周靚，閆君，吳徐華

（中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南長沙 410014）

隨著新型智慧城市建設(shè)的不斷推進(jìn)、5G 商用步伐的加快以及超密組網(wǎng)的要求，綜合桿作為新型基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分和5G 微基站的天然搭載基礎(chǔ)，迎來了重要發(fā)展機(jī)遇期，近年來各地掀起建設(shè)高潮。從概念化產(chǎn)品通過傳統(tǒng)的市政設(shè)計(jì)逐步走向落地實(shí)施，由于設(shè)計(jì)規(guī)范的缺乏以及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的不足等問題，給傳統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來較大挑戰(zhàn)。

1 概念辨析

各地方標(biāo)準(zhǔn)對(duì)多功能綜合桿定義的術(shù)語不一，主要分為2 種流派：以上海為代表的綜合桿和以廣東為代表的智慧燈桿。兩者雖相區(qū)別但又相關(guān)聯(lián)，綜合桿是智慧燈桿的初級(jí)形態(tài)，智慧燈桿是在綜合桿基礎(chǔ)上的進(jìn)一步發(fā)展。

綜合桿是道路上可搭載照明、交通、監(jiān)控、通信等多類設(shè)施的桿件，其內(nèi)涵是以燈桿為載體，各種市政設(shè)施桿件的集合；智慧燈桿作為綜合燈桿的一種類型，具備網(wǎng)絡(luò)通訊和信息化服務(wù)的燈桿，可搭載采集、通信基站、智能應(yīng)用、信息交互等多類設(shè)施的道路桿件，可理解為其在綜合桿的基礎(chǔ)上，加載了多種城市感知終端及具備終端后臺(tái)的數(shù)據(jù)處理大腦。

由于智慧燈桿投資大，費(fèi)用一次性出口難度大，后期運(yùn)營模式的不確定，導(dǎo)致從最初的推廣注重“智慧”到現(xiàn)在更側(cè)重“合桿”，目前全國已落地的項(xiàng)目中多以綜合桿為主，本文主要以綜合桿為例探討設(shè)計(jì)層面問題。

2 設(shè)計(jì)思考

綜合桿權(quán)屬復(fù)雜，涉及路燈所、電力公司、市政管理局、公安、交警、城管、鐵塔公司等多部門，前期對(duì)接協(xié)調(diào)工作量巨大，且經(jīng)常遇到即使多次對(duì)接，但因各權(quán)屬部門無法達(dá)成一致意見，功能設(shè)計(jì)難以明確的情況。

就專業(yè)維度而言，綜合桿設(shè)計(jì)是個(gè)系統(tǒng)工程，目前綜合桿多以照明桿件為搭載本底，整合交通信號(hào)桿、交通標(biāo)志桿和安全監(jiān)控桿件，這就意味著綜合桿不僅在路燈桿件的結(jié)構(gòu)功能上需要對(duì)各類其他搭載設(shè)施進(jìn)行荷載考慮，還需從供電拓展為供電配網(wǎng)，涵蓋強(qiáng)弱電專業(yè)、交通專業(yè)以及結(jié)構(gòu)專業(yè)。除本專業(yè)的技術(shù)融合，同時(shí)也涉及到與電力工程、網(wǎng)絡(luò)工程、景觀工程等傳統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)的協(xié)同問題，對(duì)設(shè)計(jì)人員要求更高。

2.1 專業(yè)劃分及設(shè)計(jì)流程

根據(jù)相關(guān)規(guī)范對(duì)市政道路工程專業(yè)的劃分[1-2]，道路的交通工程和照明工程為2 個(gè)平行專業(yè)，設(shè)計(jì)出圖通常以2 冊獨(dú)立出圖。目前綜合桿常見的專業(yè)劃分主要有以下2 種。

將綜合桿設(shè)計(jì)直接納入到照明工程中，交通工程專業(yè)作為綜合桿的前置專業(yè)。這種專業(yè)劃分的設(shè)計(jì)流程主要是依托道路照明設(shè)計(jì)，根據(jù)道路等級(jí)及主要的照明技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)布置好道路照明平面圖和橫斷面圖后，再考慮前置專業(yè)交通標(biāo)志牌、智能交通設(shè)備平面位置，進(jìn)行合桿處理，生成綜合桿平面設(shè)計(jì)圖，根據(jù)實(shí)際合桿設(shè)備類型及荷載進(jìn)行綜合桿桿件、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及埋管設(shè)計(jì)。

這種劃分方式的優(yōu)點(diǎn)是各專業(yè)相對(duì)獨(dú)立，基本遵從原各專業(yè)設(shè)計(jì)流程，相互交叉較少。缺點(diǎn)是由于合桿平面是基于照明平面進(jìn)行布設(shè)，道路照明設(shè)計(jì)時(shí)一般由路段到交叉口進(jìn)行平面布置，而智能交通設(shè)備及交通標(biāo)志牌較為集中在交叉口位置，且部分設(shè)備有嚴(yán)格的點(diǎn)位要求，導(dǎo)致在交叉口位置部分設(shè)備沒有合適的合桿位置，或者為了追求合桿而犧牲掉部分設(shè)備的功能；并且交通工程專業(yè)雖為前置專業(yè)，但綜合桿平面圖與智能交通設(shè)備、標(biāo)志標(biāo)牌平面圖會(huì)有部分重復(fù)，容易導(dǎo)致重復(fù)計(jì)量，所以在設(shè)計(jì)之前應(yīng)劃分好明確的計(jì)量邊界。

將綜合桿設(shè)計(jì)、交通工程專業(yè)中的智能交通專業(yè)、照明工程整合為照明與綜合桿工程，交通工程專業(yè)中交通標(biāo)志標(biāo)線仍作為前置專業(yè)。這種專業(yè)劃分需要結(jié)合功能需求對(duì)道路照明、智能交通及綜合桿進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，在保證交叉口智能交通設(shè)備點(diǎn)位的基礎(chǔ)上，進(jìn)行路段照明平面布設(shè)，生成綜合桿平面設(shè)計(jì)圖，再進(jìn)行后續(xù)設(shè)計(jì)。

這種劃分方式的優(yōu)點(diǎn)如下：協(xié)同設(shè)計(jì)可做到市政設(shè)施桿件的能合則合，可以滿足智能交通設(shè)備的點(diǎn)位要求，合桿率將達(dá)到最大；可以統(tǒng)籌考慮照明與智能交通設(shè)備的供電配網(wǎng)；各專業(yè)融合設(shè)計(jì)后，不容易重復(fù)計(jì)量。缺點(diǎn)是由于協(xié)同設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)人員要求更高，可能會(huì)導(dǎo)致工作效率降低。

綜上分析，筆者更推薦采用第二種專業(yè)劃分方式。

2.2 設(shè)計(jì)依據(jù)的選取

本次主要從平面布置、上部結(jié)構(gòu)及下部結(jié)構(gòu)對(duì)綜合桿設(shè)計(jì)依據(jù)方面進(jìn)行梳理，具體如表1 所示。

表1 設(shè)計(jì)依據(jù)匯總表

與交通標(biāo)志標(biāo)牌進(jìn)行合桿設(shè)計(jì)的綜合桿的荷載組合與計(jì)算、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)還應(yīng)符合CJJ 11—2011《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》和JTG 3363—2019《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。

全國各地陸續(xù)出臺(tái)的綜合桿設(shè)計(jì)導(dǎo)則對(duì)綜合桿從平面布置到上下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均有較為詳細(xì)的要求，設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)結(jié)合各專業(yè)的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，如項(xiàng)目所在地區(qū)尚未出臺(tái)相應(yīng)導(dǎo)則，經(jīng)論證后可參照上海、成都等地導(dǎo)則進(jìn)行。

2.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.3.1 平面布置

綜合桿平面布置按照“點(diǎn)位控制、整體布局”的原則進(jìn)行，以交通信號(hào)燈、電子警察作為主要的設(shè)施控制點(diǎn)，統(tǒng)籌兼顧照明、交通標(biāo)志以及其余設(shè)施功能，建議遵循從路口向路中的布置方式，平面布置如圖1所示。

圖1 平面布置示意圖

根據(jù)交叉口車行信號(hào)燈安裝要求，建議以距離交叉口進(jìn)口道停車線約50 m 處定義為0 號(hào)位，0 號(hào)位合桿設(shè)施主要為機(jī)動(dòng)車車行信號(hào)燈、視頻監(jiān)測器、人行信號(hào)燈、限速牌、機(jī)非指示牌等；將交叉口進(jìn)口道人行橫道線處定義為1 號(hào)位，1 號(hào)位合桿設(shè)施主要為視頻監(jiān)測器、人行信號(hào)燈、小路名指示牌，如交叉口需要設(shè)計(jì)組合車行信號(hào)燈，1 號(hào)位也可以對(duì)進(jìn)口道右側(cè)車行信號(hào)燈進(jìn)行合桿處理；根據(jù)電子警察安裝位置要求，將距離進(jìn)口道停車線18～28 m 處定義為2 號(hào)位，2 號(hào)位主要的合桿設(shè)備為電子警察；當(dāng)交叉口進(jìn)口道車道數(shù)大于等于4 條時(shí)，將導(dǎo)向車道變化起點(diǎn)位置定義為3號(hào)位，3 號(hào)位主要的合桿設(shè)施為車輛行駛方向標(biāo)志；根據(jù)指路標(biāo)志位置要求，將距離進(jìn)口道停車線100 m 處定義為4 號(hào)位，4 號(hào)位主要的合桿設(shè)施為指路標(biāo)志牌。交叉口主要合桿設(shè)施及綜合桿分類如表2 所示。

表2 交叉口主要合桿設(shè)施及類型

路段依據(jù)不同道路等級(jí)的照明需求進(jìn)行平面布設(shè)，一般路段桿件之間間距約30 m。

2.3.2 桿體與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

2.3.2.1 桿體結(jié)構(gòu)

綜合桿桿體結(jié)構(gòu)使用壽命按50 年，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)一級(jí)考慮。綜合桿桿體一般由主桿、副桿、懸臂桿3部分組成。主桿作為主要的承重構(gòu)件，為減小桿體截面面積，應(yīng)采用Q355B 及以上高強(qiáng)度鋼，副桿可采用高強(qiáng)度鋁合金型材，懸臂及連接法蘭宜采用Q355B 及以上高強(qiáng)度鋼。桿體應(yīng)采用滑槽設(shè)計(jì)，以便后期設(shè)施設(shè)備的掛載。各部件之間的連接均采用法蘭連接方式，連接采用8.8 級(jí)強(qiáng)度螺栓。

桿體設(shè)計(jì)時(shí)除考慮結(jié)構(gòu)自重外，還需要考慮風(fēng)荷載和地震荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的作用。結(jié)構(gòu)自重主要包含桿體自重、現(xiàn)有集成設(shè)施設(shè)備自重及預(yù)留設(shè)備自重，預(yù)留荷載可按照現(xiàn)有荷載的15%～20%進(jìn)行考慮，施工和檢修荷載應(yīng)按實(shí)際情況進(jìn)行驗(yàn)算。

桿體、設(shè)備倉、懸臂等在風(fēng)壓組合值作用下，最大應(yīng)力應(yīng)小于材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，當(dāng)搭載設(shè)備對(duì)偏轉(zhuǎn)角有要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行最大偏轉(zhuǎn)角驗(yàn)算；應(yīng)核定懸臂、桿體等結(jié)構(gòu)的危險(xiǎn)截面在滿載情況下的安全性和穩(wěn)定性。

2.3.2.2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)以基礎(chǔ)達(dá)到極限傾覆力矩（抗傾覆力矩）時(shí)，基礎(chǔ)側(cè)向靜止土壓力達(dá)到極限平衡狀態(tài)為總體設(shè)計(jì)原則；針對(duì)不同類型的綜合桿，應(yīng)遵循“一桿型一設(shè)計(jì)”原則，特殊情況下需要一桿一設(shè)計(jì)。

由于道路紅線范圍內(nèi)，地下空間受限，綜合桿基礎(chǔ)形式建議采用條形擴(kuò)大基礎(chǔ)，在地質(zhì)條件較差或地下管網(wǎng)復(fù)雜路段可考慮采用樁基礎(chǔ)形式。

2.3.3 供配電設(shè)計(jì)

供電系統(tǒng)應(yīng)統(tǒng)籌考慮綜合桿上掛載設(shè)備及預(yù)留設(shè)備，對(duì)各供電設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)。綜合桿的照明供電仍采用獨(dú)立回路供電，可考慮采用一回路+單燈控制器方式實(shí)現(xiàn)不同時(shí)段調(diào)光需求。

綜合機(jī)箱采用一路進(jìn)線供電，再通過綜合機(jī)箱給智能交通控制設(shè)備、視頻監(jiān)控等智慧城市設(shè)施供電，綜合機(jī)箱供電負(fù)荷建議進(jìn)行一定的冗余考慮，以保證后期更多智慧城市設(shè)備的接入[5-8]。

5G 基站多為預(yù)留功能，建議將預(yù)留的5G 基站計(jì)算負(fù)荷納入到總負(fù)荷考慮，采用獨(dú)立進(jìn)線供電。

供電負(fù)荷等級(jí)應(yīng)滿足桿體掛載設(shè)備的最高負(fù)荷等級(jí)要求。表3 給出了常見掛載設(shè)備參考功率，以供配電設(shè)計(jì)參考。

表3 常見掛載設(shè)備功率匯總表

2.3.4 綜合管道設(shè)計(jì)

綜合管道設(shè)計(jì)應(yīng)以綜合桿功能設(shè)計(jì)和供配電設(shè)計(jì)為依據(jù)，同時(shí)考慮電力和通信管道的共溝敷設(shè)要求。

電力電纜主要涉及照明供電、綜合機(jī)箱供電和5G微基站供電，通信線纜涉及智能交通控制設(shè)備、公安視頻監(jiān)控設(shè)備等其他智能設(shè)備信息傳輸線纜。建議主次干道強(qiáng)弱電管道容量應(yīng)不少于8 根（其中4 根Φ110 mm 強(qiáng)電管+4 根Φ110 mm 弱電管），支路強(qiáng)弱電管道容量不少于6 根（其中2 根Φ110 mm 強(qiáng)電管+4 根Φ110 mm 弱電管）。

綜合管道的埋設(shè)在機(jī)動(dòng)車道下時(shí)，管頂上覆土厚度按0.7 m 控制；其他地方按照上覆土厚度0.5 m 控制。如側(cè)分帶、人行道地下空間充足，強(qiáng)弱電間距建議留足0.5 m；如果空間不足，強(qiáng)弱電間距應(yīng)進(jìn)行專家論證后確定，最低不應(yīng)低于0.25 m，實(shí)在困難時(shí)，可采用混凝土包封或鋼管保護(hù)等措施。

3 施工圖編制深度要求

基于推薦專業(yè)劃分方式，綜合桿施工圖階段設(shè)計(jì)主要包含如下內(nèi)容：①設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)要求，主要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；②建設(shè)環(huán)境說明；③當(dāng)前以及未來的綜合桿設(shè)施搭載需求分析；④綜合桿實(shí)施總體布設(shè)方案設(shè)計(jì)；⑤綜合桿設(shè)施平面布置設(shè)計(jì)；⑥綜合桿、綜合機(jī)箱的搭載設(shè)施的布置設(shè)計(jì)、配置設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；⑦綜合管道設(shè)計(jì)；⑧電氣設(shè)計(jì)；⑨搭載設(shè)施設(shè)計(jì)；⑩搭載設(shè)施配套設(shè)計(jì)；?工程項(xiàng)目組織設(shè)計(jì)；?環(huán)保、綠色與節(jié)能設(shè)計(jì)；?方案設(shè)計(jì)中應(yīng)包含的其他設(shè)計(jì)內(nèi)容。

施工圖階段設(shè)計(jì)深度如表4 所示，初步設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)深度可相應(yīng)簡化。

表4 施工圖階段圖紙?jiān)O(shè)計(jì)深度

表4（續(xù)）

4 結(jié)束語

筆者通過總結(jié)綜合桿設(shè)計(jì)工作的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，探討如何將綜合桿設(shè)計(jì)更好地融入市政設(shè)計(jì)中，并對(duì)綜合桿設(shè)計(jì)中的一些要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)歸納并提出施工圖編制深度要求，為城市智慧多功能綜合桿的設(shè)計(jì)、施工以及管理提供借鑒。