一線城市綜合管廊設(shè)計中的難點與對策

陳炳求

（中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司 廣東廣州 510230）

引言

綜合管廊，即地下城市管道綜合走廊，是通過在城市地下建造一個隧道空間，將電力、通信，燃?xì)?、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，并設(shè)置專用的檢修、吊裝設(shè)施與監(jiān)測系統(tǒng)，以實施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一建設(shè)和管理的工程。通過充分利用地下資源，以緩解城市日益緊張的土地資源問題。另外，在一線城市布設(shè)綜合管廊，對提高居民的生活質(zhì)量，實現(xiàn)城市的現(xiàn)代化管理有著重要作用。所以，應(yīng)將城市管廊的布設(shè)看成是民生之本，從根本上提高管線的安全性能，以消除城市中由于地上網(wǎng)式線路的鋪設(shè)所帶來的負(fù)面影響，進(jìn)而不斷推動現(xiàn)代化城市的建設(shè)進(jìn)程。本文將以廣東省廣州市中心敷設(shè)管廊為例，對管廊設(shè)計中的難點以及解決對策展開分析。

1 管廊設(shè)計的基本要求

廣東省廣州市的綜合管廊長度約為5km，覆蓋范圍為4.5km2。本文對于該管廊設(shè)計主要從溝型選擇、入廊管線、斷面設(shè)計等幾個方面來進(jìn)行分析。

1.1 管廊設(shè)計中的溝型選擇

在廣州市綜合管廊設(shè)計中，溝型選擇要結(jié)合綜合管廊的基本類型來進(jìn)行，主要管廊類型包括：干線綜合管廊，通常設(shè)置在機動車道或者主要交通道路的中央下方，用于連接原站和支線綜合管廊；支線綜合管廊，是指設(shè)置在城市機動道路的兩側(cè)或者一側(cè)的管線，一般直接為管線臨近地區(qū)的終端用戶服務(wù)；纜線綜合管廊，是指采用封閉式不通行、可開啟的蓋板所構(gòu)筑的溝型結(jié)構(gòu)。溝型的選擇都要從工程的總設(shè)計結(jié)構(gòu)來看，設(shè)計和建設(shè)都要符合總設(shè)計要求，使得城市管廊設(shè)計實現(xiàn)綜合效益最大化。

1.2 入管廊管線的選擇

對于城市綜合管廊設(shè)計而言，入廊管線的選擇極為重要，如天然氣管道、熱力管道、給排水管道的設(shè)置等，但并非所有管線設(shè)適合納入管廊設(shè)計之中。對于廣東省廣州市的管廊設(shè)計案例，入廊管線的分析如下：

（1）燃?xì)夤芫€：燃?xì)夤芫€由于管中介質(zhì)為易燃易爆的毒性氣體，如果發(fā)生泄漏可能會引起極大災(zāi)害，所以，應(yīng)采用傳統(tǒng)的直埋敷設(shè)方式來進(jìn)行設(shè)計，不能使用獨立分艙敷設(shè)，這樣不僅會加大工程建設(shè)的成本，還會增加管廊管線的維護(hù)管理難度，因此，國內(nèi)很多的燃?xì)夤芫€都不納入管廊設(shè)計的范圍內(nèi)。

（2）排水管線：對于排水管線的設(shè)置而言，由于排水管線多為重力流管道，應(yīng)考慮外部排水系統(tǒng)水位變化、沖擊載荷等對綜合管廊內(nèi)管道運行安全的影響，所以將其設(shè)置在管廊中，會增加管廊的埋深和斷面的尺寸，從而影響項目投資成本，施工及管理維護(hù)較為困難，所以，排水管線的設(shè)置通常采用直埋敷設(shè)方式。

（3）電力電纜：電力電纜應(yīng)選擇不燃或阻燃電纜，電力電纜入廊，不占用上部地面空間，也無需建設(shè)電桿，同時，也不容易遭受霜凍、雨雪等氣候災(zāi)害的影響。因管廊的鋼筋混凝土具有屏蔽功能，所以降低了工頻磁感應(yīng)的強度。此外，也可使電力電纜的傳輸性能平穩(wěn)，分布電容大，具有發(fā)展為大容量、超高壓的優(yōu)勢，降低了建設(shè)成本和運行維護(hù)難度。

（4）給水管線：給水管線主要用于輸送飲用水，物理化學(xué)性能無害且穩(wěn)定，同時，給水管發(fā)生破損時，廊道中的水排出后，不會影響管廊內(nèi)的對其它管線。給水管屬壓力流管線，所以，它的鋪設(shè)與布置不受地形、坡度等影響，可優(yōu)先將其納入管廊之中。

（5）熱力管線：熱力管線應(yīng)選擇無縫鋼管、外護(hù)管、保溫層緊密結(jié)合為一體的預(yù)制管，當(dāng)管中介質(zhì)為蒸汽時，應(yīng)通過排風(fēng)管引到綜合管廊的外部安全空間，并和周邊環(huán)境保持協(xié)調(diào)保溫材料需選擇不燃或難燃性材料。熱力管線主要用于北方的供暖區(qū)，將熱力管線納進(jìn)城市綜合管廊之中，有利于后期的管理和維修工作。

（6）通信管線：當(dāng)前，城市通信主要采用光纖電纜，光纖不易受到廊道中其它管線的電磁輻射影響。在綜合管廊中，鋪設(shè)光纖主干網(wǎng)，并利用市場行為對各個通信企業(yè)的帶寬實施再分配，如避免鋪設(shè)干網(wǎng)的同質(zhì)化競爭，使社會資金與企業(yè)資源得到大幅節(jié)約，可保證通信線路的安全性。

綜上所述，出于對成本和施工管理難易程度的考慮，燃?xì)夤芫€不納入綜合管廊內(nèi)，給水、電力及通信管線在綜合管廊內(nèi)敷設(shè)。

1.3 管廊設(shè)計中的電纜選擇

在城市綜合管廊設(shè)計中，成本費用被置于安全性之后，使用安全是設(shè)計的前提條件，尤其對于敷設(shè)在城市密集性地區(qū)的管廊而言，都設(shè)置有電氣和供電設(shè)備，其中就包括電纜。國家為了提高其安全性，都對相關(guān)材料的選擇給予一定的規(guī)范，保證電纜等材料的使用安全性。但是對于管廊安全的保證，不僅僅局限于材料設(shè)備，單單就電纜而言，還需要符合以下原則：使用于照明系統(tǒng)所設(shè)置的電纜供電距離不能超過300m；用于配電線路的電纜材料（電纜外皮）要使用阻燃材料，或者稱之為阻燃導(dǎo)線；在使用于監(jiān)控消防系統(tǒng)所使用的供電設(shè)備功率不能超過8kW，且供電距離要保證在200m左右，不能超過240m；所有用于供電的電纜都要敷設(shè)在管廊內(nèi)部支架的上層部分，用于監(jiān)控管理的電纜單獨置于一層，其余系統(tǒng)所使用的電纜都選用10kV的規(guī)格。

2 管廊設(shè)計中的難點和解決對策

由于管廊設(shè)計一般在地下作業(yè)，通常對于施工的設(shè)備和條件的要求都較高，以下是管廊設(shè)計時需要注意的幾個方面內(nèi)容。

2.1 橫斷面的設(shè)計

城市綜合管廊的斷面形式一般分為兩種，圓形和矩形，由于后期管線的設(shè)置位置較難判斷，所以斷面形式的選擇是管廊設(shè)計中的設(shè)計難點。圓形斷面的優(yōu)點是具有很強的承載性能，適用于一些大型復(fù)雜工程中，比如修建穿越河道的管廊，對敷設(shè)深度要求，缺點為成本較高，工程量較大。而矩形斷面的承載性相對較弱，但該斷面形式具有施工建設(shè)成本低、維護(hù)管理方便、綜合效益高等優(yōu)點，因此，應(yīng)用的較為廣泛，如新的開發(fā)區(qū)和新道路的建設(shè)等等，通常在較為空曠的地區(qū)使用，內(nèi)部的空間利用率較大。該管廊橫斷面采用單艙結(jié)構(gòu)的矩形斷面，管廊凈空3×3m，電力管線的和其他掛線置于不同的側(cè)端。

2.2 平面設(shè)計

根據(jù)管廊設(shè)計的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，綜合管廊的頂部要設(shè)置各種孔口，比如高于地面的通風(fēng)口，便于管廊維護(hù)管理的檢查口，進(jìn)行建設(shè)的投料口等等。管廊節(jié)點的設(shè)計及布局是管廊設(shè)計中的一大難點。在該管廊設(shè)計中，市政道路綠化帶寬度為4.5m，管廊寬度為10m，規(guī)劃道路紅線寬度為50m，滿足管廊的設(shè)計要求，總長度為5km，管廊的控制中心設(shè)置在面積約為500m2的建筑物內(nèi)，建筑風(fēng)格從簡，并且在管廊的每個艙室都要設(shè)置人員的出入口、吊裝口、逃生口等。

2.3 縱斷面的設(shè)計

在綜合管廊的設(shè)計中，盡管縱斷面和橫斷面的設(shè)計方法不同，但設(shè)計難度同樣存在。在進(jìn)行大型管廊設(shè)計時，管廊節(jié)點、主體結(jié)構(gòu)的覆土深度應(yīng)按照地下設(shè)施的豎向規(guī)劃、車輛載荷、凍深設(shè)計等因素來進(jìn)行確定。同時，除了考慮管線的敷設(shè)和運輸是否便捷外，管廊的上部覆土深度還應(yīng)滿足各種支管和管線的要求，該市的覆土深度為大于3m。在廣州市管廊設(shè)計工程中，由于管廊設(shè)置的地域特點，需考慮河道深度對管廊埋深以及埋深抗浮要求的影響，因此在進(jìn)行縱斷面的設(shè)計時，要結(jié)合土方量以及各種管線的設(shè)置限制，選擇局部下臥或者上穿的設(shè)計方式。

2.4 系統(tǒng)的設(shè)計

除了城市綜合管廊設(shè)計必備的通風(fēng)、照明、排水、消防等系統(tǒng)以外還要設(shè)計維護(hù)管理系統(tǒng)，來保證管廊使用的安全性。由此可見，城市綜合管廊設(shè)計中的系統(tǒng)設(shè)置多而雜，且作業(yè)量較大。在廣東省廣州市的管廊設(shè)計中，設(shè)置了以下幾個重要系統(tǒng)：消防系統(tǒng)，為了管線的安全運行，可在各防火分區(qū)以及交叉部位、標(biāo)準(zhǔn)段等通過設(shè)置防火墻、防火門、阻火包等措施進(jìn)行防火；通風(fēng)系統(tǒng)，分為自然進(jìn)風(fēng)、機械排風(fēng)和機械進(jìn)風(fēng)、機械排風(fēng)兩種，主要區(qū)別在進(jìn)風(fēng)方式上，由于常規(guī)段綜合管廊設(shè)有通風(fēng)口，可采用自然進(jìn)風(fēng)，而天然氣管艙和含污水管艙為封閉管艙，所以必須采取機械通風(fēng)形式，以及時排出毒性氣體，確保管廊內(nèi)部的空氣質(zhì)量；供電和照明系統(tǒng)，主要用于照明和停電應(yīng)急設(shè)備；監(jiān)控和報警系統(tǒng)，定期對管廊的內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，保證管廊內(nèi)部的安全指數(shù)；排水系統(tǒng)，主要排出管廊內(nèi)的結(jié)構(gòu)滲水、管道檢修放空水等。

3 結(jié)束語

綜上所述，綜合管廊的設(shè)置符合城市的現(xiàn)代化發(fā)展需求，隨著城市建設(shè)的推進(jìn)，城市管廊建設(shè)工作的不斷深入，管廊形式和數(shù)量都將有所不同。但由于受當(dāng)前技術(shù)能力、城市發(fā)展水平的限制，使得綜合管廊的敷設(shè)存在一定困難，在各種設(shè)計和施工過程中需要解決的難點問題很多，這也符合我國管廊設(shè)置初步階段的現(xiàn)狀，因此，我們必須不斷完善相關(guān)的設(shè)計管理機制，做好城市綜合管理相關(guān)工作，以促使綜合管廊在城市現(xiàn)代化建設(shè)中發(fā)揮出更大的綜合效益。