淺析成都空港新城南中心3號(hào)路綜合管廊工程總體設(shè)計(jì)

李馳昊，趙靈吟，鐘俊輝，胡浩林，劉毅超

(中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072)

0 前 言

2017年5月，成都市第十三次黨代會(huì)首次提出“東進(jìn)、南拓、西控、北改、中優(yōu)”的空間發(fā)展戰(zhàn)略，其中實(shí)施“東進(jìn)”戰(zhàn)略旨在打造全市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的“第二主戰(zhàn)場”[1]?？崭坌鲁亲鳛椤皷|進(jìn)”區(qū)域內(nèi)的新城發(fā)展極，其總體定位為：國際航空樞紐典范城、全球公民創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)匯聚區(qū)、國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展集群地。南中心作為空港新城近期發(fā)展的重點(diǎn)片區(qū)，主導(dǎo)功能為經(jīng)濟(jì)、科創(chuàng)、文體等，重點(diǎn)布局商業(yè)商務(wù)中心、總部辦公、奧體城、文化中心、國際大學(xué)社區(qū)、臨空創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)區(qū)等功能。

1 項(xiàng)目概況

在成都“東進(jìn)”大背景下，3號(hào)路是成都空港新城南中心片區(qū)的一條南北走向的城市主干路，道路實(shí)施長度為2 322.997 m，道路紅線寬度40 m，雙向四車道，設(shè)計(jì)速度為40 km/h。該道路綜合管廊北端與在建機(jī)場南線綜合管廊交叉口相接，南端將在后期延長為空港起步區(qū)絳溪南路綜合管廊(見圖1)。該綜合管廊的建設(shè)可滿足空港新城南中心遠(yuǎn)期兩側(cè)地塊的市政管線使用需求。

目前，該片區(qū)在建的其他市政項(xiàng)目有地鐵18號(hào)線、機(jī)場南線市政道路及綜合管廊。

2 總體設(shè)計(jì)

2.1 管廊斷面設(shè)計(jì)

成都國際空港新城作為新建區(qū)域，市政管線眾多，根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》要求，納入綜合管廊的管線應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)管線設(shè)計(jì)。因此綜合管廊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在管線專項(xiàng)設(shè)計(jì)前，對管線入廊的需求及可行性進(jìn)行分析，保證入廊管線的安全可靠運(yùn)行。根據(jù)《成都天府國際空港新城絳溪南組團(tuán)一期(環(huán)湖路以東)區(qū)域控規(guī)》(以下簡稱“規(guī)劃”)，3號(hào)路規(guī)劃市政管線包括電力管線、通信管線、給水管線、再生水管線、雨水管線、污水管線、燃?xì)夤芫€等。

圖1 南中心管廊規(guī)劃平面示意

電力管線。根據(jù)“規(guī)劃”，3號(hào)路與機(jī)場南線交叉口東北側(cè)有110 kV變電站，48回10 kV電纜出站，故3號(hào)路考慮48回10 kV電力線纜入廊，預(yù)留一層支架，共52回。

通信管線。根據(jù)“規(guī)劃”和與相關(guān)產(chǎn)權(quán)單位的溝通情況，3號(hào)綜合管廊設(shè)計(jì)納入40孔通信管線。

給水管線。根據(jù)“規(guī)劃”，3號(hào)路沿線全線布設(shè)一根DN600輸水管、一根DN400中水管，均納入綜合管廊。

排水管線。由于成都國際空港新城地處丘陵地帶，雨水管線收集雨水后往往結(jié)合城市河道就近排放；污水管線則根據(jù)河流、丘陵的分割以及組團(tuán)間生態(tài)綠隔區(qū)等自然地形、地貌條件劃定排水分區(qū)，由于分區(qū)較多，故采用分散處理的方式，規(guī)模較小，且管徑較小。排水管線由于多為重力流管道，若將其納入綜合管廊內(nèi)，就必須考慮其對綜合管廊的方案制約、相應(yīng)的結(jié)構(gòu)規(guī)模擴(kuò)大化以及管廊基坑深度增加等問題。綜上所述，排水管線不考慮入廊。

燃?xì)夤芫€。燃?xì)馐欠襁M(jìn)入綜合管廊一直存在較大爭議。從國外綜合管廊的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)來看，有燃?xì)夥湃刖C合管廊的經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)日本《共同溝設(shè)計(jì)指針》第3.2條提出“燃?xì)馑淼溃嚎紤]到對發(fā)生災(zāi)害時(shí)的影響等因素，原則上采用單獨(dú)隧洞”。近年來，國內(nèi)綜合管廊中也有設(shè)計(jì)放入燃?xì)夤芫€的，如上海張楊路綜合管廊、上海安亭新城綜合管廊、北京中關(guān)村綜合管廊、深圳大梅沙綜合管廊等[2]。通過增加監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備，并采取一定的安全防范措施，燃?xì)馊肱摰陌踩赃€是能夠得到保障的。因此，通過對燃?xì)夤芫€的入廊需求分析，若加強(qiáng)監(jiān)測和安全預(yù)防措施，燃?xì)夤芫€是能夠在綜合管廊內(nèi)敷設(shè)的。由于3號(hào)路僅布置DN200中壓燃?xì)夤?，根?jù)產(chǎn)權(quán)單位意見，本次設(shè)計(jì)不考慮入廊。各市政管線入廊規(guī)模見表1。

表1 各市政管線入廊規(guī)模

根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，給水、中水管以及電力線纜可以容納在一個(gè)艙內(nèi)，而燃?xì)夤苄枰獑闻摲笤O(shè)。另外，結(jié)合國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(Q/GDW11690-2017)《綜合管廊電力艙設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》第4.11條規(guī)定：綜合管廊單個(gè)電力艙中規(guī)劃敷設(shè)的10 kV及以上電力電纜不應(yīng)多于42根，其中110(66)kV及以上電力電纜不應(yīng)多于24根，否則應(yīng)增設(shè)電力艙；第5.3.3條規(guī)定：電力艙單艙凈高不宜小于2.4 m、大于3.5 m。通過以上管線分布原則及3號(hào)路入廊管線規(guī)模，由此可以判斷南中心3號(hào)路綜合管廊需要設(shè)置兩個(gè)艙室，其中DN600輸水管、DN400中水管以及通信和部分10 kV電力電纜可容納在一個(gè)艙室內(nèi)，其余10 kV電纜單獨(dú)成艙。結(jié)合《空港新城綜合管廊規(guī)劃》、各市政管線入廊需求及相接機(jī)場南線在建管廊預(yù)留T口斷面，確定3號(hào)路管廊凈空橫斷面尺寸為：(3.4 m+1.8 m)×3.5 m，包含綜合艙和電力艙。其中，綜合艙入廊管線為20回10 kV電力線纜、DN400再生水管、DN600輸水管、40孔通信線纜；電力艙入廊管線為32回10 kV電力線纜，如圖2所示。

圖2 綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)橫斷面(單位：mm)

2.2 平面設(shè)計(jì)

根據(jù)3號(hào)路道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面，全線道路紅線寬度40 m。斷面組成為：中央綠化分隔帶(4 m)+機(jī)動(dòng)車道(2×7.5 m)+機(jī)非分隔綠化帶(2×3 m)+非機(jī)動(dòng)車道(2×3.5 m)+人行道(2×4.0 m)。道路下方雨污水管道均為雙管，雨水管道布置在道路兩側(cè)人行道下，污水管道布置在道路兩側(cè)非機(jī)動(dòng)車道下。

根據(jù)“規(guī)劃”，3號(hào)路道路紅線兩側(cè)規(guī)劃用地性質(zhì)為建設(shè)用地，綜合考慮減少對兩側(cè)建筑及建設(shè)用地的影響，方便管廊實(shí)施及維護(hù)等方面因素后，將3號(hào)路綜合管廊布置于道路中央綠化帶下。局部道路渠化段會(huì)壓縮中央綠化分隔帶，管廊平面位置跟隨道路渠化調(diào)整，確保所有管廊露出地面構(gòu)建筑物孔口在中央綠化分隔帶正下方，如圖3所示。

圖3 道路管線綜合橫斷面(單位：m)

2.3 縱斷面設(shè)計(jì)

綜合管廊覆土通常按照3.5 m(與道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面機(jī)動(dòng)車道最低點(diǎn)的豎向距離)考慮，主要有以下四個(gè)因素。

(1)對綜合管廊上部的綠化種植的覆土厚度有一定要求。

(2)結(jié)構(gòu)抗浮計(jì)算需要一定的覆土深度。

(3)考慮綜合管廊與橫穿道路的排水管線以及其他市政管線的交叉關(guān)系。雨水、污水等市政管線管徑一般較大，覆土在地面下2.0 m左右，綜合管廊覆土為3.5 m。在綜合管廊與雨污水管線交叉時(shí)，一般應(yīng)盡量避讓雨污水管線；同時(shí)雨污水管線設(shè)計(jì)時(shí)，宜盡量在管廊覆土層或者管溝下方穿越；少數(shù)無法避開的位置，綜合管廊采用上倒虹或者下倒虹的方式穿越。

(4)附屬設(shè)施(如通風(fēng)口、投料口、變電站)設(shè)置時(shí)，要求具備人員操作及設(shè)備安裝的空間需求。通風(fēng)口、投料口、變電站內(nèi)部空間(凈高)按2.0 m控制，頂板結(jié)構(gòu)厚度按0.6 m控制(上翻梁高度)，綜合管廊覆土厚度為3.5 m。滿足上述要求后，既可以保證管廊通風(fēng)口、投料口的正常使用，又能避免管廊結(jié)構(gòu)與道路結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生沖突。

綜合管廊縱坡按最小不小于2‰、最大不超過14%控制。當(dāng)縱坡超過10%時(shí)，在人員通道部位設(shè)防滑地坪或臺(tái)階。3號(hào)路管廊豎向設(shè)計(jì)時(shí)需下倒虹穿越白石溝、上倒虹跨越地鐵18號(hào)線電力隧道。下倒虹順接機(jī)場南線在建管廊預(yù)留T口，設(shè)計(jì)最大縱坡8.5%，最小縱坡3‰，如圖4所示。

圖4 管廊縱斷面布置示意

2.4 主要節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

綜合管廊主要節(jié)點(diǎn)有進(jìn)風(fēng)口、排風(fēng)口、投料口、逃生口、出線口、地下變電站、人員出入口等。所有露出構(gòu)建筑物孔口應(yīng)采取相應(yīng)措施，防止雨水浸入，露出孔口最下沿高度應(yīng)滿足防洪要求，高出外側(cè)周圍的地面不應(yīng)小于0.3 m。

2.4.1 通風(fēng)口及逃生口

一個(gè)防火分區(qū)作為一個(gè)設(shè)計(jì)單元，每個(gè)設(shè)計(jì)單元一端設(shè)置機(jī)械進(jìn)風(fēng)口、另一端設(shè)置機(jī)械排風(fēng)口。通風(fēng)口采用頂部進(jìn)排風(fēng)的形式，通風(fēng)口露出地面的風(fēng)口尺寸為：A×B=3.45 m×2.2 m，可與中央分隔帶綠化相結(jié)合統(tǒng)一打造，使得整個(gè)通風(fēng)口成為一個(gè)城市景觀小品。由于人員逃生口的設(shè)計(jì)間距不能超過200 m，本次設(shè)計(jì)采用合建的方式，通風(fēng)口兼做人員逃生口，設(shè)通向室外的直爬梯。

每個(gè)防火分區(qū)兩端設(shè)防火墻配甲級防火門隔斷，防火門耐火極限不小于3.0 h，管線穿越防火墻應(yīng)采用非燃燒材料填塞緊密。

2.4.2 投料口

綜合管廊投料口間距不超過400 m，投料口尺寸為：A×B=7.1 m×2.0 m。

2.4.3 管線出線口

配合現(xiàn)有給水、中水、電力、通信等管線需求，在合理位置設(shè)置出線口，管線全由出線口接入或引出綜合管廊。出線口預(yù)留電力、通信預(yù)埋件和給水管道、中水管道等套管。一般管線出線口間距按不大于150 m設(shè)置，同時(shí)在相交路口處考慮與相交道路地下管線的銜接。

2.4.4 地下變電站

3號(hào)路綜合管廊電源方案為單側(cè)電源供電，每個(gè)變電站電源由管廊內(nèi)(機(jī)場南線)電源提供。綜合考慮管廊供電線路壓降、負(fù)荷、保護(hù)靈敏度等因素，確定供電半徑不大于500 m，沿線設(shè)置兩個(gè)變電站，且兩個(gè)變電站相互獨(dú)立。

2.4.5 人員出入口

3號(hào)路管廊共設(shè)置一個(gè)人員出入口，位于管廊樁號(hào)為K1+575 m，兩個(gè)艙室共用一個(gè)人員出入口通往地面。

2.4.6 管廊內(nèi)排水系統(tǒng)

綜合管廊內(nèi)排水系統(tǒng)主要用于排出管道連接處的漏水、管道檢修時(shí)的放水、管廊內(nèi)沖洗水、管廊結(jié)構(gòu)縫處滲漏水以及管廊開口處漏水。管廊內(nèi)集水通過排水溝匯集到集水坑后，通過排水泵就近排到管廊外雨水檢查井，集水坑一般布置于通風(fēng)口，在變電站和管廊下倒虹最低處。3號(hào)路管廊共布置32座集水坑，綜合艙和電力艙各16座。

2.5 管廊與構(gòu)筑物避讓和保護(hù)措施

2.5.1 綜合管廊與河道、橋梁

3號(hào)路跨越白石溝段，道路以橋梁方式跨過河道。此段3號(hào)路管廊采用下倒虹方式沉入河道以下進(jìn)行避讓，采用樁+內(nèi)支撐的基坑支護(hù)形式。為布置灌注樁預(yù)留足夠工作空間，綜合管廊結(jié)構(gòu)外邊緣距離道路紅線5 m，距離橋臺(tái)結(jié)構(gòu)外邊緣2.5 m，如圖5所示。白石溝河底標(biāo)高為434.730 m，根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》要求，綜合管廊頂部高程應(yīng)在河道底設(shè)計(jì)高程1.0 m以下，如圖6所示。

圖5 管廊過橋繞行平面(單位：m)

圖6 管廊下倒虹穿越白石溝縱斷面(單位：m)

2.5.2 綜合管廊與地鐵18號(hào)線橋梁

地鐵18號(hào)線在南中心片區(qū)以高架形式敷設(shè)，3號(hào)路綜合管廊與地鐵18號(hào)線高架橋區(qū)間斜交，在道路K1+460 m的右側(cè)和K1+540 m的左側(cè)處分別有高架橋墩臺(tái)，如圖7所示。根據(jù)《成都市城市軌道交通設(shè)施安全保護(hù)方案編制導(dǎo)則》，地面和高架車站、地面和高架線路結(jié)構(gòu)外邊線外側(cè)30 m內(nèi)為城市軌道交通控制保護(hù)區(qū)，具體保護(hù)方案如下。

圖7 管廊斜交地鐵18號(hào)線橋墩平面(單位：m)

(1)K1+460 m處開挖范圍為中風(fēng)化泥巖，該處深約7.4 m，基底位于承臺(tái)以下，采用放坡+土釘墻支護(hù)，坡率為1：0.75。坡面采用100 mm厚C20鋼筋網(wǎng)噴混凝土，土釘角度為15°，直徑Φ25，土釘橫豎向間隔2.0 m，基坑開挖頂邊線和土釘末端分別距離地鐵18號(hào)線橋墩承臺(tái)外邊線約14.5 m和11.7 m?；觾?nèi)主要為基巖裂隙水，基坑坑底和管廊頂面兩側(cè)各設(shè)置30 cm×30 cm排水溝，坑內(nèi)水向外明排，如圖8所示。

圖8 K1+460 m管廊基坑支護(hù)開挖回填剖面示意

(2)K1+540 m處基坑深約6.5 m，開挖范圍存在較厚軟塑粉質(zhì)黏土，采用樁+內(nèi)支撐的基坑支護(hù)形式。圍護(hù)樁樁徑1.0 m，間距1.8 m，樁長14.0 m，樁頂設(shè)置一道鋼支撐，其水平間距為6.0 m，施加200 kN預(yù)應(yīng)力，樁頂設(shè)置冠梁，樁間網(wǎng)噴C30混凝土防護(hù)，厚度10 cm?；訃o(hù)樁外邊界距地鐵18號(hào)線橋墩承臺(tái)外邊線約17.5 m，如圖9所示。

圖9 K1+540 m管廊基坑支護(hù)開挖回填剖面示意

管廊兩處穿越高架橋墩臺(tái)處，滿足《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范》(CJJ/T 202—2013)規(guī)定的城市軌道交通結(jié)構(gòu)外部作業(yè)凈距控制相關(guān)要求，如表2所示。

表2 城市軌道交通結(jié)構(gòu)外部作業(yè)凈距控制管理值 m

2.5.3 綜合管廊與地鐵18號(hào)線電力隧道

3號(hào)路管廊需從18號(hào)線電力隧道下倒虹段上跨越，并且需要對電力隧道進(jìn)行保護(hù)，考慮加固措施如下：沿電力隧道外側(cè)各2 m設(shè)置灌注樁支護(hù)，樁徑1 m，每根樁長6 m，單側(cè)7根，兩側(cè)共14根，并在交叉段電力隧道頂板以上施作0.4 m厚鋼筋混凝土板(見圖10)，電力隧道頂板與混凝土保護(hù)板預(yù)留變形區(qū)采用柔性材料填充(見圖11)。

圖10 上跨電力隧道段支護(hù)平面布置(單位：m)

圖11 上跨電力隧道段支護(hù)橫斷面(單位：cm)

2.5.4 綜合管廊與機(jī)場南線綜合管廊

機(jī)場南線管廊先于3號(hào)路管廊實(shí)施，該交叉口南側(cè)部分目前已修建了管廊T口，3號(hào)路管廊通過下倒虹方式與機(jī)場南線管廊銜接。管廊交叉口立交段基坑深約13.0 m(見圖12)，采用樁+內(nèi)支撐的基坑支護(hù)形式，樁徑1.2 m，樁間距2.0 m，樁長20 m。由于機(jī)場南線基坑原灌注樁變形很大，原灌注樁邊線與機(jī)場南線管廊外側(cè)距離約2.5 m。為減小管廊銜接段基坑開挖(機(jī)場南線管廊基坑內(nèi)的土方開挖)引起原灌注樁的更大變形，首先在原機(jī)場南線管廊基坑內(nèi)新設(shè)置灌注樁，樁徑為1.2 m，以阻擋管廊銜接段土壓力；然后在開挖時(shí)破除原機(jī)場南線灌注樁兩側(cè)土至基底；最后破除機(jī)場南線原有的5根灌注樁，保證3號(hào)路管廊與機(jī)場南線管廊順利銜接(見圖13)。

圖12 3號(hào)路管廊與機(jī)場南線管廊銜接縱斷面(單位：m)

圖13 3號(hào)路管廊與機(jī)場南線管廊銜接段樁支護(hù)平面

3 結(jié) 語

成都空港新城南中心3號(hào)路綜合管廊作為“東進(jìn)”區(qū)域內(nèi)一條南北走向的城市主干路市政配套設(shè)施，可滿足空港新城南中心遠(yuǎn)期地塊的市政管線使用需求。由于項(xiàng)目時(shí)間緊，任務(wù)艱巨，且涉及管理部門、產(chǎn)權(quán)單位、建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位眾多，因此設(shè)計(jì)過程中遇到了較多困難，在此做一定的梳理、總結(jié)。

(1)新城區(qū)在規(guī)劃階段應(yīng)統(tǒng)籌考慮道路交通、軌道交通、綜合管廊及地下空間等工程，協(xié)調(diào)相互之間的平面、豎向關(guān)系及實(shí)施界面等，以利于建設(shè)階段工程順利開展實(shí)施[3]。特別是涉及到管廊與已修建或同期修建的部分地下構(gòu)筑物交叉時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況與規(guī)范要求，積極與相關(guān)設(shè)計(jì)單位對接設(shè)計(jì)內(nèi)容，及時(shí)向各地下構(gòu)筑物主管部門匯報(bào)設(shè)計(jì)成果，在設(shè)計(jì)過程中做到有理有據(jù)。

(2)綜合管廊修建初衷是為了保護(hù)各城市地下管線，為遠(yuǎn)期管線擴(kuò)容預(yù)留足夠空間，避免二次開挖，形成馬路“拉鏈”。因此綜合管廊入廊管線應(yīng)根據(jù)近期與遠(yuǎn)期規(guī)劃，以及產(chǎn)權(quán)單位意見等，預(yù)留足夠管線空間；同時(shí)遵循城市發(fā)展需求，不應(yīng)盲目求大求量。納入管廊內(nèi)的管線在綜合管廊主體工程完成后，應(yīng)盡可能同步建設(shè)入廊，避免造成管廊資源的浪費(fèi)。

(3)綜合管廊建設(shè)可有效減少道路上各類市政管線檢查井?dāng)?shù)量，提高行車舒適度，但其主要功能節(jié)點(diǎn)構(gòu)筑物仍需要露出地面。因此綜合管廊的主要節(jié)點(diǎn)在其功能可組合的情況下，盡量采用合建的方式以減少節(jié)點(diǎn)數(shù)量，節(jié)約地下空間。在下一步景觀設(shè)計(jì)工作中，作為城市景觀小品的一部分，露出地面部分構(gòu)筑物應(yīng)與城市景觀設(shè)計(jì)相融合，力求城市基礎(chǔ)設(shè)施與城市生態(tài)和諧發(fā)展。