與地鐵結(jié)合的地下盾構(gòu)綜合管廊設(shè)計(jì)方法研究

柳憲東

(廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司， 廣東 廣州 510010)

0 引言

隨著城市建設(shè)規(guī)模和人口密集度越來(lái)越大，對(duì)配套市政設(shè)施，尤其是市政管線的需求越來(lái)越大，而隨著大眾安全意識(shí)的提升，對(duì)市政管線安全運(yùn)行的保證率要求也越來(lái)越嚴(yán)格。

傳統(tǒng)的直埋管線敷設(shè)方式雖然施工簡(jiǎn)單、投資小，但管線破損不易被發(fā)現(xiàn)，后期維修、擴(kuò)容或改造需大面積開(kāi)挖路面或人行道，對(duì)地面交通影響大； 管線本身由于缺乏防護(hù)措施而導(dǎo)致抗風(fēng)險(xiǎn)和抗災(zāi)能力低，常出現(xiàn)道路施工、地質(zhì)鉆探施工打穿管線或地基不均勻沉降導(dǎo)致管道開(kāi)裂和泄露等問(wèn)題。此外，錯(cuò)綜復(fù)雜的地下管線權(quán)屬部門(mén)眾多，管理無(wú)法統(tǒng)一協(xié)調(diào)，占據(jù)了大量的城市地下空間，造成資源浪費(fèi)等眾多問(wèn)題。因此，單純的傳統(tǒng)直埋敷設(shè)方式已不能滿足城市發(fā)展的需求，集約化統(tǒng)籌建設(shè)綜合管廊是現(xiàn)代化城市發(fā)展的必然趨勢(shì)。

綜合管廊作為一種理念先進(jìn)的重要城市市政基礎(chǔ)設(shè)施，主要是將2種或2種以上的市政管線集中布置在統(tǒng)一的地下空間內(nèi)，并設(shè)置通風(fēng)、排水、消防、照明和監(jiān)控報(bào)警等附屬設(shè)施的構(gòu)筑物，以保障地下管線的安全運(yùn)行。相對(duì)于傳統(tǒng)直埋的敷設(shè)方式，綜合管廊具有可以消除城市拉鏈路，保證城市“生命線”安全運(yùn)營(yíng)，有效利用地下空間，改善城市建設(shè)環(huán)境，市政管線集中管理和提升信息化管理水平等諸多優(yōu)越性。

根據(jù)錢(qián)七虎[1]、于晨龍等[2]和譚忠盛等[3]的總結(jié)，國(guó)外早在19世紀(jì)就已經(jīng)開(kāi)始了地下綜合管廊的建設(shè)，法國(guó)巴黎、德國(guó)漢堡和英國(guó)倫敦等歐洲國(guó)家率先建成了世界上第1批真正意義上的地下綜合管廊。

我國(guó)近年來(lái)也高度重視推進(jìn)城市地下綜合管廊的建設(shè)。2013年以來(lái)，國(guó)務(wù)院先后印發(fā)了《國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的意見(jiàn)》和《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加強(qiáng)城市地下管線建設(shè)管理的指導(dǎo)意見(jiàn)》，并部署開(kāi)展城市地下綜合管廊建設(shè)試點(diǎn)工作等一系列政府舉措，推動(dòng)城市地下綜合管廊的發(fā)展。2016年以來(lái)，全國(guó)每年以2 000 km的速度建設(shè)綜合管廊，并向2020年內(nèi)建設(shè)10 000 km的綜合管廊的建設(shè)目標(biāo)邁進(jìn)。

地下綜合管廊工程施工可以采用開(kāi)挖式和非開(kāi)挖式2類工作。其中： 開(kāi)挖式主要指明挖工法，需要長(zhǎng)距離、大規(guī)模占用地面場(chǎng)地； 非開(kāi)挖式以盾構(gòu)、礦山和沉管等暗挖工法為主，除工作井出地面占用少量場(chǎng)地外，施工期間不需要大規(guī)模占地和占道開(kāi)挖。

明挖法修筑地下綜合管廊在國(guó)內(nèi)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展和大規(guī)模的應(yīng)用，相關(guān)建造技術(shù)成熟可靠，研究充分，現(xiàn)行《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》也是針對(duì)此類工法管廊制定的，應(yīng)用范圍建設(shè)區(qū)域主要集中在新城區(qū)或規(guī)劃發(fā)展區(qū)。卜令方等[4]和馬鴻敏等[5]對(duì)目前國(guó)內(nèi)綜合管廊的建設(shè)情況進(jìn)行了總結(jié)； 王軼飛[6]和范翔[7]對(duì)明挖管廊的主要實(shí)施方案進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)。

對(duì)于中心城區(qū)(尤其是老城區(qū))，密集的建筑物可能會(huì)引發(fā)大量的征地拆遷，地下現(xiàn)狀管線密集可能會(huì)引起大量的管線遷改，地面交通繁忙可能會(huì)引起區(qū)域性的交通堵塞等問(wèn)題，而使得明挖法施工無(wú)法推進(jìn)。國(guó)內(nèi)部分專家和學(xué)者針對(duì)這一問(wèn)題也進(jìn)行過(guò)相關(guān)的思考。王恒棟[8]提出應(yīng)在交通流量大和地下管線密集的城市主要道路下方建設(shè)地下綜合管廊； 白海龍[9]、王壽生[10]和朱旻[11]提出綜合管廊應(yīng)與地下空間和大型隧道相結(jié)合建設(shè)； 張濤等[12]提出在老城區(qū)應(yīng)按先易后難的順序解決綜合管廊實(shí)施問(wèn)題； 張韻等[13]、申立新[14]和楊家亮等[15]提出在老城區(qū)可以考慮采用盾構(gòu)工法和頂管工法施工綜合管廊。

綜上所述，目前國(guó)內(nèi)并無(wú)大規(guī)模的在老城區(qū)建設(shè)地下綜合管廊的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，也沒(méi)有完整的設(shè)計(jì)方法和規(guī)范指導(dǎo)。基于此，本文通過(guò)對(duì)已開(kāi)展建設(shè)的綜合管廊工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)、對(duì)配套完成的技術(shù)研究進(jìn)行分析，提出一套可在老城區(qū)建設(shè)地下綜合管廊的可行的建設(shè)方式與設(shè)計(jì)方法，即與地鐵相結(jié)合，同步規(guī)劃、同步設(shè)計(jì)和同步實(shí)施，采用盾構(gòu)法修筑地下綜合管廊的非開(kāi)挖工法，并對(duì)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題予以分析和論述。

1 老城區(qū)地下綜合管廊建設(shè)方式分析

針對(duì)新、老城區(qū)的建設(shè)環(huán)境，表1對(duì)開(kāi)挖式和非開(kāi)挖式2種不同類型實(shí)施工法在老城區(qū)的適應(yīng)性進(jìn)行綜合的對(duì)比與分析。

表1 老城區(qū)開(kāi)挖式與非開(kāi)挖式工法綜合比較

通過(guò)表1的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，非開(kāi)挖工法對(duì)于建設(shè)條件復(fù)雜的老城區(qū)有較強(qiáng)的適應(yīng)性，而在幾種主要的非開(kāi)挖工法中，盾構(gòu)工法以其經(jīng)濟(jì)適中、工藝成熟和風(fēng)險(xiǎn)可控等優(yōu)點(diǎn)更具優(yōu)勢(shì)。

2 盾構(gòu)綜合管廊的探索和應(yīng)用

廣州在2016年編制完成的《廣州市綜合管廊專項(xiàng)規(guī)劃》[6]中，創(chuàng)新性地提出在老城區(qū)與地鐵結(jié)合、同步規(guī)劃建設(shè)3條采用盾構(gòu)法實(shí)施的地下綜合管廊： 沿地鐵十一號(hào)線地下綜合管廊主線44.9 km； 沿地鐵十三號(hào)線地下綜合管廊33.8 km，其中近期實(shí)施建設(shè)19.1 km； 沿地鐵十八號(hào)線地下綜合管廊23.5 km； 累計(jì)達(dá)87.5 km。各管廊線路布置走向如圖1所示。目前沿地鐵十一號(hào)線的地下綜合管廊主線已進(jìn)入到實(shí)施階段，沿地鐵十三號(hào)線和十八號(hào)線的地下綜合管廊也已完成立項(xiàng)審批，正在積極推進(jìn)后續(xù)工作。

目前，地下綜合管廊設(shè)計(jì)主要執(zhí)行GB 50538—2015《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》，該規(guī)范的制定主要是基于我國(guó)近年來(lái)建設(shè)運(yùn)營(yíng)的若干明挖管廊實(shí)施工程，并在參考了日本的《共同溝設(shè)計(jì)指南》、臺(tái)灣地區(qū)的《共同管道工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和專業(yè)管線的設(shè)計(jì)規(guī)范等基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的。應(yīng)用盾構(gòu)工法大規(guī)模建造綜合管廊的施工和設(shè)計(jì)技術(shù)，在國(guó)內(nèi)尚無(wú)完整和成熟的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。

圖1 廣州盾構(gòu)綜合管廊規(guī)劃

3 與地鐵結(jié)合的盾構(gòu)綜合管廊設(shè)計(jì)方法

根據(jù)沿地鐵十一號(hào)線地下綜合管廊和沿地鐵十三號(hào)線地下綜合管廊項(xiàng)目的前期研究及相關(guān)設(shè)計(jì)工作，對(duì)與地鐵結(jié)合的地下綜合管廊設(shè)計(jì)方法關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行專項(xiàng)研究，主要研究?jī)?nèi)容集中在如何與地鐵進(jìn)行最優(yōu)的結(jié)合設(shè)計(jì)及適用于盾構(gòu)管廊的設(shè)計(jì)原理。

3.1 盾構(gòu)綜合管廊的主要組成部分

盾構(gòu)綜合管廊廊體主要由工作井和盾構(gòu)隧道等組成。

工作井主要滿足人員檢修進(jìn)出(人員出入口)、管線及維修設(shè)備的吊裝(下料)、災(zāi)害模式的人員逃生(逃生口)、管廊本體的通風(fēng)(進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口)、入廊管線與外界的接駁聯(lián)系(管線進(jìn)出管廊)、與外界的互聯(lián)互通(與城市應(yīng)急系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)和BIM信息等系統(tǒng)的接駁)，通常采用明挖法施工，地下3層結(jié)構(gòu)，覆土3～4 m，具體布置見(jiàn)圖2。

盾構(gòu)隧道部分是入廊管線的主要敷設(shè)和走行空間，根據(jù)管線的種類和規(guī)?？纱_定不同的盾構(gòu)內(nèi)徑和分艙形式(目前國(guó)內(nèi)各城市地鐵常用內(nèi)徑為5.4～5.5 m的盾構(gòu)管片，根據(jù)入廊管線在斷面空間上的合理布局，以上下分艙適當(dāng)結(jié)合左右分艙的形式布置)，結(jié)構(gòu)尺寸需滿足入廊管線安裝、檢修維護(hù)和更換等功能，通過(guò)合理布局，提高斷面利用率和整體經(jīng)濟(jì)性。圖3示出了沿地鐵十一號(hào)線管廊的典型布置斷面。

圖2 盾構(gòu)綜合管廊工作井布置剖面示意

Fig. 2 Profile of working shafts layout of underground shield utility tunnel

圖3 盾構(gòu)綜合管廊艙室劃分示意

控制中心既可以與工作井結(jié)合設(shè)置，通過(guò)擴(kuò)大工作井規(guī)模，設(shè)置于工作井負(fù)1層，不占用地面空間； 也可以獨(dú)立設(shè)置在地面，具體根據(jù)用戶需求及用地協(xié)調(diào)情況進(jìn)行調(diào)整。

3.2 與地鐵結(jié)合型式研究

盾構(gòu)綜合管廊與地鐵的結(jié)合型式可分為3種類型方案。

1)方案類型1為全結(jié)合，即隧道部分與地鐵隧道合建，采用雙線盾構(gòu)或單線盾構(gòu)。其中： 雙線盾構(gòu)主要是指地鐵隧道左右線分開(kāi)獨(dú)立設(shè)置，其中1條或者2條與管廊盾構(gòu)隧道合用1條隧道，可在常規(guī)地鐵盾構(gòu)隧道基礎(chǔ)上，根據(jù)入廊管線規(guī)模和使用空間需求擴(kuò)大斷面； 單線盾構(gòu)是指地鐵隧道左右線與綜合管廊隧道完全合建，圖4示出了一種合建的建議方式。

目前國(guó)內(nèi)常規(guī)地鐵最大車型選用為A型車，根據(jù)推算，如地鐵雙線與管廊共建，雙線盾構(gòu)內(nèi)徑尺寸需要10～10.5 m，比常規(guī)盾構(gòu)(內(nèi)徑5.4～6 m)的內(nèi)徑大4 m左右。該方案隧道腰部最寬的部分布置為對(duì)限界要求最多的地鐵行車層，隧道上部布置電力艙，進(jìn)出線更加靈活，下部布置供水管和通信光纜等其他種類管線，確保發(fā)生泄漏時(shí)災(zāi)害影響范圍不會(huì)對(duì)地鐵行車產(chǎn)生較大影響。該方案的優(yōu)點(diǎn)是可以整合地鐵和管廊隧道資源，減少對(duì)地下空間資源的占用； 缺點(diǎn)是盾構(gòu)開(kāi)挖截面比較大，線型選擇和施工難度將大幅提升，另外，電力電纜產(chǎn)生的感應(yīng)電壓可能會(huì)對(duì)地鐵的通信和信號(hào)等弱電線纜產(chǎn)生干擾。

圖4 綜合管廊與地鐵隧道合建示意

2)方案類型2為工作井與地鐵車站主體結(jié)構(gòu)部分結(jié)合，即隧道部分與地鐵隧道脫離，獨(dú)立設(shè)置，地鐵左右線2條隧道，管廊根據(jù)入廊管線規(guī)模選擇，設(shè)置1條或2條隧道。工作井與地鐵車站主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合，盾構(gòu)始發(fā)接收施工場(chǎng)地直接利用地鐵中板層，洞通后將使用空間還給地鐵，管線在車站頂板夾層或側(cè)面夾層走行。目前，該方案在臺(tái)灣臺(tái)北地區(qū)有應(yīng)用[10]。該方案的優(yōu)點(diǎn)是地鐵和綜合管廊2方面可以共同建設(shè)，能減少臨時(shí)用地和管線遷改，疏解交通等，同時(shí)，盾構(gòu)采用常規(guī)地鐵盾構(gòu)5.4～6 m的內(nèi)徑，布線更加靈活； 缺點(diǎn)是地鐵施工周期比較長(zhǎng)，2方面同步施工，且與地鐵主體密切結(jié)合，同期實(shí)施，施工組織需要提前充分考慮時(shí)間籌劃。

3)方案類型3為與地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)部分結(jié)合，即隧道部分與地鐵脫離，獨(dú)立設(shè)置隧道部分與方案類型2相同，但工作井與地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)相結(jié)合，盾構(gòu)施工場(chǎng)地需要與車站附屬施工場(chǎng)地相結(jié)合。布置位置可以與風(fēng)亭和出入口結(jié)合，可以布置在附屬口部?jī)?nèi)側(cè)、外側(cè)或者下方。該方案的優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)約大量的前期準(zhǔn)備工作，同時(shí)地鐵的施工順序往往是先主體、后附屬，與地鐵附屬結(jié)構(gòu)結(jié)合施工，可以在空間上與地鐵車站主體脫離，在時(shí)間上與地鐵主體同步，降低了施工時(shí)的互相干擾，能做到真正意義上的同步施工。

經(jīng)過(guò)方案比選論證，沿地鐵十一號(hào)線地下綜合管廊主要采用了方案類型3，即與地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式。圖5為應(yīng)用的典型案例，該管廊線路與地鐵車站結(jié)合井共設(shè)置了24座，結(jié)合率達(dá)75%。

(a) 平面圖

(b) BIM模型圖

(c) 地鐵隧道與綜合管廊隧道關(guān)系

Fig. 5 Combination of working shafts with subsidiary structures of metro station

3.3 防火分區(qū)的劃分和口部設(shè)置間距要求

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，電力艙要求每隔200 m設(shè)防火分區(qū)，逃生口間距不宜大于200 m，排水區(qū)間為200 m，吊裝口最大間距不宜超過(guò)400 m，對(duì)于采用盾構(gòu)綜合管廊，埋深大，原理適用性差，將會(huì)增加大量的出地面工作井。同時(shí)，每個(gè)通風(fēng)區(qū)段中間設(shè)置多道防火門(mén)，將對(duì)過(guò)風(fēng)面積和管線安裝造成不利影響，會(huì)大幅提高土建及機(jī)電規(guī)模，直接增大投資水平。

針對(duì)上述問(wèn)題，建議加大防火分區(qū)分隔長(zhǎng)度、拉開(kāi)吊裝口和排水分區(qū)的長(zhǎng)度，以此來(lái)減少土建及設(shè)備規(guī)模，降低投資。解決思路的核心在于，解決好盾構(gòu)綜合管廊的消防、管線安裝檢修和日常運(yùn)營(yíng)維護(hù)等方面的需求。

其中，消防問(wèn)題通過(guò)性能化模擬分析，推演加大防火分區(qū)間距(200、300、500、800 m)后，對(duì)火災(zāi)工況下火災(zāi)規(guī)模、可用人員疏散時(shí)間及防火門(mén)開(kāi)啟通風(fēng)時(shí)間、高溫對(duì)土建和設(shè)備的影響。分析步驟主要分為： 1)確定不同長(zhǎng)度防火區(qū)間火災(zāi)發(fā)生后可供維修人員安全疏散的時(shí)間； 2)當(dāng)確定人員安全疏散后，關(guān)閉防火門(mén)進(jìn)行隔絕滅火，模擬不同間距防火區(qū)間電纜火災(zāi)熄滅所需要的時(shí)間； 3)確定火災(zāi)熄滅后，打開(kāi)防火門(mén)進(jìn)行通風(fēng)排煙。

1)火災(zāi)規(guī)模。通過(guò)模擬計(jì)算，防火分區(qū)由200 m加大到800 m時(shí)，最大熱釋放速率由5.1 MW提高到6.1 MW，不同防火分區(qū)長(zhǎng)度火災(zāi)熱釋放速率時(shí)程圖見(jiàn)圖6?？梢?jiàn)，防火間距對(duì)火災(zāi)期間最大熱釋放速率影響不大。

2)可用人員逃生時(shí)間計(jì)算。根據(jù)盾構(gòu)管廊縱向逃生的特點(diǎn)，模擬了最不利起火點(diǎn)進(jìn)行疏散時(shí)間計(jì)算(鑒于綜合管廊內(nèi)平時(shí)只是偶爾有少量檢修人員，建議相鄰防火分區(qū)作為逃生的安全區(qū)域，以減少工程規(guī)模)，如圖7所示。計(jì)算結(jié)果顯示，200 m防火分區(qū)需要的逃生時(shí)間為350 s，800 m防火分區(qū)的逃生時(shí)間加長(zhǎng)至850 s，雖然疏散時(shí)間有一定延長(zhǎng)，但通過(guò)延長(zhǎng)防火門(mén)關(guān)閉時(shí)間，也能夠滿足人員逃生需求。

3)高溫對(duì)土建和設(shè)備的影響。200 m防火分區(qū)火源上方溫度386 ℃，800 m防火分區(qū)火源上方溫度401 ℃?；炷量箟簭?qiáng)度不會(huì)發(fā)生較大變化，對(duì)結(jié)構(gòu)安全影響不大。

通過(guò)上述分析可以看出： 防火分區(qū)長(zhǎng)度為200、300、500、800 m時(shí)，對(duì)應(yīng)的可用人員疏散的時(shí)間分別約為350、450、600、850 s； 由發(fā)生火災(zāi)到防火門(mén)關(guān)閉的時(shí)間內(nèi)，能夠保證人員有充分的時(shí)間進(jìn)入安全區(qū)域。因此，建議將防火分區(qū)長(zhǎng)度調(diào)整加大，既可以減少土建規(guī)模，也可以避免后期管線安裝維護(hù)穿越防火墻。

對(duì)于管線的安裝檢修及運(yùn)營(yíng)維護(hù)問(wèn)題，由于管線入廊后，使用環(huán)境和壽命都大大提高，日常維護(hù)、更換的時(shí)間和周期都大幅度延長(zhǎng)，因此，建議通過(guò)增設(shè)臨時(shí)吊裝口滿足管線初期入廊安裝的需求，使用后封閉。入廊后，通過(guò)設(shè)置小型永久吊裝口，滿足維修設(shè)備設(shè)施進(jìn)出和局部管節(jié)更換使用，因此，吊裝口間距建議在800～1 500 m。

3.4 大型管線入廊的安裝和防爆管技術(shù)

大型供水管作為主要的入廊管線，對(duì)于大型自來(lái)水管，管道規(guī)格大，管道的投放和安裝都比較困難。

(a) 200 m

(b) 300 m

(c) 500 m

(d) 800 m

Fig. 6 Time-history curves of fire heat release rate under different fire zone lengths

tb為預(yù)警時(shí)間；tc為響應(yīng)時(shí)間；ts為疏散時(shí)間。

圖7人員疏散示意圖

Fig. 7 Evacuation sketch

管道投放方案采用工作井內(nèi)預(yù)留足夠規(guī)格的吊裝口，吊裝口采用永臨結(jié)合的形式，臨時(shí)吊裝口根據(jù)管線入廊的規(guī)格及管道長(zhǎng)度確定，鋼管標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)度為6 m，因此吊裝口一般長(zhǎng)6.5～7 m，寬度比鋼管寬0.5～1 m，以滿足管道順利進(jìn)入廊內(nèi)的條件。管線安裝就位后，封閉臨時(shí)吊裝口，同時(shí)設(shè)計(jì)永久吊裝口，其尺寸主要是考慮維修機(jī)械、工具及材料的尺寸等因素，一般尺寸可取(2.5～3) m×(2.5～3) m，減小永久使用階段的地面占地。同時(shí)，由于入廊管線的使用壽命相比常規(guī)直埋方式已大大延長(zhǎng)，更換和維修頻率也大幅降低，因此，下料口間距建議按0.8～1.5 km長(zhǎng)度控制，以減小土建規(guī)模。

供水管安裝可以使用軌道車運(yùn)輸，軌道車根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況特制，運(yùn)輸?shù)轿缓?，利用隧道頂部預(yù)留吊鉤進(jìn)行就位和安裝。

關(guān)于供水管道防爆裂技術(shù)及災(zāi)害應(yīng)對(duì)措施，主要有：

1)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)的任務(wù)是實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、有效地完成對(duì)各控制對(duì)象的安全監(jiān)控。主要功能有數(shù)據(jù)采集和處理，安全運(yùn)行監(jiān)視及事件報(bào)警，事故分析處理，系統(tǒng)與全球定位系統(tǒng)(GPS)時(shí)鐘同步，語(yǔ)音報(bào)警，趨勢(shì)分析及事故追憶，實(shí)時(shí)控制與調(diào)節(jié)，運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)記錄與生產(chǎn)管理，人機(jī)接口，數(shù)據(jù)通信，系統(tǒng)自診斷與冗余切換，軟件開(kāi)發(fā)與維護(hù)，運(yùn)行及操作指導(dǎo)，事件、事故及故障打印，培訓(xùn)等。通過(guò)對(duì)供水管道系統(tǒng)各部件及管道內(nèi)水壓和溫度的監(jiān)控，完成監(jiān)視和記錄，如果發(fā)現(xiàn)實(shí)際監(jiān)測(cè)的壓力流量和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)差別較大，則認(rèn)為有可能有異常發(fā)生。

2)管道壓力監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。供水管道間隔一定距離即安裝壓力表，管道正常運(yùn)行時(shí)，記錄各管段壓力數(shù)值并存貯于系統(tǒng)中。在運(yùn)行前進(jìn)行多項(xiàng)管道漏損和爆管模擬試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)壓力數(shù)據(jù)，設(shè)定漏損和爆管壓力數(shù)值，一旦管道壓力達(dá)到所設(shè)壓力閾值，即啟動(dòng)應(yīng)急處理措施。

3)集水井水位監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。其原理為供水管道大量漏損或爆裂后，設(shè)置于管廊低點(diǎn)的集水井內(nèi)水位迅速上升，達(dá)到報(bào)警水位后向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送報(bào)警信號(hào)，由控制中心采取相應(yīng)措施，關(guān)閉管道漏損部位兩端的閥門(mén)，停止供水，并進(jìn)行搶修。在每個(gè)區(qū)間地坪標(biāo)高較低處的集水坑旁安裝爆管水位上升報(bào)警專用液位檢測(cè)儀表，一旦發(fā)生爆管事故，管廊內(nèi)水位上升觸及報(bào)警水位，則啟動(dòng)應(yīng)急措施進(jìn)行防護(hù)檢修。

通過(guò)上述方法，可以確保大型管線入廊的可行性。

3.5 內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系主要是指管線支撐支架體系和上下分艙時(shí)的檢修通道結(jié)構(gòu)體系。對(duì)于深埋盾構(gòu)管廊而言，內(nèi)襯結(jié)構(gòu)(檢修板、橫梁和立柱等)澆筑、設(shè)備安裝和材料運(yùn)輸受工作面狹小、工作面間距大和縱向施工等的制約，通常采用分段遞推式現(xiàn)澆施工，而支架安裝也是根據(jù)不同支架種類采取預(yù)埋套筒或后置錨栓等固定方式，設(shè)計(jì)和施工將消耗大量的人力和時(shí)間。

本文提出一種以預(yù)制拼裝為主的內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)及施工安裝做法，即： 將管線支架的支撐體系與內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的支撐體系統(tǒng)籌考慮。在盾構(gòu)管片工廠預(yù)制生產(chǎn)時(shí)，于盾構(gòu)管片內(nèi)側(cè)固定預(yù)埋槽道，與管片一體預(yù)制成型； 在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，主隧道管片拼裝完成后，首先安裝預(yù)制鋼牛腿、鋼梁、鋼立柱及混凝土預(yù)制隔板，其中牛腿固定在槽道上，梁、柱、板再依次固定，各類管線支架通過(guò)統(tǒng)一連接方式，與槽道緊密固定連接，結(jié)構(gòu)體系構(gòu)件全部通過(guò)特制T型螺栓與盾構(gòu)管片相連接。這樣處理可以大幅提高施工精度和質(zhì)量，且能保證靈活性和安裝效率。盾構(gòu)綜合管廊內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置如圖8所示。

圖8 盾構(gòu)綜合管廊內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置

管片預(yù)埋槽道后，經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算復(fù)核，隧道管片在荷載作用下，變形有一定程度的增加，但未超過(guò)整體的0.05%，開(kāi)槽位置處混凝土應(yīng)力狀態(tài)不高，遠(yuǎn)低于混凝土軸心抗壓強(qiáng)度，對(duì)管片結(jié)構(gòu)的整體受力狀態(tài)影響很小，能夠保證使用安全。

3.6 管線靈活出線問(wèn)題的解決

深埋管廊出于對(duì)經(jīng)濟(jì)性的考慮，工作井間距通常為500～1 500 m，但對(duì)于供給型管線，往往200 m甚至更小的距離就有出線要求，要與周邊市政管線或入戶管線進(jìn)行銜接。

可以在盾構(gòu)段每隔200 m左右，設(shè)置2環(huán)半鋼半混凝土管片，在盾構(gòu)區(qū)間洞通后，于隧道外側(cè)開(kāi)挖施工豎井或者人工挖孔樁，挖至基底后，施工水平橫通道至半鋼半混凝土管片位置，打開(kāi)預(yù)留的鋼結(jié)構(gòu)洞門(mén)，接通后作為出線通道，以滿足管線靈活出線的要求，如圖9所示。

圖9 盾構(gòu)綜合管廊隧道出線示意圖

4 結(jié)論與建議

1)城市老城區(qū)受地面實(shí)施條件的限制，選擇合適的建設(shè)方式和設(shè)計(jì)方法是推動(dòng)地下綜合管廊建設(shè)的關(guān)鍵。通過(guò)與地鐵相結(jié)合，同步規(guī)劃、同步設(shè)計(jì)和同步實(shí)施，采用盾構(gòu)工法，借助地鐵強(qiáng)有力的協(xié)調(diào)力度，可以同步解決與實(shí)施相關(guān)的各項(xiàng)問(wèn)題，保證中心城區(qū)管廊項(xiàng)目的可實(shí)施性。同時(shí)，與地鐵統(tǒng)一布局、統(tǒng)籌考慮和緊密結(jié)合，可以減少對(duì)地上和地下資源的占用，合理利用地下空間資源； 采用相同的施工工藝，可以提高施工設(shè)備的利用率和施工效率； 可以利用地鐵的勘察、房屋基礎(chǔ)資料、管線探測(cè)和地形測(cè)量等成果，提高效率，節(jié)約投資。

2)與地鐵合建的盾構(gòu)綜合管廊的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，目前國(guó)標(biāo)規(guī)范并未完全覆蓋。本文通過(guò)對(duì)與地鐵相結(jié)合的盾構(gòu)綜合管廊設(shè)計(jì)涉及到的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，如管廊的功能劃分與構(gòu)成、與地鐵的結(jié)合形式、防火分區(qū)劃分原則、出地面口部間距、大型管線入廊的安裝運(yùn)維及防爆管機(jī)制、內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系型式、管廊隧道靈活出線等，結(jié)合項(xiàng)目應(yīng)用及專項(xiàng)研究，給出了論述和解決思路，可為類似工程提供參考和借鑒。

3)對(duì)于盾構(gòu)綜合管廊的防災(zāi)問(wèn)題，雖然給出了性能化計(jì)算等分析結(jié)果和指導(dǎo)性的設(shè)計(jì)指標(biāo)，但目前國(guó)家或地方還沒(méi)有頒布法定層面上的、適用于盾構(gòu)綜合管廊的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。因此，在項(xiàng)目推進(jìn)過(guò)程中，還需要與地方消防部門(mén)進(jìn)行充分的溝通。