結合地鐵建設同步實施地下綜合管廊的研究

林永清

(中鐵隧道勘測設計院有限公司，300133，天津//工程師)

自國務院2015年頒布《國務院辦公廳關于推進地下綜合管廊建設的指導意見》等文件以來，全國各地積極響應，大力推進地下綜合管廊(以下簡為“綜合管廓”)建設。同時，全國一、二線及部分三線城市均在進行軌道交通規劃與建設。鑒于地下綜合管廊與地鐵線網主要位于城市交通主干道下，建設需對城市道路“開膛破肚”，建設資金主要來源于政府投資，兩者結合設計、同步實施或將是未來的主要方式之一。目前已有部分城市在嘗試綜合管廊與地鐵建設結合設置的方式，如北京、廣州、南京、廈門等地的地鐵個別站點建設。寧波軌道交通5號線鄞縣大道段、紹興軌道交通1號線解放南路段、南通軌道交通1號線人民路段等，均與該城市綜合管廊規劃有大量的重疊區域，且當地政府力推將兩者結合設計、同步實施。因此，實現城市綜合管廊與地鐵結合設計、同步實施是一個值得研究的難題。

1 綜合管廊工程實例

1.1 工程概況

根據《寧波市中心城區綜合管廊專項規劃》和《鄞縣大道改造工程的初步規劃成果》，鄞縣大道綜合管廊敷設、道路改造途經石碶街道、奉化江、鄞州區政府、鄞州新城核心區、甬臺溫高速、繞城高速等地點，鄞縣大道全長約13.16 km，位于鄞州新城區內。

寧波軌道交通5號線(金房路站—下應站)與鄞縣大道(同德路—金達路)線位相近，該段線位長度約為10 km，共設置9座車站，詳見圖1。

目前，同德路—金達路段鄞縣大道工程即將進入綜合管廊敷設、提升改造道路階段(已經完成招標)。軌道交通5號線計劃2020年建成，鄞縣大道段也即將進入施工階段。

由于早期規劃及設計不同步，目前軌道交通5號線沿線站位方案已確定，正處于施工圖招標階段。而鄞縣大道綜合管廊敷設、道路改造的規劃及設計相對滯后，未能在軌道交通初步設計階段完成結合設計與同步實施。為減少對道路的影響、減少拆遷、減少占地、節省投資等，當地政府希望鄞縣大道綜合管廊能與軌道交通5號線共同建設。

1.2 共建方案分析

鑒于寧波軌道交通5號線建設時間節點已定，根據倒排工期，已無條件將車站、區間施工方案推倒重來，因此，需在地鐵線既有方案的基礎上研究兩者共建方案。

圖1 寧波軌道交通5號線線路圖

綜合管廊與地鐵線建設同步實施，管廊建設單位將綜合管廊的建設費用劃給地鐵線相關單位，由地鐵線相關單位設計、施工綜合管廊，并考慮解決綜合管廊與地鐵線共同建設過程中互相影響的問題。同德路—金達路段綜合管廊與地鐵線共建,不受地鐵線影響的金達路—福慶路段綜合管廊采用明挖施工。地鐵盾構區間范圍內的綜合管廊建設考慮采用盾構技術實施。

綜合管廊盾構法施工隨地鐵盾構同步實施，與地鐵盾構凈距離不小于6 m，并利用地鐵車站作為工作井。

綜合管廊與地鐵站點共建的優點：①無需增加拆遷、侵占用地，無需增加建筑物的圍護；②管線改遷隨地鐵車站同步實施，無需增加多余管線改遷量；③減少了由于管廊施工而引起的道路保通壓力，以及對鄞縣大道提升改造工程施工工期的影響；④對現狀鄞縣大道、寧波軌道交通5號線以及鄞縣大道提升改造工程等的影響較小。

綜合管廊與地鐵站點共建的缺點：①車站方面——由于車站設計時未考慮與綜合管廊結合施工，因此大部分站點覆土較淺，綜合管廊與地鐵車站結合設置工作井條件受限，9座車站中僅石碶站、學府路站、下應站覆土大于3.5m，可共用車站頂板，利用覆土空間作為綜合管廊的工作井；其余6座車站均需利用出入口、風亭下方空間，管廊從站點結構旁邊進行拼寬，其不受站點覆土限制，但管廊拼寬后，站點基坑開挖量增大，造價增加較多，同時該段綜合管廊受地鐵車站施工方案影響，標高起伏較大，不利于重力流管線入廊。②區間方面——綜合管廊盾構法施工隨地鐵盾構同步實施，與地鐵盾構凈距離不小于6 m，對道路斷面要求較高。

通過以上分析可知，兩者共建優勢明顯，而共建方案的缺點就是兩者未能在規劃方案階段就按結合設計、同步實施做方案設計。因此，本文著重從兩者結合設計、同步實施的必要性、可行性、適用性等方面進行系統分析，希望為處于規劃階段的綜合管廊與地鐵線結合設計、同步實施的工程提供一定的參考。

2 結合設計且同步實施的可行性分析

2.1 必要性分析

地鐵與綜合管廊需要結合建設的區域主要位于人口密集區。如寧波軌道交通5號線與鄞縣大道綜合管廊工程，兩者重疊區域約有10 km。若能借助地鐵建設的機遇，同步進行地下綜合管廊建設，將降低建設成本、縮短施工工期，并減小對社會的影響。

(1)通常在地鐵建設時，需對大量市政管線進行永久或臨時遷改，產生管線遷改費用；綜合管廊建設實施時，同樣需對市政管線進行臨時遷改。若能同步實施，可至少減少1次管線遷改，還能減少對地面交通的影響。

(2)由于需經過交通疏解、管線遷改、路面恢復等環節，地鐵與綜合管廊單獨實施工期均較長，若將兩者結合設計、同步實施，可大幅縮短工期，減小對周邊環境的干擾，節省大量時間成本，提升社會效益。

(3) 目前綜合管廊單獨實施時，一般需要單獨開挖基坑，考慮抗浮、抗震、承壓、沉降等問題，土建造價較高，約0.8億元/km[1]。若能結合地鐵車站、區間設計施工，共用基坑，整體考慮抗浮、抗震、承壓、沉降等問題，將大幅降低土建成本。

(4)地鐵車站覆土深度通常按城市主干道下方3.0～3.5 m考慮，且車站設計[2]時通常有上翻梁高于頂板，若未考慮結合設計、同步實施，車站上方空間不足以滿足綜合管廊實施。待綜合管廊實施時，需占用其他地塊，浪費了土地資源，也增加了大量拆遷等。若綜合管廊先實施，后期地鐵實施時，其對車站、區間方案亦有較大影響。

2.2 技術經濟可行性分析

2.2.1 技術方案分析

根據GB 50838—2015《城市綜合管廊工程技術規范》8.1.3規定：綜合管廊工程的結構設計使用年限應該按照建筑物的合理使用年限確定，不宜低于100年。地鐵地下結構設計使用年限也是100年，兩者的安全等級、裂縫控制標準一致，綜合管廊的抗震、防水等要求低于地鐵結構，可按地鐵標準結合設計。綜上所述，兩者結合設計、同步實施在技術標準方面可行。

(1)地鐵車站與綜合管廊的結合方案

方案一：利用覆土層將綜合管廊設置在地下1層側式站主體頂板上方。綜合管廊的節點設施可與地鐵車站附屬設施合建或共用；綜合管廊[3]的設備系統可單獨設置或與地鐵站共用，如圖2所示。該方案車站覆土取3.5 m，綜合管廊底板與車站頂板共用，管廊凈高按2.5 m設計，管廊頂板按0.4 m厚設計，剩余0.6 m可滿足防水、路面鋪設等要求。管廊凈寬可根據該處管線密集程度設計，并預留適當的富余空間。

注：尺寸單位為mm； OTE為軌頂上排熱風圖2 綜合管廊與標準側式站合建斷面圖

方案二：為減少車站覆土，在島式站[4]的站廳層與站臺層之間加設夾層用于綜合管廊敷設。綜合管廊的節點(如人員出入口、逃生口、吊裝口、進風口、排風口、管線分支口等)可在該夾層設置；綜合管廊的設備系統盡可能與地鐵站共用，如圖3所示。該方案車站覆土取1.0 m，管廊設于軌頂風道正上方，凈高按2.4 m設計，管廊頂、底板按0.4 m厚設計。管廊凈寬可根據該處管線密集程度設計，但應預留車站端部活塞風孔、吊裝孔等的設置空間。

方案三：將綜合管廊設于車站主體一側，結合車站附屬設置。該方案與車站結合不夠緊密，不利于前后區間與管廊的結合，且該方案對車站周邊環境及道路寬度要求較高。

方案四：將綜合管廊設于車站主體下方。該方案管廊埋深較大，不利于日常檢修、維護以及管線分支口的設計、施工等。

(2) 地鐵區間與綜合管廊的結合方案

方案一：地鐵淺埋區間與綜合管廊的結合方案。鑒于地鐵淺埋區間通常采用明挖法施工，綜合管廊與其結合方式較為靈活，可利用覆土層設于地鐵區間正上方，也可將綜合管廓設于地鐵區間兩側，甚至將部分埋深大的管線敷設于地鐵區間正下方，綜合管廊斷面尺寸可按照管線密集程度來設計。

方案二：地鐵深埋區間與綜合管廊的結合方案。鑒于地鐵深埋區間通常采用盾構法施工，建議研究大盾構斷面將綜合管廊與地鐵區間結合設計。如南京地鐵4號線過江隧道，采用大直徑盾構隧道技術施工，區間隧道設計為單洞雙線圓形隧道結構形式，盾構隧道內徑10.2 m、外徑11.2 m、壁厚0.5 m。其中下部口子件及正線上方空間作為綜合管廊，如圖4和圖5所示。

注：尺寸單位為mm

圖3 綜合管廊與標準島式站合建斷面圖

2.2.2 結合設計、同步實施的經濟性分析

(1)鑒于車站與綜合管廊結合方案中的方案三、方案四缺點較多，不適合大范圍推廣，在此主要針對另外兩種結合方案進行土建造價分析。本次造價計算中的各項造價均以華東城市的土建工程造價為參考，車站按200 m長標準站計，管廊按圖中斷面取200 m長計。

方案一：結合設計后，未增加車站埋深，不影響開挖面積，僅增加管廊部分鋼筋混凝土結構的造價，大約增加了1 264 m3鋼筋混凝土，增加部分按每0.125萬元/m3計，較200 m長標準站增加土建造價約158萬元。

方案二：結合設計后，較3.5 m覆土標準站需增加車站埋深約0.3 m，通常增加1 m埋深標準車站造價約增加300萬元，據此估算原車站部分造價需增加約90萬元；加設的中板、隔墻，加長的側墻造價按0.125萬元/m3計，增加土建造價約357萬元；此外，減小了車站覆土，產生部分抗浮費用，因抗浮費用需根據地下水位具體計算，暫不計入本次比較，詳見表1。

表1 綜合管廊與地鐵車站合建造價對比表 萬元

經以上分析可知，方案一結合設計、同步實施后，土建造價節省了約1 442萬元；方案二在未計入抗浮費用時節省了約1 153萬元。

(2)區間與綜合管廊結合的經濟性分析，詳見表2。

表2 綜合管廊與地鐵區間合建造價對比表 萬元

經以上分析可知，方案一結合設計、同步實施后，土建造價每延米節省了約7.2萬元；方案二由于大盾構目前應用較少，按南京地鐵4號線過江隧道的大盾構造價每延米取18萬元，基本與各自單獨設置的造價持平。

2.2.3 外部因素分析

兩者能否結合設計、同步實施的主要外部控制因素為資金來源與運營管理。

注：尺寸單位為mm

圖4 大直徑盾構斷面圖

圖5 大直徑盾構斷面效果圖

(1) 資金來源。目前城市軌道交通投資方式較多，有PPP(公私合作)、BT(建設-轉讓)、BOT(建設-經營-轉讓)等不同方式。綜合管廊與城市軌道交通的投資方式類似，兩者主要資金來源均為當地政府，具備結合設計、同步實施的條件。如寧波軌道交通5號線與鄞縣大道綜合管廊工程，管廊建設單位將綜合管廊的建設費用劃給地鐵相關單位。

(2) 運營管理。目前城市軌道交通和綜合管廊兩者為不同的管理公司，結合設計、同步實施后運營管理雖然存在一定的協調難度，但兩者均為當地政府的企事業單位，日常運營維護、管理的協調具備可行性；可通過兩者聯合成立運營公司或直接將綜合管廊的日常運營管理納入城市軌道交通公司。

2.3 適用性分析

組合一：地鐵車站與管廊結合方案一、地鐵區間與管廊結合方案一的組合。該方案的車站為側式站，功能稍差，區間為明挖區間；綜合管廊設于車站及區間的上方。該組合方案能節省較大的土建造價，但不適用于主城區等服務水平要求高、交通導改難度大、社會影響大的區域，而適用于新規劃的城區。

組合二：地鐵車站與管廊結合方案二、地鐵區間與管廊結合方案二的組合。該方案的地鐵車站為島式站，功能好，區間為大盾構區間；綜合管廊設于車站站廳與站臺之間，區間段設于大盾構的下部口子件及正線上方空間。該組合方案在地鐵車站范圍內可節省部分土建造價，地鐵區間段需在大盾構被大規模采用后方能節省造價。該組合方案適用于主城區等服務水平要求高、交通導改難度大、社會影響大的區域。

其他組合：地鐵車站與管廊結合采用方案三，地鐵區間部分綜合管廊采用盾構法施工并與地鐵盾構區間同期實施。該組合方案在地鐵車站范圍內的土建造價較高，但在地鐵區間段可節省部分造價。該組合方案適用于沿線車站方案復雜、車站周邊條件較好、道路斷面較寬的區域。

3 結語

由本文分析可以看出，結合地鐵建設同步實施綜合管廊的必要性較強；從技術方案、經濟比較和外部因素分析可知，結合設計、同步實施具備可行性；幾種組合方式的適用區域基本涵蓋了城市的主城區與新城區。

放眼未來，結合地鐵建設同步實施綜合管廊建設或將成為一種趨勢。本文為實現城市綜合管廊與地鐵結合設計、同步實施提供了一些方法，但仍有較多細節有待作進一步研究，如具體到地鐵車站附屬與綜合管廊節點的結合、地鐵車站與綜合管廊設備系統的共用、地鐵車站與區間相接處綜合管廊的處理方式、重力流管線入廊與區間坡向之間的關系等。