城市地下綜合管廊工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

陳海軍

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710043)

2015年國(guó)務(wù)院辦公廳下發(fā)《關(guān)于推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確提出要全面推動(dòng)地下綜合管廊建設(shè)；到2020年，建成一批具有國(guó)際先進(jìn)水平的地下綜合管廊并投入運(yùn)營(yíng)，使得反復(fù)開(kāi)挖地面的“馬路拉鏈”問(wèn)題得到明顯改善，使得管線安全水平和防災(zāi)抗災(zāi)能力明顯提升；逐步消除主要街道蜘蛛網(wǎng)式架空線，城市地面景觀明顯好轉(zhuǎn)[1]。同期，發(fā)改委、工信部、科技部等8部門(mén)聯(lián)合印發(fā)了關(guān)于促進(jìn)智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)，提出了促進(jìn)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和服務(wù)智慧化的新理念和新模式。其中，地下綜合管廊建設(shè)也明確納入智慧城市建設(shè)綜合規(guī)劃中。在2015年財(cái)政部和住建部確定的10個(gè)試點(diǎn)城市的基礎(chǔ)上，2016年中央財(cái)政支持地下綜合管廊增加試點(diǎn)范圍，分別是石家莊、四平、杭州、合肥、平潭綜合試驗(yàn)區(qū)、景德鎮(zhèn)、威海、青島、鄭州、廣州、南寧、成都、保山、海東和銀川[2]，從政府層面高度重視地下綜合管廊的建設(shè)。

在這樣的建設(shè)大背景下，筆者有幸參與到試點(diǎn)城市鄭州市的綜合管廊工程建設(shè)。

1 工程概況

地下綜合管廊就是地下管線的走廊，其最主要功能是經(jīng)統(tǒng)一規(guī)劃布局，統(tǒng)籌考慮，將各種地下管線納入這條廊道內(nèi)。綜合管廊建設(shè)不僅可以解決路面反復(fù)開(kāi)挖、架空線網(wǎng)密集、管線事故頻發(fā)等問(wèn)題，還可以保障城市安全、提升城市景觀，促進(jìn)城市的轉(zhuǎn)型發(fā)展，是近年來(lái)最重要的基建工程之一。

鄭州航空港綜合管廊工程主要包括地下綜合管廊1條及監(jiān)控中心1座。敷設(shè)管廊的道路為東西向主干路，規(guī)劃道路紅線寬60 m，兩側(cè)綠線30 m控制，正在實(shí)施。路下共規(guī)劃給水、雨水、污水、電力、通訊、熱力、燃?xì)?、中水?種常用管線。規(guī)劃綜合管廊長(zhǎng)度約2.8 km。

2 與規(guī)劃的契合性

規(guī)范[3]規(guī)定，城市綜合管廊工程建設(shè)應(yīng)以綜合管廊工程規(guī)劃為依據(jù)。綜合管廊系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)重視近期建設(shè)規(guī)劃，并應(yīng)考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要。因此，與城市整體規(guī)劃的契合性是地下綜合管廊工程設(shè)計(jì)的第一要點(diǎn)。

綜合管廊設(shè)計(jì)首先要遵循城市的總體規(guī)劃，其次要與管廊規(guī)劃相吻合。本工程所處區(qū)域?yàn)槌鞘写_(kāi)發(fā)區(qū)，既有控制點(diǎn)相對(duì)較少，幾乎全部受規(guī)劃控制。這種情況下，與規(guī)劃的契合性高低就顯得尤為重要。由于片區(qū)各種工程建設(shè)都在同步推進(jìn)，規(guī)劃的引領(lǐng)和指導(dǎo)作用更為突出。

2.1 管廊管線規(guī)劃

根據(jù)城市總體規(guī)劃和片區(qū)管廊規(guī)劃，工程所在道路下規(guī)劃綜合管廊1條，市政管線8類(lèi)，分別為污水管、電力線、燃?xì)夤?、給水管、通信線、熱力管道、雨水管道、中水管等，統(tǒng)計(jì)詳見(jiàn)表1。

2.2 入廊管線分析

規(guī)范[3]規(guī)定，給水、雨水、污水、再生水、天然氣、熱力、電力、通信等城市工程管線可納入綜合管廊。本工程規(guī)劃基本涵蓋了上述所有管線，需要對(duì)其是否入廊進(jìn)行分析，具體見(jiàn)表2。

表1 各類(lèi)規(guī)劃市政管線統(tǒng)計(jì)

表2 規(guī)劃市政管線入廊分析

管線入廊應(yīng)根據(jù)管線材質(zhì)、輸送介質(zhì)和運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)等因素綜合考慮，可參照以下原則：

1)重力流管道因受到坡度接入、引出高程的制約，需慎重考慮入廊；

2)入廊管道、管線的材質(zhì)應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，需不燃或阻燃；

3)對(duì)易燃易爆、發(fā)熱的管道應(yīng)嚴(yán)肅對(duì)待；

4)需考慮各種管線布局方便的同時(shí)節(jié)省空間。

結(jié)合對(duì)上述各種管線的入廊需求進(jìn)行分析，并通過(guò)與規(guī)劃的對(duì)接，除雨水管因容量不易把控，采用直埋外，其余管線均納入綜合管廊內(nèi)。

2.3 管廊類(lèi)型確定

地下綜合管廊根據(jù)等級(jí)可分為干線綜合管廊、支線綜合管廊及纜線綜合管廊。干線綜合管廊用于收納城市主干工程管線，采用獨(dú)立分艙的形式，但不直接為周邊用戶提供服務(wù)，一般埋在機(jī)動(dòng)車(chē)道或綠化帶下。支線綜合管廊用于收納城市配給工程管線，采用單艙或雙艙的形式，可直接為周邊用戶提供服務(wù)，一般埋在非機(jī)動(dòng)車(chē)道、人行道或綠化帶下。纜線綜合管廊用于收納電力電纜和通信電纜，一般采用淺埋溝道的方式設(shè)于人行道下，但其內(nèi)部空間不能滿足人員正常通行需求[4]。敷設(shè)位置如圖1所示。

圖1 綜合管廊分類(lèi)敷設(shè)示意

根據(jù)艙室多少可將綜合管廊分為單艙綜合管廊和雙艙或多艙綜合管廊，每個(gè)艙室中都要預(yù)留檢修道。

本工程位于城市待開(kāi)發(fā)區(qū)，且入廊管線眾多，等級(jí)較高，需做長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，并適當(dāng)預(yù)留條件，故定位于干線綜合管廊，擬采用多艙布置形式。

3 總體設(shè)計(jì)

地下綜合管廊設(shè)計(jì)特別強(qiáng)調(diào)各專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)調(diào)性，各專(zhuān)業(yè)都是以總體設(shè)計(jì)為主要指導(dǎo)。總體設(shè)計(jì)對(duì)于管廊標(biāo)準(zhǔn)橫斷面的確定、平面走向、縱斷面布置等具有提綱挈領(lǐng)的作用，是管廊設(shè)計(jì)的又一要點(diǎn)。

3.1 橫斷面的確定

3.1.1 斷面形式

綜合管廊橫斷面形式根據(jù)容納管道的性質(zhì)、容量、地質(zhì)、地形及施工方法可分為圓形、箱形、馬蹄形等斷面形式[5]。一般情況下，分別對(duì)應(yīng)盾構(gòu)法、明挖法、礦山法等不同工法。本工程周邊現(xiàn)狀控制因素少，以規(guī)劃控制，故確定采用明挖法施做，斷面為箱型結(jié)構(gòu)，便于施工。工法比選不再贅述。

由于管廊內(nèi)部?jī)舾卟灰诵∮?.4 m，因此考慮各種容納管線的規(guī)格、數(shù)量、安裝要求等，并預(yù)留一定的富余量，凈高最終確定為3.0 m。

3.1.2 分艙設(shè)計(jì)

根據(jù)前述對(duì)入廊管線的分析，考慮各種管線間入廊的相容性和排斥性，同時(shí)盡量合理進(jìn)行空間布局，避免浪費(fèi)。確定10 kV電力線、通信線、給水管、中水管等合艙建設(shè)，為綜合艙；熱力管道單獨(dú)1艙建設(shè)，為熱力艙；天然氣管道單獨(dú)1艙建設(shè)，為燃?xì)馀?；污水管道單?dú)1艙建設(shè)，為污水艙。其中燃?xì)馀摰娜藛T出入、物料運(yùn)輸及消防逃生等系統(tǒng)均與其他艙分開(kāi)獨(dú)立設(shè)置。

綜合艙：給水、中水管道和電力線、通信線同艙布置，為減少?gòu)?qiáng)弱電之間的電磁干擾，艙內(nèi)分側(cè)布置電力橋架及通信排架，給水和中水管落地布置于支墩上。

熱力艙：?jiǎn)为?dú)設(shè)艙，落地布置。主要考慮熱力干線管道散熱對(duì)電力、電信、給水等管道的不利影響。

燃?xì)馀摚嚎紤]燃?xì)夤艿缹?duì)消防、防毒、防爆、安全通行等要求較高，且不得與電力電纜同艙敷設(shè)，故本設(shè)計(jì)采取天然氣管線單獨(dú)分艙設(shè)置。

污水艙：結(jié)合污水艙特有的節(jié)點(diǎn)，如通氣、檢查井的設(shè)置不應(yīng)影響其他艙室，單獨(dú)設(shè)艙。為便于重力流周邊支管的接入，污水艙設(shè)置在最外側(cè)[6]，同時(shí)為調(diào)節(jié)坡度之便，采用吊架布設(shè)。

滿足各種管道與結(jié)構(gòu)的凈距要求、設(shè)置檢修通道后，標(biāo)準(zhǔn)斷面結(jié)構(gòu)外包尺寸為11.85 m×3.7 m，分艙布置詳見(jiàn)圖2。

3.2 平面設(shè)計(jì)

作為干線綜合管廊，宜設(shè)在機(jī)動(dòng)車(chē)道或綠化帶下。本工程所處規(guī)劃道路為城市主干路，規(guī)劃道路紅線寬60 m，兩側(cè)綠帶各寬30 m，具備設(shè)在綠化帶下的條件。其整體走向與道路走向應(yīng)保持一致，為便于使用，綜合管廊布置在道路兩側(cè)地塊對(duì)公用管線需求量大的一側(cè)北側(cè)，相對(duì)關(guān)系見(jiàn)圖3。

圖2 綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)橫斷面(單位:mm)

圖3 綜合管廊與道路相對(duì)關(guān)系(單位:m)

3.3 縱斷面設(shè)計(jì)

縱斷面主要考慮以下因素：

1)最小坡度和最大坡度要求。最小坡度應(yīng)滿足重力流管線要求，最大不宜超過(guò)10%，當(dāng)超過(guò)10%時(shí)，應(yīng)在人員檢修道設(shè)置臺(tái)階；

2)覆土厚度需考慮抗浮、綠化種植等要求，通常不小于1.5 m；

3)縱斷面設(shè)計(jì)與道路縱斷面應(yīng)基本一致，在穿越路口處，為避免與重力流管道沖突，采取局部下臥或上抬的形式通過(guò)。

考慮管道安裝運(yùn)輸、運(yùn)營(yíng)期間檢修方便，不設(shè)臺(tái)階，最大坡度確定為10%。由于本工程位于綠化帶下，有種植要求，結(jié)合出線井的設(shè)置，標(biāo)準(zhǔn)段最小覆土按 2 m控制。路口相交處，交叉管線采用立交形式，減少兩者相互干擾，管廊結(jié)構(gòu)做下沉處理，避讓雨水管和污水管，明挖法施工時(shí)管線與廊體凈距需滿足表3要求[7]。

表3 綜合管廊與相鄰地下構(gòu)筑物的最小凈距要求

4 監(jiān)控中心

規(guī)范[3]規(guī)定，綜合管廊應(yīng)設(shè)置監(jiān)控中心。監(jiān)控中心作為整個(gè)地區(qū)地下管廊的監(jiān)控和管理中樞，負(fù)責(zé)整個(gè)綜合管廊的運(yùn)行管理及監(jiān)控。監(jiān)控中心的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是功能定位及選址。

4.1 功能定位

監(jiān)控中心近期和遠(yuǎn)期的監(jiān)控范圍決定監(jiān)控中心的建筑規(guī)模，所以首先要清晰功能定位，明確監(jiān)控范圍。在明確監(jiān)控范圍的前提下，監(jiān)控中心可一次建成，也可以預(yù)留后期擴(kuò)建條件。

4.2 選址

監(jiān)控中心選址以方便對(duì)管廊監(jiān)控為原則，同時(shí)符合城市規(guī)劃。有條件時(shí)應(yīng)和其他市政建筑物合建，節(jié)約投資。

由于管廊遠(yuǎn)期規(guī)劃的不確定性，以及周邊市政設(shè)施還未開(kāi)始建設(shè)，本工程監(jiān)控中心建筑規(guī)模按滿足當(dāng)前需求考慮。位置設(shè)于管廊附近兩交叉路口旁綠化帶內(nèi)，地上2層結(jié)構(gòu)，同時(shí)退道路紅線30 m。如此,不僅具備后期擴(kuò)建的條件，也易于景觀設(shè)計(jì)。

5 其他設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

干線綜合管廊為等級(jí)最高的綜合管廊，吊裝口、逃生口、通風(fēng)口、人員出入口、端頭井及管線出線口等均需設(shè)置。為減小節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)規(guī)模及數(shù)量，結(jié)合防火分區(qū)的劃分，在滿足使用功能的前提下，各節(jié)點(diǎn)應(yīng)盡量合并設(shè)置。

5.2 附屬設(shè)施設(shè)計(jì)

為保證綜合管廊的正常安全運(yùn)營(yíng)，消防系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、供電與照明系統(tǒng)、監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、標(biāo)識(shí)系統(tǒng)等附屬設(shè)施配置必不可少，應(yīng)認(rèn)真對(duì)待。

5.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)是管廊的主體，其設(shè)計(jì)與地質(zhì)情況、斷面形式、施工工法等息息相關(guān)，需重點(diǎn)考慮。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和人們環(huán)保意識(shí)的日益提高，綜合管廊的建設(shè)正在迅猛推進(jìn)。采用綜合管廊使市政管線集約化，是城市現(xiàn)代化進(jìn)程的必然趨勢(shì)。設(shè)計(jì)作為工程建設(shè)的源頭，其重要性不言而喻。文章中所探討的關(guān)于綜合管廊的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，均是在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)遇到的內(nèi)容，尤其與規(guī)劃契合性和總體設(shè)計(jì)，分別是管廊設(shè)計(jì)的前提和綱領(lǐng)，必須加以重視。

[1]國(guó)務(wù)院辦公廳.國(guó)辦發(fā)[2015]61號(hào) 關(guān)于推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)[Z].北京:國(guó)務(wù)院辦公廳，2015.

[2]財(cái)政部辦公廳，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳.財(cái)辦建[2016]21號(hào)關(guān)于開(kāi)展2016年中央財(cái)政支持地下綜合管廊試點(diǎn)工作的通知[Z].北京：財(cái)政部辦公廳，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳，2016.

[3]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 50838—2015 城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2015.

[4]卜令方,汪明元,金忠良，等.我國(guó)城市綜合管廊建設(shè)現(xiàn)狀及展望[J].中國(guó)給水排水,2016,32(22)：57-62.

[5]楊新乾.共同管道工程[M].臺(tái)北:詹氏書(shū)局,1998.

[6]王中柱.淺議污水管線納入綜合管廊的相關(guān)設(shè)計(jì)[J].城市道橋與防洪,2016(12)：100-104.

[7]劉治寶.復(fù)雜地層條件下地鐵隧道下穿管廓工程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與控制措施[J].鐵道建筑,2014,54(6):98-100.