陳 方

（中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司，廣東 深圳 518049）

0 引言

近年來生態(tài)文明建設(shè)理念提升到新的高度，對城市發(fā)展和工程建設(shè)提出了更高的要求。相對于傳統(tǒng)管線敷設(shè)方式，市政管線在綜合管廊內(nèi)集中敷設(shè)，可以極大地減少布置在道路上的檢查井，提高城市環(huán)境景觀，促進(jìn)城市功能和城市品質(zhì)的提升。綜合管廊可以有效地利用土地資源，為市政管線日后擴(kuò)容、增設(shè)預(yù)留空間，提高地下空間綜合利用率，營造良好的城市生態(tài)系統(tǒng)。

梅觀高速市政化改造南段工程道路主線總長為7.975km，標(biāo)準(zhǔn)橫斷面寬90m。道路等級為主路，為城市快速路，設(shè)計時速80km/h；輔路為城市次干道，設(shè)計時速40km/h。該工程沿道路兩側(cè)輔道各布置一座綜合管廊，管廊總長約16km。本文以該工程為例，對綜合管廊總體和關(guān)鍵節(jié)點設(shè)計展開分析，以供相關(guān)技術(shù)人員參考。

1 綜合管廊主體的設(shè)計

1.1 入廊管線選擇

1.1.1 管線入廊原則

根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB50838-2015）（以下簡稱“《技術(shù)規(guī)范》”）[1]及《深圳市地下綜合管廊工程技術(shù)規(guī)程》（SJG32-2017）（以下簡稱“《技術(shù)規(guī)程》”）[2]中基本規(guī)定：“給水、雨水、污水、再生水、天然氣、熱力、電力、通信、氣動垃圾輸送、區(qū)域空調(diào)水系統(tǒng)等城市工程管線可納入綜合管廊”。

研究一種市政管線是否應(yīng)當(dāng)納入綜合管廊，需要從社會、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)因素3個方面進(jìn)行評估[3]：

（1）社會因素。綜合管廊一定程度上是為了解決城市發(fā)展過程中因管線破損更新而導(dǎo)致的道路反復(fù)開挖問題，在車流和人流密集度較高的地區(qū)，管線施工和維護(hù)造成頻繁的道路破復(fù)帶來的社會負(fù)面影響較大，甚至影響到市民的正常出行和日常生活。

（2）經(jīng)濟(jì)因素。從全生命周期來看，綜合管廊一次性投資較大，管線入廊后便于管養(yǎng)、維護(hù)，降低了檢修、運(yùn)營成本。但是綜合管廊自身結(jié)構(gòu)防水、強(qiáng)度要求較高，過多的入廊管線種類、數(shù)量必然會導(dǎo)致管廊總體橫斷面尺寸、甚至埋深增大，相應(yīng)造成初始建設(shè)成本的增加。但在考慮經(jīng)濟(jì)因素時還需考慮管線入廊后由于集約用地而釋放出來的地下空間土地價值等。

（3）技術(shù)因素。從技術(shù)角度去分析管線是否應(yīng)當(dāng)入廊，一方面要考慮是否具備管線直埋敷設(shè)的條件，比如道路斷面能否滿足管線直埋敷設(shè)的空間要求，管線規(guī)模是否能滿足一定年限內(nèi)片區(qū)內(nèi)的市政服務(wù)需求；另一方面需要考慮管道是否具備入廊條件，比如是否存在較大的安全隱患，管道標(biāo)高是否與管廊標(biāo)高相匹配。

1.1.2 入廊管線種類與規(guī)模

給水、再生水、通信、電力、燃?xì)夤艿朗芄芾瓤v坡變化影響較小，一般情況下應(yīng)納入綜合管廊。

重力流排水管道入廊限制了綜合管廊的豎向埋深和坡度，通常直接導(dǎo)致綜合管廊斷面尺寸變大，造成支護(hù)、土方量等項目的增加。同時污水入廊需每隔一定的距離設(shè)置通風(fēng)管道，需配備氧氣檢測儀、有害氣體檢測儀及火災(zāi)探測器設(shè)備，導(dǎo)致工程造價驟增。相對于壓力管道而言，排水管道開挖的頻率較低，因此統(tǒng)籌考慮該工程重力流排水管道不納入管廊。

根據(jù)相關(guān)管廊、管線規(guī)劃，同時考慮一定的彈性系數(shù)、預(yù)留空間，該工程納入綜合管廊的管線種類及規(guī)模如表1所示。

表1 入廊管線一覽表

1.2 管廊艙室設(shè)計

燃?xì)夤艿廊肜葧r應(yīng)在單獨(dú)艙室敷設(shè)，給水、再生水、10kV電力、通信管線均可布置于同一艙室，本項目管廊為兩艙斷面，尺寸為B×H=（3.8+2.0）m×3.2m（見圖1）。

圖1 綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

1.3 綜合管廊的布置

綜合管廊的布置應(yīng)根據(jù)道路橫斷面、綠化帶和地下空間開發(fā)情況等確定。該工程全線管廊敷設(shè)于道路右輔道車行道、綠化帶下方，綜合管廊投料口、通風(fēng)口設(shè)置于道路側(cè)分帶。對于圓曲線半徑，管廊轉(zhuǎn)彎時需滿足收納管線的最小轉(zhuǎn)彎半徑要求。

1.4 綜合管廊的覆土厚度和縱坡控制

綜合管廊的覆土厚度需要滿足綠化種植土及路面結(jié)構(gòu)層厚度需求，同時需要滿足與各類橫穿市政管線凈距的要求，一般情況綜合管廊覆土厚度不小于3.0m?？紤]到避免造成道路不均勻沉降局部位置最小覆土按0.8m考慮。考慮管廊內(nèi)部排水要求，管廊最小縱坡控制為2‰。管廊縱坡超過10%時，在人員通道位置設(shè)置臺階或防滑措施。

2 綜合管廊附屬設(shè)施的設(shè)計

2.1 通風(fēng)節(jié)點的設(shè)計

綜合艙采用自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的通風(fēng)方式，燃?xì)馀摬捎脵C(jī)械進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的通風(fēng)方式。為防止出現(xiàn)通風(fēng)短路的情況，同一防火墻兩側(cè)的風(fēng)口功能相同（同為進(jìn)風(fēng)口或同為出風(fēng)口），進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口在管廊沿線間隔布置。通風(fēng)口節(jié)點兼具人員逃生功能（見圖2）。投料口結(jié)合進(jìn)風(fēng)節(jié)點設(shè)計，按照兩個防火分區(qū)一處投料口考慮設(shè)計，布置間距不大于400m。

圖2 通風(fēng)口景觀效果圖

綜合管廊每隔約1km設(shè)置一處人員出入口（見圖3）。

圖3 人員出入口景觀效果圖

2.2 管線引出口的設(shè)計

各類管線對出艙的要求也不同，電力、通信管線出艙需考慮轉(zhuǎn)彎半徑的要求，管道類需要考慮支管沿墻爬升空間的要求。為方便管件安裝及檢修，引出口位置管廊主體需局部加高加寬，支管通過側(cè)墻或頂板的預(yù)留孔洞接出溝外（預(yù)留孔洞采用防水措施，管道類預(yù)埋防水套管，纜線類預(yù)埋纜線密封件）。

2.3 排水系統(tǒng)的設(shè)計

管廊排水系統(tǒng)主要用于收集排放結(jié)構(gòu)滲漏水、清洗廢水、管道檢修放空水的要求，不考慮管道爆管時或消防用水等特殊情況下的排水需求。

在每個艙室的防火分區(qū)內(nèi)分別設(shè)置一座集水坑，每個集水坑設(shè)置潛水泵，綜合艙潛水泵為一用一備，燃?xì)馀摓榉辣瑔伪门渲?。綜合艙、燃?xì)馀搩?nèi)設(shè)置200mm×50mm排水明溝，管廊內(nèi)的結(jié)構(gòu)滲漏水、管道放空水沿著排水溝流入集水坑內(nèi)，經(jīng)水泵出水管排至市政雨水排放系統(tǒng)。

3 綜合管廊重要節(jié)點的設(shè)計

3.1 管廊穿越河道施工方式選擇

根據(jù)《技術(shù)規(guī)范》、《技術(shù)規(guī)程》對管廊過河的規(guī)定：“綜合管廊穿越河道時應(yīng)選擇在河床穩(wěn)定的河段，最小覆土深度應(yīng)滿足河道整治和綜合管廊安全運(yùn)行的要求，在其他河道（指I～VII級航道之外）下面敷設(shè)時，頂部高程應(yīng)在河道底設(shè)計高程1.0m以下。”

根據(jù)深圳市地方標(biāo)準(zhǔn)，綜合管廊下穿河道時的外輪廓頂部與河道護(hù)底、護(hù)腳的垂直距離應(yīng)滿足其行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)定且不得小于2.5m[4]。

該工程中綜合管廊依次穿越4條河道，提出以下3種管廊穿越河道施工方式供選擇。

3.1.1 圍堰明挖法施工

明挖法投資最小、工法靈活、適應(yīng)性強(qiáng)。圍堰采用鋼板樁，止水效果較果較好，環(huán)境影響較小?？紤]在旱季施工，采用臨時導(dǎo)流措施，先施工圍堰鋼板樁，合龍后抽水處理河底淤泥，施工基坑支護(hù)樁，然后開挖至基底標(biāo)高，施工管廊主體體結(jié)構(gòu)及防水，回填覆土并恢復(fù)河道表面，拔除圍護(hù)鋼板樁。

3.1.2 淺埋暗挖法施工

淺埋暗挖施工適當(dāng)增加結(jié)構(gòu)頂部埋深，結(jié)構(gòu)頂板型式為拱形斷面，管廊主體結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。初期支護(hù)采用I22b型鋼拱架，配置雙層鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土厚度28cm；二次襯砌采用45cm厚鋼筋混凝土（見圖4）。施工采用機(jī)械開挖，輔以人工開挖，拱部環(huán)形開挖留設(shè)核心土，開挖后即刻進(jìn)行初期支護(hù)。淺埋暗挖施工無需中斷河道水流，無需基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，可利用超前加固措施合理控制地表沉降。

圖4 淺埋暗挖法管廊結(jié)構(gòu)斷面圖

3.1.3 頂推法施工

采用水平高壓旋噴樁支護(hù)的頂推法，將預(yù)制管廊結(jié)構(gòu)頂進(jìn)地層中。先行施作水平旋噴樁超前支護(hù)結(jié)構(gòu)，布置在頂?shù)准皞?cè)墻外邊線，旋噴樁直徑取60cm，橫向重疊搭接20mm，縱向一次打設(shè)25m（見圖5）。旋噴樁施工時嚴(yán)格控制地層壓力，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋不斷修正壓力控制數(shù)據(jù)和參數(shù)，減小對施工周邊環(huán)境的影響，確保河道安全。下穿河道兩端分別布置頂推始發(fā)井和接收井，頂進(jìn)過程中嚴(yán)格按照短進(jìn)尺、吃土頂進(jìn)的原則施工，加強(qiáng)施工監(jiān)控量測，根據(jù)反饋信息調(diào)整頂進(jìn)參數(shù)滿足安全要求（見圖6）。

圖5 頂推法管廊結(jié)構(gòu)斷面圖

圖6 管廊頂推下穿過河斷面圖

3.1.4 方案對比選擇

（1）由于現(xiàn)狀河道暗涵均存在復(fù)明（渠）的規(guī)劃，管廊僅能從河道下方穿過。但是由于管廊埋深較大、基坑較深，需采用長度超過20m的鉆孔灌注樁支護(hù)，造成明挖方案的綜合費(fèi)用較高，不具備較大的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢。

（2）通過對管廊穿越河道的3種方式進(jìn)行對比分析（見表2）后可知：頂推法對河道及周邊環(huán)境影響很小，無需導(dǎo)流和拆遷，機(jī)械化程度高，該工程河道底部地質(zhì)以黏土、礫質(zhì)粘性土為主，部分為全風(fēng)化巖，推薦采用頂推法?？刂乒芾软敯迮c河道底部豎向凈距大于2.5m，最小縱坡控制為5‰，最大坡度控制為30‰。

表2 管廊穿越河道方式比選表

3.2 特殊段管廊通風(fēng)口設(shè)計

標(biāo)準(zhǔn)段管廊風(fēng)口、逃生口、出入口等各類口部布置于人行道與輔道車行道之間綠化帶內(nèi)，由于管廊樁號GDK1+090～GDK1+110位置車行道與人行道地面存在3～4m高差，兩者之間設(shè)置一座2～4m懸臂式路肩墻，兩座通風(fēng)口與擋墻交叉沖突。

為減少構(gòu)造物交叉影響，降低施工難度，考慮將管廊通風(fēng)口與擋墻合建（見圖7）。

圖7 管廊與擋墻合建圖

由于本段人行道及綠化帶寬度為6m，假如將管廊布置于人行道，需要壓縮機(jī)動車道寬度1.3m，同時管廊距離人行道外側(cè)擋墻、地塊建筑距離較近，實施難度大。因此考慮將管廊布置于車行道下方，側(cè)墻加厚至600mm兼做擋土墻。

4 結(jié)束語

綜上所述，綜合管廊的建設(shè)將推動市政管線統(tǒng)一建設(shè)和運(yùn)營模式創(chuàng)新，但應(yīng)結(jié)合社會、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)因素，科學(xué)合理的選擇入廊管線，避免“一刀切”的管線入廊方式。隨著城市化的推進(jìn)，地下空間的利用愈發(fā)得到重視，也給綜合管廊建設(shè)帶來了更多挑戰(zhàn)。對于管廊與河道和擋墻交叉等各類工況，應(yīng)結(jié)合工程實際情況，多方案對比分析，從而確定最優(yōu)工程方案。