城市綜合管廊項(xiàng)目電氣專業(yè)精細(xì)化設(shè)計(jì)研究

杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)設(shè)計(jì)院股份有限公司 侯瑞堃 航天科工廣信智能技術(shù)有限公司 蔡芙蓉

1 引言

綜合管廊主要是指有兩條或兩條以上城市管線的地下結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)施。應(yīng)用綜合管廊能夠節(jié)省地下空間，還能夠從根本上提高城市的綜合承載力，可以將其看作是一種高強(qiáng)度、科學(xué)的城市綜合管線工程。目前，綜合管廊應(yīng)用較為廣泛，在電氣設(shè)備設(shè)計(jì)中也充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)特征，從而推動(dòng)綜合管廊項(xiàng)目有序運(yùn)行。

2 城市綜合管廊概述

城市綜合管廊是指利用地下空間建立起一個(gè)能夠?qū)⒊鞘兴韫芫€集中處理的公共空間，并在此基礎(chǔ)上對(duì)各類管線進(jìn)行分類管理，并設(shè)置專門的檢修部門和管控人員。城市綜合管廊中主要包括通信、熱力、電力管線等，相關(guān)管理人員根據(jù)城市發(fā)展的需求對(duì)管線進(jìn)行合理敷設(shè)，這既能夠提升城市管線的合理分配能力，同時(shí)也便于工作人員對(duì)各類管線進(jìn)行定時(shí)的檢修工作。

1833年法國(guó)巴黎為了能緩解城市管道壓力問(wèn)題，首次提出了“綜合管廊”的概念，并建立起世界上首個(gè)“綜合管廊”，這不僅有效解決了城市管線過(guò)于復(fù)雜的問(wèn)題，同時(shí)也在一定程度上緩解城市用地緊張的情況。我國(guó)的“綜合管廊”起步較晚，起初只是在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的一線城市中被應(yīng)用，后來(lái)逐漸在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)大范圍普及。

3 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 供電電源

負(fù)荷等級(jí)：二級(jí)負(fù)荷。排煙排風(fēng)機(jī)、應(yīng)急照明、疏散標(biāo)志燈、安防、給水閥門、消防用電、自控。三級(jí)負(fù)荷。排水泵、一般照明、維修插座以及除二級(jí)負(fù)荷外的負(fù)荷。消防負(fù)荷。排煙排風(fēng)機(jī)、消防用電、應(yīng)急照明、疏散標(biāo)志燈。三類負(fù)荷需消防強(qiáng)切，選型時(shí)斷路器需帶電子脫扣。

10kV 供電系統(tǒng)，整個(gè)綜合管廊變電所電源進(jìn)行統(tǒng)一考慮，從城市電網(wǎng)引兩路10kV 進(jìn)線電源至開閉所，再?gòu)拈_閉所不同段母線各引兩路10kV 電源至各變電所。10kV 變電所中，兩回路10kV 電源同時(shí)使用，互為備用[1]。

3.2 低壓配電方案

低壓配電系統(tǒng)采用220/380V 放射式和樹干式相結(jié)合。從變電站到各防火區(qū)電氣設(shè)備的低壓電纜。消防負(fù)荷：雙電源、接線盒、自動(dòng)開關(guān)。變電站的兩個(gè)電源不同。所有電機(jī)均采用全電壓?jiǎn)?dòng)方式。污水泵啟動(dòng)，高水位、低水位停止，超高水位報(bào)警，故障狀態(tài)報(bào)告，自動(dòng)控制系統(tǒng)完成。防排煙風(fēng)機(jī)過(guò)載報(bào)警設(shè)備僅限于不跳閘。排氣扇通常由自動(dòng)控制系統(tǒng)控制。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，主要由消防控制室控制，這也在于消防控制室可采取的優(yōu)先控制權(quán)。在管廊每個(gè)電氣分區(qū)內(nèi)設(shè)兩臺(tái)總配電柜、普通及應(yīng)急智能照明箱、PLC 箱、消防及弱電分箱，放置于逃生口附近。集水井配電箱就近放置，監(jiān)控電源就近接入應(yīng)急照明電源[2]。

4 綜合管廊項(xiàng)目供配電精細(xì)化設(shè)計(jì)研究

4.1 綜合管廊內(nèi)設(shè)置正常照明和應(yīng)急照明

照明裝置安裝在顯示管的上部。人行道的平均公共照明應(yīng)＞15lx，最小照明應(yīng)＞5lx。操作設(shè)備進(jìn)出口的局部照明可增加至100lx。應(yīng)急照明采用智能應(yīng)急照明和疏散信號(hào)照明。應(yīng)急照明和疏散必須＞5lx，應(yīng)急時(shí)間應(yīng)該要＞90min。應(yīng)急燈間距在15m以內(nèi)。緊急出口標(biāo)志燈應(yīng)安裝在每個(gè)防火分區(qū)防火門上方的進(jìn)出水管廊上。疏散標(biāo)志指示器安裝在距地面1.0m 以下，距離不＞15m，疏散標(biāo)志指示器防護(hù)等級(jí)不低于IP65。安全出口標(biāo)志燈、疏散指示燈應(yīng)該要有國(guó)家有關(guān)部門的試驗(yàn)報(bào)告，符合設(shè)計(jì)要求后才可進(jìn)行使用[3]。

綜合管廊內(nèi)部所使用的照明燈是一種防水、防潮、節(jié)能T5LED 燈燈型，防護(hù)等級(jí)也在IP54以上，同時(shí)采取了防護(hù)措施防止外力碰撞。I 類燈具，具有防觸電保護(hù)等級(jí)，可達(dá)到線路保護(hù)（PE）可靠連接的導(dǎo)電部分；一般照明回路應(yīng)有工作電流不超過(guò)30mA，并對(duì)剩余工作電流采取保護(hù)措施。其中，照明控制可采用智能控制系統(tǒng)，也可手動(dòng)控制照明控制箱或?qū)崿F(xiàn)中央控制中心的遠(yuǎn)程控制。此外，下一個(gè)防火分區(qū)的照明控制開關(guān)安裝在防火分區(qū)的防火門上。一旦發(fā)生火災(zāi)，消防控制室將自動(dòng)點(diǎn)亮所有管道中的燈泡，在任何情況下，出口標(biāo)志燈、疏散指示燈和長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)急照明皆不得停止。

4.2 設(shè)備控制

綜合管廊內(nèi)部的整機(jī)結(jié)構(gòu)采用直接起動(dòng)方式，主要電氣設(shè)備采用手動(dòng)啟?？刂坪蚉LC 自動(dòng)控制兩種控制方式。該開關(guān)可選擇兩種控制模式，綜合管廊在裝置旁設(shè)有手動(dòng)控制按鈕，主要用于設(shè)備維護(hù)、調(diào)試和應(yīng)急操作。此外，在每個(gè)出口和出口設(shè)置逃生按鈕，以控制走廊各部分的通風(fēng)及照明。

4.3 電纜、電線的選擇及敷設(shè)方式

綜合管廊內(nèi)部的消防設(shè)備、應(yīng)急照明、疏散照明、管道走廊等均應(yīng)采用銅芯耐火電纜及電線設(shè)備。除上述設(shè)備外，其他電氣設(shè)備也應(yīng)使用阻燃銅芯電纜和電線。管廊內(nèi)部應(yīng)分區(qū)間設(shè)置防火材料，管道廊道內(nèi)的專用電纜沿專用電纜橋架敷設(shè)。當(dāng)電纜離開橋架后，應(yīng)通過(guò)鋼管沿墻或吊頂外露。分配支管用鋼管當(dāng)管道和橋梁的螺紋穿過(guò)結(jié)構(gòu)伸縮縫時(shí)，應(yīng)進(jìn)行膨脹，并保持良好的電氣連接。當(dāng)管道暴露在火中時(shí)，金屬管道涂有防火材料，在工程項(xiàng)目中通常使用的SC 管為熱鍍鋅鋼管，且電線應(yīng)該要用使用綠色或黃色導(dǎo)線進(jìn)行標(biāo)記區(qū)分[4]。

所有穿過(guò)地下管道的建筑物廊道伸縮縫和沉降縫的管道均應(yīng)按照《建筑電氣安裝工程施工圖》中的相關(guān)方法進(jìn)行施工操作。由于主體結(jié)構(gòu)鋼筋保護(hù)層厚度較大，整個(gè)預(yù)埋接線盒采用加深接線盒。不僅如此，電纜與普通防火電纜應(yīng)該要分開放置在防火橋內(nèi)，防火橋外應(yīng)涂防火涂料。強(qiáng)電信號(hào)電纜和弱電信號(hào)電纜應(yīng)分別安裝電纜橋架。照明線路、供電線路采用鍍鋅鋼絲焊接鋼管，穿墻套管必須絕緣、密封、防火。照明采用LED 防爆燈，燃?xì)馀搩?nèi)也應(yīng)該放置防爆燈[5]。

4.4 電氣設(shè)備選擇與安裝

綜合管廊內(nèi)部電氣設(shè)備選型應(yīng)遵循技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、節(jié)能環(huán)保、價(jià)格合理等原則，開關(guān)站采用10kV 中央柜真空斷路器，10kV 獨(dú)立變電站環(huán)網(wǎng)柜采用全絕緣負(fù)荷開關(guān)環(huán)網(wǎng)柜，變電站內(nèi)所有10/0.4kV變壓器均采用高效節(jié)能干式變壓器，注意應(yīng)選用帶有保護(hù)罩的干式變壓器，低壓開關(guān)柜采用封閉式室內(nèi)機(jī)柜。電源箱、控制箱、插座箱、絕緣孔夾、接線盒等電氣設(shè)備在各隔室整體管道走廊內(nèi)應(yīng)注意防水、防潮等保護(hù)，并保證保護(hù)等級(jí)在IP54以上。

除非另有規(guī)定或是有單獨(dú)標(biāo)識(shí)，否則開關(guān)和插座應(yīng)安裝在黑暗的立管廊道中，開關(guān)和插座分別離地1.3m 與0.3m。電源箱、控制箱和按鈕箱均為隱藏式，但豎井、導(dǎo)管和防火區(qū)除外，箱體高度為600mm，下邊緣為1.3m，地面安裝在1200mm 以上和300mm以下。配電箱內(nèi)管道應(yīng)采用不銹鋼材質(zhì)，其他箱體采用優(yōu)質(zhì)電解板，表面靜電噴涂防腐處理，輔助安裝底板采用鍍鋅鋼板，板厚箱高在400mm 以下為最佳，輔助安裝底板應(yīng)控制在2.0mm 左右。

4.5 管廊接地系統(tǒng)

綜合管廊周圍應(yīng)設(shè)置接地系統(tǒng)，管廊干線的接地應(yīng)在交叉口、導(dǎo)線段和過(guò)渡段焊接，形成共用接地網(wǎng)。干管廊接地線采用40×4熱鍍鋅扁鋼，與鍍鋅鋼板焊接的接地板埋于側(cè)墻上方。電纜支架中的接地支柱可以焊接到支柱的上端，管廊側(cè)墻下埋設(shè)的鍍鋅扁鋼與地面之間采用40×4熱鍍鋅扁鋼。機(jī)艙兩側(cè)接地干線每50m 延伸一次。敷設(shè)在管廊內(nèi)的高壓、超高壓電纜的接地必須經(jīng)電力電纜設(shè)計(jì)單位檢查后方可進(jìn)入。接地系統(tǒng)的接地方式為管廊接地保護(hù)，接地電阻不大于1Ω。建筑物中的結(jié)構(gòu)鋼筋用作接地裝置，該方法包括以下步驟：在管廊四角交叉處的管廊側(cè)壁上縱向焊接至少8塊主鋼筋，每10m 至少焊接4根橫向和縱向主鋼筋，伸縮縫兩端，距伸縮縫1m 的地方設(shè)置一對(duì)預(yù)埋連接板。

LEB 端子箱應(yīng)該安裝在艙室隔間區(qū)域，接地網(wǎng)控制中心與綜合管廊內(nèi)的接地裝置連接。管廊內(nèi)的整體連接板、箱形接頭、MIB 和主筋必須焊接兩點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)設(shè)有防火隔板，防火隔板位于預(yù)埋連接板上。測(cè)點(diǎn)等電位板（箱）、MEB、IT 設(shè)備、管道，做到全金屬管道接入通道與管道接地裝置、金屬構(gòu)件、金屬設(shè)備和鋼筋混凝土基礎(chǔ)設(shè)備相連接。UPS 輸出端子的中性線需接地放置，接地干線應(yīng)直接接地至接地裝置，保證重復(fù)接地。

5 管廊管線引出口的合理化設(shè)計(jì)

5.1 常規(guī)設(shè)計(jì)方式的缺點(diǎn)

當(dāng)前，城市綜合設(shè)計(jì)中使用最廣泛的管道出口廊道形式是直埋式，即城市間埋地管道出口廊道。綜合管道廊道包括地面、電力、通信、供水管道，管道從廊道引出相應(yīng)的地面和路網(wǎng)。管道的每個(gè)專有單元需要在管道末端鉆工作井，如電力、電信和其他工作井，然后通過(guò)每個(gè)工作井將管道連接到用戶。管道出口位置定位性較差，管道僅在粗糙表面貼標(biāo)簽，施工后期容易損壞。各單位管線權(quán)屬需要單獨(dú)修復(fù)，造成重復(fù)挖掘和資源浪費(fèi)，與綜合展覽建設(shè)不相適應(yīng)。會(huì)造成道路損壞，影響道路的正常使用。但當(dāng)所有權(quán)管道中每個(gè)單元都單獨(dú)建造時(shí)，建造起來(lái)就相對(duì)容易。

5.2 引出口精細(xì)化設(shè)計(jì)措施

為了減少管道各單元的工作井?dāng)?shù)量，避免施工過(guò)程中對(duì)埋地管道的損壞，影響道路的正常使用，建議采用復(fù)合管道系統(tǒng)，使用包含入口及出口的綜合走廊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括出油通道、出油通道和整體工作井。綜合管廊系統(tǒng)適用于城市綜合管廊內(nèi)管道與市政管網(wǎng)的連接。管道出口廊道結(jié)構(gòu)為城市綜合管道系統(tǒng)，通常設(shè)置在交叉口兩側(cè)或需要切割地面的區(qū)域，距離為100～200m。管道出口管與直埋預(yù)留管道管廊出口結(jié)構(gòu)連接，預(yù)留管徑應(yīng)便于以后管線進(jìn)行穿引，預(yù)留管道用混凝土包裹。注意，覆蓋不同管道的混凝土上表面需要確保高度相同。如果相鄰管道纏繞后排距較近，則應(yīng)使用普通混凝土填充接縫，這有利于公路施工和質(zhì)量控制。綜合工作井通過(guò)管道與管道出口相連，根據(jù)管道類型的不同，應(yīng)采用隔墻將綜合工程劃分為不同的回路。綜合工作井的寬度和高度應(yīng)滿足管道轉(zhuǎn)彎半徑和施工作業(yè)空間的要求。

6 管廊設(shè)施與入廊管線的沖突處理

6.1 常規(guī)設(shè)計(jì)方式的缺點(diǎn)與不足

現(xiàn)階段，城市綜合管線廊道設(shè)備與管線之間最突出的空間矛盾是與電力電纜的矛盾。排水管道的控制閥占用大量電能，造成管道走廊空間的浪費(fèi)，管道走廊上安裝了不同類型的控制柜，增加了電纜敷設(shè)的難度。在管道通道中安裝梯子的方法也增加了電纜敷設(shè)的難度。

6.2 沖突處理精細(xì)化設(shè)計(jì)措施

借助科學(xué)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提高室內(nèi)空間和排水系統(tǒng)的利用率。通過(guò)調(diào)整額集水孔、污水泵及管道控制系統(tǒng)等設(shè)置方式，最終可以達(dá)到節(jié)省空間，盡可能規(guī)避管線在布置過(guò)程中存在問(wèn)題。相關(guān)工作人員還應(yīng)在水基管或雙面流管中設(shè)置排水管，以避免高壓。當(dāng)設(shè)置多個(gè)隔室時(shí)，管道中的水池可設(shè)計(jì)成既能滿足排水功能，又能節(jié)省設(shè)備投資，且不影響原有消防系統(tǒng)的狀態(tài)。綜合管廊改變了固定在頂板上的底板提升或懸臂支架側(cè)壁安裝與電纜支架高度相同的傳統(tǒng)方式，避免了電纜纏繞。由于管道的性質(zhì)不同，很難同時(shí)到達(dá)走廊，安裝控制柜時(shí)，不得安裝電纜支架。因此，不建議將控制柜固定在電纜支架的末端。綜合管廊作為一種上下管道通道裝置，通過(guò)使用上下伸縮梯，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，避免管道通道堵塞，其優(yōu)勢(shì)在長(zhǎng)電纜應(yīng)用中更為突出。

7 結(jié)語(yǔ)

電氣設(shè)計(jì)是綜合管廊設(shè)計(jì)的重要組成部分，在具體施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)每條管廊的實(shí)際情況，完善管廊接地系統(tǒng)、注重電氣設(shè)備選擇與安裝、準(zhǔn)確設(shè)置電纜、電線的選擇及敷設(shè)方式，供配電設(shè)計(jì)和纜線設(shè)計(jì)等方案進(jìn)行優(yōu)化比選，能夠有效提高電氣設(shè)計(jì)的實(shí)用性、可靠性、安全性與經(jīng)濟(jì)性，為電氣企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供根本保障，從而推動(dòng)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展。