城市綜合管廊工程重要節(jié)點設(shè)計研究

王毅，章海瑛，楊紹猛

（1.上海市政工程設(shè)計研究總院集團浙江市政設(shè)計院有限公司，浙江杭州310004；2.杭州市城建設(shè)計研究院有限公司，浙江杭州310001）

城市綜合管廊工程重要節(jié)點設(shè)計研究

王毅1，章海瑛2，楊紹猛1

（1.上海市政工程設(shè)計研究總院集團浙江市政設(shè)計院有限公司，浙江杭州310004；2.杭州市城建設(shè)計研究院有限公司，浙江杭州310001）

隨著我國城市化進程不斷加快，每年進入到城市中的人口越來越多，對城市基礎(chǔ)設(shè)施的完善性提出了更高要求，其中城市綜合管廊作為完善城市基礎(chǔ)設(shè)施的主要對策，對于確保城市更為順利運行有著重要作用?；诔鞘芯C合管廊概述，分析了城市綜合管廊設(shè)計優(yōu)勢，并對城市綜合管廊工程中節(jié)點類型、綜合管廊和監(jiān)控中心連接通道、綜合管廊交叉節(jié)點及計算模式等重要節(jié)點設(shè)計進行了重點分析。

城市；綜合管廊工程；重要節(jié)點；設(shè)計

0 引言

城市綜合管廊工程是市政基礎(chǔ)設(shè)施的一種，其運行、管理及建設(shè)和城市居民生活有著非常密切的聯(lián)系，在城市綜合管廊工程設(shè)計與建設(shè)中，應(yīng)當在掌控城市綜合管廊工程設(shè)計與建設(shè)等相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)上，全面遵循城市綜合管廊工程設(shè)計原則，增強城市綜合管廊工程設(shè)計工作投入，科學合理組織設(shè)計[1]，確保城市綜合管廊工程可以將自身功能與作用更好發(fā)揮出來。

1 城市綜合管廊概述

城市綜合管廊工程主要為城市地下用于容納兩類及以上城市工程管線及其相關(guān)附屬設(shè)施的空間，其中包含有滿足生產(chǎn)、生活需求的通信、電力、熱力、天然氣、再生水、污水、雨水、給水等市政公共管線，但并不包含工業(yè)管線。城市綜合管廊工程在具體設(shè)計與建設(shè)的過程中應(yīng)當進行統(tǒng)一維護、統(tǒng)一施工、統(tǒng)一設(shè)計與規(guī)劃，達到管線維護、運營及使用要求，并同步建立標識、排水、通風、報警和監(jiān)控、照明、供電、消防等附屬設(shè)施[2]。城市綜合管廊工程按照類型不同可分為：纜線管廊、支線綜合管廊、干線綜合管廊三大類。其中：干線綜合管廊的主要作用是城市配給工程管線的使用，建設(shè)與設(shè)計方面主要由雙艙方式與單艙方式；纜線管廊主要設(shè)計方式為淺埋溝道，設(shè)計有能夠開啟的蓋板，但是其內(nèi)部不能滿足人員通行，主要作用是容納通信電纜與電力電纜。

從現(xiàn)階段城市綜合管廊工程設(shè)計方法來分析，在設(shè)計選用施工方法時，當前主要有兩種設(shè)計方法[3]。首先是設(shè)計為明挖法，主要使用在道路淺層空間綜合管廊施工，可分為明挖預(yù)拼裝與明挖現(xiàn)澆工藝兩種；其次是暗挖法，主要使用在挖掘深度較深或者城市中心地帶的城市綜合管廊工程設(shè)計中，設(shè)計工藝主要由盾構(gòu)施工設(shè)計與頂管施工設(shè)計。

2 城市綜合管廊設(shè)計優(yōu)勢

城市綜合管廊工程包含有市政、電力、通信、燃氣及檢修口、吊裝口、給排水管道、電力設(shè)備、照明設(shè)備、防火設(shè)備、城市通信設(shè)備等管線，所以可對所有類型的管線進行統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計與管理[4]。在實際使用城市綜合管廊工程時，主要包含有如下幾個方面的優(yōu)勢。

2.1 能夠?qū)Τ鞘泄芫€實現(xiàn)統(tǒng)一管理

城市綜合管廊工程中包含有很多專業(yè)管線，在城市統(tǒng)一管理與監(jiān)督下，可實現(xiàn)各種類型的管線統(tǒng)一管理與維護，這對于增強城市管線的管理水平與管理效率是非常有幫助的。

2.2 有助于增強城市地下空間的使用效率

隨著我國城鎮(zhèn)化步伐的不斷加快，城市內(nèi)部人均土地占有量越來越小，土地資源相對于先前更加緊張，導致城市內(nèi)部能夠利用的空間更加稀少，且隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐越來越快，全面美化城市形象，城市各種類型的管線必然將進入到地下工程中，特別是傳統(tǒng)的通訊線、電力線、電話線等一些架空管線必然將轉(zhuǎn)移到地下，這就會導致城市地下管線數(shù)量越來越多，電線類型越來越繁雜，也必然增加城市地下各種類型管線規(guī)劃設(shè)計難度。合理可行地對城市綜合管廊進行設(shè)計可以實現(xiàn)對城市中各類管線的有序布置，從而大大增強城市地下空間的總體使用效率。

2.3 經(jīng)濟效益較為明顯

城市綜合管廊工程在初期需要大量的成本投入，但是等到城市綜合管廊工程建設(shè)成功之后，就可節(jié)省下很多后期維護費用，因此城市綜合管廊工程整體的經(jīng)濟效益還是非常顯著的。首先，在補充、更新各種類型管線時不需將已鋪好的路面挖開，這不僅可以降低各種管線施工給城市交通帶來的影響，同時還可防止道路開發(fā)給城市周邊植被帶來的破壞，可省去大量的修復、管理及維護費用；其次，若采用傳統(tǒng)的方式將管線放置到地下，由于地下地質(zhì)條件的復雜性，管線非常容易受到土壤中各種復雜成分的腐蝕，而將城市各類管線均放置到城市綜合管廊中，可有效保護各種類型的管線，大大延長各種類型管線的使用壽命，有效降低各種類型管線的更新維護成本；第三，若采用傳統(tǒng)管線埋設(shè)方法，管線設(shè)計過程中較難把控住管線埋設(shè)與安裝的具體位置，所有管線的埋設(shè)均須將路面挖開，對整個城市交通帶來較大影響，而采用城市綜合管廊工程的方式可有效避免這種情況的發(fā)生，各種類型管線的管理、維修及增設(shè)均在人工可控的范圍內(nèi)進行，可有效防止由于管道開挖帶來的損失，降低城市管線建設(shè)投資。

3 城市綜合管廊工程重要節(jié)點設(shè)計

3.1 節(jié)點類型

城市綜合管廊工程設(shè)計過程中包含有很多種類型的節(jié)點，例如城市綜合管廊工程的監(jiān)控中心連接通道、丁字形交叉節(jié)點、綜合管廊連接位置形成的十字星交叉節(jié)點、人員進出口、進排風口、綜合管廊吊裝口等[5]。這些節(jié)點的設(shè)計質(zhì)量直接影響到后期城市綜合管廊工程的使用效果，在具體設(shè)計的過程中，應(yīng)當以具體工程需求為出發(fā)點，重點對監(jiān)控中心與綜合管廊及綜合管廊交叉節(jié)點這兩種類型的管廊進行研究分析。此外，多艙與多艙連接節(jié)點、多艙與單艙連接節(jié)點、單艙與單艙連接節(jié)點也是設(shè)計重點。

在進行節(jié)點設(shè)計時，不僅要確保管廊內(nèi)部所有管線的有效銜接，還應(yīng)當有效解決人員通行問題。設(shè)計的具體思路為在節(jié)點位置處進行加寬、加高，并在其中設(shè)計夾層，增加巡視平臺與樓梯，確保各種類型管線有效銜接、人員順利通信。通常情況下，城市綜合管廊工程設(shè)計過程中，通信線纜設(shè)計的彎曲半徑應(yīng)當是線纜直徑的15倍，再生水管、空調(diào)水管應(yīng)當設(shè)計有閥門安裝和預(yù)留焊接等操作空間，其到管廊內(nèi)部的凈距離應(yīng)在0.4 m以上。

另外，為了方便后續(xù)的維護與管理工作，城市綜合管廊節(jié)點中市政管線設(shè)計時通常情況下進行下穿或者上跨處理，最大限度地保證工作人員在管廊之中能夠直接通行。管廊內(nèi)與熱力倉中各種類型的管線較多、規(guī)模較大，對這些管線在設(shè)計時均應(yīng)考慮讓其優(yōu)先通過，如不能確保其直接通過，在設(shè)置樓梯時應(yīng)當盡量保證其通行順暢。此外，還應(yīng)當進行節(jié)點逃生設(shè)計，在具體設(shè)計的過程中各個逃生節(jié)點的設(shè)計均應(yīng)當滿足我國對節(jié)點逃生設(shè)計的具體規(guī)定。

3.2 綜合管廊和監(jiān)控中心連接通道

在城市綜合管廊工程中監(jiān)控中心與綜合管廊的連接通道也是設(shè)計的重點。在具體設(shè)計中應(yīng)當從如下原則出發(fā)：首先，為了確保監(jiān)控線纜與電力線纜施工的便捷性，應(yīng)在綜合管廊的中間設(shè)計有連接通道。其次，在對綜合管廊連接通道尺寸進行設(shè)計時，應(yīng)當充分考慮線纜數(shù)量、中線，通常情況下，設(shè)計的樓梯寬度應(yīng)當在1.5 m以上。第三，對連接通道的設(shè)計可采用兩種方式，即上人式和下人式。在具體設(shè)計時，應(yīng)當以實際需求出發(fā)，確定出連接通道的具體類型，若土層非常淺，則設(shè)計時應(yīng)當盡量選擇下人式，反之，則盡量選擇上人式。第四，在設(shè)計連接通道時，應(yīng)當充分考慮管線敷設(shè)、人員通行給后續(xù)施工所帶來的影響。為了最大限度地降低其中各種影響，應(yīng)當在合理的范圍內(nèi)增加城市綜合管廊工程的斷面寬度。第五，在具體設(shè)計時，連接管廊與綜合管廊之間應(yīng)當考慮設(shè)計有數(shù)道或者至少一道防火門，從而確保其中的防火區(qū)域和封閉區(qū)之間劃分明確。

3.3 綜合管廊交叉節(jié)點

通常情況下，會將城市綜合管廊工程設(shè)計成環(huán)網(wǎng)狀，這在最大程度上可增強城市綜合管廊工程功能的最大限度發(fā)揮。在進行環(huán)網(wǎng)狀城市綜合管廊工程設(shè)計時，丁字形與十字形較多，在進行這些丁字形與十字形設(shè)計時，應(yīng)當重點考慮兩個方面的問題。首先是內(nèi)部管線銜接問題；其次是人員通行問題。為有效解決這兩個問題，在實際設(shè)計過程中常常采用加高、加寬節(jié)點的方式，還可采取增加樓梯或者設(shè)置夾層的方法解決，從而確保人員通道滿足人員通行需求，內(nèi)部管線實現(xiàn)順利銜接。另外，管廊的寬、高及其中夾層尺寸在設(shè)計時應(yīng)當充分考慮彎曲半徑、電力線纜分層、通信線纜彎曲半徑、內(nèi)部管線數(shù)量與規(guī)格等，因此在設(shè)計過程中必須進行認真分析，全部做到科學設(shè)計。為了保證給水管、空調(diào)水管中各種類型閥門安裝順利進行，在進行綜合管廊凈距離設(shè)計的過程中均應(yīng)將其設(shè)計在0.6 m以上。隨著艙室的不同，其具體連接方式也有著較大不同，在設(shè)計各種類型夾層時，必須對所有區(qū)域的防火進行綜合分析，確保防火區(qū)域能夠做到科學劃分，根據(jù)劃分得到的防火區(qū)域，在夾層與綜合管廊之間設(shè)計對應(yīng)的防火門。

3.4 計算模式

從城市綜合管廊工程的結(jié)構(gòu)特點出發(fā)，在設(shè)計其內(nèi)部結(jié)構(gòu)時，可將其設(shè)計成現(xiàn)澆筑混凝土的施工方案。在對其中的構(gòu)件進行內(nèi)力計算時，可將其當做是矩形閉合框架模型。在綜合分析綜合管廊時，對其地質(zhì)條件應(yīng)進行充分考察，根據(jù)實際情況分析結(jié)構(gòu)底板基底反力的分布情況。例如經(jīng)過處理加固之后的地基或者質(zhì)地較為堅硬的地基，通常情況下其基底反力的分布呈現(xiàn)為直線分布方式，反之，若地基相對松軟或者并沒有進行加固處理，則在進行計算時，應(yīng)當將其看作彈性地基，從而按照彈性地基的計算模式進行基底反力計算。此外，在城市綜合管廊工程設(shè)計時，還應(yīng)當分析地面荷載，確?？梢詼蚀_計算結(jié)構(gòu)側(cè)壓力。

3.5 標準艙設(shè)計

設(shè)計人員應(yīng)當充分分析城市綜合管廊工程初步設(shè)計中標注的各種類型的管廊規(guī)格、數(shù)量，從而確定出標準艙的具體尺寸與數(shù)量，然后對各個單艙進行組合設(shè)計，構(gòu)建對應(yīng)的標準艙標準。城市綜合管廊工程的上面覆土深度在設(shè)計時應(yīng)當考慮凍深、綠化種植、行車載荷、豎向規(guī)劃等因素[5]。通常情況下，綜合管廊均沿著城市主干路進行設(shè)計，標準艙覆土深度應(yīng)當考慮進出線標高與交叉井標高，應(yīng)當讓管線彎入頂部加高位置，這個過程中還應(yīng)當滿足各種類型管線的彎曲與避讓要求，一半設(shè)置的標準艙埋設(shè)在5 m左右。

4 結(jié)語

隨著城市化發(fā)展水平的不斷提升，城市綜合管廊工程是整個時代的必然產(chǎn)物，在現(xiàn)代城市當中，城市綜合管廊工程的設(shè)計應(yīng)當將城市市政工程管線布置的集約化與科學化體現(xiàn)出來，同時這也是城市市政工程管理更加規(guī)范化的需要。當前，我國正處于城鎮(zhèn)化關(guān)鍵階段，是城市現(xiàn)代化建設(shè)的高峰期。由于城市居民現(xiàn)代化生活需求，對于地下管線的布置要求相對于先前有了較大提升，若仍舊沿用傳統(tǒng)地下管線布置方式，必然在很多方面不能滿足設(shè)計與使用要求，因此城市綜合管廊工程已經(jīng)成為了城市發(fā)展必然趨勢。但是，當前我國在城市綜合管廊工程設(shè)計、建設(shè)等方面仍不夠成熟，這就要求城市綜合管廊工程研究與實踐人員，認清自身肩負的責任，繼續(xù)努力，促進我國城市綜合管廊工程設(shè)計形成完善的理論實踐體系。

[1]曾慶紅.容納全部市政管線的城市綜合管廊標準艙斷面及節(jié)點設(shè)計探討[J].市政技術(shù),2017（1）:127-132.

[2]謝非.建造信息化城市生命線——橫琴市政綜合管廊BI M技術(shù)應(yīng)用[J].安裝,2015（11）:25-26，59.

[3]宋志宏,梁艦,馮海忠.PPP模式應(yīng)用于城市地下綜合管廊工程的問題解析——綜合管廊工程施工圖設(shè)計資源的匹配要求與建議[J].智能建筑與智慧城市,2016（9）:30-34.

[4]牟方堃,竇安華,鄭明明.城市地下快速交通公路及綜合管廊工程智能化系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J].智能建筑,2014（11）:29-31，42.

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1009-7716（2017）06-0287-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.06.084

2017-02-16

王毅（1973-），男，浙江杭州人，高級工程師，從事市政工程設(shè)計工作。