淺談城市綜合管廊的設(shè)計(jì)

楊 琨

（天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津市 300051）

1 城市綜合管廊概述

城市綜合管廊也稱綜合管廊，即在地下建造集約化隧道，集電力、通信、燃?xì)?、給水、中水等兩種及兩種以上的市政管線于一體，同時(shí)設(shè)置專門(mén)的檢修口、吊裝口和監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。地下綜合管廊通過(guò)統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)，建于城市地下，用于鋪設(shè)市政公用管線，其包括干線綜合管廊、支線綜合管廊和電纜溝。其中干線綜合管廊一般設(shè)置于機(jī)動(dòng)車道或道路中央下方，采用獨(dú)立分艙敷設(shè)主干管線的綜合管廊，不服務(wù)于終端用戶；支線綜合管廊一般設(shè)置在道路兩側(cè)或單側(cè)，采用單艙或雙艙敷設(shè)配給管線，直接服務(wù)于臨近地塊終端用戶的綜合管廊；電纜溝是封閉式不通行、蓋板可開(kāi)啟的電纜構(gòu)筑物。

地下綜合管廊按施工方法劃分為暗挖法綜合管廊、明挖法綜合管廊和預(yù)制拼裝綜合管廊。暗挖法綜合管廊一般適合于城市中心區(qū)或深層地下空間中的綜合管廊建設(shè)；明挖一般分布在道路的淺層空間；預(yù)制拼裝則適合于新城新區(qū)或類似硅谷、中關(guān)村等的現(xiàn)代化工業(yè)園區(qū)，城市中的大型會(huì)展中心等現(xiàn)代的城市新型功能區(qū)。

綜合管廊的構(gòu)成包括管廊本體、標(biāo)準(zhǔn)斷面、管廊支線、管線接頭井、附設(shè)物件、進(jìn)出人孔、搬運(yùn)檢修口（投料口）、換氣口（管廊內(nèi)設(shè)溫、濕度調(diào)節(jié)儀）、有害氣體排出口、自然及強(qiáng)制換氣口、附屬設(shè)施（排水、換氣、照明設(shè)施）以及防災(zāi)安全設(shè)施。

城市綜合管廊作為城市“生命線”，對(duì)地下管線設(shè)施的保護(hù)作用尤其明顯，提升了城市供給的安全性；集約化的設(shè)計(jì)理念有效地利用了道路下的空間，節(jié)約了地下空間資源，也杜絕了各專業(yè)管線分別不定期開(kāi)挖，對(duì)道路通行和周邊環(huán)境造成的影響，徹底解決了“拉鏈路”問(wèn)題，產(chǎn)生了明顯的社會(huì)效益和環(huán)境效益；同時(shí)，地下綜合管廊也可結(jié)合人防工程作為城市基礎(chǔ)設(shè)施一并考慮。

2 我國(guó)綜合管廊的建設(shè)背景

國(guó)外大城市在建設(shè)中已普遍采用地下綜合管廊、地下污水處理廠、地下電廠以及其他一些城市防災(zāi)設(shè)施。其總趨勢(shì)是將有礙城市景觀與城市環(huán)境的各種城市基礎(chǔ)設(shè)施全部地下化。地下空間利用規(guī)劃是以地鐵規(guī)劃和市政基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃為最先。

在國(guó)外，鋪設(shè)地下綜合管廊是綜合利用地下空間的一種手段和開(kāi)端。某些發(fā)達(dá)國(guó)家已實(shí)現(xiàn)了將市政設(shè)施的地下供、排水管網(wǎng)發(fā)展到地下大型供水系統(tǒng)，地下大型能源供應(yīng)系統(tǒng)，地下大型排水及污水處理系統(tǒng)，地下生活垃圾的清除、處理和回收系統(tǒng)，與地下軌道交通和地下街、地下城相結(jié)合，構(gòu)成了一個(gè)完整的地下空間綜合利用系統(tǒng)。

從我國(guó)目前城市發(fā)展的現(xiàn)代化水平看，各地政府大力提倡開(kāi)發(fā)地下空間，用來(lái)緩解城市日益增長(zhǎng)的土地資源緊缺的問(wèn)題。城市綜合管廊作為城市的“生命線”，首當(dāng)其沖被地方政府作為地下空間利用的有效措施。建設(shè)綜合管廊已成為一種發(fā)展趨勢(shì)，已在多地區(qū)提出規(guī)劃建設(shè)相當(dāng)規(guī)模的地下綜合管廊項(xiàng)目，從而徹底解決“拉鏈路”問(wèn)題，創(chuàng)造可觀的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

3 地下綜合管廊的設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

（1）需配合城市綜合管廊的設(shè)置目的，并兼顧考慮其安全性、經(jīng)濟(jì)性及項(xiàng)目可行性。

（2）綜合管廊設(shè)計(jì)前須事先建立管線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。

（3）對(duì)于城市老城區(qū)改造工程，由于現(xiàn)狀設(shè)施受限制較多，應(yīng)考慮將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)化的管道統(tǒng)一規(guī)劃，一并考慮，同步實(shí)施；而對(duì)新城新區(qū)的開(kāi)發(fā)，需優(yōu)先規(guī)劃綜合管廊系統(tǒng)，分期分布實(shí)施完善。

（4）規(guī)劃設(shè)計(jì)城市綜合管廊要從各專業(yè)角度進(jìn)行考慮，前期做好對(duì)相關(guān)各專業(yè)資料的調(diào)查研究。

（5）須考慮設(shè)置綜合管廊技術(shù)的可行性，對(duì)地下現(xiàn)狀構(gòu)筑物情況要充分調(diào)研，同時(shí)考慮路面交通流量及施工工藝上的適應(yīng)性、安全性等問(wèn)題。

3.2 設(shè)計(jì)步驟

（1）基本資料的匯整、補(bǔ)充、收集及分析；

（2）管線需求容量評(píng)估及規(guī)劃近、遠(yuǎn)期的研究；

（3）干、支線綜合管廊斷面的設(shè)計(jì)；

（4）干、支線綜合管廊的平面線形設(shè)計(jì)；

（5）特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；

（6）附屬設(shè)備構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)；

（7）綜合管廊的安全設(shè)計(jì)。

3.3 綜合管廊管線收容原則

（1）電力與通信管線基本上可兼容于同一管廊空間內(nèi)（同一艙），但需注意電磁感應(yīng)干擾的問(wèn)題，管線需對(duì)其容量進(jìn)行評(píng)估及規(guī)劃近、遠(yuǎn)期的研究。

（2）煤氣管線如規(guī)劃考慮收容在地下綜合管廊內(nèi)，應(yīng)以獨(dú)立于一艙為設(shè)計(jì)原則。

（3）自來(lái)水管線與污水管線（壓力管）亦可收容于綜合管廊同一艙內(nèi)，上方為自來(lái)水管，下方為污水管線。

（4）綜合管廊通常不收容雨水管線（因通常采用重力流的排水方式），除非雨水管線的縱坡與綜合管廊的縱坡一樣，或雨水渠道與綜合管廊共同構(gòu)造才考慮。一般可將污水管線（壓力管線）與集塵管（垃圾管）共同收容于一艙內(nèi)。

（5）關(guān)于警訊與軍事通信，因涉及機(jī)密問(wèn)題是否收容于綜合管廊內(nèi)，需與相關(guān)單位磋商后以決定單獨(dú)或共艙收容。

（6）原則上油管不允許收容于綜合管廊內(nèi)，其它輸氣管線若非屬民生管線亦不收容，但若經(jīng)主管單位允許，則可單獨(dú)艙收容（參照煤氣管線收容原則設(shè)計(jì)）。

（7）支線綜合管廊是引導(dǎo)干線綜合管廊內(nèi)的管線至沿線服務(wù)用戶的供給管道，因此支線綜合管廊一般以共艙收容為原則，包括管線類及纜類。

（8）電纜溝是一種小型支線綜合管廊，主要僅收容電力、通信、有線電視及寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)纜線等，直接服務(wù)于沿線用戶。

3.4 綜合管廊平面線形設(shè)計(jì)

地下綜合管廊平面線形應(yīng)與道路曲線線形相一致，不得已時(shí)可作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。干線綜合管廊平面線形的設(shè)計(jì)，原則上設(shè)置于道路中央的下方，其綜合管廊中心線之平面線形應(yīng)與道路中心線一致。干線綜合管廊和鄰近建構(gòu)筑物的間隔距離，須考慮施工時(shí)擋土措施的安全距離，更要有足夠的施工作業(yè)空間，一般應(yīng)維持在2 m以上。干線綜合管廊做平面曲線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分了解收容管線的曲率特性及曲率限制。

支線綜合管廊及電纜溝原則上仍設(shè)置于人行道上，其人行道的寬度至少要有4 m，特殊部可根據(jù)需要設(shè)在道路交叉口，通風(fēng)口可設(shè)在分隔帶上。電纜溝因沿線需拉出電纜接戶，故其位置應(yīng)靠近建構(gòu)筑物，電纜溝外壁離周邊用地地界應(yīng)有至少30 cm以上之距離以利于電纜布設(shè)。電纜溝如需作曲線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮纜溝內(nèi)收容的各類纜線之彎曲曲率限制。

對(duì)于綜合管廊的平面線形設(shè)計(jì)，應(yīng)對(duì)道路現(xiàn)狀、未來(lái)周邊的發(fā)展規(guī)劃情況以及相應(yīng)管線單位未來(lái)發(fā)展的需求，做好正確充分的調(diào)查研究，以作為近、遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)方案的考慮。

3.5 綜合管廊結(jié)構(gòu)型式及斷面尺寸設(shè)計(jì)

3.5.1 干線綜合管廊的結(jié)構(gòu)型式

（1）采用明挖覆蓋法施工，其結(jié)構(gòu)型式以矩形箱式為主（見(jiàn)圖1）；

圖1 矩形箱式斷面結(jié)構(gòu)

（2）采用盾構(gòu)法施工，其結(jié)構(gòu)型式以圓形為主（見(jiàn)圖2），隨著機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，亦可采用矩形盾構(gòu)方式；

圖2 圓形斷面結(jié)構(gòu)

3.5.2 支線綜合管廊的結(jié)構(gòu)型式

支線綜合管廊結(jié)構(gòu)型式一般采用較為輕巧簡(jiǎn)便型結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖3）；

3.5.3 電纜溝結(jié)構(gòu)形式

電纜溝結(jié)構(gòu)形式一般采用單U字型或雙U字型結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖4、圖5）；

3.5.4 綜合管廊斷面尺寸

圖3 輕巧簡(jiǎn)便型結(jié)構(gòu)

圖4 U字型結(jié)構(gòu)

圖5 雙U字型結(jié)構(gòu)

綜合管廊縱斷面坡度，除了特殊部外，一般采取縱坡0.2%以上，坡度斜率與平面最小彎度的曲率半徑，均受收容管線架設(shè)及管最小半徑影響。如因受地形限制縱坡越過(guò)15%時(shí)，應(yīng)設(shè)階梯及欄桿。

（1）干線綜合管廊凈高不宜小于2.1 m，寬度依其收容管線類型可采用單艙或多艙的設(shè)計(jì)，人行通道凈寬不宜小于1 m。

（2）支線綜合管廊凈高不宜小于1.9 m，與其他地下構(gòu)筑物交叉局部區(qū)段凈高不應(yīng)小于1.4 m，當(dāng)不能滿足最小凈空要求時(shí)，可改為排管連接。

（3）電纜溝不屬于密閉空間的工作場(chǎng)所，凈深不宜過(guò)深，一般為1～1.5 m，凈寬為0.9～1.20 m，其作業(yè)空間為30～70 cm，最上層托架與電纜溝頂板之距離不宜小于為35 cm，最下層托架與電纜溝底板之距離不宜小于10 cm。

3.6 綜合管廊特殊段設(shè)計(jì)

（1）干、支線綜合管廊特殊段的設(shè)計(jì)

干線綜合管廊人員出入口以階梯設(shè)置為原則，若有空間不足，應(yīng)用時(shí)亦可考慮用爬梯方式設(shè)置，出入口與通風(fēng)口、投料口結(jié)合設(shè)置。采用明挖施工的綜合管廊出入口間距不宜大于200 m；采用非開(kāi)挖施工的應(yīng)根據(jù)綜合管廊的地形條件、埋深、通風(fēng)、消防等條件綜合確定。出入口蓋板應(yīng)設(shè)有安全裝置，以防非專業(yè)人員開(kāi)啟。

通風(fēng)口凈尺寸應(yīng)滿足通風(fēng)設(shè)備進(jìn)出的最小允許限界的要求，自然通風(fēng)口與強(qiáng)制通風(fēng)口，以交互設(shè)置為原則。

集水井應(yīng)設(shè)于綜合管廊斷面坡度最低處，每200～300 m設(shè)置一個(gè)（亦可包含沉砂池，沉淀池及油水分離設(shè)備）。集水井容積宜考慮計(jì)算每臺(tái)抽水泵10 min的抽水量，應(yīng)有0.3 m3以上的沉砂池與1.5 m3的集水量的體積。每一集水井應(yīng)配備2臺(tái)（1用1備）抽水泵，設(shè)置于集水井上方。為便于抽水泵的維修，應(yīng)設(shè)計(jì)檢修口；為便于綜合管廊的管理，抽水泵應(yīng)納入監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一管理。

投料口以設(shè)置在道路下方為原則，宜兼顧人員出入功能，投料口間距不宜超過(guò)400 m，投料口凈尺寸應(yīng)滿足管線、設(shè)備、人員進(jìn)出的最小允許限界的要求。

注意道路上投料口、通風(fēng)口、出入口等露出地面構(gòu)筑物的開(kāi)口處應(yīng)做好防水措施，以防地表水流入孔內(nèi)。投料口、通風(fēng)口、安全孔其外觀宜與周圍景觀相協(xié)調(diào)。

綜合管廊管線分支口（管線分匯室）一般設(shè)在道路交叉口的下方，應(yīng)滿足管線預(yù)留數(shù)量、安裝敷設(shè)作業(yè)空間的要求。設(shè)置應(yīng)考慮附近管線及其它構(gòu)筑物的相對(duì)位置以避免施工上的困難。綜合管廊與其他方式敷設(shè)的管線連接處，應(yīng)做好防水和防止差異沉降的措施。

（2）電纜溝特殊段的設(shè)計(jì)

電纜溝特殊段一般采用多孔管、保護(hù)管或箱涵結(jié)構(gòu)。纜線的分匯室、電纜溝的起終點(diǎn)可采用加寬或加深來(lái)處理，并加設(shè)抽水井等設(shè)施。

（3）綜合管廊特殊段結(jié)構(gòu)處理

綜合管廊應(yīng)設(shè)置變形縫，現(xiàn)澆混凝土綜合管廊結(jié)構(gòu)變形縫的最大間距應(yīng)為30 m，預(yù)制裝配式綜合管廊結(jié)構(gòu)變形縫應(yīng)為40 m。在地基土有顯著變化或承受的荷載差別較大的部位，應(yīng)設(shè)置變形縫，軟土地基區(qū)域可間隔15 m設(shè)置一道變形縫，地基性質(zhì)急劇變化處及可能發(fā)生液化的地基處可設(shè)置饒性連接。變形縫縫寬不宜小于30 mm，變形縫應(yīng)設(shè)置橡膠止水帶、填縫材料和嵌縫材料的止水構(gòu)造。

當(dāng)綜合管廊建在軟土地基或土性變化較大的地層時(shí)，必須進(jìn)行地基處理，以減少其不均勻沉降或過(guò)大的沉降。常用的地基處理方法有壓密注漿、地基土置換、粉噴樁加固軟土地基等。地下構(gòu)筑物與獨(dú)立建設(shè)的綜合管廊的交接處，必須將綜合管廊與地下構(gòu)筑物采用彈性鉸的連接方式，在構(gòu)造中也應(yīng)該按彈性鉸進(jìn)行處理，同時(shí)還須做好連接處的防水措施。

當(dāng)綜合管廊下穿既有地下設(shè)施時(shí)，在接頭處也有可能產(chǎn)生不均勻沉降，為此也需要在接頭部位做成彈性鉸接，以使其能自由變形。當(dāng)綜合管廊與非重力流管線交叉時(shí)，綜合管廊埋深保持不變，其他管線在綜合管廊上部（下部）穿越；當(dāng)綜合管廊與重力流管線交叉時(shí)，重力流管線的埋深保持不變，局部降低綜合管廊的埋深并在既有重力流管線的下部穿越；當(dāng)綜合管廊連續(xù)穿越埋深差異較大的重力流管線時(shí)，應(yīng)綜合考慮降低綜合管廊的整體埋深。當(dāng)綜合管廊與既有地下構(gòu)筑物交叉時(shí)，可通過(guò)調(diào)整平面布局或立體穿越的方式來(lái)實(shí)施。同時(shí)綜合管廊可以同立交基礎(chǔ)和地鐵等現(xiàn)狀地下設(shè)施共構(gòu)共筑。與地鐵等運(yùn)動(dòng)設(shè)施共構(gòu)時(shí)，必須驗(yàn)算車輛運(yùn)行引起的震動(dòng)對(duì)綜合管廊各種管線的影響，如有必要必須加設(shè)彈性支座等各種減震、隔震設(shè)施。

3.7 防災(zāi)設(shè)計(jì)

3.7.1 防水設(shè)計(jì)

（1）綜合管廊的防水措施有薄膜防水，包括封帶防水、瀝青防水、油氈防水、水泥砂漿防水、填縫防水。

（2）綜合管廊伸縮縫處需采用特殊的防水構(gòu)造，通常在綜合管廊伸縮縫的外圍設(shè)置環(huán)梁，并使用止水板進(jìn)行防水。

（3）綜合管廊的電力、通信等支線接管處，一般在支線接管孔洞里外兩側(cè)采用止水鋼板，中間填放瀝青馬蹄脂。

（4）綜合管廊產(chǎn)生裂縫的處理對(duì)于不滲水的龜裂縫，表面涂抹水泥砂漿后再做一層防水層；對(duì)于滲水嚴(yán)重的裂縫，則要鉆孔進(jìn)行內(nèi)部鉆孔灌漿處理。

3.7.2 消防設(shè)計(jì)

城市綜合管廊火災(zāi)的危險(xiǎn)性不易發(fā)現(xiàn)，危險(xiǎn)性大，損失嚴(yán)重，控制火勢(shì)和撲救火災(zāi)難度大。

（1）燃?xì)夤芫€不宜與其它市政管線敷設(shè)于同一綜合管廊艙內(nèi)，應(yīng)采用直埋敷設(shè)方式，且應(yīng)與綜合管廊保持6 m以上的防火間距。

（2）綜合管廊設(shè)防火分區(qū)，對(duì)于控制火災(zāi)的蔓延意義重大。綜合管廊內(nèi)防火分區(qū)最大間距應(yīng)不大于200 m，分區(qū)應(yīng)設(shè)置防火墻、甲級(jí)防火門(mén)、阻火包等進(jìn)行防火分隔。

（3）綜合管廊內(nèi)應(yīng)設(shè)置報(bào)警系統(tǒng)，有效地探測(cè)初期火災(zāi)，盡早發(fā)現(xiàn)火情。綜合管廊內(nèi)應(yīng)選用防潮型探測(cè)器。

（4）綜合管廊內(nèi)應(yīng)設(shè)置防排煙系統(tǒng)，通風(fēng)口為自然與機(jī)械通風(fēng)相結(jié)合，可將每個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)兼作火災(zāi)時(shí)的排煙系統(tǒng)，排風(fēng)機(jī)應(yīng)選用雙速高溫排煙風(fēng)機(jī)。

（5）日常照明采用40 W防潮熒光燈；應(yīng)急照明燈按規(guī)定設(shè)置。

（6）無(wú)須設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)，但應(yīng)配置一定數(shù)量的移動(dòng)式滅火器材。

（7）消防控制室應(yīng)設(shè)在道路的中間段，可與綜合管廊控制中心同設(shè)于一室，室內(nèi)配備要完善。

3.7.3 防災(zāi)設(shè)施

（1）綜合管廊內(nèi)應(yīng)設(shè)置煤氣監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置（煤氣管線有要求）、溫度探測(cè)裝置、噴霧冷卻裝置、異常浸水報(bào)警系統(tǒng)、侵入監(jiān)視裝置。

（2）綜合管廊內(nèi)應(yīng)設(shè)置電話和有線廣播等緊急聯(lián)系系統(tǒng)。

（3）綜合管廊內(nèi)應(yīng)設(shè)置誘導(dǎo)指示、避難誘導(dǎo)燈等避難誘導(dǎo)設(shè)備，能正確、安全誘導(dǎo)入廊者向外避難。

（4）綜合管廊內(nèi)應(yīng)設(shè)置防災(zāi)隔離、防水門(mén)裝置。

（5）綜合管廊內(nèi)應(yīng)設(shè)置多種類型的標(biāo)識(shí)，便于安全管理。

[1]GB 50838—2012，城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范[S].