綜合管廊總體及關鍵節點設計實例研究

陳 方

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司，廣東 深圳 518049）

0 引言

近年來生態文明建設理念提升到新的高度，對城市發展和工程建設提出了更高的要求。相對于傳統管線敷設方式，市政管線在綜合管廊內集中敷設，可以極大地減少布置在道路上的檢查井，提高城市環境景觀，促進城市功能和城市品質的提升。綜合管廊可以有效地利用土地資源，為市政管線日后擴容、增設預留空間，提高地下空間綜合利用率，營造良好的城市生態系統。

梅觀高速市政化改造南段工程道路主線總長為7.975km，標準橫斷面寬90m。道路等級為主路，為城市快速路，設計時速80km/h；輔路為城市次干道，設計時速40km/h。該工程沿道路兩側輔道各布置一座綜合管廊，管廊總長約16km。本文以該工程為例，對綜合管廊總體和關鍵節點設計展開分析，以供相關技術人員參考。

1 綜合管廊主體的設計

1.1 入廊管線選擇

1.1.1 管線入廊原則

根據《城市綜合管廊工程技術規范》（GB50838-2015）（以下簡稱“《技術規范》”）[1]及《深圳市地下綜合管廊工程技術規程》（SJG32-2017）（以下簡稱“《技術規程》”）[2]中基本規定：“給水、雨水、污水、再生水、天然氣、熱力、電力、通信、氣動垃圾輸送、區域空調水系統等城市工程管線可納入綜合管廊”。

研究一種市政管線是否應當納入綜合管廊，需要從社會、經濟和技術因素3個方面進行評估[3]：

（1）社會因素。綜合管廊一定程度上是為了解決城市發展過程中因管線破損更新而導致的道路反復開挖問題，在車流和人流密集度較高的地區，管線施工和維護造成頻繁的道路破復帶來的社會負面影響較大，甚至影響到市民的正常出行和日常生活。

（2）經濟因素。從全生命周期來看，綜合管廊一次性投資較大，管線入廊后便于管養、維護，降低了檢修、運營成本。但是綜合管廊自身結構防水、強度要求較高，過多的入廊管線種類、數量必然會導致管廊總體橫斷面尺寸、甚至埋深增大，相應造成初始建設成本的增加。但在考慮經濟因素時還需考慮管線入廊后由于集約用地而釋放出來的地下空間土地價值等。

（3）技術因素。從技術角度去分析管線是否應當入廊，一方面要考慮是否具備管線直埋敷設的條件，比如道路斷面能否滿足管線直埋敷設的空間要求，管線規模是否能滿足一定年限內片區內的市政服務需求；另一方面需要考慮管道是否具備入廊條件，比如是否存在較大的安全隱患，管道標高是否與管廊標高相匹配。

1.1.2 入廊管線種類與規模

給水、再生水、通信、電力、燃氣管道受管廊縱坡變化影響較小，一般情況下應納入綜合管廊。

重力流排水管道入廊限制了綜合管廊的豎向埋深和坡度，通常直接導致綜合管廊斷面尺寸變大，造成支護、土方量等項目的增加。同時污水入廊需每隔一定的距離設置通風管道，需配備氧氣檢測儀、有害氣體檢測儀及火災探測器設備，導致工程造價驟增。相對于壓力管道而言，排水管道開挖的頻率較低，因此統籌考慮該工程重力流排水管道不納入管廊。

根據相關管廊、管線規劃，同時考慮一定的彈性系數、預留空間，該工程納入綜合管廊的管線種類及規模如表1所示。

表1 入廊管線一覽表

1.2 管廊艙室設計

燃氣管道入廊時應在單獨艙室敷設，給水、再生水、10kV電力、通信管線均可布置于同一艙室，本項目管廊為兩艙斷面，尺寸為B×H=（3.8+2.0）m×3.2m（見圖1）。

圖1 綜合管廊標準橫斷面圖

1.3 綜合管廊的布置

綜合管廊的布置應根據道路橫斷面、綠化帶和地下空間開發情況等確定。該工程全線管廊敷設于道路右輔道車行道、綠化帶下方，綜合管廊投料口、通風口設置于道路側分帶。對于圓曲線半徑，管廊轉彎時需滿足收納管線的最小轉彎半徑要求。

1.4 綜合管廊的覆土厚度和縱坡控制

綜合管廊的覆土厚度需要滿足綠化種植土及路面結構層厚度需求，同時需要滿足與各類橫穿市政管線凈距的要求，一般情況綜合管廊覆土厚度不小于3.0m。考慮到避免造成道路不均勻沉降局部位置最小覆土按0.8m考慮?？紤]管廊內部排水要求，管廊最小縱坡控制為2‰。管廊縱坡超過10%時，在人員通道位置設置臺階或防滑措施。

2 綜合管廊附屬設施的設計

2.1 通風節點的設計

綜合艙采用自然進風、機械排風的通風方式，燃氣艙采用機械進風、機械排風的通風方式。為防止出現通風短路的情況，同一防火墻兩側的風口功能相同（同為進風口或同為出風口），進風口與排風口在管廊沿線間隔布置。通風口節點兼具人員逃生功能（見圖2）。投料口結合進風節點設計，按照兩個防火分區一處投料口考慮設計，布置間距不大于400m。

圖2 通風口景觀效果圖

綜合管廊每隔約1km設置一處人員出入口（見圖3）。

圖3 人員出入口景觀效果圖

2.2 管線引出口的設計

各類管線對出艙的要求也不同，電力、通信管線出艙需考慮轉彎半徑的要求，管道類需要考慮支管沿墻爬升空間的要求。為方便管件安裝及檢修，引出口位置管廊主體需局部加高加寬，支管通過側墻或頂板的預留孔洞接出溝外（預留孔洞采用防水措施，管道類預埋防水套管，纜線類預埋纜線密封件）。

2.3 排水系統的設計

管廊排水系統主要用于收集排放結構滲漏水、清洗廢水、管道檢修放空水的要求，不考慮管道爆管時或消防用水等特殊情況下的排水需求。

在每個艙室的防火分區內分別設置一座集水坑，每個集水坑設置潛水泵，綜合艙潛水泵為一用一備，燃氣艙為防爆單泵配置。綜合艙、燃氣艙內設置200mm×50mm排水明溝，管廊內的結構滲漏水、管道放空水沿著排水溝流入集水坑內，經水泵出水管排至市政雨水排放系統。

3 綜合管廊重要節點的設計

3.1 管廊穿越河道施工方式選擇

根據《技術規范》、《技術規程》對管廊過河的規定：“綜合管廊穿越河道時應選擇在河床穩定的河段，最小覆土深度應滿足河道整治和綜合管廊安全運行的要求，在其他河道（指I～VII級航道之外）下面敷設時，頂部高程應在河道底設計高程1.0m以下?！?/p>

根據深圳市地方標準，綜合管廊下穿河道時的外輪廓頂部與河道護底、護腳的垂直距離應滿足其行業技術標準和管理規定且不得小于2.5m[4]。

該工程中綜合管廊依次穿越4條河道，提出以下3種管廊穿越河道施工方式供選擇。

3.1.1 圍堰明挖法施工

明挖法投資最小、工法靈活、適應性強。圍堰采用鋼板樁，止水效果較果較好，環境影響較小?？紤]在旱季施工，采用臨時導流措施，先施工圍堰鋼板樁，合龍后抽水處理河底淤泥，施工基坑支護樁，然后開挖至基底標高，施工管廊主體體結構及防水，回填覆土并恢復河道表面，拔除圍護鋼板樁。

3.1.2 淺埋暗挖法施工

淺埋暗挖施工適當增加結構頂部埋深，結構頂板型式為拱形斷面，管廊主體結構采用復合式襯砌結構。初期支護采用I22b型鋼拱架，配置雙層鋼筋網，噴射混凝土厚度28cm；二次襯砌采用45cm厚鋼筋混凝土（見圖4）。施工采用機械開挖，輔以人工開挖，拱部環形開挖留設核心土，開挖后即刻進行初期支護。淺埋暗挖施工無需中斷河道水流，無需基坑圍護結構，可利用超前加固措施合理控制地表沉降。

圖4 淺埋暗挖法管廊結構斷面圖

3.1.3 頂推法施工

采用水平高壓旋噴樁支護的頂推法，將預制管廊結構頂進地層中。先行施作水平旋噴樁超前支護結構，布置在頂底及側墻外邊線，旋噴樁直徑取60cm，橫向重疊搭接20mm，縱向一次打設25m（見圖5）。旋噴樁施工時嚴格控制地層壓力，通過監測數據的反饋不斷修正壓力控制數據和參數，減小對施工周邊環境的影響，確保河道安全。下穿河道兩端分別布置頂推始發井和接收井，頂進過程中嚴格按照短進尺、吃土頂進的原則施工，加強施工監控量測，根據反饋信息調整頂進參數滿足安全要求（見圖6）。

圖5 頂推法管廊結構斷面圖

圖6 管廊頂推下穿過河斷面圖

3.1.4 方案對比選擇

（1）由于現狀河道暗涵均存在復明（渠）的規劃，管廊僅能從河道下方穿過。但是由于管廊埋深較大、基坑較深，需采用長度超過20m的鉆孔灌注樁支護，造成明挖方案的綜合費用較高，不具備較大的經濟性優勢。

（2）通過對管廊穿越河道的3種方式進行對比分析（見表2）后可知：頂推法對河道及周邊環境影響很小，無需導流和拆遷，機械化程度高，該工程河道底部地質以黏土、礫質粘性土為主，部分為全風化巖，推薦采用頂推法?？刂乒芾软敯迮c河道底部豎向凈距大于2.5m，最小縱坡控制為5‰，最大坡度控制為30‰。

表2 管廊穿越河道方式比選表

3.2 特殊段管廊通風口設計

標準段管廊風口、逃生口、出入口等各類口部布置于人行道與輔道車行道之間綠化帶內，由于管廊樁號GDK1+090～GDK1+110位置車行道與人行道地面存在3～4m高差，兩者之間設置一座2～4m懸臂式路肩墻，兩座通風口與擋墻交叉沖突。

為減少構造物交叉影響，降低施工難度，考慮將管廊通風口與擋墻合建（見圖7）。

圖7 管廊與擋墻合建圖

由于本段人行道及綠化帶寬度為6m，假如將管廊布置于人行道，需要壓縮機動車道寬度1.3m，同時管廊距離人行道外側擋墻、地塊建筑距離較近，實施難度大。因此考慮將管廊布置于車行道下方，側墻加厚至600mm兼做擋土墻。

4 結束語

綜上所述，綜合管廊的建設將推動市政管線統一建設和運營模式創新，但應結合社會、經濟、技術因素，科學合理的選擇入廊管線，避免“一刀切”的管線入廊方式。隨著城市化的推進，地下空間的利用愈發得到重視，也給綜合管廊建設帶來了更多挑戰。對于管廊與河道和擋墻交叉等各類工況，應結合工程實際情況，多方案對比分析，從而確定最優工程方案。