城市綜合管廊過河節(jié)點設(shè)計分析

羅松濤　趙　兵　蘇亞蘭

(云南省設(shè)計院集團(tuán)，云南昆明　650228)

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城市綜合管廊過河節(jié)點設(shè)計分析

羅松濤趙兵蘇亞蘭

(云南省設(shè)計院集團(tuán)，云南昆明650228)

摘要:以曲靖市珠江源大道綜合管廊建設(shè)項目為例，從綜合管廊穿越方案、結(jié)構(gòu)的抗浮設(shè)計、基坑支護(hù)設(shè)計等方面，對該綜合管廊穿越西河節(jié)點進(jìn)行了分析，指出綜合管廊過河節(jié)點從河道下進(jìn)行穿越更合理，但需加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、采取有效抗浮措施及增強(qiáng)支護(hù)措施等。

關(guān)鍵詞:綜合管廊，節(jié)點設(shè)計，抗浮設(shè)計，基坑支護(hù)

0　引言

城市地下管線是城市建設(shè)的組成部分。在我國城市建設(shè)中，長期以來因歷史和現(xiàn)實多種因素的影響，存在重地上、輕地下、重審批、輕監(jiān)管、重建設(shè)、輕養(yǎng)護(hù)的傾向，在隱蔽性工程地下管線的規(guī)劃與建設(shè)中，上述現(xiàn)象更加突出，實施過程中管線經(jīng)常打架，臨時變更設(shè)計，新老疊加，潛在諸多事故隱患。綜合管廊是新型城市市政基礎(chǔ)設(shè)施，它能更合理有效地利用道路的地下空間，同時避免了由于埋設(shè)或維修管線而導(dǎo)致路面重復(fù)開挖，并減少由此帶來的工程事故，延長了管線的使用壽命。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，綜合管廊相對于傳統(tǒng)管線建設(shè)的優(yōu)點越來越得到公眾的認(rèn)可，在國家相關(guān)政策中也明確提出城鎮(zhèn)建設(shè)需統(tǒng)籌電力、通信、給排水、供熱、燃?xì)獾鹊叵鹿芫W(wǎng)建設(shè)，推行城市綜合管廊。如今越來越多的城市開始研究和建設(shè)地區(qū)特色的綜合管廊建設(shè)形式及管理模式。

1　工程概況

隨著曲靖市城市化進(jìn)程的加快，城市地下空間資源越來越緊張，對各類管線的空間布局及綜合管理提出了更高要求。按照曲靖市中心城市綜合管線科學(xué)規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理的要求，結(jié)合道路改造升級，實施珠江源大道城市綜合管廊工程建設(shè)。

珠江源大道綜合管廊南至麒麟?yún)^(qū)北園路路口，北至沾益縣龍華大道路口，全長約12．4 km。管廊大部分節(jié)段沿珠江源大道中央綠化帶布置，局部節(jié)段因避讓重要建(構(gòu))筑物(如人行天橋、車行橋下部結(jié)構(gòu)等)或穿越河道(全線主要有三條河(溝):農(nóng)場河、西河及職教園區(qū)大溝)，將綜合管廊折向道路西側(cè)布置。管廊主體結(jié)構(gòu)采用單艙方式，標(biāo)準(zhǔn)段斷面凈尺寸:4．2 m(寬)×3 m(高)，頂、底板及側(cè)墻厚度為0．4 m，覆土厚度為1．6 m，沿線設(shè)有人員出入口、逃生口、吊裝口、進(jìn)風(fēng)口、排風(fēng)口、管線分支口、集水坑等。根據(jù)綜合分析及多次專家評審，管廊內(nèi)最終納入以下四類管線:電力、通信、給水及再生水。

在綜合管廊設(shè)計中，各節(jié)點設(shè)計尤為重要，如人員出入口、管線分支口、過河段等。本文以珠江源大道綜合管廊穿越西河為例，詳細(xì)論述綜合管廊過河段設(shè)計要點。

2　過河節(jié)點設(shè)計

2．1過河穿越方案

西河是珠江源大道沿線寬度最大的河道，河床寬度約30 m，綜合管廊穿越西河可采用下穿河道方案和上跨河道方案，如圖1，圖2所示。

以上兩種穿越河道方案優(yōu)缺點見表1。

圖1　下穿河道方案（單位：m）

圖2　上跨河道方案（單位：m）

表1　穿越河道方案對比分析

通過以上對比分析，鑒于減少對河道、周邊景觀的影響，便于綜合管廊管線的布置及管廊的安全防護(hù)，珠江源大道綜合管廊穿越西河段采用下穿河道方案。

2．2地質(zhì)概況

根據(jù)珠江源大道綜合管廊地勘報告及相關(guān)水文資料，穿越西河段按最高洪水位確定最大水深4 m，該穿越段地表層為淤泥質(zhì)土(厚度約2 m)，以下為粉質(zhì)粘土，厚度約20 m，含水率26%，孔隙比0．74～0．79，管廊基礎(chǔ)位于該層。

2．3抗浮設(shè)計

綜合管廊穿越河道段按最不利情況即最大水深為4 m進(jìn)行抗浮設(shè)計(見圖3，按每延米考慮)。

綜合管廊抗浮驗算應(yīng)滿足如下要求:

其中，W為抗浮標(biāo)準(zhǔn)荷載，kN，包括:綜合管廊自重、頂板覆土

管廊本體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，重度為25 kN/m3，頂、底板及側(cè)墻厚均為0．5 m;管廊頂覆土厚2 m，覆土采用碎石土換填，有效重度為9 kN/m3，并用漿砌石鋪砌該段河床。

根據(jù)對以上參數(shù)分析可得:

Gc=207．5 kN，Gt=93．6 kN，Gs=312．0 kN，則W=613．1 kN，F(xiàn)=520 kN;則W/F=1．18＞1．05，滿足抗浮要求(未計側(cè)墻上的摩擦力)。

考慮河道段綜合管廊長期處于較高水位下，且河床易被沖刷，導(dǎo)致管廊頂覆土逐漸減薄，故另需增加抗浮措施以保證綜合管廊在使用期內(nèi)的抗浮要求。本次設(shè)計在本段管廊底布置抗浮樁(預(yù)制方樁):截面為25 cm×25 cm，有效樁長10 m，沿綜合管廊縱向按5 m間距布置，如圖4所示。

圖3　抗浮設(shè)計示意圖

圖4　抗浮樁示意圖

根據(jù)抗浮樁與土體間摩阻力，沿綜合管廊縱向每延米增加抗浮力86．1 kN，則W/F=1．34＞1．05，有較大的抗浮安全保障。

2．4基坑支護(hù)設(shè)計

結(jié)合地勘資料，本項目基坑安全等級為一級;為便于河道段基坑開挖及支護(hù)，該段在枯水期進(jìn)行施工;本次基坑支護(hù)設(shè)計均采用軟件理正深基坑7．0進(jìn)行驗算。

2．4．1穿越河道段支護(hù)設(shè)計

根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸、覆土及地基處理需要，基坑深度為7 m，寬度為7．2 m，支護(hù)樁采用Ⅲ型拉森鋼板樁，樁長15 m，基坑內(nèi)設(shè)置一道內(nèi)撐:480×10鋼管支撐，縱向間距3 m，理正深基坑7．0建立計算模型如圖5所示。

通過驗算，基坑外側(cè)土體最大沉降量27 mm，滿足最大控制值35 mm;Ⅲ型拉森鋼板樁的截面驗算滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求;滑動面整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=1．973＞1．35，嵌固穩(wěn)定安全系數(shù)Ke= 3．834＞1．25，抗隆起安全系數(shù)Kb=2．706＞1．80;綜上，該段基坑支護(hù)設(shè)計滿足規(guī)范要求。

2．4．2穿越河道前過渡段支護(hù)設(shè)計

穿越河道前過渡段因覆土較厚，最大達(dá)到8 m，再根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸及地基處理需要，該段基坑深度為13 m，寬度為7．2 m;該段基坑支護(hù)樁采用800長螺旋鉆孔樁，樁長21 m，沿管廊縱向樁間距1 m，樁頂按1∶1放坡，坡高2 m，另需在支護(hù)樁外側(cè)設(shè)置500水泥土攪拌止水樁止水，止水樁間距0．25 m，基坑底嵌固深度6 m，基坑內(nèi)設(shè)置三道內(nèi)撐:內(nèi)撐1(600×800鋼筋混凝土撐，縱向間距6 m)，內(nèi)撐2、內(nèi)撐3(480×10鋼管支撐，縱向間距3 m)，理正深基坑7．0建立計算模型如圖6所示。

通過驗算，基坑外側(cè)土體最大沉降量20 mm，滿足最大控制值35 mm;800長螺旋鉆孔樁按驗算配筋后滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求;滑動面整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=1．668＞1．35，嵌固穩(wěn)定安全系數(shù)Ke=2．339＞1．25，抗隆起安全系數(shù)Kb=2．314＞1．80;綜上，該段基坑支護(hù)設(shè)計滿足規(guī)范要求。

圖5　計算模型（一）

圖6　計算模型（二）

2．5其他

綜合管廊在穿越河道前的過渡段處，結(jié)構(gòu)頂?shù)母餐凛^厚，為滿足結(jié)構(gòu)受力要求，將結(jié)構(gòu)頂、底板及側(cè)墻厚度增加至0．5 m;穿越河道段的結(jié)構(gòu)厚度也設(shè)計為0．5 m，可有效提高抗浮能力。

3　結(jié)語

綜合管廊設(shè)計是一個系統(tǒng)設(shè)計，其內(nèi)容和功能的多樣性決定了其設(shè)計的復(fù)雜性和差異性，目前國內(nèi)已建綜合管廊從容量擬定、節(jié)點設(shè)計到施工工藝，以及管理運(yùn)營模式都不盡相同。本文著重分析了綜合管廊穿越河道節(jié)點的方案及該節(jié)點的抗浮、基坑支護(hù)設(shè)計，為綜合管廊過河節(jié)點設(shè)計提供了可行方案，但還存在防水難、施工難等問題，還需要在設(shè)計中不斷完善解決。

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［5］JGJ 120—2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］．

中圖分類號:TU990．3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1009-6825(2016)17-0170-03

收稿日期:2016-04-06

作者簡介:羅松濤(1986-)，男，碩士，工程師重、頂板水重;F為綜合管廊底板上的浮托力，kN;Kf為抗浮安全系數(shù)，取1．05;Gc為綜合管廊自重，kN，包括頂板、底板、側(cè)墻自重;Gt為頂板覆土有效重量，kN;Gs為頂板以上水總重量，kN;γw為地下水的重度，可按10 kN/m3采用;hw為地下水位至水池底面的距離，m;A為底板面積，m2。

Design and analysis of the river crossing node of urban comprehensive pipe gallery

Luo SongtaoZhao BingSu Yalan
(Yunnan Design Institute Group，Kunming 650228，China)

Abstract:Takes the comprehensive pipe gallery of the Zhujiangyuan avenue in Qujing City as an example，this paper takes the construction project of focusing on the comprehensive pipe gallery across Xihe node analysis，researching the crossing scheme of the comprehensive pipe gallery at the node，the anti-floating design of the structure，the supporting design of corresponding foundation pit and so on．The study showed that the comprehensive pipe gallery across the nodes from the river to pass through more reasonable，but it needs to strengthen structural design，to take effective anti-floating measures and strengthen support measures．

Key words:comprehensive pipe gallery，node design，anti-floating design，foundation pit supporting