東莞濱海灣新區(qū)東灣大道綜合管廊設(shè)計(jì)研究

李學(xué)松

（東莞濱海灣新區(qū)工程建設(shè)中心，廣東 東莞 523120）

1 項(xiàng)目概況

東灣大道綜合管廊與新建道路同步進(jìn)行，呈東西走向，西起于福海路，東至交椅灣大道，全線長(zhǎng)約3 700 m。根據(jù)《東莞市濱海灣新區(qū)市政專項(xiàng)規(guī)劃（2018—2035）》，東灣大道綜合管廊是濱海灣新區(qū)的干線綜合管廊，該管廊的走向和具體地理位置如圖1 所示。

圖1 綜合管廊規(guī)劃及本段綜合管廊位置

根據(jù)區(qū)域城市總體規(guī)劃，綜合管廊沿線兩側(cè)規(guī)劃有商業(yè)、居住、工業(yè)、科研用地、文化娛樂、綜合發(fā)展等功能用地，沿線地塊對(duì)市政管網(wǎng)的服務(wù)需求旺盛，綜合管廊建設(shè)具有較強(qiáng)必要性。結(jié)合新建道路契機(jī)，可同步實(shí)施綜合管廊。

2 綜合管廊總體設(shè)計(jì)

2.1 入廊管線

根據(jù)《東莞市濱海灣新區(qū)市政專項(xiàng)規(guī)劃（2018—2035）》，經(jīng)征詢管線單位意見，本次綜合管廊設(shè)計(jì)納入管線見表1。

表1 入廊管線種類及規(guī)模

2.2 標(biāo)準(zhǔn)斷面

根據(jù)入廊管線需求，結(jié)合《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50838—2015）[1]相關(guān)規(guī)定和要求，按照以下主要原則進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)斷面設(shè)計(jì)。

（1）應(yīng)分別設(shè)置獨(dú)立艙室用于敷設(shè)天然氣管道、熱力管道和110 kV 及以上電壓等級(jí)電力電纜；

（2）應(yīng)按照入廊管線的類別、規(guī)模及數(shù)量、安裝要求(轉(zhuǎn)彎半徑、操作空間)等因素確定綜合管廊內(nèi)部?jī)舾叨龋话阕钚≈狄丝刂圃?.4 m；

（3）綜合管廊內(nèi)部應(yīng)留有便于人員通行、物料運(yùn)輸?shù)耐ǖ?，?dāng)艙內(nèi)兩側(cè)敷設(shè)有管線時(shí)，通道凈寬最小值宜按1.0 m 進(jìn)行控制，當(dāng)艙內(nèi)單側(cè)敷設(shè)有管線時(shí)，通道凈寬最小值宜按0.9 m 進(jìn)行控制。

按照上述原則，結(jié)合不同段管線需求變化，按照經(jīng)濟(jì)性原則分段設(shè)計(jì)綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面，具體如圖2至圖4 所示。

圖2 綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面設(shè)計(jì)一（單位：mm）

圖3 綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面設(shè)計(jì)二（單位：mm）

圖4 綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面設(shè)計(jì)三(單位：mm）

2.3 道路下位置

綜合管廊設(shè)置在道路下的相對(duì)位置宜遵循以下原則：

（1）應(yīng)與道路橫斷面(坡度、設(shè)施帶等)、地下其余不入廊市政管線(排水管、路燈、智慧管等)和地下空間利用情況(軌道交通、地下連通道等)等相協(xié)調(diào)；

（2）干線型綜合管廊在道路的位置一般宜優(yōu)先選擇在機(jī)動(dòng)車道、綠化帶下。

為滿足綜合管廊使用需求，一般沿綜合管廊需要設(shè)置多種功能性節(jié)點(diǎn)和出地面口部，因此當(dāng)?shù)缆酚休^寬綠化帶時(shí)綜合管廊宜首先布置在綠化帶內(nèi)。本文綜合管廊工程所在道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面設(shè)計(jì)有12 m寬綠化帶，兩側(cè)各設(shè)計(jì)有2 個(gè)1.5 m 寬樹池。道路兩側(cè)1.5 m 寬樹池不具備綜合管廊出地面口部設(shè)計(jì)要求。

綜上分析，該次綜合管廊擬置于道路中央綠化帶內(nèi)，綜合管廊中心線同道路中心線，如圖5 所示（以四艙斷面為例）。

圖5 綜合管廊在道路下位置（單位：m）

相對(duì)于將綜合管廊置于道路兩側(cè)的方案，本設(shè)計(jì)方案具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）便于綜合管廊出地面功能性節(jié)點(diǎn)的布置和設(shè)計(jì)，后期方便對(duì)出地面口部的建筑景觀化設(shè)計(jì)進(jìn)行處理；

（2）該次道路紅線寬度達(dá)60 m，綜合管廊至于道路中央綠化帶內(nèi)，可以避免長(zhǎng)距離過路排管；

（3）綜合管廊至于道路中央綠化帶內(nèi)，可以有效避免綜合管廊功能性節(jié)點(diǎn)頂板局部（一般為地下兩層結(jié)構(gòu)）與道路結(jié)構(gòu)層的沖突，避免后期可能的沿綜合管廊邊線的道路縱向變形；

（4）綜合管廊至于道路中央綠化帶內(nèi)，為排水設(shè)計(jì)和其余零星管線敷設(shè)騰出了大量地下空間。

2.4 縱斷設(shè)計(jì)

綜合管廊相對(duì)于道路的埋深一般宜考慮以下因素：

（1）綜合管廊上部的綠化種植的覆土厚度有一定的要求方可以滿足綠化種植的覆土厚度要求，同時(shí)應(yīng)考慮為樹池和溢流井預(yù)留空間。由于綜合管廊沿線設(shè)置較多功能性節(jié)點(diǎn)，均為兩層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)頂板距地面的距離宜考慮預(yù)留，確保道路上綠化種植的連續(xù)性，避免對(duì)景觀造成影響，如圖6 所示。

圖6 綜合管廊沿線節(jié)點(diǎn)橫剖面(含夾層)（單位：m）

（2）結(jié)構(gòu)抗浮計(jì)算需要一定的覆土深度，一定厚度的覆土可以輔助結(jié)構(gòu)抗浮，減少混凝土用量。

（3）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。

（4）附屬設(shè)施如通風(fēng)口內(nèi)部人員操作及設(shè)備安裝空間的要求所需要的空間。

綜合上述因素，本文綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)段頂板埋深取3.0 m。

考慮廊內(nèi)排水需要，綜合管廊縱向坡度不應(yīng)小于0.2%，設(shè)計(jì)上綜合管廊縱斷一般隨道路縱斷，綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)段相對(duì)埋深保持不變。沿線遇豎向障礙物需要用倒虹方式避讓時(shí)，縱向坡度一般不宜大于25%，坡度在10%～25%之間，應(yīng)在人員通道部位設(shè)置防滑地坪或臺(tái)階。在艙室的每個(gè)防火分區(qū)最低點(diǎn)設(shè)置集水坑，收集綜合管廊內(nèi)積水，通過排水設(shè)計(jì)排至廊外市政排水系統(tǒng)。

2.5 平面系統(tǒng)及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

綜合管廊系統(tǒng)平面布置主要考慮以下兩個(gè)因素：一是綜合管廊日常安全運(yùn)營(yíng)維護(hù)的需求；二是綜合管廊服務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)。

為滿足綜合管廊日常安全運(yùn)營(yíng)維護(hù)的需求，總體設(shè)計(jì)主要解決綜合管廊通風(fēng)區(qū)間、防火分區(qū)、逃生間距、吊裝口間距、分變電所、控制中心連接通道的布置。

一般規(guī)范要求：

（1）對(duì)于有天然氣管道和10 kV 及以上電壓等級(jí)電纜入廊的艙室，應(yīng)采用耐火極限不低于3.0 h 的防火耐燃?jí)w進(jìn)行隔斷，最大間距按200 m 進(jìn)行控制。防火隔斷處應(yīng)安裝防火門，耐火極限不應(yīng)低于防火隔斷。

（2）綜合管廊逃生口的設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定：a.有10 kV 及以上電壓等級(jí)電纜入廊敷設(shè)的艙室，最大逃生口間距宜按200 m 控制。

b.有天然氣管道入廊敷設(shè)的艙室，最大逃生口間距宜按200 m 控制。

c.有熱力管道入廊敷設(shè)的艙室，最大逃生口間距宜按400 m 控制。當(dāng)熱力管道內(nèi)為蒸汽介質(zhì)時(shí)，最大逃生口間距應(yīng)嚴(yán)格按照100 m 進(jìn)行控制設(shè)計(jì)。

d.當(dāng)逃生口為正方形時(shí)，內(nèi)凈尺寸不應(yīng)小于1.0 m×1.0 m，當(dāng)為圓形時(shí)，內(nèi)徑不應(yīng)小于1.0 m 。

（3）綜合管廊沿線應(yīng)設(shè)施吊裝口，最大間距宜按400 m 進(jìn)行設(shè)計(jì)控制。

根據(jù)通風(fēng)專業(yè)要求，并考慮綜合管廊出地面口部數(shù)量，本次綜合管廊通風(fēng)區(qū)間按不大于400 m 設(shè)計(jì)，綜合管廊通風(fēng)節(jié)點(diǎn)的平面布置間距以此為依據(jù)，并考慮出地面口部與道路的關(guān)系間距做適當(dāng)調(diào)整。本次綜合管廊工程通風(fēng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)兼顧管線（道）以及設(shè)備的吊裝功能，因此吊裝口間距與通風(fēng)區(qū)間長(zhǎng)度一致。通風(fēng)節(jié)點(diǎn)設(shè)人員逃生口，亦可為日常臨時(shí)的人員出入口，如圖7 所示。

圖7 綜合管廊通風(fēng)口設(shè)計(jì)

對(duì)于本次綜合管廊的綜合艙、高壓電力艙和燃?xì)馀?，根?jù)規(guī)范要求，在通風(fēng)區(qū)間內(nèi)按不大于200 m間距設(shè)置防火分隔，防火分隔耐火極限不應(yīng)低于3.0 h，防火分隔處設(shè)甲級(jí)防火門。正常使用情況下，通風(fēng)區(qū)間兩端（通風(fēng)節(jié)點(diǎn)處）防火門處常閉狀態(tài)，通風(fēng)區(qū)間中部防火分隔處防火門為常開狀態(tài)，火災(zāi)事故下，防火門可電控關(guān)閉。

如圖8 所示，綜合管廊附屬系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括電氣、自控、消防排水、通風(fēng)、建筑?？傮w按按通風(fēng)區(qū)間不大于400 m，消防分區(qū)不大于200 m 為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)電氣專業(yè)需求，本次綜合管廊沿線共設(shè)3 個(gè)分變所，每個(gè)分變電所分別可服務(wù)兩側(cè)4 個(gè)防火分區(qū)。

圖8 綜合管廊附屬系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為滿足綜合管廊服務(wù)地塊的功能的實(shí)現(xiàn)，總體設(shè)計(jì)主要解決管線分支口的布置。綜合管廊市政管線服務(wù)（引出）通過沿線設(shè)置的管線分支口實(shí)現(xiàn)，主要分為兩類，第一類是沿線相交路口的管線分支口，主要起到綜合管廊內(nèi)管線與相交道路下管線相連接的作用；第二類是路口間的管線分支口，主要起到綜合管廊內(nèi)管線引出至道路邊服務(wù)地塊的作用。

本工程管線分支口布置原則如下：（1）路口處根據(jù)已設(shè)計(jì)相交道路或規(guī)劃相交道路管線資料布置管線分支口，分支口管線引出順序與相交道路下管線布置對(duì)應(yīng)，避免引出后再次交叉；（2）路口間距大于200 m 時(shí)，在路口間布置管線分支口，路口間管線分支口按間距不大于200 m 控制；（3）在特別需求處，設(shè)管線分支口，用于管線接入，如供熱站、匯聚機(jī)房等市政設(shè)施處。

設(shè)計(jì)圖如圖9 所示，管線引出口出設(shè)過路排管，采用鋼筋混凝土包封，鋼筋混凝土包封頂按相對(duì)標(biāo)高-1.300 m 控制，底標(biāo)高按相對(duì)-2.600 m 控制。東灣大道沿線排水管頂標(biāo)高-3.000 m，管線引出過路排管標(biāo)高與排水管線不沖突。

圖9 管線分支口設(shè)計(jì)

綜合管廊總體平面布置典型段三維示意如圖10所示。

圖10 綜合管廊總體平面布置典型段三維示意

3 地基處理與基坑設(shè)計(jì)

本次綜合管廊工程與道路新建工程同步實(shí)施，綜合管廊地基處理及基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案均與道路新建工程統(tǒng)籌，最大限度降低造價(jià)。

擬建工程場(chǎng)地淺層分布的土層主要為填土、可塑狀黏性土、砂性土，雜填土、淤泥未經(jīng)處理不宜作為道路天然地基持力層。且淤泥較厚，道路路基承載力要求不小于120 kPa，因此路基處理擬考慮施工周期較短、強(qiáng)度較高的素混凝土樁處理，素混凝土樁需穿透軟土進(jìn)入穩(wěn)定持力層，樁間距采用2.2 m，正方形布置。

綜合管廊基坑開挖深度7.3 m，坐落于流塑狀的淤泥中，設(shè)置2～4 個(gè)艙室，結(jié)構(gòu)寬6.3～12 m，要求承載力不小于120 kPa，經(jīng)比選，本工程地基處理選用D500CFG 樁地基處理方案，與道路處理工法一致，易于二者協(xié)調(diào)變形和協(xié)同施工，間距采用2 000 mm×2 000 mm 正方形布置，平均樁長(zhǎng)15 m，穿透淤泥質(zhì)土層進(jìn)入持力層不小于1.5 m，如圖11 所示。

圖11 綜合管廊地基處理設(shè)計(jì)縱剖圖（單位：mm）

地基處理有利于控制綜合管廊工后及使用階段的不均勻沉降，防止變形縫處損傷漏水，對(duì)提高綜合管廊使用階段品質(zhì)具有重要意義。

為降低工程造價(jià)，統(tǒng)籌道路建設(shè)與綜合管廊施工，結(jié)合道路部分換填土，有效降低基坑深度約1.5 m左右，場(chǎng)地整平后，標(biāo)準(zhǔn)段綜合管廊基坑開挖深度約6.0 m 左右，基坑開挖范圍內(nèi)土層主要是雜填土和淤泥，場(chǎng)地周邊環(huán)境較簡(jiǎn)單。

根據(jù)施工組織，為考慮坑外土體加強(qiáng)對(duì)基坑的有利作用，先施工道路路幅范圍內(nèi)的地基處理樁，后施工圍護(hù)樁和坑底加固樁并進(jìn)行基坑開挖施工?；娱_挖深度不超過7m 范圍采用拉森鋼板樁支護(hù)，鋼板樁穿透軟土進(jìn)入黏土層，平均樁長(zhǎng)18～21 m，坑底被動(dòng)土體采用攪拌樁進(jìn)行裙邊加固處理，提高基坑整體穩(wěn)定性、抗變形能力等，如圖12 所示。

圖12 綜合管廊基坑圍護(hù)及地基處理設(shè)計(jì)剖面圖（單位：mm）

4 安全韌性設(shè)計(jì)

綜合管廊是城市生命線工程，安全等級(jí)為一級(jí)，因此需進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施防災(zāi)減災(zāi)及安全韌性設(shè)計(jì)，主要包括抗震安全和防雨水倒灌，概述如下。

按照2011 年住建部頒布的《市政公用設(shè)施抗震設(shè)防專項(xiàng)論證技術(shù)要點(diǎn)（地下工程篇）》及《地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51336—2018）[2]，本次綜合管廊的抗震性能要求分成下列四個(gè)等級(jí)：

I 級(jí)性能要求：綜合管廊處于正常使用狀態(tài)，從抗震分析角度，廊體結(jié)構(gòu)可視為線彈性體系。在預(yù)期（多遇）的地震動(dòng)作用下，結(jié)構(gòu)一般不受損壞。

II 級(jí)性能要求：廊體結(jié)構(gòu)整體處于彈性工作階段，在預(yù)期（多遇）的地震動(dòng)作用下，廊體結(jié)構(gòu)僅有局部的輕微損傷且應(yīng)保證可快速修復(fù)后正常使用。

III 級(jí)性能要求：廊體結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性工作階段，在預(yù)期（偶遇）的地震動(dòng)作用下，廊體結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的非彈性變形，但應(yīng)控制在可修復(fù)的范圍內(nèi)。

IV 級(jí)性能要求：廊體結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性工作階段，在預(yù)期(罕遇)的地震動(dòng)作用下，廊體結(jié)構(gòu)可發(fā)生較大塑性變形，但應(yīng)不發(fā)生倒塌。

按照上述評(píng)價(jià)方法，采用三維建模，按照位移法計(jì)算理論，對(duì)本次綜合管廊斷面進(jìn)行初步抗震性能評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示，本次綜合管廊工程滿足抗震性能要求，計(jì)算結(jié)果如下圖13 至圖14 所示（以三艙為例）。

圖13 多遇地震下綜合管廊橫斷面反應(yīng)

圖14 偶遇地震下綜合管廊橫斷面反應(yīng)

圖15 罕遇地震下綜合管廊橫斷面反應(yīng)

本次綜合管廊置于道路中央綠化帶內(nèi)，綠化帶內(nèi)均設(shè)計(jì)有綠化景觀（堆土高出周邊路面）。綜合管廊沿線敞開口部主要為通風(fēng)口，設(shè)計(jì)通風(fēng)口高出周邊地面600 mm,考慮綠化堆土，口部高出地面至少在800～1 000 mm，可以滿足防雨水倒灌要求。

5 結(jié)語(yǔ)

本綜合管廊工程結(jié)合道路新建工程同步實(shí)施，設(shè)計(jì)過程中與道路總體設(shè)計(jì)、管線規(guī)劃需求、路基處理與基坑設(shè)計(jì)等各方協(xié)調(diào)中均遇到了不少難題，但最終均通過精細(xì)化的設(shè)計(jì)予以統(tǒng)籌，最終實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目落地，為后續(xù)新區(qū)發(fā)展奠定了良好的市政供給基礎(chǔ)。

在平縱橫設(shè)計(jì)優(yōu)化、基坑與地基設(shè)計(jì)處理、綜合管廊安全韌性等各方面的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下。

（1）作為線性工程，本次綜合管廊工程根據(jù)沿線入廊管線需求變化，優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)橫斷面設(shè)計(jì)，分段進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)與合理之目的；

（2）對(duì)綜合管廊置于道路下不同位置進(jìn)行比較，最終選擇綜合管廊布置在中央綠化帶方案，減少對(duì)道路工程影響，同時(shí)便于出地面口部的景觀化處理與消隱；

（3）基于場(chǎng)地地質(zhì)條件，結(jié)合道路新建工程，統(tǒng)籌道路與綜合管廊地基處理、協(xié)調(diào)道路表層土換填與綜合管廊基坑開挖深度，達(dá)到方案設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理、施工作業(yè)方便可行；

（4）重視工程減災(zāi)與防災(zāi)設(shè)計(jì)，對(duì)綜合管廊結(jié)構(gòu)抗震、廊體防雨水倒灌等安全韌性要求進(jìn)行了相應(yīng)設(shè)計(jì)。