王彥祥 竇榮舟 顏炳魁

(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300051)

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談綜合管廊的設(shè)計(jì)優(yōu)化

王彥祥 竇榮舟 顏炳魁

(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300051)

以海榆東線綜合管廊設(shè)計(jì)為例，從防火分區(qū)劃分、排水區(qū)間設(shè)計(jì)、支墩布置、專業(yè)配合等方面，闡述了綜合管廊的優(yōu)化設(shè)計(jì)措施，并提出了應(yīng)用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)綜合管廊的建議，從而提高綜合管廊的設(shè)計(jì)水平。

綜合管廊，防火分區(qū)，管廊支墩，BIM

0 引言

海榆東線綜合管廊結(jié)合市政道路改造工程實(shí)施，工程涵蓋道路、橋梁(涵)、給排水、照明、綠化和管廊工程。

管廊總長度為7 669.4 m，寬5.45 m，高5 m(凈寬4.55 m，凈高4.0 m)，人行通道凈寬為1.0 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。綜合管廊設(shè)置監(jiān)控中心，通過連通管廊與控制中心連接。

本工程采用單艙形式，廊內(nèi)設(shè)有給水管(DN400)，中水管(DN400)，水廠連通管(DN800)，電力(24回10 kV，12回110 kV)，通信(24孔)，管廊斷面見圖1。

管廊兩側(cè)內(nèi)壁預(yù)埋鋼板，用于廊內(nèi)管線支架安裝。管廊底板、頂板和側(cè)壁厚度均為450 mm，交叉口、出線口和端部井等處根據(jù)埋深、抗浮計(jì)算等確定壁厚。

1 綜合管廊內(nèi)防火分區(qū)劃分與排水區(qū)間設(shè)計(jì)

本工程采用超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)，管廊內(nèi)產(chǎn)生積水的原因主要包括管道維修的放空、水管的泄漏、管廊滲水，投料口處的漏水[1]。管廊的排水未考慮管道爆管或消防情況下的排水要求。

根據(jù)GB 50838—2015城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范7.1.6規(guī)定，容納電力電纜的艙室不超過200 m設(shè)置一道防火墻，防火墻采用甲級(jí)防火門，管線穿越防火墻隔斷部位應(yīng)采用阻火包等防火封堵措施進(jìn)行嚴(yán)密封堵。

結(jié)合GB 50016—2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范6.1.5規(guī)定，防火墻上不應(yīng)開設(shè)門、窗、洞口，確需開設(shè)時(shí)，應(yīng)設(shè)置不可開啟或火災(zāi)時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉的甲級(jí)防火門、窗。可燃?xì)怏w和甲、乙、丙類液體的管道嚴(yán)禁穿過防火墻，防火墻不應(yīng)設(shè)置排氣道。

防火墻的作用在于阻止火勢(shì)蔓延，同時(shí)隔斷氣體的對(duì)流，建議管道穿越防火墻時(shí)設(shè)置穿墻套管，專業(yè)管道實(shí)施前套管內(nèi)填充防火材料。因而，管廊內(nèi)的排水明溝不應(yīng)穿越防火墻，一方面防止輕質(zhì)可燃液體在發(fā)生火災(zāi)時(shí)經(jīng)排水明溝破壞防火分區(qū)，另一方面隔斷有毒有害氣體的外逸。

GB 50838—2015城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范7.6.2規(guī)定，綜合管廊排水區(qū)間長度不宜超過200 m。綜合管廊的排水區(qū)間可結(jié)合消防分區(qū)設(shè)置，以防火墻為界，每個(gè)防火分區(qū)設(shè)置排水集水坑，通過潛污泵將污水排入雨水管網(wǎng)。水坑可根據(jù)節(jié)點(diǎn)的下沉段設(shè)計(jì)，盡量減少排水區(qū)間內(nèi)的集水坑數(shù)量。

2 管廊支墩的優(yōu)化及布置

本工程廊內(nèi)壓力管道直徑較大，在中水管及水廠連通管下方設(shè)置支墩，支墩間距為6 m，走道寬度為1 m。支墩布置較為常見的方式有對(duì)齊布置與錯(cuò)開布置方式。

當(dāng)采用支墩對(duì)齊布置方式時(shí)，如圖2所示，由于支墩為實(shí)體，支墩之間的距離決定通行凈距，設(shè)備或者管材通過支墩處時(shí)，無法有效利用管道下部的空間，同時(shí)支墩兩側(cè)的預(yù)留預(yù)埋也會(huì)減少走道寬度，該情況在管廊的下沉段和轉(zhuǎn)彎處更為明顯。

將支墩位置相互錯(cuò)開后，如圖3所示，兩支墩之間距離越遠(yuǎn)，支墩處可利用的空間越大，經(jīng)過支墩處時(shí)，通過利用管道下部空間，有效的保證人員與物資的通行。同時(shí)，在保證管道穩(wěn)定的前提下，優(yōu)化支墩尺寸也有利于廊內(nèi)通行。

3 設(shè)計(jì)組合的優(yōu)化

本工程綜合管廊設(shè)計(jì)包括：橫斷面、縱斷面、節(jié)點(diǎn)(投料口、通風(fēng)口、逃生孔)、廊內(nèi)管線出線、通風(fēng)消防、電氣自控等[2]。管廊的覆土深度應(yīng)根據(jù)地下設(shè)施豎向綜合規(guī)劃、道路施工、綠化種植及設(shè)計(jì)凍深等因素確定[3]。

設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合綜合橫斷面圖的管線路由，各管線設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行綜合，調(diào)整平面位置并優(yōu)化縱斷高程，控制管道的安全距離，避免管道之間的交叉碰撞。

目前設(shè)計(jì)單位多以專業(yè)細(xì)分方式為主，如表1所示。各設(shè)計(jì)人負(fù)責(zé)工程的某一專業(yè)，該工作方式在管線綜合的過程中，存在反復(fù)修改設(shè)計(jì)的可能性，分析如下：

考慮到電力規(guī)劃和用戶需求，綜合管廊設(shè)置電力出線口，電力管線出線處，各工藝管線不宜設(shè)置檢查井。同樣，管廊的節(jié)點(diǎn)位置不宜出現(xiàn)各工藝管線的檢查井。

為保證管線綜合，本工程管廊覆土不小于2.5 m，一般位于雨污水預(yù)埋管道下方[3]，管廊的地基處理、基坑支護(hù)和降排水的費(fèi)用與其埋深呈正相關(guān)，在保證抗浮的前提下，管廊埋深宜淺，同時(shí)管廊內(nèi)主要為壓力流管道，基于壓力流避讓重力流的原則，管廊埋深受制于雨污水管道底標(biāo)高。

該過程中如果出現(xiàn)雨污水管預(yù)埋加深的情況，管線綜合高程變化如圖4所示。

管線綜合時(shí)，專業(yè)之間提資關(guān)系見圖5。

從圖5中可以看出，給排水管線的調(diào)整導(dǎo)致管廊埋深變動(dòng)，從而導(dǎo)致電力出線的埋深和高度變化，是設(shè)計(jì)變動(dòng)的主要原因。各專業(yè)的反復(fù)提資，也會(huì)導(dǎo)致專業(yè)之間設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不同步，從而導(dǎo)致大量的時(shí)間花費(fèi)在圖紙校核上。

基于上述考慮，筆者提出設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，即區(qū)段設(shè)計(jì)方式。

分析表1中各專業(yè)之間的關(guān)系，可以判斷出，給排水專業(yè)與綜合管廊關(guān)系最為密切，雨污水管線的平縱調(diào)整對(duì)于其他專業(yè)影響較小，同樣，管廊內(nèi)的通風(fēng)及消防受雨污水管道影響較小，綜合管廊可簡化為大口徑的重力流管道。工藝專業(yè)可以同步進(jìn)行給排水和綜合管廊的出線設(shè)計(jì)，如圖6所示，避免各專業(yè)之間數(shù)據(jù)不同步的現(xiàn)象，提高設(shè)計(jì)契合度。綜合管廊可結(jié)合排水工程的分

區(qū)分成若干段，有效的化整為零，降低工作量的同時(shí)又能保證設(shè)計(jì)進(jìn)度和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

表1 專業(yè)組合優(yōu)化

4 新技術(shù)在綜合管廊設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

通過實(shí)景建模技術(shù)，可以快速建立項(xiàng)目所在地的三維地理模型，高精度的模型可以為各專業(yè)所用，及時(shí)了解項(xiàng)目信息；通過地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)獲取地下管線的埋深、走向及種類；利用地勘成果建立三維地質(zhì)模型。依托通用環(huán)境平臺(tái)，將上述成果結(jié)合，構(gòu)建建筑信息模型(BIM)[4]，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合管廊的建模，可以實(shí)時(shí)的進(jìn)行管線碰撞模擬以及限高仿真優(yōu)化，有效的降低圖紙錯(cuò)誤。

5 結(jié)論及建議

1)管廊內(nèi)排水區(qū)間宜結(jié)合防火分區(qū)設(shè)置，排水明溝不應(yīng)穿越防火墻；

2)管道支墩錯(cuò)開布置可以利用管道下部空間，提高通行凈距，有利于人員及物資的通行；

3)給排水專業(yè)與綜合管廊結(jié)合最為密切，采用區(qū)段設(shè)計(jì)，通過工藝專業(yè)統(tǒng)一進(jìn)行給排水和管廊出線設(shè)計(jì)，可以有效的加快設(shè)計(jì)進(jìn)度，保證數(shù)據(jù)的同步性，避免專業(yè)低效結(jié)合的狀況；

4)BIM在綜合管廊中的應(yīng)用可以直觀的優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有較好的前景。

[1] 楊愛良,方金瑜,舒 望，等.綜合管廊防水施工要點(diǎn)技術(shù)綜述[J].新型建筑材料,2016，43(2):71-73.

[2] 于 丹,連小英,李曉東,等.青島市華貫路綜合管廊的設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].給水排水,2013,39(5):102-105.

[3] 屈 凱,張秀華,呂 彥，等.綜合管廊與排水管網(wǎng)豎向沖突的解決方案[A].2012城市地下空間開發(fā)利用學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C].2012:248-253.

[4] 謝 非.建造信息化城市生命線——橫琴市政綜合管廊BIM技術(shù)應(yīng)用[J].安裝,2015(11):25-26,59.

Discussion on the design optimization of comprehensive pipe rack

Wang Yanxiang Dou Rongzhou Yan Bingkui

(Tianjin Municipal Engineering Design Institute, Tianjin 300051, China)

Taking Haiyu eastern line comprehensive pipe rack design as an example, from the fire partition, drainage interval design, piers layout, professional cooperation and other aspects, this paper elaborated the optimization design measures of comprehensive pipe rack, and put forward the advice application of BIM technology designed comprehensive pipe rack, so as to improve the design level of comprehensive pipe rack.

comprehensive pipe rack, fire partition, pipe rack pier, BIM

1009-6825(2016)12-0118-02

2016-02-17

王彥祥(1988- )，男，助理工程師； 竇榮舟(1988- )，男，助理工程師； 顏炳魁(1981- )，男，高級(jí)工程師

TU990.02

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