城市地下綜合管廊工程總體設計

謝 瑋,曹二星

(安徽省交通規劃設計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計

謝 瑋,曹二星

(安徽省交通規劃設計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置在同一人工空間中,所形成的一種現代化、集約化的城市基礎設施,是城市現代化建設過程中的必然趨勢。該文結合金寨縣現代產業園區綜合管廊工程,簡要闡述了綜合管廊工程的設計內容及設計方法。

地下綜合管廊; 總體設計; 主體結構設計

隨著近幾年市政設施水平的提高,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直接埋設在土中,檢修不便且容易損壞,各種管線的埋設深度不一,容易造成沖突。由于地下管線仍采用傳統的直埋施工方式,新敷設地下管線或檢修老地下管線造成道路重復開挖形成的“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,導致交口南側潛山路路段被迫封閉幾天進行破路搶修水管及路面修復工作,耗費大量人力物力,嚴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,城市大眾運輸及地鐵建設時,常因地下管線的布設狀況復雜與記錄不全,增加施工難度。如何解決上述地下管線導致的問題,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構。即在城市地下建造一個隧道空間,將給水、燃氣、雨水、污水、電力、通訊、有線電視線路等各種管線集于一體,設有專門的檢修口、吊裝口和監測系統,實施統一規劃、設計、建設和管理,徹底改變以往各個管道各自建設、各自管理的零亂局面,也從根本上杜絕因鋪設和維修各種管線對城市道路、綠地重復開挖,消除了由此造成的資源浪費和對市容、交通和居民生活的不良影響,大大節省了城市地下空間。根據發達國家地下管廊長期使用經驗表明,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 工程實例

安徽金寨縣現代產業園區,是經安徽省人民政府正式批準設立的省級現代產業園區。此次設計的長江路為現代產業園區南北向重要交通通道,規劃起點位于滬蓉高速公路金寨互通立交聯絡線——紅軍大道,規劃終點至北金路,全長約8.3 km,為金寨縣重點建設工程。以建設長江路為依托,本著充分合理利用地下有限空間資源的原則,該項目將各類地下管線融于一體,修建地下綜合管廊工程,同時為今后可能增加的各類市政管線預留空間。

2.1 設計內容

此長江路綜合管廊工程設計段落位于金寨現代產業園核心區,南至紅軍大道,北至黃山路。綜合管廊工程設計內容包括:全線綜合管廊及1座監控中心。工程含地下綜合管廊相關的主體結構工程、排水工程、消防工程等。

2.2 設計標準

1)設計使用年限:100年。

2)地下管廊的結構安全等級為二級,構件的裂縫控制等級為三級,結構構件的最大裂縫寬度限值不應大于0.2 mm,且不得貫通。綜合管廊地下工程防水等級為二級。

3)工程建筑場地類別為Ⅱ類,設計基本地震加速度值為0.05g,抗震設防烈度為6度。

4)防洪標準:區域水系發達,道路縱坡指標較高,不會因河道漲水導致地面受淹。綜合管廊工程按照規劃道路高程設防。

5)防火區劃分:綜合管廊內防火分區長度不能超過200 m,防火分區以防火墻、甲級防火門作為防火依據。

2.3 管廊設計要點

2.3.1 平面設計

長江路綜合管廊設計起點位于紅軍大道北側,終點位于黃山路交口,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劃中建筑物的樁、柱基礎設施的平面位置相協調。

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

2.3.2 縱斷面設計

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,主要是由管廊內管線從管廊頂的穿出與管廊外管線從管廊頂橫穿的要求及管廊頂通風風道的要求等因素決定的。管廊的縱坡變化處應滿足各類管線折角的要求,同時最小縱斷面需考慮溝內排水的需要。

此長江路綜合管廊標準段縱段設計一般覆土約為1.5 m。設計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、特殊節點位置,根據避讓規劃市政管線和滿足節點的要求,局部覆土加深。

2.3.3 節點設計

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

綜合管廊的節點處理是管廊設計及施工的重點,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通行,使得綜合管廊的節點處理比較復雜。管廊在節點處類似于管線立交。從處理方法上來說,可以將綜合管廊在設計高度上加高實現互通功能,也可以通過平面尺寸的加寬來實現互通功能。

2.3.4 橫斷面設計

綜合管廊斷面分為標準斷面和特殊斷面,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量。斷面大小需保證管線的合理間距、相關的工作空間、設備布置,并考慮管線擴容的需求。管廊的斷面形式與施工方式有關,以方便、合理、經濟為宜。此次采取明挖現澆施工法采用單艙矩形截面,截面尺寸為2.0 m×2.2 m。

管廊東側布置電纜橋架,西側布置弱電橋架和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型高強度復合電纜支架,用配套膨脹螺栓固定于工井內壁。艙頂部設置照明線路及燈具,橋架上層預留監控及電氣線路。艙底部一側設置排水溝,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。管廊設計預留了電力、弱電電纜支架的預埋件及支架,支架高度及間距可按敷設管線要求調整。

除以上管廊主體設計外,還包括附屬工程設計,主要內容有:

1)消防及給排水設計。

2)通風系統設計。

3)供電系統設計(含照明)。

4)監控系統設計。

3 設計總結

綜合管廊設計特別強調各專業之間的協調性,以總體設計為指導思想,衡量管線與結構物之間、主體構造物與附屬構造物之間銜接的合理性。對于管廊主體結構設計,筆者有以下幾點心得體會。

3.1 計算模式

現澆混凝土綜合管廊結構的截面內力計算模型采用矩形閉合框架模型。由于地下管廊設計長度較長,應考慮沿線地質條件的變化,作用于結構底板的基底反力分布應根據地基條件具體確定:

1)對于地層較為堅硬或經過加固處理的地基,基底反力可視為直線分布。

2)對于未經處理的柔軟地基,基底反力應按彈性地基上的平面變形截條計算確定。同時,設計中應考慮地面荷載的差異,準確的計算支護結構上的側壓力。

3.2 混凝土材料

綜合管廊設計中,合理的混凝土強度設計、鋼筋及拉筋的合理布置,對減少和控制混凝土裂縫至關重要。綜合管廊工程特別是頂、底板工程多為大體積混凝土,混凝土強度等級宜在C20～C35范圍內選用,避免設計上“強度越高越好”的錯誤觀念,且配置的混凝土抗滲等級應在P6以上。

3.3 結構配筋

綜合管廊工程(斷面)采用雙層雙向配筋,除滿足結構應力外,還應承受因水泥水化熱引起的溫度應力以及控制裂縫寬度。因此,上、下鋼筋的布置應盡可能采用小直徑、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,構造筋直徑宜為10～14 mm,間距100～150 mm。

由于管廊斷面需要設置大量的拉接筋,如果不能很好的控制其保護層厚度,勢必會形成一定數量的滲水通道。因此,設置拉接筋時,應采用“梅花型”布置,雙面配筋采用統一的模數確定鋼筋間距,保證雙面鋼筋交叉點連線垂直于鋼筋網。有條件時建議在拉筋中間焊接止水環,最重要的一點是必須嚴格保證混凝土迎水面50 mm的鋼筋保護層厚度。

3.4 特殊路段加強處理

此項目綜合管廊設置于人行道內,填土高度均在1.5～2.0 m,管廊斷面尺寸、配筋可統一采用標準化設計。但是根據工程具體情況,綜合管廊的十字或丁字口交叉節點時,綜合管廊可能要橫穿道路,因而在節點設計時,要充分考慮道路車輛荷載對綜合管廊的影響。同時要對項目總體情況深入了解分析,對于埋置在較寬的側分帶內的管廊,應考慮遠期道路斷面改造,機動車道加寬的情況,做到近遠期一次設計,保證設計使用年限內管廊結構的安全使用。

3.5 防水工程

新修訂的《地下工程防水技術規范》將原規范中的“宜采用防水混凝土結構”改為“應采用防水混凝土結構”體現了結構自防水(含外加劑)為主的主導思想。該項目管廊工程結構混凝土采用C30防水混凝土,抗滲等級為P6。同時,減少變形縫、施工縫的設置,在設置變形縫處采用復合式防水設計即中埋式止水帶與遇水膨脹橡膠條、嵌縫材料復合使用;施工縫處建議采用外貼式止水帶與中埋鋼板復合使用。

4 結 語

采用綜合管廊使市政管線集約化,是城市現代化建設過程中的必然趨勢。既可滿足近期的使用,又可兼顧未來的發展要求,特別是避免了直埋管道造成的反復破壞路面及各種管道的無序交叉和架空敷設對城市市容造成的不利影響,是未來城市基礎建設發展的方向。筆者通過工程實例簡要描述了地下綜合管廊工程的設計原則及主要設計內容,并提出了管廊結構設計中幾個要點,可為同類工程結構設計提供參考。

[1] GB 50838—2012,城市綜合管廊工程技術規范[S].

[2] 王 璇,陳壽標.對綜合管溝規劃設計中若干問題的思考[J].地下空間與工程學報,2006,26(4):523-527.

[3] 王恒棟.綜合管廊工程理論與實踐[M].北京:中國建筑工業出版社,2013.

[4] 李 毅.太原市高新區綜合管溝規劃設計方案[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