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执念
正文
2018-07-27 10:15:14 | 分类:默认分类 | 标签:

0 引言

  综合管廊作为城市地下管道的集中载体,已逐步在全国各大城市得到应用。但在使用过程中经常出现沟内管道交叉混乱、用户管道与沟内管道衔接困难以及主体漏水等现象。在对华贯路综合管廊设计时,重点优化和加强了内部管道交叉、结构防水、附属工程安装空间预留等设计,为综合管廊后期使用提供了良好环境。

1 工程概述

  华贯路是青岛市高新区内南北向城市主干道,贯穿高新区南北,道路红线宽56m,全长约7.8km;规划管道种类多、容量大,是各种管道主要通道,承担着区域内部以及与区域外的管道衔接功能。鉴于该道路交通与管道功能十分重要,为集约化利用道路下的空间资源,给城市发展预留宝贵空间,同时避免道路建成后因新设或维修管道而导致道路反复开挖,提高路面使用寿命,确保交通运输畅通,规划伊始便确定该道路全线敷设综合管廊。燃气管道危险性较大,纳入综合管廊后将提高管理维护难度和成本;排水管道一般采用重力流,纳入综合管廊将大大增加综合管廊的埋深和断面尺寸,造成工程投资的增加。因此,纳入华贯路综合管廊内的管道为电力(110kV、10kV)、通信、热力、给水、中水及输送非易燃、易爆物的工业管道。

2 综合管廊设计要点

  综合管廊的设计要点包括横断面、主体、节点、结构、附属工程等多个部分。

2.1 横断面设计

2.1.1 横断面形式选择综合管廊横断面形式根据容纳管道的性质、容量、地质、地形情况及施工方式可分为圆形和箱型两种断面形式。圆形断面主要适用于非开挖施工工艺,明挖施工则宜选用箱型断面。华贯路原貌为盐田和虾池,无现状设施,综合管廊采用明挖施工,因此设计选用箱型断面。该道路规划敷设110kV高压电缆,根据《电力工程电缆设计规范》(GB 50217—2007)中相关规定,高压电缆与热力管道不能同沟敷设,本工程设计横断面采用单箱双室形式。

2.1.2 管道位置设计管道位置设计应遵循以下原则:将电力、通信光缆布置于管廊上部;将小管径管道布置于管廊中部;将大管径管道布置于管廊底部;管廊内管道以中间人行通道为分界对称布置。综合管廊内管道之间的距离、管道与管廊内壁、顶板及底板之间的距离以及管廊内人行通道宽度必须满足相关规范的规定,便于施工和检修。本工程综合管廊内部管道容量及布置如图1所示。

  



2.2 主体设计

2.2.1 平面位置设计

  根据需求,综合管廊顶部需设置检查口、投料口、通风口等各类孔口,其中通风口通常高出地面,其他孔口根据管理维护需要,经常开启。所以综合管廊平面位置宜敷设于道路绿化带内。本工程综合管廊敷设于道路东侧绿化带内。

2.2.2 平面线形设计

  综合管廊平面线形通常与道路一致,在过河时,为避让桥梁基础,综合管廊可局部进行弯折。转弯处应设沉降缝,管廊转角须满足沟内管道折角。对于曲线段,管廊转弯不宜采用圆弧形,可将综合管廊划分为若干直折沟,其夹角应尽量≥165°。

2.2.3 纵断面设计

  综合管廊最小埋深应考虑雨、污水支管、燃气管(支管)等从综合管廊顶部穿越的情况,以及绿化种植等要求,通常控制覆土≥1.5m。纵断面设计时应基本与道路纵断面一致,在穿越路口处,为避让重力流管道,采取局部下卧或上抬的形式通过。同时,需考虑管廊内重力流排水需求,其最小纵坡不宜小于0.3%;最大纵坡应考虑各类管道敷设、运输方便,一般控制在10%以内;若纵坡大于10%,应于底板设置防滑措施。

2.3 节点设计

  并非所有道路均设置综合管廊,在路口或者间隔一定距离,综合管廊内管道需与外部相交道路或者用户直埋管道进行衔接,从而带来内部多种管道的相互交叉及出线问题。管道交叉点和出线既是设计的重点,也是设计的难点,但其重要性只有在内部管道安装时,方能逐步显现出来。目前,通常有支沟出线和直埋出线两种方式完成管道的交叉和出线。

2.3.1 支沟出线

  采用支沟出线时,管道交叉处将综合管廊分为上下两层,与原综合管廊衔接层为主沟,另外一层为支沟,支沟与主沟成十字交叉,以出线井为纽带连接(见图2)。

        

  出线井尺寸的设计应在满足综合管廊内部管道交叉布置、人员通行要求基础上,尽量减少出线井体积,节省投资。在出线井内部中隔板处根据管道交叉布置,于上下两层间的中隔板设置管道预留洞。本工程支沟出线及内部给水管道在出线井内具体布置如图3、图4所示。





  各专业管道主要通过出线井支沟的端墙与外部管道进行衔接。以往设计中,管道通常从支沟底层直接出沟,由于支沟覆土已超5m,管道出线处甚至在6m左右,用户管道在与综合管廊管道衔接时,挖深大、影响范围广,给外部管道衔接带来极大困难。为解决上述弊端,主要进行了以下两点改进:①于靠近出线井一侧设置出线竖井(图5),通过竖井来提高管道出线高度,使管道出线时覆土降低约2m,减少了外部管道衔接时的开挖深度和对周边的影响,同时降低了防水难度;②端墙处提高预留孔口位置,将所有管道“一字”排列于端墙顶部,避免管道竖向重叠,减少后期开挖量(见图6)。





  支沟出线优点为支沟既解决管道交叉问题,同时也可作为过路综合管廊,避免以后因新设或维修管道所带来的掘路现象;缺点为工程投资高,施工周期长,影响范围广。因此支沟出线主要适用于同时新建道路和管道时选用。

2.3.2 直埋出线

  采用直埋出线时,在管道交叉处增加综合管廊的设计高度和宽度,以满足管道交叉的空间需求,各专业管道通过综合管廊侧壁与外部相连接,管道出线后与预埋的过路套管衔接。给水管道直埋出线见图7、图8。



  直埋出线优点为出线形式简单,投资少,施工周期短,影响范围小;缺点为过路管道更换维修时,需进行开挖,影响交通相邻设施。因此现状道路改造、新建综合管廊或综合管廊与支路管道衔接时,通常选用该出线方式。

2.4 结构设计

2.4.1 结构概念设计

  地下工程的最小结构层厚度为250mm,并且工程范围内的地下水对结构有中等腐蚀性,需要适当加大钢筋的保护层厚度。根据《地下工程防水技术规范》(GB50108—2008)中关于沉降缝做法的规定,综合管廊的顶板、侧壁、底板的厚度均取300mm,结构体外侧的钢筋保护层厚度取50mm,结构体内侧钢筋保护层厚度取25mm。

  考虑到采用较细的钢筋并适当加密钢筋间距,有利于抵抗混凝土的温度裂缝,提高混凝土的抗渗性,所以选择采用分布筋HPB235级,受力筋HRB335级,主要采用ɸ10、ɸ12、ɸ14、ɸ16的钢筋。

2.4.2结构计算

  结构计算时顶板受均布荷载力,侧墙受土压力,底板为弹性地基支撑。设计荷载为覆土2m,并考虑绿化微地形1m,地基承载力取250kPa,地基弹性模量取10MPa。

2.4.3 结构防水、防腐设计

  综合管廊主体防水等级设为二级,箱体防水混凝土结构设计抗渗等级P8,箱体外表面刷自闭式防水涂料。此防水构造亦能有效防止地下水对箱涵体外表面的腐蚀性。

  结构变形缝约20m设置1道,变形缝处的防水采用复合防水构造措施,中埋式橡胶止水带与外贴防水层复合使用。变形逢内设橡胶止水带,并用低发泡塑料板和双组份聚硫密封膏嵌缝处理;预留孔位置采用预埋穿墙套管进行防水处理。管廊内支架需除锈防腐,除锈后涂刷环氧沥青漆进行防腐处理。

2.5附属工程设计

2.5.1 IO站设计

  IO站作为综合管廊的分控中心,每2个防火分区结合自然通风口设置1座IO站,位于综合管廊侧壁,与综合管廊沟体通过防火门连接,大小为5m×2.5m。为方便人员进出,于IO站顶部设置1m×1m人员进出孔。

  IO站内设有控制模块,对布置在每个防火分区内的检测仪表和设备进行数据采集,通过控制模块向控制中心传送,控制模块同时接受控制中心的命令,通过控制模块发送控制信号,控制风机的开停和照明设备开关的分合。

2.5.2 防火分区及通风设计

  华贯路综合管廊主沟按200m左右设置1个防火分区,防火分区之间用防火墙隔开,墙上设有甲级防火安全门。管道穿越防火墙时设置穿墙套管,专业管道实施前套管内填充防火材料。每个防火分区两端分别设计自然进风口兼补风口和机械排风口兼排烟口,每个风口处设电动防烟防火调节阀,平时常开。风机可在控制中心和现场风机控制箱分级控制,控制级别为近高远低,手动高于自动。

2.5.3 其他附属设施设计

  其他附属设施主要包括检查口、投料口、消防、排水以及照明等。华贯路设计检查口内径为2250px,间距不大于75m;每个防火分区的中部设置1~2组投料口,净断面尺寸为7m×0.8m;消防以监控为主,每个防火分区设置烟感装置1套,对综合管廊进行24h监测;排水沟断面尺寸为0.2m×0.05m,在最低处设置集水井;每个防火分区设置1台照明配电箱,每隔8m设置1处22W隧道灯,沟内照度为151x。

3 设计问题探讨

  随着社会各界对综合管廊的认可,我国许多地区开始修建综合管廊,一定程度上推动了其设计水平的提高,但根据已建或在建的工程来看,综合管廊的设计及使用主要面临以下几点问题。

(1)缺乏综合管廊类的标准和规范。现阶段综合管廊设计主要参考热力、电力、给水等专业的设计标准和规范。

(2)后期管道安装问题多。综合管廊设计时,通常以主体土建设计为重点,忽略后期管道和设备安装问题,给后期工作带来诸多不便。

(3)尚无管理运行的法律法规。综合管廊建成后,其管理、收费和维护不明确,部分专业管道单位不愿意将管道敷设于综合管廊中。

  因此,虽然综合管廊已经在我国许多重要城市推广使用,但关于综合管廊的建设和使用仍需相关部门共同完善。

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