南京某下凹橋區(qū)泵房與管廊及隧道共構(gòu)設(shè)計

馬翔山，黃盼盼

(1.北京市市政工程設(shè)計研究總院有限公司，北京 100082；2.宜水環(huán)境科技(上海)有限公司，上海 200235)

隨著城市發(fā)展速度加快，地下道路建設(shè)與地下空間集約整合成為市政發(fā)展的重要方向[1-2]。南方城市地下隧道泵站多為地下合建式，泵房設(shè)計成為城市地下道路工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[3]。當合建地下泵房與綜合管廊及地下空間開發(fā)一起統(tǒng)籌考慮時，就遇到了許多新的問題與挑戰(zhàn)[4]。本文以實際工程為例，通過對具體設(shè)計的論述，分析了泵房、管廊和隧道共構(gòu)設(shè)計的優(yōu)勢與特點，并對今后類似工程提出一些建議與思考。

1 概述

1)工程背景。國際路為南京市某新城建設(shè)工程中的一條主干路，是新城內(nèi)部路網(wǎng)南北向的主要通道，同時還承擔著對外交通聯(lián)系的功能。新建國際路下穿現(xiàn)狀機場跑道而建設(shè)地下隧道，現(xiàn)狀機場跑道建設(shè)于1931年(民國20年)，是原紅花機場的主跑道，由于其被列為南京市第二批歷史建筑保護名錄，為了最大限度保護現(xiàn)狀機場跑道，因此新建國際路采用下穿隧道方式通過跑道。

2)工程概況。國際路基本為南北走向，規(guī)劃為城市主干路，道路紅線寬度45 m～47 m，設(shè)計全長約417 m，四幅路形式。下穿機場跑道處設(shè)置含1座閉合框架橋，隧道結(jié)構(gòu)寬28.4 m，凈高4.5 m，橫斷面為雙向四車道形式。同時布置地下合建式雨水泵站一座，收集下穿道路低水系統(tǒng)。并隨路建設(shè)相關(guān)的市政配套工程及綜合管廊。

3)設(shè)計重難點及思路分析。該工程設(shè)計難點在于不破壞現(xiàn)狀機場跑道的條件下實現(xiàn)隧道、管線、排水、管廊的設(shè)計，由于地下空間緊張，因此在有限的空間下既要滿足設(shè)計規(guī)范，也滿足使用功能則需統(tǒng)籌考慮。

以最大限度保護現(xiàn)狀機場跑道為原則，從以下幾個方面進行優(yōu)化設(shè)計：a.道路機動車道下穿機場跑道，非機動車及人行平層與機場跑道相交，下穿道路采用U型槽+閉合框架段結(jié)構(gòu)，減少跑道破壞范圍和施工影響范圍。b.道路低點為滿足排水系統(tǒng)的要求，設(shè)置截水溝及地下泵房。泵房設(shè)于機場跑道南側(cè)、國際路東側(cè)非機動車道及人行道下，與隧道敞口段U型槽結(jié)構(gòu)合建，減少占地。c.國際路道路東側(cè)規(guī)劃有綜合管廊，由于與雨水泵站線位重合，而泵站上覆土不能滿足綜合管廊凈高要求，因此最后確定將綜合管廊與雨水泵站并行段范圍采取共構(gòu)形式，集約利用空間。d.機場跑道北側(cè)緊貼地鐵10號線，在國際路道路東側(cè)設(shè)置有地鐵車站，國際路隧道及綜合管廊布置在地鐵車站上方并與地鐵結(jié)構(gòu)形成共構(gòu)。圖1，圖2為隧道、泵房與綜合管廊的位置關(guān)系圖及效果圖。

2 設(shè)計方案

2.1 下穿隧道設(shè)計

為保留機場跑道的原真性，減少下穿區(qū)域破除跑道的范圍，主要從以下三方面對道路設(shè)計進行考慮，國際路隧道平面、縱斷面如圖3所示。1)優(yōu)化道路縱斷設(shè)置的道路高點變坡范圍，經(jīng)過多種路口、路段坡度進行組合，驗算視距及調(diào)整閉合框架尺寸。最終確定閉合框架寬28.4 m，凈高4.5 m，跑道原狀原標高恢復。2)東側(cè)管廊與框架共用側(cè)墻，并在下層設(shè)置排水方溝，其中單孔機動車道寬度11 m，機動車道兩側(cè)設(shè)置0.4 m寬防撞護欄，并設(shè)置大小為0.8 m×1.0 m的集水溝，保證排水通暢。3)為了國際路下穿機場跑道的可實施性，與規(guī)劃地鐵及地鐵車站的實施進行有機結(jié)合，采用共構(gòu)、整體基坑等設(shè)計理念，且滿足規(guī)劃管廊、管線的通行條件，最終多輪論證后推薦采取明開挖的施工工藝。國際路道路與規(guī)劃地鐵5號線區(qū)間相交并從盾構(gòu)區(qū)間上方通過，無結(jié)構(gòu)交叉；國際路下穿隧道與規(guī)劃地鐵10號線區(qū)間及車站結(jié)構(gòu)共構(gòu)布置。

2.2 泵站設(shè)計

1)雨水系統(tǒng)。下凹橋區(qū)雨水系統(tǒng)由雨水收集系統(tǒng)、泵站提升系統(tǒng)和外排系統(tǒng)組成。其中雨水收集系統(tǒng)(低水)由道路下凹橋區(qū)橫截溝收集和其他區(qū)域雨水管及雨水口兩套系統(tǒng)組成。道路紅線外需設(shè)置擋墻防止客水進入下凹橋區(qū)。雨水提升泵站結(jié)合道路低點設(shè)置為地下式。泵站出水管就近直排入下游河道，為排水安全必須在下凹橋區(qū)外設(shè)置。泵站選址受到下穿道路的限制，需在靠近道路低點設(shè)置。

2)泵站設(shè)計。如圖4所示，泵站為地下雙層結(jié)構(gòu)，上層設(shè)置機器間、變電室，下層設(shè)置水泵間及集水池；在隧道敞開段設(shè)置人員進出和設(shè)備檢修門；在泵站東側(cè)設(shè)置出水井及安全口。泵站沿主路方向長向布置與下穿道路U槽段共構(gòu)設(shè)置。受場地條件控制進水從泵站北面?zhèn)认蜻M水，需設(shè)置配水槽保證水泵配水均勻。沿進水方向依次設(shè)置進水渠、格柵間、配水槽、集水池及水泵間(合建在配水槽對側(cè))，水泵并排設(shè)置，潛污泵采用兩用一備，泵房凈尺寸11.9 m×8.5 m。

如圖5所示，泵房整體布置在隧道敞口段U型槽，泵房進水渠與閉合框架共構(gòu)，出水渠與外側(cè)DN1 500 mm管道連接，下游排入河道。泵房機器間凈高4.5 m，人員從西側(cè)隧道敞開段開啟的設(shè)備檢修門進入，泵房地下1層以上空間作為纜線管廊集約布置的位置。

纜線管廊與雨水泵房共構(gòu)如圖5所示，纜線管廊與雨水泵房共構(gòu)段管廊從泵站地下1層的機器間出水管上部和變電室外側(cè)通過，以不影響泵房正常運行與檢修操作為原則集約布置。

2.3 綜合管廊設(shè)計

國際路道路東側(cè)人行道下方規(guī)劃單艙纜線綜合管廊，全長約350.4 m。纜線管廊入廊管線為10 kV電力、聯(lián)合通信及D355真空垃圾管等。管廊斷面采用單艙矩形斷面，凈尺寸(寬×高)為2 200 mm×2 100 mm，詳見圖6。為實現(xiàn)地下空間集約化的原則，本工程管廊與雨水泵站順行段采用與泵站共構(gòu)形式，從泵站地下1層的機器間出水管上部和變電室外側(cè)通過；與隧道下穿機場跑道段的閉合框架采用共構(gòu)形式，在泵站與隧道閉合框架之間設(shè)置過渡段。

纜線管廊與隧道閉合框架共構(gòu)如圖6所示，為了最大限度的降低對機場跑道的影響，減少對跑道范圍的開挖，在隧道閉合框架段，管廊與隧道結(jié)構(gòu)共用側(cè)墻，并綜合考慮隧道排水設(shè)施，形成整體共構(gòu)斷面，一同下穿機場跑道，該段管廊平面同框架結(jié)構(gòu)平行布置。

纜線管廊與隧道閉合框架及地鐵車站共構(gòu)如圖7所示。在閉合框架北側(cè)與地鐵10號線共構(gòu)，隧道位于地下1層，地鐵人行通道位于地下2層，車站區(qū)間位于地下3層，管廊布設(shè)在地下1層與隧道共斷面設(shè)置，隧道底板與地鐵人行通道頂板共構(gòu)。

2.4 施工工法可行性分析

本項目施工工法經(jīng)過多輪論證，首先為了滿足隧道凈高4.5 m的車輛通行技術(shù)標準，降低路段及路口的縱坡，減少交通安全隱患，經(jīng)過多種路口、路段坡度進行組合，驗算視距，以原狀保護機場跑道為原則，保證可實施性同時加快工期，明挖法較為合適；其次與規(guī)劃地鐵及地鐵車站的實施進行有機結(jié)合，由于地鐵10號線區(qū)間及車站實施時將進行整體基坑大開挖，明挖施工法可以與基坑方案結(jié)合，高效經(jīng)濟合理。因此最終確定采取明開挖的施工工藝。

本工程明開挖施工實施順序：先行實施道路紅線范圍內(nèi)短隧和地鐵10號線的整體基坑支護，然后在此范圍內(nèi)分別同期實施短隧結(jié)構(gòu)、綜合管廊結(jié)構(gòu)、地鐵地下結(jié)構(gòu)，之后實施機場跑道兩側(cè)的雨水溝結(jié)構(gòu)，敷設(shè)地下管線、實施路基、路面，最后進行附屬設(shè)施、交通、綠化等。

3 結(jié)語

本文以南京國際路下穿現(xiàn)狀機場跑道為實際案例，論述以保護現(xiàn)狀機場跑道為原則，為實現(xiàn)道路、管廊、管線、泵房集約布置與功能實現(xiàn)而做優(yōu)化設(shè)計。首先下凹橋區(qū)泵站及纜線綜合管廊在穿越機場跑道段采用與隧道共構(gòu)的型式，將泵站與隧道敞口段U型槽共構(gòu)，將纜線管廊布置在隧道閉合框架結(jié)構(gòu)的東側(cè)，隨隧道結(jié)構(gòu)一同下穿，實現(xiàn)集約化的理念；其次在跑道南、北兩側(cè)綠地范圍內(nèi)完成管廊標準段與隧道共構(gòu)段的過渡銜接，整合地鐵、管線、管廊、排水泵房等多專業(yè)、多節(jié)點設(shè)計，在下穿跑道段提供集約路徑，統(tǒng)籌考慮。其創(chuàng)新性在于集約化利用地下空間，減少對原狀道路的破壞，整合多專業(yè)、多節(jié)點設(shè)計，統(tǒng)籌考慮結(jié)構(gòu)共構(gòu)形式，這樣不僅節(jié)約占地，減少挖方，而且節(jié)省了投資與造價，同時這種新穎的形式可為其他類似工程提供參考與借鑒。