結建式整體管廊結構方案研究

朱旻

【摘 要】本文提出結建式整體管廊概念，以解決綜合管廊覆土厚度及內部空間要求高、后期運營統一管理難度大的問題。在介紹上海西岸傳媒港管廊總體方案的基礎上，對管廊結構方案進行平面及空間建模計算，由相應的計算結果驗證方案的可行性及對結建式整體管廊結構方案的分析研究。

【關鍵詞】地下空間；綜合管廊；結建式整體管廊；有限元計算

【Abstract】This paper presents the combined built utility tunnel， which can solve the two main problems of normal utility tunnel： thick cover soil and high internal space； difficulty of operations management. On the base of introduction on the utility tunnel of Shanghai west bund， the structural plan of the utility tunnel is modeled and calculated. According to the results of the calculation， the structural plan of the utility tunnel is feasible and analyzed.

【Key words】Underground space； Utility tunnel； Combined built utility tunnel； The finite element calculation

1 概述

綜合管廊指建于城市地下，用于容納兩類及以上城市工程管線的構筑物及附屬設施。大力建設地下綜合管廊是我國近年來的國家戰略，從2013年到2016年底，國務院、住建部出臺了多項指導意見和補貼獎勵政策來推進綜合管廊建設。綜合管廊建設正在我國如火如荼地展開[1-3]。

然而，綜合管廊主要存在以下兩大問題亟待解決：（1）綜合管廊對于覆土及內部空間要求較高。由于綜合管廊中的各類管線集中敷設，為避免各管線在接入接出處碰撞，管廊需要較厚的覆土空間和較大的管廊內部空間。（2）綜合管廊中的各類管線集中布置且權屬于不同單位，管線敷設及后期運營統一管理難度較大。因此，本文提出結建式整體管廊概念，以克服綜合管廊的上述弊端。

結建式整體管廊指設置于道路下方結合地下空間建設，主要采用獨立分艙方式敷設市政管線支線，承擔干線與用戶之間輸送作用的整體管廊。與典型的支線綜合管廊不同，結建式整體管廊一方面結合市政道路和地下空間共同建設；另一方面，各類管線獨立分艙，管線接入接出互不干擾，可減小覆土厚度和內部空間。后期運營及管理模式也相對獨立，具備各管線單位各自管理的條件。

2 結建式整體管廊總體方案簡介

2.1 工程背景

上海徐匯濱江商貿區的龍耀路以南區域為西岸傳媒港，規劃范圍北起龍耀路、南至龍水南路、西靠云錦路、東臨龍騰大道，規劃用地面積約為30.5ha。西岸傳媒港以東方夢工廠項目為標桿和核心，大力吸引各類傳媒網絡、文化創意、商務辦公、研發培訓等項目入駐，發展綜合性的文化傳媒集聚區，規劃形成城市未來嶄新的文化地標。

西岸傳媒港的開發以集約化的資源整合為理念，在地上各個小地塊出讓，各地塊權屬獨立的條件下，地下空間及地上公共區域整體開發，實行“統一規劃、統一設計、統一建設、統一管理”的 “四個統一”的創新開發模式。在這種創新開發模式下，可以實現對于市政配套的整體優化。東西向道路中在龍文路和規劃九路敷設管廊，避免直埋敷設管線交叉時覆土較大的問題，同時管廊與地下空間結構合建，降低管廊豎向高度和覆土厚度，保證下方B1層的凈高。

2.2 管廊平面布置

龍文路和規劃九路管廊位于西岸傳媒港內，傳媒港開發以集約化的資源整合為理念，區域內部六條道路下方均進行了地下空間整體開發。為了實現對地下空間的集約化高效使用，保證商業空間的凈高，對道路下方的管線布局和覆土空間進行了整體優化。沿龍文路和規劃九路敷設管廊，由于豎向空間有限，在高度受限的條件下，難以按照支線綜合管廊形式集中布置。經過前期研究、外部征詢和方案評審，確定采用結建式整體管廊形式，與地下空間合建。管廊采用獨立分艙方式敷設市政管線支線，共設6個艙室，入廊管線有雨水、污水、給水、通訊、電力和燃氣，其中龍文路管廊長460m，規劃九路管廊長420m。

2.3 管廊橫斷面布置

根據詳細規劃中的管線需求，對管廊進行橫斷面設計，進入管廊的管線為電力、通訊、給水，燃氣、雨污水，其中除雨污水并倉布置在道路兩側外，其余各倉均為獨立成倉布置。橫斷面內凈滿足安裝、維護要求，以及照明、通風、排水、消防等設施所需空間。管廊頂板覆土1m。

3 結建式整體管廊結構方案研究

3.1 管廊下方地下空間結構概況

管廊下方地下空間為鋼筋混凝土框架結構，主要柱網尺寸為8.4m×8.4m。頂板結構體系為單向主次梁結構，次梁間距2.1m，次梁方向與管廊走向垂直。板厚250mm。與管廊走向平行方向主梁上翻，上翻高度為700mm。

3.2 管廊結構方案

管廊結構方案根據管線平面和橫斷面的布置要求，通過結構強度和裂縫、變形計算確定。管廊結構形式采用現澆矩形鋼筋混凝土箱涵結構，各段結構尺寸如下：

管廊斷面為6孔箱涵，下部與地下空間頂板合建，覆土厚度1m，頂板厚度300mm，外側墻厚度300mm，內隔墻厚度250mm。

3.3 管廊結構計算及分析

采用荷載——結構法分別建立平面及空間模型進行結構計算，計算參數及荷載標準值如下：

（1）混凝土容重：25kN/m3；土容重：18kN/m3；水壓力：10kN/m2。

（2）靜止土壓力系數：0.5。

（3）地面超載：20kPa。

（4）雨水艙素砼填高：1.5m。

（5）設備及管道荷載：7kN/m3。

3.3.1 平面模型計算及分析

因管廊具有很長的縱向軸，故符合平面應變問題的特性[4]，可簡化為平面應變問題力學模型進行計算。管廊頂板、內外側墻、地下空間頂板均設為梁單元進行計算，地下空間頂板框架柱及側墻處簡化為固定支座。

由上述計算結果可知：最不利點出現在一側管廊外側墻根部和某內側墻根部，兩處的彎矩標準值分別為191.74kN·m/m及-180.97kN·m/m，剪力標準值分別為109.08kN/m及152.63kN/m。根據規范[5]，綜合管廊的結構安全等級為一級，將上述計算結果的標準值轉換為設計值進行配筋計算，則兩處最不利處的實配鋼筋分別可采用D22@200+D25@200（HRB400級鋼筋），配筋率為1.45%及D25@100，配筋率為1.96%。故本管廊結構方案可滿足荷載條件的要求。

因本平面模型忽略了地下空間頂板結構體系中的主次梁，故頂板結構剛度減小，與實際情況略有不符，會影響到計算的結果，故下文采用有限元空間模型進行結構計算分析。

3.3.2 有限元空間模型計算及分析

管廊頂板、內外側墻、地下空間頂板均設為殼單元進行計算，頂板主次梁設為梁單元進行計算，地下空間頂板框架柱及側墻處簡化為固定支座。

最不利點位置與平面計算一致，將上述計算結果的標準值轉換為設計值進行配筋計算，則兩處最不利點處的實配鋼筋可采用D20@100（HRB400級鋼筋），配筋率為1.05%及D20@100，配筋率1.26%。

4 結論

（1）結建式整體管廊能夠有效地解決綜合管廊覆土厚度及內部空間要求高，后期運營統一管理難度大的問題。是在城市中心區建設市政管廊可供選擇的方式之一

（2）西岸傳媒港結建式整體管廊的結構方案能夠滿足結構荷載條件。

（3）地下空間結構方案對于管廊結構內力有一定的影響，在管廊結構計算時應考慮地下空間結構對其的影響。

（4）應對管廊下方地下空間結構方案進行比選，使之與管廊結構形成較為合理的結構體系，最終達到結構設計安全性和經濟性的要求。

【參考文獻】

[1]王彤.創新城市建設造福千秋萬代——大力推進城市地下綜合管廊建設[J]. 中外建筑.2016（02）.

[2]陳雪峰.十城市試點建地下綜合管廊“雨后觀海”現象有望消失[J].建材發展導向.2015（16）.

[3]王平.蘇州城市地下綜合管廊的建設經驗[J].建筑經濟. 2016（02）.

[4]閆曉軍，等.彈性力學[M].北京：清華大學出版社，2015.

[5]城市綜合管廊工程技術規范.GB50838-2015.

[責任編輯：朱麗娜]