某深埋綜合管廊給排水設計分析

李 濤

深圳市市政設計研究院有限公司 廣東 深圳 518029

1 引言

地下綜合管廊是指在城市地下用于集中敷設電力、通信、廣播電視、給水、排水、熱力、燃氣等市政管線的公共隧道。在地下綜合管廊中，市政管線有序放置，科學管理，不僅可以極大方便市政管線的維護和檢修，還能有效利用道路下的空間，節(jié)約城市用地，美化城市環(huán)境。與此同時，推進地下綜合管廊建設能有效發(fā)揮投資拉動作用，為推動經(jīng)濟增長貢獻力量。

國內(nèi)的綜合管廊多以淺埋為主，隨著城市建成的密集開發(fā)，受軌道交通、重大管線的限制，同時為減少交通疏解、管線改遷的造成的社會影響，部分干性綜合管廊采用深埋的方式設置。

本文以某深埋綜合管廊建設工程為例，重點介紹入廊給水（再生水）、管廊自用給排水的設計要點，以期為類似工程提供參考。

2 項目概況

南方某在建綜合管廊，管廊沿現(xiàn)狀道路下敷設，入廊管線包括電力、通信、給水及再生水，綜合管廊艙室斷面為2~3艙室，全長約25.3km，其中盾構段長度為18km，明挖段長度為7.3km，盾構工法采用7.7 m直徑、6 m直徑斷面，典型斷面如下：

3 入廊給水（再生水）設計

3.1 總體設計

入廊給水（再生水）管道入廊規(guī)格根據(jù)管綜合廊規(guī)劃及給水專項規(guī)劃確定，入廊給水管道管徑為DN800~DN1600,入廊再生水管道管徑為DN600~DN1400。盾構段為干線性管廊，除在重要相交路口按照相關規(guī)劃規(guī)格預留給水（再生水）管外，不設置出廊管道，廊外消防及周邊地塊服務的管道由道路下市政給水系統(tǒng)提供。入廊給水（再生水）管在廊內(nèi)的相對位置根據(jù)規(guī)范確定并滿足管道檢修要求。綜合管廊最大縱坡4.9%，最小縱坡0.2%，最小轉彎半徑300m，盾構段埋深20~40m，給水（再生水）管道隨管廊敷設。

3.2 節(jié)點設計

深埋的盾構管廊難以頻繁設置出地面的構筑物，綜合考慮施工的可行與便利、運維的需求以及對城市景觀的影響等因素，在綜合管廊盾構區(qū)間每隔1km左右利用盾構始發(fā)（接收）井設置綜合豎井，以解決管廊盾構區(qū)間的進料、出線、逃生、人員進出、通風等功能需求。

管道、閥門等材料設備通過綜合井吊裝口進出管廊，廊內(nèi)的給水（再生水）管道在綜合豎井出通過出廊管道與廊外市政管道連接。為解決發(fā)生爆管等事故時能及時切斷廊內(nèi)管道與廊外市政管道的聯(lián)系，在靠近管道出廊位置處設置手電兩用蝶閥，緊急情況下可遠程自動關閉。

圖3 管道出艙節(jié)點縱剖圖

3.3 管材與接口

考慮到深埋管廊條件下管道壓力較大，應適當提高管材壓力等級和壁厚，綜合考慮管道工程經(jīng)濟、運營維護、施工便捷性等，綜合管廊內(nèi)給水管道采用鋼板卷板直縫焊接鋼管,給水管道設計壓力為1.6MPa。鋼管的連接方式有如下幾種：溝槽（卡箍）式連接、法蘭連接、焊接等。溝槽式連接一般僅用于管徑DN400以內(nèi)[2]，市政鋼管多采用焊接或法蘭連接。鋼管一般6m一節(jié)，干管敷設距離多則幾公里，尤其對于大口徑管道若采用法蘭焊接成本較高，故管廊內(nèi)給水管道多采用焊接形式連接[3]。焊接鋼管應采用雙面焊接，坡口形式必須開雙面30度角坡口；鋼管焊縫應進行第三方無損探傷檢測。

3.4 管道防腐

根據(jù)當?shù)厮畡詹块T的要求，焊接鋼管及管件均采用內(nèi)襯水泥砂漿內(nèi)防腐；明裝鋼管及管件外防腐采用耐候漆特加強級防腐，由環(huán)氧富鋅底層--環(huán)氧云鐵中間層--丙烯酸聚氨酯面層--罩光絕緣層組成，且應在生產(chǎn)廠家內(nèi)完成；埋地焊接鋼管及管件應按國標要求進行特加強級（六油二布）環(huán)氧煤瀝青涂料外防腐。管道內(nèi)外防腐按《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》(GB50268-2008) 執(zhí)行，管道、管件出廠前需完成管道防腐處理，現(xiàn)場檢查破損處亦按上述要求補內(nèi)外防腐。

3.5 閥門布置

給水主管控制閥門采用手電兩用偏心半球閥，考慮到閥門重量較大，在綜合井內(nèi)給水艙室閥門上方設置起重設備。進出管廊的支管采用手電兩用蝶閥，閥門盡量設置在靠近進出艙位置處。所有閥門需配對應口徑的雙法蘭松套傳力補償接頭（C2F），工作壓力均為1.6MPa。閥門可就地或遠程啟閉，并能通過自控與其他設備聯(lián)動。

3.6 泄水放空設計

在兩個主管閥門間的相對低點處設置放空閥及相應管件，泄水三通材質(zhì)均與主管管材保持一致，其中泄水三通采用垂直向下的安裝形式。泄水閥根據(jù)規(guī)格，管徑≤DN400時采用手動閘閥，＞DN400時采用電動閘閥。泄空水由集水坑內(nèi)的潛污泵排至廊外排水系統(tǒng)。

3.7 水錘防護措施

深埋管廊條件下的入廊給水管和再生水管需考慮水錘防護措施，采用防水錘空氣閥、水擊泄放閥等多種組合式方式。

安裝在入廊管線上的防水錘空氣閥，主要用于管線水錘的防護，包括正壓水錘和負壓水錘。防水錘空氣閥的主要作用除了吸氣破壞負壓之外，還具有截流空氣形成緩沖氣囊的功能，可以緩和斷流彌合水錘形成的高壓。

當管線水錘升壓達到水擊泄放閥的設定壓力時，水擊泄放閥投入運行，及時打開泄壓，起到第二重的防護作用，以保證入廊供水管道的安全。

在入廊主管線上設置手電兩用偏心半球閥，當因斷電事故發(fā)生管段爆管時，采用避免二次水錘破壞的關閥方式，切斷爆管管道，防止爆管時的高壓水對管廊及其他艙室產(chǎn)生破壞。

具體措施如下：

（1）在綜合管廊豎井段，高點布設防水錘空氣閥，負壓補氣，減緩負壓。

（2）在綜合管廊豎井段，靠近豎管的轉彎處或低點處布設水擊泄放閥和檢修閥，泄水降壓，泄放閥的排水管就近引入綜合井內(nèi)的集水坑。

（3）在綜合管廊的入廊主管，相對高點結合豎井位置設置防水錘空氣閥，在兩個綜合井中間的管道設置復合式排氣閥。

3.8 壓力監(jiān)測

入廊壓力供水管道設置壓力監(jiān)測系統(tǒng)。在每兩個主管閥門的干管上設置壓力監(jiān)測點，通過壓力感應器聯(lián)動電動閥門，控制壓力管道事故時及時關閉閥門。

3.9 支墩及管路補償接頭設置

廊內(nèi)給水（再生水）管道在管道轉彎、變徑、三通、閥門等地方合理設置固定支墩，支墩及固定做法通過分析受力計算確定，直線段每隔一定距離設置滑動支墩，另設固定支墩，固定支墩設置的間距最大不超過100m。具體在不同地點安裝及選擇特殊支墩，根據(jù)實際安裝空間條件選定。埋地柔性接口給水管道在水平、豎向彎頭及三通、四通處應設置管道支墩。

因溫差引起的管道熱脹冷縮，須合理選擇和設置管路補償接頭，直線段設置雙法蘭松套限位補償接頭，設置間距根據(jù)溫差變化值及線膨脹系數(shù)計算確定。每個出艙立管上均設置一個雙法蘭松套限位補償接頭。

4 管廊自用給排水

4.1 管廊清洗系統(tǒng)

根據(jù)當?shù)丶夹g規(guī)程，在綜合管廊沿線設置清洗水系統(tǒng)。清洗水系統(tǒng)主管管徑為DN50，清洗水系統(tǒng)主管從廊外市政給水管道上經(jīng)綜合井引入盾構管廊內(nèi)，在地面與市政管道接駁點附近設置地上式水表組、排氣閥。盾構區(qū)間管廊內(nèi)綜合艙沿管廊設置DN50沖洗水管主管，綜合艙、電力綜合艙及高壓電力艙每50m設置一處沖洗點；每個沖洗點設置DN15沖洗水嘴。

（1）管材

綜合管廊內(nèi)清洗水水管采用304薄壁不銹鋼管，卡壓連接；管道出廊節(jié)點至水表組埋地給水管采用覆塑薄壁不銹鋼管，卡壓連接；不同管材的連接在管廊內(nèi)采用法蘭連接。

（2）附件設置

清洗水管上設置閘閥或截止閥，根據(jù)運營需求人工啟閉。管道上直徑小于DN50的閥門采用銅質(zhì)截止閥，大于等于DN50的采用銅質(zhì)閘閥; 給水管道最高點應設自動排氣閥，最低點應設泄水閥；在綜合管廊的金屬管道直管長度超過一定安裝長度時，應在適當位置設波紋管路補償接頭，波紋管路補償接頭安裝時一端靠近固定支架；地上式水表組于綜合井外綠化帶內(nèi)設置，埋地給水管覆土不小于0.7m。

4.2 管廊本體排水

（1）排水種類及排水量

排水系統(tǒng)主要用于排放管廊沖洗水、結構滲漏水、壓力管道的檢修放空和事故排水。

給水或再生水管爆管排空時間按不大于4小時考慮（給水和再生水管同在一個艙室內(nèi)按最大一條管考慮）。

（2）排水系統(tǒng)

一般情況下綜合管廊內(nèi)本體排水系統(tǒng)通過排水溝和集水坑，將廊內(nèi)結構滲漏水和給水、再生水管道放空水等抽排到廊外壓力釋放井后就近接入市政排水系統(tǒng)。

盾構管廊上層艙室采用地漏排水，在中隔板下加S型存水彎，排水管穿防火分區(qū)處在隔墻處加阻火圈，地漏排水管采用UPVC管。上層艙室清洗點設在地漏處。

綜合井內(nèi)樓板設置排水溝，并設置廢水立管，每個防火分區(qū)低點設置地漏經(jīng)廢水立管排至下層艙室。在地漏穿樓板處加阻火圈，樓板下加S型存水彎。通過地漏收集節(jié)點內(nèi)各層廢水及結構滲透水，最終匯集至綜合艙層底部集水坑。

每個綜合井及盾構區(qū)間低點設置集水坑，集水坑內(nèi)設置2臺排水泵，管廊運營產(chǎn)生的污廢水通過排水泵提升后排入市政排水系統(tǒng)。水泵通過控制箱實現(xiàn)液位自動控制和現(xiàn)場手動控制及遠程控制三種控制方式，集水坑水位升高至啟泵水位時，啟動其中1臺泵；水位升高到2#啟泵水位時，再啟動剩余的1臺泵，此時2臺泵全部啟動；水位升高到報警水位時，發(fā)出報警信號。當水位下降至停泵水位時，所有水泵同時關閉。日常運營工況為1用1備。

日常運營時，同一個集水坑內(nèi)的兩臺泵輪流啟用，降低水泵閑置過久無法使用的風險。每臺水泵均需設置現(xiàn)場控制開關。

（3）管材

綜合管廊內(nèi)無壓管采用阻燃型UPVC塑料管；綜合管廊內(nèi)壓力排水管采用內(nèi)外涂環(huán)氧樹脂復合鋼管,DN50及以下采用絲扣連接，DN65~DN250采用卡箍連接，DN250以上采用法蘭連接；室外壓力排水管采用熱浸鍍鋅鋼管，DN150及以下采用絲扣連接，DN150以上采用焊接接口; 不同管材的連接在管廊內(nèi)采用法蘭連接。

（4）支吊架

管道支、吊架按17GL301《綜合管廊給水、再生水管道安裝》和03S402《室內(nèi)管道支架及吊架》安裝，在管道連接處、變線處、管線終端、穿墻處及設有閥件處均須增設支架。

（5）附件

排水管道閥門均采用閘閥，排水泵出水管上的止回閥采用橡膠瓣止回閥；綜合管廊內(nèi)排水地漏采用不銹鋼地漏。所有塑料排水管穿越樓板或結構墻時加設鋼套管，穿越樓板及防火分區(qū)隔墻的塑料排水管應安裝阻火圈。

5 結語

深埋綜合管廊內(nèi)的入廊供水管道從供水安全、運營維護、工程經(jīng)濟等方面考慮，多采用焊接鋼管，焊接接口，應適當提高管道壓力等級和壁厚。同時需要設置必要的排氣、泄水、壓力檢測等水錘防護設施，以及管路補償接頭、支墩等設施。管廊自用給排水需考慮廊體運營維護所需的清洗系統(tǒng)、日常及事故時的排水系統(tǒng)。