城市地下综合管廊工程总体设计

谢 玮,曹二星

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司,合肥 230088)

城市地下综合管廊工程总体设计

谢 玮,曹二星

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司,合肥 230088)

城市地下综合管廊工程是将各类城市管线集中设置在同一人工空间中,所形成的一种现代化、集约化的城市基础设施,是城市现代化建设过程中的必然趋势。该文结合金寨县现代产业园区综合管廊工程,简要阐述了综合管廊工程的设计内容及设计方法。

地下综合管廊; 总体设计; 主体结构设计

随着近几年市政设施水平的提高,工程管线的种类大大增加,占用的地下空间也越来越大,各种市政管线多是按各自的系统直接埋设在土中,检修不便且容易损坏,各种管线的埋设深度不一,容易造成冲突。由于地下管线仍采用传统的直埋施工方式,新敷设地下管线或检修老地下管线造成道路重复开挖形成的“黑色污染、马路拉链”随处可见。如近期合肥市潜山路与祁门路交口一处埋深4 m的供水管爆裂,导致交口南侧潜山路路段被迫封闭几天进行破路抢修水管及路面修复工作,耗费大量人力物力,严重的影响了周边行人出行,破坏了天鹅湖周边街道景观。此外,城市大众运输及地铁建设时,常因地下管线的布设状况复杂与记录不全,增加施工难度。如何解决上述地下管线导致的问题,已逐渐引起工程界的注意。

1 综合管廊

城市综合管廊是指将各类城市工程管线集中容纳于一体,并留有供检修人员行走通道的隧道结构。即在城市地下建造一个隧道空间,将给水、燃气、雨水、污水、电力、通讯、有线电视线路等各种管线集于一体,设有专门的检修口、吊装口和监测系统,实施统一规划、设计、建设和管理,彻底改变以往各个管道各自建设、各自管理的零乱局面,也从根本上杜绝因铺设和维修各种管线对城市道路、绿地重复开挖,消除了由此造成的资源浪费和对市容、交通和居民生活的不良影响,大大节省了城市地下空间。根据发达国家地下管廊长期使用经验表明,综合管廊中管线的寿命可提高一倍。城市地下管廊透视效果图,见图1。

2 工程实例

安徽金寨县现代产业园区,是经安徽省人民政府正式批准设立的省级现代产业园区。此次设计的长江路为现代产业园区南北向重要交通通道,规划起点位于沪蓉高速公路金寨互通立交联络线——红军大道,规划终点至北金路,全长约8.3 km,为金寨县重点建设工程。以建设长江路为依托,本着充分合理利用地下有限空间资源的原则,该项目将各类地下管线融于一体,修建地下综合管廊工程,同时为今后可能增加的各类市政管线预留空间。

2.1 设计内容

此长江路综合管廊工程设计段落位于金寨现代产业园核心区,南至红军大道,北至黄山路。综合管廊工程设计内容包括:全线综合管廊及1座监控中心。工程含地下综合管廊相关的主体结构工程、排水工程、消防工程等。

2.2 设计标准

1)设计使用年限:100年。

2)地下管廊的结构安全等级为二级,构件的裂缝控制等级为三级,结构构件的最大裂缝宽度限值不应大于0.2 mm,且不得贯通。综合管廊地下工程防水等级为二级。

3)工程建筑场地类别为Ⅱ类,设计基本地震加速度值为0.05g,抗震设防烈度为6度。

4)防洪标准:区域水系发达,道路纵坡指标较高,不会因河道涨水导致地面受淹。综合管廊工程按照规划道路高程设防。

5)防火区划分:综合管廊内防火分区长度不能超过200 m,防火分区以防火墙、甲级防火门作为防火依据。

2.3 管廊设计要点

2.3.1 平面设计

长江路综合管廊设计起点位于红军大道北侧,终点位于黄山路交口,管廊纵向长度2.34 km。综合管廊平面线形与所在道路平面线形一致,平面位置考虑要与所通过位置的在建或规划中建筑物的桩、柱基础设施的平面位置相协调。

此次综合考虑雨污水布设、综合管廊埋深等因素,将综合管廊置于长江路西侧人行道内。

2.3.2 纵断面设计

管廊纵断面基本与所在道路纵断面一致,以减少土方量。管廊最小覆土一般在地面以下2 m为宜,主要是由管廊内管线从管廊顶的穿出与管廊外管线从管廊顶横穿的要求及管廊顶通风风道的要求等因素决定的。管廊的纵坡变化处应满足各类管线折角的要求,同时最小纵断面需考虑沟内排水的需要。

此长江路综合管廊标准段纵段设计一般覆土约为1.5 m。设计最小坡度原则上不低于0.5%,最大坡度不超过4.4%。在管廊过交叉路口段、特殊节点位置,根据避让规划市政管线和满足节点的要求,局部覆土加深。

2.3.3 节点设计

长江路综合管廊全线共有支线节点6处,包括长江路-金顾路十字节点、长江路-嵩山路十字节点、长江路-红石路十字节点、长江路-经天路丁字节点、长江路-石船路丁字节点、长江路-黄山路丁字节点,节点都是同尺寸干沟相连。

综合管廊的节点处理是管廊设计及施工的重点,由于管廊的相互交叉影响以及要保证检修人员在综合管廊内通行,使得综合管廊的节点处理比较复杂。管廊在节点处类似于管线立交。从处理方法上来说,可以将综合管廊在设计高度上加高实现互通功能,也可以通过平面尺寸的加宽来实现互通功能。

2.3.4 横断面设计

综合管廊断面分为标准断面和特殊断面,特殊断面主要指十字口、丁字口、人员出入口、下料口等较为复杂的断面。管廊断面大小主要取决于管廊的类型、地下空间的限制、收容管线的种类与数量。断面大小需保证管线的合理间距、相关的工作空间、设备布置,并考虑管线扩容的需求。管廊的断面形式与施工方式有关,以方便、合理、经济为宜。此次采取明挖现浇施工法采用单舱矩形截面,截面尺寸为2.0 m×2.2 m。

管廊东侧布置电缆桥架,西侧布置弱电桥架和DN300给水管,中间为巡视人员通道。电力电缆、弱电电缆支架采用加强型高强度复合电缆支架,用配套膨胀螺栓固定于工井内壁。舱顶部设置照明线路及灯具,桥架上层预留监控及电气线路。舱底部一侧设置排水沟,沟底以2%的横向坡度坡向排水沟,排水沟沿综合管廊流至附近的排水井。管廊设计预留了电力、弱电电缆支架的预埋件及支架,支架高度及间距可按敷设管线要求调整。

除以上管廊主体设计外,还包括附属工程设计,主要内容有:

1)消防及给排水设计。

2)通风系统设计。

3)供电系统设计(含照明)。

4)监控系统设计。

3 设计总结

综合管廊设计特别强调各专业之间的协调性,以总体设计为指导思想,衡量管线与结构物之间、主体构造物与附属构造物之间衔接的合理性。对于管廊主体结构设计,笔者有以下几点心得体会。

3.1 计算模式

现浇混凝土综合管廊结构的截面内力计算模型采用矩形闭合框架模型。由于地下管廊设计长度较长,应考虑沿线地质条件的变化,作用于结构底板的基底反力分布应根据地基条件具体确定:

1)对于地层较为坚硬或经过加固处理的地基,基底反力可视为直线分布。

2)对于未经处理的柔软地基,基底反力应按弹性地基上的平面变形截条计算确定。同时,设计中应考虑地面荷载的差异,准确的计算支护结构上的侧压力。

3.2 混凝土材料

综合管廊设计中,合理的混凝土强度设计、钢筋及拉筋的合理布置,对减少和控制混凝土裂缝至关重要。综合管廊工程特别是顶、底板工程多为大体积混凝土,混凝土强度等级宜在C20～C35范围内选用,避免设计上“强度越高越好”的错误观念,且配置的混凝土抗渗等级应在P6以上。

3.3 结构配筋

综合管廊工程(断面)采用双层双向配筋,除满足结构应力外,还应承受因水泥水化热引起的温度应力以及控制裂缝宽度。因此,上、下钢筋的布置应尽可能采用小直径、小间距。一般主筋采用直径为14～20 mm的钢筋和100～150 mm间距比较合适,构造筋直径宜为10～14 mm,间距100～150 mm。

由于管廊断面需要设置大量的拉接筋,如果不能很好的控制其保护层厚度,势必会形成一定数量的渗水通道。因此,设置拉接筋时,应采用“梅花型”布置,双面配筋采用统一的模数确定钢筋间距,保证双面钢筋交叉点连线垂直于钢筋网。有条件时建议在拉筋中间焊接止水环,最重要的一点是必须严格保证混凝土迎水面50 mm的钢筋保护层厚度。

3.4 特殊路段加强处理

此项目综合管廊设置于人行道内,填土高度均在1.5～2.0 m,管廊断面尺寸、配筋可统一采用标准化设计。但是根据工程具体情况,综合管廊的十字或丁字口交叉节点时,综合管廊可能要横穿道路,因而在节点设计时,要充分考虑道路车辆荷载对综合管廊的影响。同时要对项目总体情况深入了解分析,对于埋置在较宽的侧分带内的管廊,应考虑远期道路断面改造,机动车道加宽的情况,做到近远期一次设计,保证设计使用年限内管廊结构的安全使用。

3.5 防水工程

新修订的《地下工程防水技术规范》将原规范中的“宜采用防水混凝土结构”改为“应采用防水混凝土结构”体现了结构自防水(含外加剂)为主的主导思想。该项目管廊工程结构混凝土采用C30防水混凝土,抗渗等级为P6。同时,减少变形缝、施工缝的设置,在设置变形缝处采用复合式防水设计即中埋式止水带与遇水膨胀橡胶条、嵌缝材料复合使用;施工缝处建议采用外贴式止水带与中埋钢板复合使用。

4 结 语

采用综合管廊使市政管线集约化,是城市现代化建设过程中的必然趋势。既可满足近期的使用,又可兼顾未来的发展要求,特别是避免了直埋管道造成的反复破坏路面及各种管道的无序交叉和架空敷设对城市市容造成的不利影响,是未来城市基础建设发展的方向。笔者通过工程实例简要描述了地下综合管廊工程的设计原则及主要设计内容,并提出了管廊结构设计中几个要点,可为同类工程结构设计提供参考。

[1] GB 50838—2012,城市综合管廊工程技术规范[S].

[2] 王 璇,陈寿标.对综合管沟规划设计中若干问题的思考[J].地下空间与工程学报,2006,26(4):523-527.

[3] 王恒栋.综合管廊工程理论与实践[M].北京:中国建筑工业出版社,2013.

[4] 李 毅.太原市高新区综合管沟规划设计方案[J].山西建筑,2013,39(36):15-16.

Urban Underground Gallery Pipeline Overall Design

XIE Wei,CAO Er-xing
(Anhui Transport Consulting&Design Institute Co,Ltd,Hefei 230088,China)

Urban underground gallery pipeline project is focused on the various types of urban settings in the same artificial space,forming modern intensive urban infrastructure,and urban modernization process is an inevitable trend. This paper takes Jinzhai county modern industrial park gallery pipeline project as an example,briefly describes the design content and design methods of gallery pipeline project.

underground gallery pipeline; the overall design; the main structure design

2014-06-05.

谢 玮(1982-),工程师.E-mail:47865428@qq.com

10.3963/j.issn.1674-6066.2014.04.037