李愷琳

深圳市市政設計研究院有限公司 廣東 深圳 518000

綜合管廊是一種新概念的“地下城市管道綜合走廊”，在我國臺灣省被稱為“共同管道”，在日本被稱為“共同溝”。這種新型地下管道綜合走廊是指在城市地下建造出一個“隧道空間”，并不是傳統(tǒng)的“將管線埋于地下”，進而集電力、通信、燃氣、供熱、給排水等工程管線于一體，設有專門的檢修口、吊裝口、監(jiān)測系統(tǒng)?？傮w而言，這種綜合管廊將會成為保障現(xiàn)代城市正常運行、保護城市重要基礎設施安全的“生命線”。身處綜合管廊內的管線與傳統(tǒng)被埋于地下的管線所處的環(huán)境存在很大的差異，故在選擇管材時必須按照新標準。本文以給排水管材為例展開分析。

1 綜合管廊內涵簡析

現(xiàn)代城市的綜合管廊分布情況如圖1所示。這種綜合管廊目前可分為三種類型：其一，干線綜合管廊。主要作用為：容納城市的主干工程管線，并采用“獨立分艙”方式完成建設。其二，支線綜合管廊。主要作用為：容納城市的配給工程管線，可采用“單艙”或“雙艙”的方式完成建設。其三，纜線管廊。這種管廊一般采用“淺埋溝道”的方式完成建設[1]。主要特點為，管廊設有能夠開啟蓋板，但內部的空間較小，無法令人在其中正常行走[2]。這種管廊的主要作用為：收納電力電纜以及通信線纜。在現(xiàn)代城市中建設地下綜合管廊系統(tǒng)的意義在于：能夠在一定程度上解決因管道維護引起城市交通擁堵的問題，且在城市出現(xiàn)電力、通信、給排水、燃氣故障時，降低檢修維護的難度。不僅如此，由于地下綜合管廊結構在設計時充分考慮到了結構穩(wěn)定性問題，故在發(fā)生地震等災害時，地下管廊結構能夠為地面上方的建筑體提供一定的支撐力，具有一定的防震減災效果。退一步而言，即使地面房屋在地震中受損，但地下綜合管廊卻可能保持盡量保持原貌，能夠大幅度降低地震后的救災以及重建工作的難度。

圖1 綜合管廊結構示意圖

2 將給排水管道納入綜合管廊時需要重點解決材質的問題

現(xiàn)代城市的給排水管道包括供水管道、再生水管道、雨水管道和污水管道[3]。其中，前兩種管道屬于“給水”管道，后兩種屬于排水管道。傳統(tǒng)的市政給排水工程施工期間，無論采用什么樣的施工技術，管道被放置于指定位置之后，施工人員均會進行回填土作業(yè)，進而使管道被“埋藏于”地下，給排水管道的外表直接與地下土層互相接觸。但將給排水管道納入綜合管廊后，管道身處地下管廊結構空間之中，管道外表無需與地下土層接觸，環(huán)境中的大氣壓力等與地面上方環(huán)境的差異不大。在這種情況下，為了進一步提高給排水管道使用壽命，需要解決材質方面的問題。

（1）給水管道。傳統(tǒng)埋設于地下的給水管道一般采用直埋敷設法?；诖耍谶x用管道材質時，首選大概率是鋼材質管道或球墨鑄鐵管材質管道。如果將上述兩種類型給水管道直接轉移至綜合管廊內，不僅能夠提升對給水管道的維護水平，保證管道安全運行，還可以在一定程度上降低給水管道發(fā)生滲漏故障的概率。但需要注意，由于傳統(tǒng)直埋敷設方式與綜合管廊收納方式下，給水管道所處環(huán)境存在一定的差異，故進行轉移收納時，防腐、防結露及伸縮變形標準的選擇需要進行相應的調整。

（2）排水管道。在常規(guī)敷設模式下，雨水管道和污水管道均基于“重力流”的標準完成設置——管道埋設過程中必須注意對坡度進行運用，從而使雨水、污水中的雜物在自身重力的作用下“向下流動”，以達到防止管道內部淤堵的目的。由于污水管道的常規(guī)埋設深度較大，故在選擇管材時并沒有過高的要求。除此之外，排水管道工程施工期間，一般按照“分流制”的標準進行，造成的結果是：雨水管道的管徑較大，能夠使路面積水就近流入，進而實現(xiàn)相應水體的排入。因此，常規(guī)排水管道中的雨水管道并不適合直接納入綜合管廊，只需納入污水管道即可。需要考慮的重點內容為：綜合管廊的敷設作業(yè)期間，通常不會設置很大的縱向坡度，故將污水管道納入綜合管廊時，需要對綜合管廊的敷設坡度進行檢查，確保符合污水管道內部污水的定向輸送需求。與給水管道相同，污水管道管材同樣需要防止?jié)B漏，否則大量污水流入綜合管廊，會對其他管線造成腐蝕。

3 現(xiàn)階段綜合管廊內給排水管材的評價選擇

根據我國《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》（GB50838-2015）[4]中的相關規(guī)定，將給水管道、再生水管道、污水管道納入綜合管廊時，可用于選擇的管道材質包括鋼材質管道、球墨鑄鐵材質管道、塑料管道等。如果是具有一定壓力要求的管道，則應適配剛性結構。有專業(yè)人士已經指出，在現(xiàn)代城市完成綜合管廊的建設之后，并不是直接將原先埋設在地下的給排水管道轉移到管廊內即可，與一些以山地地形為主的城市之中，將給排水管道在地面架空敷設的方式也存在一定的差異?？傮w而言，常規(guī)給排水管道敷設方式與綜合管廊內的管道敷設方式之間存在一定的差異，對管道的適用性評價也提出了新的標準，具體如下。

3.1 常見給排水管材耐久性方面的評價與綜合管廊選擇

3.1.1 管道耐久性相關評價

在常規(guī)埋地敷設模式下，金屬材料制成的給排水管道的最大缺點為：抗腐蝕性較弱。眾所周知，金屬材質管道容易受到的腐蝕分為兩種——化學腐蝕以及電化學腐蝕。為盡量提高金屬材質管道的抗腐蝕性能，現(xiàn)階段常用的技術為：在管道的外表面涂抹覆蓋一層瀝青類材料或是一層合成樹脂類材料，目的在于：使金屬與自然環(huán)境處于“被隔離”的狀態(tài)。除此之外，還可以采用強制電流法。這是一種陰極保護方法，通過外加直流電源，向被保護的金屬管道施加陰極電流，促使其發(fā)生陰極極化作用。受此影響，金屬管道受到腐蝕的概率會明顯降低，管道的使用壽命會明顯提升。但實際應用結果顯示，上述方法的真實效果較為有限，一般金屬材料制成的管道敷設后的平均使用壽命僅僅為10年。相比較而言，由鑄鐵管材料制成的給排水管道在抗腐蝕性能方面更具優(yōu)勢，但金屬材料管道本身的性能劣勢并不能被完全克服。與金屬材料制成的給排水管道相比，以PE為代表的塑料材質管道的剛性、耐腐蝕性、耐折疊性能均更好，且這類材料屬于環(huán)保材料，使用期間發(fā)生滲漏的概率更低。但缺點在于，塑料管道的熱膨脹系數高于金屬材料管道，因各種原因開裂的幾率較大，成本相對較高。

3.1.2 綜合管廊給排水管道耐久性選擇

綜合管廊結構空間內的環(huán)境是近乎標準的大氣環(huán)境（可以理解為與地面上方的自然環(huán)境相比無明顯差異）。在此種情況下，塑料材質的給排水管道的優(yōu)越抗腐蝕性能便不再是優(yōu)先考慮的重點項。選用成本相對較低的金屬材質給排水管道，進行必要的防腐處理，制定定期維護方案，使處于綜合管廊結構空間內的金屬管道外表面始終保持干燥的狀態(tài)，便可以在較長時間內維持正常工況。來自日本城市綜合管廊內給排水管道的運營經驗證實：綜合管廊內金屬材料給排水管道的平均使用壽命得到了明顯提升。因此，從成本、耐久性方面來看，綜合管廊內首選的給排水管道材質應該為金屬材質。

3.2 常見給排水管材結構安全性方面的評價與綜合管廊選擇

3.2.1 常規(guī)埋地給排水管道與管廊內管道的結構安全性對比

常規(guī)埋地給排水管道與管廊內管道的結構安全性對比結果如表1所示。據不完全統(tǒng)計，常規(guī)埋設在土層中的給排水管道會受到包括管道自重、土層壓力、自然環(huán)境溫度變化作用在內的共計12種作用力的影響。相較之下，放置于綜合管廊內且處于“被架空”敷設狀態(tài)的給排水管道只會受到管道自重、管道內水重力作用、環(huán)境溫度變化影響、壓力管道內靜水壓力作用、真空壓力作用共計5種影響。由此可見，能夠影響敷設在綜合管廊內的給排水管道在結構安全性因素較少。但除了表1所示的內容之外，還存在一個常規(guī)埋地給排水管道敷設作業(yè)時無需進行考慮，卻必須在綜合管廊內架空敷設是重點考慮的要素——管道的跨距。常規(guī)埋地敷設方式下，給排水管道為了適應地基大概率出現(xiàn)的不均勻沉降而導致的外壓作用，必須具備足夠的環(huán)向剛度，且軸向應該盡量保持“柔性”。在這種情況下，給排水管道的插接管接口必須具備一定的彎度（允許存在一定的彎度）。從這個角度考慮，常規(guī)埋地給排水管道最適合的材質是可塑性較強的PE管以及其他塑料。但在綜合管廊架空敷設模式下，對管道的柔性要求幾乎降到了最低點，對剛性的要求卻大幅度增加。特別是排水管道，由于管徑通常較大，污水中由于混入了大量的雜物導致水重量提升。為了使污水順利經過管道，若無其他考量，管道的撓度應該越低越好，最終使排水坡度達到相關要求。

表1 常規(guī)埋地給排水管道與管廊內管道受到的荷載作用對比表

3.2.2 綜合管廊給排水管道結構安全性選擇

根據上文所述可知，為了提高綜合管廊內排水管道的結構安全性，進行管道材質選擇時，首先應該排除塑料材質，同樣應該選擇金屬材質。在此基礎上，考慮到綜合管廊內架空敷設的給排水管線不會受到摩擦力的影響，且管廊內缺少足夠的空間進行止推墩的設置，故必須在前期進行管廊設計時，重點針對管廊結構的局部區(qū)域進行加強，使結構具備抵抗管線架空支架傳遞而來的推力的能力。

3.3 常見給排水管材嚴密性方面的評價與綜合管廊選擇

無論采用哪一種敷設方式，對給排水管道的要求都是“嚴密、不能出現(xiàn)漏水故障”。中冶京誠工程技術公司的研究人員經過統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，我國常規(guī)埋地敷設模式下的給排水管道的綜合滲漏發(fā)生率約為20%，其中絕大多數滲漏發(fā)生在管線的接口處。如果以綜合管廊架空敷設模式全面替代常規(guī)埋地敷設模式，則對滲漏發(fā)生率的要求會進一步提升。在此種要求下，無論綜合管廊敷設下的給排水管道使用哪一種材質，施工人員都應更注重接口的施工質量，并提高對接口的檢查細致程度。如果所用的材料是承插的鑄鐵管或者是套袖邊銜接的塑料管，則必須注意保證跨度設置和支撐點位置選擇的合理性。

3.4 常見給排水管材便捷性方面的評價與綜合管廊選擇

選擇給排水管道材質時，能否為管道施工以及后期維護提供便捷性同樣是重點考慮的內容。施工方面：①如果使用以鋼材質為代表的金屬材料管道，施工時敷設管線較為便捷，可根據廊體走向現(xiàn)場切割、拼接對應角度的管件，但現(xiàn)場焊接的作業(yè)量便十分龐大。不僅如此，切割及焊接金屬材料管道時容易產生大量噪音及生產垃圾，容易對自然環(huán)境造成破壞。②相較于一般性質的金屬材料管道，鑄鐵管在自重方面的劣勢雖然更大（比一般金屬材料管道重），彎頭、三通等管件的靈活性也不如鋼管，但這種材料的承插接口相關作業(yè)量較小，且耐腐蝕性能優(yōu)于鋼管。③常用的以PE為代表的塑料材質管道由于自重較輕、切割拼接作業(yè)量較少，故在施工與維護便捷性方面更具優(yōu)勢。

4 結語

綜上所述，在常規(guī)埋地敷設模式下，給排水管道的首選材質是環(huán)保性能更加優(yōu)越、自重更輕且耐腐蝕性能更高的塑料材質（以PE為代表）；在綜合管廊架空敷設模式下，給排水管線的首選材質是金屬。