨脹螺栓固定于工井內(nèi)壁。艙頂部設(shè)置照明線路及燈具,橋架上層預(yù)留監(jiān)控及電氣線路。艙底部一側(cè)設(shè)置排水溝,溝底以2%的橫向坡度坡向排水溝,排水溝沿綜合管廊流至附近的排水井。管廊設(shè)計(jì)預(yù)留了電力、弱電電纜支架的預(yù)埋件及支架,支架高度及間距可按敷設(shè)管線要求調(diào)整。

除以上管廊主體設(shè)計(jì)外,還包括附屬工程設(shè)計(jì),主要內(nèi)容有:

1)消防及給排水設(shè)計(jì)。

2)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含照明)。

4)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3 設(shè)計(jì)總結(jié)

綜合管廊設(shè)計(jì)特別強(qiáng)調(diào)各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)性,以總體設(shè)計(jì)為指導(dǎo)思想,衡量管線與結(jié)構(gòu)物之間、主體構(gòu)造物與附屬構(gòu)造物之間銜接的合理性。對(duì)于管廊主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),筆者有以下幾點(diǎn)心得體會(huì)。

3.1 計(jì)算模式

現(xiàn)澆混凝土綜合管廊結(jié)構(gòu)的截面內(nèi)力計(jì)算模型采用矩形閉合框架模型。由于地下管廊設(shè)計(jì)長度較長,應(yīng)考慮沿線地質(zhì)條件的變化,作用于結(jié)構(gòu)底板的基底反力分布應(yīng)根據(jù)地基條件具體確定:

1)對(duì)于地層較為堅(jiān)硬或經(jīng)過加固處理的地基,基底反力可視為直線分布。

2)對(duì)于未經(jīng)處理的柔軟地基,基底反力應(yīng)按彈性地基上的平面變形截條計(jì)算確定。同時(shí),設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮地面荷載的差異,準(zhǔn)確的計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)上的側(cè)壓力。

3.2 混凝土材料

綜合管廊設(shè)計(jì)中,合理的混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)、鋼筋及拉筋的合理布置,對(duì)減少和控制混凝土裂縫至關(guān)重要。綜合管廊工程特別是頂、底板工程多為大體積混凝土,混凝土強(qiáng)度等級(jí)宜在C20～C35范圍內(nèi)選用,避免設(shè)計(jì)上“強(qiáng)度越高越好”的錯(cuò)誤觀念,且配置的混凝土抗?jié)B等級(jí)應(yīng)在P6以上。

3.3 結(jié)構(gòu)配筋

綜合管廊工程(斷面)采用雙層雙向配筋,除滿足結(jié)構(gòu)應(yīng)力外,還應(yīng)承受因水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力以及控制裂縫寬度。因此,上、下鋼筋的布置應(yīng)盡可能采用小直徑、小間距。一般主筋采用直徑為14～20 mm的鋼筋和100～150 mm間距比較合適,構(gòu)造筋直徑宜為10～14 mm,間距100～150 mm。

由于管廊斷面需要設(shè)置大量的拉接筋,如果不能很好的控制其保護(hù)層厚度,勢(shì)必會(huì)形成一定數(shù)量的滲水通道。因此,設(shè)置拉接筋時(shí),應(yīng)采用“梅花型”布置,雙面配筋采用統(tǒng)一的模數(shù)確定鋼筋間距,保證雙面鋼筋交叉點(diǎn)連線垂直于鋼筋網(wǎng)。有條件時(shí)建議在拉筋中間焊接止水環(huán),最重要的一點(diǎn)是必須嚴(yán)格保證混凝土迎水面50 mm的鋼筋保護(hù)層厚度。

3.4 特殊路段加強(qiáng)處理

此項(xiàng)目綜合管廊設(shè)置于人行道內(nèi),填土高度均在1.5～2.0 m,管廊斷面尺寸、配筋可統(tǒng)一采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。但是根據(jù)工程具體情況,綜合管廊的十字或丁字口交叉節(jié)點(diǎn)時(shí),綜合管廊可能要橫穿道路,因而在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí),要充分考慮道路車輛荷載對(duì)綜合管廊的影響。同時(shí)要對(duì)項(xiàng)目總體情況深入了解分析,對(duì)于埋置在較寬的側(cè)分帶內(nèi)的管廊,應(yīng)考慮遠(yuǎn)期道路斷面改造,機(jī)動(dòng)車道加寬的情況,做到近遠(yuǎn)期一次設(shè)計(jì),保證設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)管廊結(jié)構(gòu)的安全使用。

3.5 防水工程

新修訂的《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》將原規(guī)范中的“宜采用防水混凝土結(jié)構(gòu)”改為“應(yīng)采用防水混凝土結(jié)構(gòu)”體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)自防水(含外加劑)為主的主導(dǎo)思想。該項(xiàng)目管廊工程結(jié)構(gòu)混凝土采用C30防水混凝土,抗?jié)B等級(jí)為P6。同時(shí),減少變形縫、施工縫的設(shè)置,在設(shè)置變形縫處采用復(fù)合式防水設(shè)計(jì)即中埋式止水帶與遇水膨脹橡膠條、嵌縫材料復(fù)合使用;施工縫處建議采用外貼式止水帶與中埋鋼板復(fù)合使用。

4 結(jié) 語

采用綜合管廊使市政管線集約化,是城市現(xiàn)代化建設(shè)過程中的必然趨勢(shì)。既可滿足近期的使用,又可兼顧未來的發(fā)展要求,特別是避免了直埋管道造成的反復(fù)破壞路面及各種管道的無序交叉和架空敷設(shè)對(duì)城市市容造成的不利影響,是未來城市基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展的方向。筆者通過工程實(shí)例簡要描述了地下綜合管廊工程的設(shè)計(jì)原則及主要設(shè)計(jì)內(nèi)容,并提出了管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中幾個(gè)要點(diǎn),可為同類工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。

[1] GB 50838—2012,城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 王 璇,陳壽標(biāo).對(duì)綜合管溝規(guī)劃設(shè)計(jì)中若干問題的思考[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2006,26(4):523-527.

[3] 王恒棟.綜合管廊工程理論與實(shí)踐[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2013.

[4] 李 毅.太原市高新區(qū)綜合管溝規(guī)劃設(shè)計(jì)方案[J].山西建筑,2013,39(36):15-16.

Urban Underground Gallery Pipeline Overall Design

XIE Wei,CAO Er-xing
(Anhui Transport Consulting&Design Institute Co,Ltd,Hefei 230088,China)

Urban underground gallery pipeline project is focused on the various types of urban settings in the same artificial space,forming modern intensive urban infrastructure,and urban modernization process is an inevitable trend. This paper takes Jinzhai county modern industrial park gallery pipeline project as an example,briefly describes the design content and design methods of gallery pipeline project.

underground gallery pipeline; the overall design; the main structure design

2014-06-05.

謝 瑋(1982-),工程師.E-mail:47865428@qq.com

10.3963/j.issn.1674-6066.2014.04.037