東莞火車站綜合管廊結構設計探討

岳霜

安徽省城建設計研究總院股份有限公司 安徽 合肥 230051

引言

2013年以來，國家和地方發(fā)布了一系列相關政策法規(guī)和技術標準，為城市綜合管廊的規(guī)劃建設提供了法律依據(jù)，有效推動了不同地下公用基礎設施一體化建設的快速發(fā)展。

1 我國綜合管廊建設現(xiàn)狀

1.1 綜合管廊結構類型

綜合管廊一般可分三種，干線綜合管廊、支線綜合管廊和纜線綜合管廊。干線綜合管廊通常用于容納城市主干線項目的管線，根據(jù)不同入廊管線獨立分倉構造，多設置在城市主干道或綠化帶下。支線綜合管廊通常采用單艙或雙艙建設，主要用于容納城市配給工程管道，通常設置在道路綠化帶下、人行道和非機動車道下。纜線綜合管廊通常是明挖淺埋的方式建設，多位于人行道下方，主要用于敷設電力電纜和通信電纜，一般內(nèi)部空間也較小。

綜合管廊的結構類型主要分為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構和預制鋼筋混凝土結構?，F(xiàn)澆混凝土結構在施工前，根據(jù)結構形式，施工工藝，設備和材料，現(xiàn)場整體澆筑的綜合管廊，并在對各分部進行驗收合格后澆筑混凝土，其能根據(jù)現(xiàn)場條件、工藝、設備、消防等要求完成各種復雜結構，但現(xiàn)場施工工序繁多，養(yǎng)護受現(xiàn)場人工及天氣影響大、施工工期長。預制鋼筋混凝土管廊通常是將結構構件在工廠中制造，通過運輸和現(xiàn)場吊裝組裝成一個整體。其能保證結構構件施工質(zhì)量、提高施工效率，縮短工程周期，節(jié)約建造成本。但其容錯率低、運輸?shù)跹b條件限制大，多用于結構簡單的標準斷面，一般情況下，運輸和吊裝時預制構件強度通常不小于設計強度的75%，預制構件與現(xiàn)澆結構連接、預制構件之間的后澆帶應加強設計，后澆部分混凝土應提高1～2個強度等級，預制綜合管廊的縱向長度應根據(jù)截面尺寸、吊裝機械、運輸條件和其他施工過程的限制條件綜合確定[1]。

1.2 相關政策及標準規(guī)范

2013年以來，國家先后印發(fā)了《國務院關于加強城市基礎設施建設的意見》和《國務院辦公廳關于加強城市地下管線建設管理的指導意見》，之后，國家相關部門發(fā)布的一系列政策法規(guī)，各地政府也制定了相應的管理辦法，明確了規(guī)劃引領、統(tǒng)籌建設的綜合管廊建設目標和整體思路，提出因地制宜地統(tǒng)籌地下綜合管廊建設的要求，強調(diào)統(tǒng)一要求，結合不同地區(qū)實際，科學確定城市地下管線的技術標準、發(fā)展模式。

除相關政策法規(guī)外，現(xiàn)行關于綜合管廊的設計標準有《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》《城市綜合管廊防水工程技術規(guī)程》《城市綜合管廊施工及驗收規(guī)程》《城市地下綜合管廊運行維護及安全技術標準》以及電力、燃氣、給排水、結構、消防各專業(yè)技術標準等，其中 《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》提出對管廊與地上空間綜合利用、環(huán)境景觀應提前銜接、協(xié)調(diào)，并對綜合管廊的總體設計、管道設計、附件設計、結構設計、施工和驗收提出了具體要求，例如抗震設防類別乙類，建筑物的結構安全等級I級，防水等級Ⅱ級等。

1.3 工程建設模式

各級管理部門發(fā)布的一系列政策法規(guī)明確，城市綜合管廊與地下軌道交通、下穿通道、人防工程、電力電信設施、給排水設施等公用基礎設施的整體性規(guī)劃設計、施工建設，將成為城市發(fā)展建設的重要模式。工程實踐中經(jīng)常會發(fā)生新建地下工程與已建成地下構筑物、電力管線，通信線纜、給排水管道或其他規(guī)劃的地下空間相互影響，很多時候因地下情況復雜，場地條件限制，導致解決問題技術難度大、經(jīng)濟成本高和施工風險大，影響工程建設工期。故應從前期規(guī)劃入手，綜合統(tǒng)籌考慮地下空間的總體布局，減少相互矛盾，避免重復建設，有效降低投資成本和社會影響。因此，城市綜合管廊與其他地下空間設施一體化規(guī)劃建設已成為目前有效解決地下空間建設問題的主要趨勢和重要模式。

2 東莞火車站綜合管廊工程概況

東莞火車站TOD開發(fā)規(guī)劃地域內(nèi)有多處110kV及220kV高壓架空線，特別是沿方中路的110kV寒峽線、板西乙線、寒橋線及220kV寒板甲乙線，以及貫穿規(guī)劃區(qū)域的110kV板峽甲乙茶線，對該區(qū)域的交通組織、用地開發(fā)、城市景觀影響較大。其中220kV寒扳甲乙線N22-N23段線路位于東莞市荼山鎮(zhèn)東莞火車站TOD開發(fā)區(qū)域內(nèi)，影響開發(fā)建設。為盤活東莞火車站周邊片區(qū)土地，擬將TOD區(qū)域內(nèi)及其周邊的7回架空線路改為電纜線路。根據(jù)推薦電纜路徑方案，本工程新建電纜隧道沿月湖路、桑茶快速、荼山北路建設，全線長約12.3km。其中沿桑茶快速路東延線段位于荼山鎮(zhèn)中心建成區(qū)，電纜管線敷設空間有限，為充分利用地下空間，有必要建設綜合性地下管廊。

本工程綜合管廊在擬建桑茶快速路東延線市政工程道路范圍南側，位于輔路和人行道范圍?；娱_挖深度在3.0m～13.5m之間，茶山大道接變電站節(jié)點處開挖深度13.5m。除局部填方段外，其余開挖深度均超5.0m，屬于開挖深度超過5.0m，部分路段極為復雜的基深基坑工程。

對于綜合管廊的結構類型，因項目處于城區(qū)，對比預制裝配式綜合管廊，受場地條件、大件運輸、吊裝等條件限制，結合工程體量綜合對比，除個別下穿節(jié)點頂管外，綜合管廊設計均采用C40現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構。在施工時，為加快現(xiàn)澆結構的實施進度，方案中采用可整體滑動式鋼模板，以減少施工支模時間，縮短施工工期[2]。

3 綜合管廊結構設計要點

3.1 與軌道交通整合建設的結構設計

綜合管廊GL1+680～GL1+740范圍為廣深高鐵線范圍，鐵路采用高路基形式，與綜合管廊交角約77°，原安泰路在該處已實施頂四孔隧道，經(jīng)綜合比選：①改造利用現(xiàn)狀隧道南側一孔通過，管廊該處局部斷開；②管廊截面形式不變，對鐵路路基注漿加固，軌道采用扣軌與縱梁加固或D型便梁加固后，在道路外側預制頂推法施工；③管廊在該處分倉變換為圓形截面，采用頂管法施工，管間間距應滿足頂管規(guī)范相關要求。經(jīng)綜合考慮場地條件情況、工期進度要求及對高鐵路基影響等，最終選擇方案三，結構變換為圓形截面，采用頂管法施工下穿該高鐵線路基。

綜合管廊與軌道交通整合建設時，按照先地下、后地上，先規(guī)劃、后建設原則，應當充分考慮兩者的建設時序、空間關系，條件允許時，應優(yōu)先采用合建方案。在條件限制需采用分建方案時，應根據(jù)建設時間順序和空間位置關系，明確工程結構的結構銜接和保護措施，提出相應的技術要求，并預留后續(xù)建設實施的空間和技術條件。

在結構實施方案的選擇上，應統(tǒng)籌考慮管廊與軌道交通的結構情況。當軌道交通采用明挖法時，兩者可考慮采用整體式結構，按照同槽基坑進行支護設計。而當軌道交通采用暗挖法，可適當加大軌道交通暗挖斷面整體實施，或管廊考慮能否共同利用臨時工程和設施。軌道交通采用頂推、盾構時且不能整體建設時，應預留足夠的安全空間或采取保護措施。在兩者工程出現(xiàn)交叉時，應對節(jié)點加強設計，采取措施減小應力集中和地基不均勻沉降帶來的不利影響。

綜合管廊與軌道交通采用整體結構時，應結合交通相關技術標準確定整體結構方案，其中結構的設計使用年限、安全等級、抗震設防標準、防水等級以及結構耐久性等相關的技術要求按照其中較大較嚴標準確定，結構模型分析應當對綜合管廊和軌道交通的設計荷載準確計算，不得遺漏，對整個節(jié)點結構進行受力分析。

3.2 與地下公共通道建設的結構設計

本工程GL0+620～GL1+280范圍為茶山中心區(qū)，桑茶快速東延線工程在茶興路、茶京路采用連續(xù)下穿隧道形式，道路北側有廠區(qū)、公園、鎮(zhèn)政府大樓、變電站，變電站需通過支線接入本工程，南側緊鄰茶山醫(yī)院、綜合商業(yè)廣場、街居民區(qū)，下穿通道與綜合管廊并列穿過，現(xiàn)場條件極為復雜，基坑深度大，交通疏導難度大，對設計施工均有較高要求。根據(jù)現(xiàn)場條件，結合綜合管廊工期限制，該節(jié)點分五期實施，一二期施工南側綜合管廊，三四期施工中間下穿通道，五期施工北側節(jié)點，其中交通疏解分六期實施。

一般當綜合管廊與地下公共通道進行一體化建設時，需根據(jù)規(guī)劃布局結合各自的功能需求、空間布局、建設周期等綜合考慮。一般在場地條件允許時，管廊與地下通道采用整體式結構方案，可以減少場地占用、減輕交通疏解壓力、降低工程造價，設計時其荷載取值、作用組合、計算理論等需要同時滿足現(xiàn)行的管廊設計標準以及城市橋梁設計標準的相關規(guī)定；受場地、交通條件限制采用分離式結構時，應對兩構者間受力狀態(tài)、施工順序綜合考慮，其安全凈距應滿足規(guī)范要求，支護方案可按施工順序協(xié)同考慮，結構間填充方案根據(jù)結構間距、覆土厚度等細化設計，應按照先地下、后地上的要求，合理安排時序，考慮相互影響，需地基處理時應整體性、系統(tǒng)性設計。

在結構受力分析時，可分區(qū)段根據(jù)覆土厚度和地面荷載、地下水標高、圍巖情況按最不利狀態(tài)考慮，對于結構斷面突變、局部存在較大集中荷載，或者基礎類型不同、地基地質(zhì)有顯著差異，沿縱向可能產(chǎn)生不均勻沉降，應當按整體性進行建模驗算。主體結構應根據(jù)結構所處環(huán)境類別進行耐久性設計，裝飾裝修、附屬結構可以根據(jù)其使用性質(zhì)和結構特點，更換難易程度確定其使用年限。在空間受力作用較為集中的區(qū)段，應當按照空間結構綜合進行分析驗算，根據(jù)結構大小、地層條件等科學設置變形縫、后澆帶。

3.3 與河道交叉節(jié)點結構設計

綜合管廊在GL1+180處為寒溪內(nèi)河，河涌凈寬約20m，交角45°，河道一側為地然坡面，另一側片石擋墻，節(jié)點北側為現(xiàn)狀道路跨河橋梁，因橋梁標高不滿足桑茶快速路改造，需拆除后建造箱涵，箱涵南端位于綜合管廊線位上。該段地質(zhì)條件較差，從上至下為素填土、淤泥質(zhì)粉細砂、中砂層（鉆孔未穿透），管廊位于中砂層。在現(xiàn)場調(diào)查后推薦兩種方案，一是采用截面變換為圓形，兩端設轉換井后頂管施工；二是圍堰后灌注樁支護開挖。經(jīng)綜合比選，因轉換井設置復雜、場地條件限制、地質(zhì)條件差，設計選取支護開挖施工，基坑開挖深度8.5m，采用鋼筋混凝土灌注樁和超緩凝素混凝土樁的咬合樁形式，基坑內(nèi)水泥土攪拌樁格柵狀加固。

綜合管廊穿越河道時，小型河道一般可采用頂管施工或枯水期分幅明挖施工；徑流較大河道多采用頂管、沉管或盾構法施工。需根據(jù)管廊類型、大小，結合現(xiàn)場地質(zhì)情況、周邊環(huán)境條件、工程造價等綜合考慮選取。

3.4 人防的整合建設的結構設計

按城市建設規(guī)劃，綜合管廊需要與人防工程進行整合設計時，按照人防建設的相關規(guī)范標準，統(tǒng)籌地下空間和工程建設，設計時需根據(jù)空間布局做好平站轉換，綜合考慮消防分區(qū)、出口節(jié)點、通風實施等布置，以便于戰(zhàn)時能夠利用綜合管廊的已有設備。當區(qū)段綜合管廊考慮人民防空設計時，管廊應與地下人防設施劃分為不同的防護單元，管廊的結構設計、倉位布局等應滿足人防工程相關標準規(guī)范要求；當區(qū)段綜合管廊不考慮人民防空設計時，按照防護區(qū)內(nèi)與防護區(qū)外分別進行設計，銜接段按人防工程標準設計[3]。

4 結束語

城市地下管線是保障城市運行的重要基礎設施和“生命線”，綜合管廊與其他地下基礎設施進行一體化建設，不僅能夠充分利用地下空間，統(tǒng)籌考慮各結構的空間布局，減少重復開挖建設和對道路、綠化的破壞，減少對民眾出行影響，還能夠縮短施工工期，降低建造成本，地下空間結構的一體化的整合建設也將成為我國管廊建設的重點模式之一。在進行整合建設時，應堅持規(guī)劃引領、統(tǒng)籌建設的基本原則，合理安排時序、科學系統(tǒng)布局，以提高城市基礎設施建設的整體性、系統(tǒng)性。