合肥高新區綜合管廊結構設計要點探究

魏東方，王斌

（合肥市市政設計研究總院有限公司，安徽 合肥 230041）

1 綜合管廊簡介

綜合管廊（日本稱“共同溝”、臺灣稱“共同管道”）是城市地下管線綜合走廊，即在城市地下建造一個隧道空間容納電力電纜、通信電纜，燃氣管、熱力管、給水管、中水管、污水管等各種市政管線，并設有進風口、排風口、人員出入口、吊裝口、管線分支口等人員和材料進出通道以及專門的控制中心，在隧道內配有電氣、監控、照明、檢測、給排水、消防、通風等設備的城市地下市政公用設施。綜合管廊可以有效減少由于埋設或維修管線導致的路面重復開挖和交通擁堵的問題，延長了管線使用壽命，極大方便了管線設施的維護和檢修，是維持城市運作、確保社會經濟和城市健康、協調、可持續發展的重要保障[1～2]。

綜合管廊起源于19世紀的歐洲，相對國外，國內綜合管廊建設仍處于起步階段，不管是建設理念還是規劃、設計、施工、運營和維護等方面都很不完善，與發達國家相比還存在較大的差距。

合肥是全國第二批地下綜合管廊建設試點城市，根據《合肥市地下綜合管廊規劃（2016-2030）》的要求，合肥市市區及周邊9個鄉鎮綜合管廊規劃總長度約717.7km（含纜線管廊），其中，近期（2016-2020年），規劃87.6km；中期（2021-2030年），規劃398.7km。遠期（2030年以后），規劃231.4km，如圖1所示。

圖1 高新區綜合管廊一、二、三期規劃圖

合肥高新區綜合管廊一期工程包括明珠大道、將軍嶺路、彩虹西路、雞鳴山路、柏堰灣路、習友路及火龍地路共七條管廊，總長20.29km。高新區綜合管廊布置結合區域內道路規劃沿道路鋪設，均位于道路綠化帶下方，滿足區塊內管線功能要求的同時，盡量減少對土地的占用，如圖2所示。

圖2 高新區綜合管廊與道路相對位置圖

綜合管廊各艙室斷面的內部凈寬和凈高尺寸應根據其容納的管線的類型、規格、數量以及管線安裝、運行、維護等的要求以及各管線間的相互影響綜合確定。高新區綜合管廊納入了電力電纜、通信電纜，燃氣管、熱力管、給水管、中水管、污水管等市政管線，其標準斷面如圖3所示。

圖3 高新區綜合管廊標準斷面圖

2 合肥高新區綜合管廊結構設計要點

綜合管廊結構設計應以滿足工藝要求為主導，以基坑設計、主體結構設計、防水設計為重點。本工程廊體標準段埋深約7.5m，根據地勘報告揭示，管廊基底及開挖深度范圍內主要是黏土，承載力較好，結合工程周邊環境及投資預算，沿線基坑以放坡開挖為主。

管廊主體結構設計中最復雜的是十字交叉井設計，十字交叉井是兩條管廊的交叉點，需綜合考慮兩條管廊內不同艙室的凈空需求、操作空間需求以及兩條管廊互通需求，因此該節點處廊體要增加埋深、拓寬廊體尺寸[3]。現以本工程十字交叉井為例簡要介紹下節點工程結構計算過程。

圖4 十字交叉井計算模型

圖5 頂板水平向彎矩

圖6 頂板豎向彎矩

圖7 中板水平向彎矩

圖8 中板豎向彎矩

圖9 底板水平向彎矩

圖10 底板豎向彎矩

圖11 側墻豎向彎矩

圖12 側墻水平向彎矩

本工程十字交叉井底板埋設深度11.5m，結構分上下兩層，上部管廊各艙室都設有樓梯與下部管廊對應艙室互通。節點最寬處約28.4m，高8.3m，頂板厚450mm、中板厚500mm、底板厚550mm、側墻厚450mm，頂部設400mmX1000mm的反梁，中間設500mmX500mm的柱子,建模計算過程如下：

經模擬計算結構底板正負彎矩均較大，跨中應力集中明顯；中板應力分布較均勻，沒有明顯的應力集中現象；頂板應力較高，且應力集中現象非常明顯；側墻底層跨中負彎矩較大、墻底應力集中明顯，主要構件彎矩見表1。

結構主要構件彎矩 表1

綜合管廊為地下結構，設計使用年限為100年，其間一旦出現漏水很難對其防水層進行修補，因此對防水質量提出了很高的要求[4]。本工程防水設計以混凝土結構自防水為主，變形縫、施工縫等接縫處防水作為重點，多道設防，配合相應的輔助防水措施構建完整的防水體系，具體方案如下：

管廊主體結構采用防水混凝土，埋深小于10m段混凝土抗滲等級為P6，埋深大于10m段混凝土抗滲等級為P8。變形縫、施工縫處防水做法及附加防水層做法見表2、表3。

變形縫和施工縫處結構防水做法 表2

輔助防水措施 表3

3 結論

本文結合合肥市高新區綜合管廊工程的成功經驗，簡要介紹了管廊結構設計要點。以管廊工程中最復雜的節點-十字交叉井為例，通過數值模擬分析十字交叉井的內力分布特點，保證廊體結構設計的合理性。另外介紹了合肥高新區綜合管廊防水設計方案，旨在為類似工程提供參考。