肖澤榮

(福州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 福建福州 350001)

瑯岐環(huán)島路二期地下綜合管廊工程設(shè)計(jì)分析

肖澤榮

(福州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 福建福州 350001)

結(jié)合福州市瑯岐環(huán)島路二期地下綜合管廊工程，闡述了綜合管廊的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，詳細(xì)介紹了管廊的工藝設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工方法，并闡述若干設(shè)計(jì)體會(huì)：一是對(duì)于軟土地基上建設(shè)綜合管廊，建議管廊結(jié)構(gòu)基底與道路路基處理形式盡量一致；二是利用頂管穿越河道，應(yīng)足夠重視頂管節(jié)段之間以及頂管與沉井之間的防水設(shè)計(jì)；三是設(shè)計(jì)軟土路基上的綜合管廊應(yīng)考慮路基施工對(duì)綜合管廊的影響。

綜合管廊；工藝設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；施工方法

0 引言

由于傳統(tǒng)直埋式管線占用道路的地下空間較多，管線的敷設(shè)往往又不能和道路的建設(shè)同步，道路建成后的管線增容擴(kuò)容不但造成了“拉鏈路”現(xiàn)象，而且常導(dǎo)致管線事故頻發(fā)[1]。為提升管線建設(shè)水平，保障市政管線的安全運(yùn)行，有必要采用新的管線敷設(shè)方式-綜合管廊。綜合管廊是指城市地下建造一個(gè)隧道空間，將電力、通信和給排水等市政管線集于一體，并設(shè)有專門的投料口，管線分支口和完善的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)和統(tǒng)一管理[2]。

瑯岐環(huán)島路二期地下綜合管廊是福州市第一條綜合管廊，筆者參與其設(shè)計(jì)和施工現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)，回顧分析該項(xiàng)目工程，旨在為類似工程的設(shè)計(jì)人員提供借鑒。

1 項(xiàng)目背景

瑯岐島規(guī)劃為以生態(tài)旅游度假、健康養(yǎng)生、智慧創(chuàng)意、休閑宜居等綜合服務(wù)為主體的生態(tài)旅游島，其市政管線建設(shè)應(yīng)能有力支撐該區(qū)域未來(lái)的發(fā)展，建設(shè)綜合管廊不僅能使瑯岐島的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上一個(gè)新臺(tái)階，同時(shí)其本身作為一種較新型的市政基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)志，能夠促進(jìn)瑯岐島的整體城市發(fā)展，引領(lǐng)瑯岐島開發(fā)的新方向，也是瑯岐島市政管線建設(shè)的新趨勢(shì)、新方向。

根據(jù)瑯岐島綜合管廊專項(xiàng)規(guī)劃，瑯岐島綜合管廊分為干線綜合管廊和支線管廊，其中干線管廊沿著瑯岐環(huán)島路西北段、東段及雁行江主干路布置，規(guī)劃長(zhǎng)度約18.9km。本次修建的瑯岐環(huán)島路二期綜合管廊位于瑯岐島西側(cè)，全長(zhǎng)約3.9km。

圖1 瑯岐島綜合管廊規(guī)劃

2 綜合管廊工藝設(shè)計(jì)

2.1納入綜合管廊的管線

瑯岐島地形平坦，環(huán)島路的道路縱坡較緩，若將雨污水納入綜合管廊內(nèi)，管廊則需設(shè)置一定的縱坡，以滿足雨污水管的輸送要求，這樣勢(shì)必增加綜合管廊的埋置深度，最后將增加管廊的施工難度及工程造價(jià)，因此雨污水管不考慮納入本次設(shè)計(jì)的綜合管廊。另外，根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》，燃?xì)夤苓M(jìn)入綜合管廊必須分倉(cāng)設(shè)置，為了降低工程造價(jià)，燃?xì)夤艿酪膊豢紤]納入管廊。本次設(shè)計(jì)的綜合管廊僅將給水管、電力、通信、中水管納入廊內(nèi)，燃?xì)?、雨水、污水管道直埋于路下。管廊?nèi)管線如表1所示。

表1 綜合管廊內(nèi)管線種類一覽表

2.2綜合管廊的管位布置

干線綜合管廊一般布置在道路中央綠化帶內(nèi)，但根據(jù)瑯岐島用地規(guī)劃，環(huán)島路二期的管線需求主要集中在道路的西側(cè)，若將綜合管廊布置在道路中央綠化帶內(nèi)，則需要設(shè)置大量的橫穿管溝，容易造成路面不均勻沉降和工程造價(jià)的增加，因此，該工程的綜合管廊布置在道路西側(cè)的非機(jī)動(dòng)車道下。管廊管位布置如圖2所示。

圖2 管廊管位布置圖(單位：m)

2.3綜合管廊的橫斷面布置圖

綜合管廊除了安裝管道位置外，還需預(yù)留寬度不小于1. 0m的維修通行通道。根據(jù)管線需求、設(shè)備安裝、檢修和巡查需要，本次設(shè)計(jì)的綜合管廊西側(cè)為電力倉(cāng)，放置電力纜線，凈寬高尺寸為1800mm×2500mm，東側(cè)為綜合倉(cāng)，放置給水管、中水管和通信管，凈寬高尺寸為3100mm×2500mm，管廊頂、底板厚為350mm，側(cè)墻及中隔墻厚為300mm，外形結(jié)構(gòu)尺寸為5800mm×3200mm。管廊橫斷面布置如圖3所示。

2.4綜合管廊的豎向及排水設(shè)計(jì)

綜合管廊的縱坡基本與道路縱坡一致，按最小0.3%的排水縱坡設(shè)計(jì)，管廊遇到橋梁、涵洞等障礙物時(shí)，采用頂管穿越，管廊通過(guò)設(shè)置沉井與頂管連接。在管廊內(nèi)的低點(diǎn)設(shè)置排水集水槽，內(nèi)設(shè)排水潛水泵，以排除積水槽內(nèi)的積水。在排水潛水泵出水管上安裝同口徑小阻力柔性橡膠圈、止回閥和檢修手動(dòng)蝶閥，排水出水管出管廊后就近排入城市道路雨水系統(tǒng)。排水潛水泵具有自動(dòng)啟停功能，排水泵的啟停由設(shè)于集水坑內(nèi)的液位繼電器控制，高液位開泵，低液位停泵，超高液位報(bào)警。

2.5綜合管廊的投料口設(shè)計(jì)

投料口是管廊內(nèi)的管線進(jìn)料通道，同時(shí)兼做逃生井。為減少綜合管廊外露部分對(duì)景觀的影響，投料口設(shè)置在側(cè)分隔帶內(nèi)，露出地面部分的高度為400mm，上蓋不銹鋼蓋板，設(shè)置防止從外側(cè)入侵設(shè)施，投料口尺寸為1200mm×700mm，其構(gòu)造如圖4所示。

圖4 管廊投料口構(gòu)造圖(單位：mm)

2.6綜合管廊穿河的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目的綜合管廊全長(zhǎng)約2.9km，沿線與4條規(guī)劃河道相交，規(guī)劃河底標(biāo)高約1.5m(羅零高程)。管廊穿越河道可以采用管廊結(jié)構(gòu)直接穿越或者采用頂管穿越，該項(xiàng)目若采用管廊直接穿越河底，考慮抗浮及結(jié)構(gòu)頂覆土厚度，管廊結(jié)構(gòu)底標(biāo)高達(dá)到-5.0以下，基坑的開挖深度將超過(guò)11m，施工難度極大，且造價(jià)高，因此該項(xiàng)目的綜合管廊穿越河底均采用頂管穿越，在河道兩側(cè)分別設(shè)置一個(gè)沉井與管廊銜接，該節(jié)點(diǎn)構(gòu)造如圖5所示。

圖5 管廊穿越河道的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造(單位：mm)

2.7綜合管廊的消防設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目的綜合管廊內(nèi)設(shè)置防火分區(qū)，每隔200m設(shè)置防火墻，其中東西兩倉(cāng)分為兩個(gè)防火分區(qū)，全線共設(shè)置20個(gè)防火分區(qū)，同時(shí)在東西兩個(gè)倉(cāng)之間設(shè)置連通通道，并設(shè)置防火門。每個(gè)防火分區(qū)單獨(dú)設(shè)置通風(fēng)排煙系統(tǒng)，通風(fēng)分區(qū)之間的防火門采用常閉式防火門。電纜倉(cāng)采用超細(xì)干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)。管廊標(biāo)準(zhǔn)防火區(qū)間消防平面布置如圖6所示。

圖6 管廊標(biāo)準(zhǔn)防火區(qū)間消防平面布置(單位：mm)

利用設(shè)于中控室及管廊內(nèi)的火災(zāi)報(bào)警控制器、聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備進(jìn)行消防自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制，火災(zāi)報(bào)警控制器通過(guò)耐火光纜聯(lián)網(wǎng)。聯(lián)動(dòng)控制柜在接收?qǐng)?bào)警控制器報(bào)警信號(hào)后，切斷相關(guān)部位的非消防電源，接通火災(zāi)應(yīng)急照明燈和疏散燈。其中電力倉(cāng)，關(guān)閉相關(guān)部位的風(fēng)機(jī)和防火閥并接受其反饋信號(hào)，啟動(dòng)干粉滅火裝置并接受其反饋信號(hào)，干粉滅火完成后啟動(dòng)風(fēng)機(jī)和防火閥通風(fēng)，對(duì)于綜合倉(cāng)，關(guān)閉相關(guān)部位的風(fēng)機(jī)和防火閥并接受其反饋信號(hào)，隔絕滅火完成后開啟風(fēng)機(jī)和防火閥通風(fēng)。

3 綜合管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工方法

3.1綜合管廊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目的綜合管廊采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為適應(yīng)地基變形，減少不均勻沉降和混凝土收縮裂縫，結(jié)構(gòu)沿縱向不超過(guò)30m設(shè)置一道變形縫。管廊結(jié)構(gòu)按彈性地基上的閉合框架模型計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，據(jù)此進(jìn)行結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計(jì)和配筋設(shè)計(jì)。頂?shù)装寮皞?cè)墻均按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算。結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)考慮結(jié)構(gòu)及設(shè)備自重、管溝內(nèi)部管線自重、土壓力、地下水壓力、地下水浮力、汽車荷載以及其它地面活荷載，閉合框架的計(jì)算模型及彎矩包絡(luò)圖如圖7～圖8所示。

圖7 閉合框架計(jì)算模型(單位：kPa)

圖8 基本組合下的閉合框架彎矩包絡(luò)圖(單位：kN·m)

3.2綜合管廊的施工方法

考慮到該項(xiàng)目管廊結(jié)構(gòu)的出線口、投料口及下穿河道與沉井連接等節(jié)點(diǎn)較多，綜合地質(zhì)條件、施工工期、工程造價(jià)及施工難度等因素，最終認(rèn)為該管廊結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆施工。管廊的基坑深度約6m，由于管廊基本位于淤泥段，無(wú)放坡開挖條件，因此采用“鋼板樁+鋼管內(nèi)支撐”支護(hù)。鋼板樁既起圍護(hù)作用，同時(shí)可以起止水作用。鋼板樁采用U形鋼板樁，長(zhǎng)度一般為12m，臨近建筑物段樁長(zhǎng)為15m。鋼管支撐采用Φ351×16mm鋼管，基坑支護(hù)施工空間按1m考慮。標(biāo)準(zhǔn)斷面支護(hù)如圖9所示。

圖9 標(biāo)準(zhǔn)斷面支護(hù)圖(單位：mm)

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)瑯岐環(huán)島路二期地下綜合管廊的設(shè)計(jì)和施工現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)，筆者有以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)體會(huì)：

(1)該項(xiàng)目綜合管廊與道路路基基底均采用土體換填的軟基處理方式，管廊建成至今已有兩年多，管廊與路基之間未形成不均勻沉降，因此對(duì)于軟土地基上建設(shè)綜合管廊，建議管廊結(jié)構(gòu)基底與道路路基的軟基處理形式盡量一致，避免管廊與路基的沉降不一致而導(dǎo)致路面塌陷。

(2)在管廊下穿河道段，為了減少開挖深度，降低施工難度，利用了頂管穿越河道，管廊結(jié)構(gòu)通過(guò)沉井與頂管連接，但由于頂管節(jié)段之間以及頂管與沉井之間的防水設(shè)計(jì)未引起足夠重視，導(dǎo)致施工后不久出現(xiàn)了漏水現(xiàn)象，因此在今后的類似工程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)以上位置的防水設(shè)計(jì)。

(3)由于管廊結(jié)構(gòu)和道路路基施工交叉進(jìn)行，在路基壓實(shí)過(guò)程中，已施工完的管廊結(jié)構(gòu)發(fā)生了偏移現(xiàn)象，后通過(guò)計(jì)算分析，發(fā)現(xiàn)是路基壓實(shí)過(guò)程中，路基及管廊結(jié)構(gòu)底的軟土產(chǎn)生了整體擾動(dòng)，導(dǎo)致管廊偏移，因此對(duì)于軟土路基上的綜合管廊，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮路基施工對(duì)綜合管廊的影響。

綜合管廊作為新型的集約化、科學(xué)化和綜合化的市政管線敷設(shè)方式及城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)模式，是城市建設(shè)發(fā)展之路的必然選擇。瑯岐環(huán)島路二期的地下綜合管廊，作為福州市建設(shè)的第一條綜合管廊，它的建成將為福州市下一步的綜合管廊全面建設(shè)提供示范作用。

[1] GB 50838-2015 城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范[S].2015.

[2] 王恒棟，薛偉辰. 綜合管廊工程理論與實(shí)踐[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.

AnalysisthedesignworkofUndergroundUtilityTunnelProjectinthesecondphraseofLangqiHuandaoRoad

XIAOZerong

(Fuzhou Planning Design & Research Institute ,Fuzhou 350000)

Taking Underground Utility Tunnel Project in the second phrase of Langqi Huandao Road in FuZhou as case study, the key design points of Underground Utility Tunnel were expounded, moreover, the process design, structural design and construction method of Underground Utility Tunnel were introduced in details. Some design experience could be obtained, including: 1. For the Underground Utility Tunnel built on soft soil foundation, the treatment method of the foundation of Underground Utility Tunnel is suggested to use the same method as subgrade. 2. The waterproof design between top tunnel segments or top tunnel and caisson should be paid attention to, when the top tunnel is used to cross river. 3. The influence of subgrade construction on the Underground Utility Tunnel should be considered in the design of Underground Utility Tunnel built on soft soil foundation.

Underground Utility Tunnel; Process design; Structure design; Construction method

TU990.3

A

1004-6135(2017)10-0086-04

肖澤榮(1977.11- )，男，高級(jí)工程師。

E-mail:529942757@qq.com

2017-08-17