王 鑫 李躍飛

中國建筑設(shè)計研究院有限公司 北京 100044

地下綜合管廊作為城市地下“生命線”，其主要部分均建設(shè)于地下，但其各類口部均須與地面聯(lián)通，口部數(shù)量是同類市政基礎(chǔ)設(shè)施中最多之一，因此口部設(shè)計也成為了城市精細(xì)化管理的關(guān)鍵一環(huán)。如何在保障地下“生命線”功能運行順暢前提下，做好城市“繡花”的工作，盡最大可能減小其各類出地面設(shè)施對城市景觀的影響，成為擺在市政設(shè)計工程師面前亟待破解的難題。

通風(fēng)口是綜合管廊重要的組成部分，其主要功能為消除管廊內(nèi)有害氣體，確保管廊內(nèi)空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)，它是城市綜合管廊系統(tǒng)正常運營維護(hù)的重要組成部分。現(xiàn)有的綜合管廊通風(fēng)口多參考民用或工業(yè)相關(guān)建筑設(shè)計，普遍存在通風(fēng)口節(jié)點占地較大，通風(fēng)口風(fēng)亭外露出地面部分較高，不滿足經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、綠色等新的建構(gòu)筑物理念要求，綜合管廊通風(fēng)口風(fēng)亭對城市道路景觀整體性造成較大的破壞，嚴(yán)重影響城市景觀風(fēng)貌，同時對城市道路交通安全造成了一定的隱患；同時現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的通風(fēng)口，施工周期相對較長，增加了項目施工工期。隨著地下空間開發(fā)利用日益增多，城市地下管廊工程規(guī)模逐漸增大，各類口部設(shè)施帶來的問題日益突出。中央及地方近年來多次提出高質(zhì)量發(fā)展、精細(xì)化治理的城市建設(shè)管理要求，住建部明確要求重點研究管廊各類口部的統(tǒng)籌設(shè)計和景觀美化。

隨著地下空間開發(fā)利用日益增多，城市地下綜合管廊工程規(guī)模逐漸增大，各類口部設(shè)施帶來的問題日益突出。中央及地方近年來多次提出高質(zhì)量發(fā)展、精細(xì)化治理的城市建設(shè)管理要求，住建部明確要求重點研究綜合管廊各類口部的統(tǒng)籌設(shè)計和景觀美化，北京市、綜合管廊建設(shè)試點城市等多個地方城市也針對管廊口部優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行探索創(chuàng)新。

在地下空間通風(fēng)口部優(yōu)化設(shè)計方面，國外已形成較為成熟的技術(shù)應(yīng)用，國內(nèi)對口部精細(xì)化設(shè)計的研究較少，只有個別城市根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r也進(jìn)行了探索。國外地下空間附屬設(shè)施口部精細(xì)化設(shè)計主要有一下幾種形式：（1）與其他城市公共基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)合設(shè)計，如與公交站臺、路邊休息座椅結(jié)合設(shè)計；（2）與城市其他建筑單體結(jié)合設(shè)計；（3）與城市景觀結(jié)合設(shè)計，如與城市草坪結(jié)合設(shè)計；（4）采用平格柵設(shè)計，口部與路面平行。國外口部精細(xì)化設(shè)計方案較好的解決了口部設(shè)施對城市景觀和行人行車的影響，同時與城市景觀的結(jié)合設(shè)計減小了口部設(shè)施對城市整體風(fēng)貌的影響。國內(nèi)個別城市也對口部優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了探索創(chuàng)新，景德鎮(zhèn)將口部設(shè)計方案與陶瓷文化融合，創(chuàng)新了口部造型，配以青花等傳統(tǒng)陶瓷紋樣，形成了獨具地方特色的口部設(shè)施，探索了口部設(shè)計的景觀化；北京通州副中心綜合管廊口部采用平格柵設(shè)計，減小了出地面口部的結(jié)構(gòu)大小，同時與道路隔離帶景觀花草結(jié)合設(shè)計，降低了口部設(shè)施對城市景觀的影響。雖然國內(nèi)已初步開展了綜合管廊口部設(shè)施優(yōu)化設(shè)計等探索創(chuàng)新，但與國際先進(jìn)的設(shè)計理念、方法和實現(xiàn)路徑仍存在一定的差距，尤其在有效防澇方面有待解決。

圖1 國外設(shè)計案例

本文梳理研究了管廊通風(fēng)口部設(shè)施設(shè)計具體問題，調(diào)研了我國多地管廊口部設(shè)計，對管廊通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)性思考研究，提出管廊通風(fēng)口精細(xì)化設(shè)計理念。針對雨水、內(nèi)澇倒灌等問題創(chuàng)新研發(fā)了一體化裝配式可關(guān)閉百葉設(shè)備，優(yōu)化了口部節(jié)點工藝設(shè)計方案，并提出運維管理策略，形成了管廊通風(fēng)口部精細(xì)化設(shè)計及運維管理系統(tǒng)化解決方案。

1 現(xiàn)行管廊通風(fēng)口部設(shè)計

1.1 管廊通風(fēng)系統(tǒng)

綜合管廊內(nèi)空間屬于地下封閉空間，通風(fēng)條件差。為保證管廊內(nèi)各種市政管線在適宜的環(huán)境中正常運行，保證進(jìn)入管廊巡視的維護(hù)人員在安全衛(wèi)生的環(huán)境中工作，需要對管廊進(jìn)行通風(fēng)換氣，以排除其內(nèi)部廢氣、余熱。當(dāng)管廊內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)能協(xié)助控制火勢蔓延。在火災(zāi)后，通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)能及時排除管廊內(nèi)積聚的有毒煙氣。

管廊通風(fēng)系統(tǒng)的主要功能包括以下幾個方面：

1）保證及時排出管廊內(nèi)各種管線的余熱；

2）排除H2S，CH4等有毒有害或易燃易爆氣體；

3）為檢修人員提供新鮮空氣，保證氧氣體積分?jǐn)?shù)不低于19.5%；

4）發(fā)生事故時能實現(xiàn)密閉，并實現(xiàn)滅火后的強(qiáng)制通風(fēng)排煙。

1.2 現(xiàn)行管廊通風(fēng)口部設(shè)計方案

管廊通風(fēng)設(shè)計主要依據(jù)GB50838—2015《城市管廊工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定進(jìn)行設(shè)計，主要規(guī)定摘錄如下表所示：

表1 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，現(xiàn)行管廊通風(fēng)口部常規(guī)設(shè)計如下圖所示：

圖2 現(xiàn)行設(shè)計案例

現(xiàn)行綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)及通風(fēng)口部常規(guī)設(shè)計較為簡單，通風(fēng)量計算參數(shù)選擇較為保守，尤其是在計算廊內(nèi)管線散熱量過程中，散熱功率取值偏大，導(dǎo)致正常散熱通風(fēng)量比事故工況下6次換氣次數(shù)計算得來的通風(fēng)量還大，在限定出風(fēng)口風(fēng)速為5m/s的條件下，直接導(dǎo)致了通風(fēng)口部通風(fēng)面積較大。在通風(fēng)口地面以上部分的設(shè)計有效通風(fēng)面積較小，如圖4所示，結(jié)構(gòu)尺寸較大，而通風(fēng)口面積很小，未能有效利用風(fēng)亭?，F(xiàn)行設(shè)計以滿足管廊使用功能為優(yōu)先，風(fēng)亭設(shè)計簡單，導(dǎo)致形成了“炮樓”林立的現(xiàn)象。

圖4 隆興路改造前后對比

1.3 現(xiàn)行設(shè)計存在的主要問題

（1）一些通風(fēng)口結(jié)構(gòu)尺寸過大，不符合當(dāng)下建筑節(jié)能、綠色環(huán)保等新理念，同時較大的通風(fēng)口位于馬路綠化帶中影響城市交通視線，造成一定的安全隱患；

（2）一些通風(fēng)口設(shè)計較為簡單粗放，景觀效果差，影響了城市景觀，破壞了預(yù)期整體城市風(fēng)貌，與建設(shè)美麗城市、人民日益增長的精神文化需求不符；

（3）普遍采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，整體施工周期長，同時也不便于后期地面進(jìn)出等運營維護(hù)。

2 通風(fēng)口部精細(xì)化設(shè)計研究

我國城市地下綜合管廊通風(fēng)口出地面風(fēng)亭設(shè)計，依據(jù)現(xiàn)行《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》GB 50838-2015的相關(guān)規(guī)定，需滿足：1）廊內(nèi)通風(fēng)進(jìn)排風(fēng)組織；2）不同工況計算通風(fēng)量需求；3）出風(fēng)口風(fēng)速要求；4）城市防洪要求；5）需采取防止地面水倒灌措施；6）需采取防止小動物進(jìn)入的措施等；7）滿足通風(fēng)設(shè)備進(jìn)出的最小尺寸要求等多方面的功能要求，同時，規(guī)范要求綜合管廊工程規(guī)劃與建設(shè)應(yīng)與地下空間、環(huán)境景觀等相關(guān)城市基礎(chǔ)設(shè)施銜接、協(xié)調(diào)。為解決現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下通風(fēng)口部設(shè)計存在的問題和隱患，本文主要從風(fēng)量核算、工藝設(shè)計、景觀設(shè)計等三個方面進(jìn)行了精細(xì)化設(shè)計研究。

2.1 風(fēng)量核算精細(xì)化

本文風(fēng)量核算在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下，通過詳細(xì)調(diào)研、管廊現(xiàn)場運行實測、相關(guān)專業(yè)深入研究等方式，重新測定了不同規(guī)格、不同電壓的電力電纜的平均發(fā)熱功率，降低了因電纜發(fā)熱導(dǎo)致的過高的排除余熱風(fēng)量[2]。風(fēng)量計算過程中還采用通風(fēng)散熱公式考慮了通過廊壁傳熱散失的熱量[3]，進(jìn)一步減小了廊內(nèi)排除余熱風(fēng)量。

2.2 工藝設(shè)計精細(xì)化

2.2.1 風(fēng)口百葉設(shè)備創(chuàng)新設(shè)計

為消除通風(fēng)口“炮樓”，減小通風(fēng)口結(jié)構(gòu)體積，本文采用平格柵設(shè)計，通風(fēng)口出地面高度統(tǒng)一為高出設(shè)計地面300mm。平格柵設(shè)計帶來問題在于防雨防倒灌能力降低，為此，本文創(chuàng)新研發(fā)了可開閉式防雨百葉，及相關(guān)運維策略，可防小到大雨，以及城市內(nèi)澇。

圖3 一體化裝配式可開閉通風(fēng)百葉

該設(shè)備除滿足管廊基本的通風(fēng)需求外，針對防雨防洪需求，在全國首次創(chuàng)新提出“防、排、堵”理念，針對小雨到大雨，乃至暴雨、臺風(fēng)等極端天氣變化，以及防雨、防內(nèi)澇等不同應(yīng)用場景，精細(xì)化了通風(fēng)百葉功能。

“防”——根據(jù)地區(qū)氣候狀況、城市地形特征等因素，確定通風(fēng)口出地面高度（300-500mm），小雨或有少量地面積水情況下可防倒灌；采用可開閉式百葉，中到大雨情況下可關(guān)閉百葉，防止雨水進(jìn)入管廊，雨水可通過設(shè)備兩側(cè)的雨水導(dǎo)流裝置流入周邊綠地。

“排”——小雨情況下，百葉處于完全開啟狀態(tài)，部分落入管廊夾層的雨水收集池，通過排水導(dǎo)管排至管廊內(nèi)排水溝，進(jìn)而通過廊內(nèi)集水坑排出管廊；中到大雨情況下，百葉處于完全關(guān)閉狀態(tài)，通過百葉和機(jī)械裝置其他縫隙滲入的少量雨水通過上述同樣的方式排出管廊，雨水從無序進(jìn)入管廊轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚴占欧拧?/p>

“堵”——暴雨、城市內(nèi)澇情況下，采用專用柔性防水蓋板，利用防水蓋板外部水壓和內(nèi)部氣壓壓差，將洪水“堵”在通風(fēng)口外。

2.2.2 工藝方案精細(xì)化設(shè)計

工藝方案的精細(xì)化設(shè)計應(yīng)在滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定前提下，實現(xiàn)通風(fēng)口部設(shè)計隱形化，功能精細(xì)化。

隱形化設(shè)計采取的主要措施為取消防洪線以上風(fēng)亭，改為頂部平格柵，徹底消除通風(fēng)口“炮樓”。

為保障管廊安全運行，口部安全管理注重防入侵、防跌落、防危險品投入等功能。同時注重工藝設(shè)計的通達(dá)性，避免出現(xiàn)完全封閉空間，便于運維管理人員巡檢、維護(hù)通行。

2.3 景觀設(shè)計精細(xì)化

景觀改造目的主要是使管廊出地面口部與城市區(qū)域整體風(fēng)帽保持一致，實現(xiàn)管廊通風(fēng)口部的景觀化和隱形化。

景觀精細(xì)化設(shè)計主要有以下三種策略：

（1）采用藝術(shù)手法對通風(fēng)口進(jìn)行處理；

（2）使用材料對通風(fēng)口進(jìn)行景觀化處理；

（3）利用植物對通風(fēng)口進(jìn)行景觀化處理。

景觀設(shè)計中，在材料和植物選擇方面應(yīng)遵循以下幾個原則：

（1）通風(fēng)口外裝飾的材料選擇受場地空間的影響需滿足輕薄、易施工的裝飾材料；

（2）裝飾質(zhì)感和風(fēng)格應(yīng)符合通風(fēng)口附近的整體環(huán)境氛圍；

（3）裝飾材料應(yīng)有一定的耐久性，整合考慮日后的維護(hù)和景觀效果的持久性；

（4）針對道路生態(tài)空間的惡劣性，選用景觀植物需有良好的適應(yīng)性，耐寒耐干旱耐土壤瘠??；

（5）選用綠期長的常綠灌木和較長綠期的觀賞草類植物豐富景觀效果；

（6）植物需要發(fā)揮遮擋、軟化構(gòu)筑物邊角的作用。

3 通風(fēng)口部精細(xì)化設(shè)計探索實踐

本文研究成果成功示范應(yīng)用于河北省石家莊市正定新區(qū)，并經(jīng)過實際運行檢驗，改造效果良好。

示范應(yīng)用項目通過技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊前期詳細(xì)調(diào)研，通風(fēng)量核算，工藝分析，景觀優(yōu)化等，確定實施方案，以滿足城市防洪要求和防止地面雨水倒灌為底線，保障最新規(guī)范中有關(guān)管廊通風(fēng)的功能要求，消減風(fēng)亭建筑體量，大大降低風(fēng)亭高度，美化融合地面設(shè)施與兩側(cè)景觀，并創(chuàng)新采用一體化裝配式通風(fēng)口，大大了縮短改造工期，便捷了改造施工，滿足原設(shè)計的運行維護(hù)要求。

4 結(jié)論與建議

本精細(xì)化設(shè)計技術(shù)研究及探索集合暖通、景觀、結(jié)構(gòu)等多專業(yè)技術(shù)創(chuàng)新了城市地下管廊口部設(shè)計形式，在保證管廊通風(fēng)功能和安全運行的前提下，實現(xiàn)了管廊通風(fēng)口隱形化、景觀化，美化了城市景觀，同時具備防洪、防止雨水倒灌的功能，既滿足管廊通風(fēng)口設(shè)計的各項要求，又符合城市高質(zhì)量發(fā)展和精細(xì)化治理的要求。本科技成果注重細(xì)節(jié)提升，其探索實踐和創(chuàng)新示范為城市管廊口部精細(xì)化設(shè)計提供了可復(fù)制可推廣的經(jīng)驗，具有重要的現(xiàn)實意義和社會效益。