中铁四局集团有限公司设计研究院 安徽合肥 230001
摘要：通过海口市某市政道路综合管廊总体设计，全面论述了综合管廊平面设计、纵断面设计、断面设计及各节点设计等方面设计特点，总结了综合管廊总体设计思路及设计过程中常见的问题，并通过综合管廊总体设计归纳了收容管线、断面形式的确认方法，提出了配套设施凸出地面部分与周边环境相协调的合理方案，可供其他类似工程设计参考借鉴。
关键词：综合管廊, 总体设计, 参考借鉴
1、工程背景
随城市进程不断发展, 土地成为城市的稀缺资源日益显著，建设用地紧张、道路交通拥挤、 城市基础设施不足、 环境污染加剧等问题日渐突出。城市基础设施建设伴随管线检修增设、更新改造，道路“开膛破肚”、“拉链现象”，直接造成交通阻塞、环境污染、管线中断、地面塌陷、管线爆炸等社会危害，给社会造成严重经济损失或给群众造成人员伤害[1]。同时城市管线产权单位不同，缺乏统一管理和规划，随意施工占用了城市地下空间资源，阻碍了城市地下空间的利用和发展。综合管廊又称共同沟，是实施统一规划、设计、施工和维护，建于城市地下用于敷设市政公用管线的市政公用设施。综合管廊是市政基础设施建设现代化,管线集约化,智能化的标志，是未来节能的趋势和潮流[2]。
2、国内外发展现状
综合管廊最早兴起与发展于欧洲。 1833年，巴黎市将供水管、 压缩空气管和通信电缆等市政管线建造在排水廊道中，创造性成为综合管廊的雏形。在 19 世纪后半叶开始，英国、 德国、 西班牙、法国、西班牙、俄罗斯、瑞典、芬兰等国家相继尝试综合管廊的建设，伴随社会经济发展和综合管廊建设技术不断成熟，整个欧洲已建设综合管廊总长度达数千公里的。日本是世界上综合管廊建设速度最快，规划最完整，法规最完善，技术最先进的国家。80多个城市拥有综合管廊，建设总长达到约 1100km[3]。
在 1958 年，国 内 开 始 修 建 第一条综 合 管 廊，总长为1公里。之后，综合管廊的建设处于停滞状态。直至上世纪90年代，天津新客站、上海浦东新区才开始建设我国初具规模的综合管廊，为我国综合管廊建设技术方面积累了比较成熟的经验[3]。 从1958 年到 2015年的 57 年间，全国已建综合管廊总长度不到 300km。2015年，实施地下综合管廊试点，首批建设有10座城市，总长度为388.63公里；2016年，综合管廊试点城市有15座，总长度775.87公里。海口市作为第一批地下综合管廊试点城市，地下综合管廊2015年～2017年三年实施计划已于2015年5月29日上报财政部和住建部，按计划海口市积极推进海口市三年试点工程建设，2015年第一批管廊建设总长10.3公里，2016年第二批管廊建设总长18.74公里。
从国内外综合管廊的发展可以看出，2015年之前，我国具有起步晚、规模小、发展速度缓慢的特点。但是随城市发展，需增强城市的科学性、前瞻性、权威性、公开性，促成“多规合一”。2015年国务院办公厅发布61号文件《关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》，提出到2020 年，建成一批具有国际先进水平的地下综合管廊并投入运营。2016年《政府工作报告》中确定“开工建设地下综合管廊2000公里以上”。促成全国各地在开展地下综合管廊建设，本文以海口市某市政道路综合管廊设计为例，系统介绍综合管廊总体设计思路以及设计过程中常见的问题，可供其他类似工程设计参考借鉴。
3、综合管廊总体设计
3.1综合管廊系统布置原则
综合管廊规划应在功能与经济的平衡中确定最佳的方案，系统布置方案应在管廊建设与直埋平衡的基础上，达到辐射最广、体系完善、功能齐全的目标。管廊的系统布置应考虑如下因素：
（1）城市功能因素
综合管廊是一项新型的市政设施，以城市管廊专项规划为基础，结合路网规划建设，在充分调查、了解、研究、掌握所服务片区、小区的实际需求的前提下，科学预测发展趋势，结合考虑经济性，进行城市综合管廊的设计及建设。
（2）道路的因素
综合管廊建设的主要目的在于减少或避免城市道路因市政工程管线埋地敷设引起的重复开挖。
综合管廊的布置也应该跟路网规划相匹配。在确定布置区域的前提下确定在哪些道路下布置综合管廊对该区域的辐射性最优，该条道路与各支路的联系是否紧密，通过管廊接入到地块或支路的管线是否方便快捷都是需要考虑的因素。
（3）规划管线的因素
综合管廊内容纳的是各类市政管线，所以在综合管廊的布置上很大一部分因素取决于规划的管线，本项目的综合管廊内考虑容纳的管线有电力线路、通信线路、供水管线，故在综合管廊的布置上主要考虑这些管线的安装敷设及安全运营因素。
3.2综合管廊断面设计
3.2.1综合管廊断面确定原则
（1）综合管廊的断面要考虑到该综合管廊的施工工艺、入廊管线的数量及种类。一般采用矩形断面形式。矩形断面形式的优点在于方便施工，管廊内部的空间利用率高。一般在穿越河流、地铁等障碍时，管廊的埋深较深，在这种情况下，通常采用盾构活顶管的形式，断面为圆形。
某市政道路综合管廊现状无河流及地铁等，施工时采用明挖施工方案，所以该段综合管廊的断面采用矩形断面形式。
（2）综合管廊的断面根据各入廊管线所需要的安装空间、检修通道、施工作业空间以及附属工程设备需要的空间，同时考虑各特殊节点结构形式、分支走向，并考虑设置处的交通、地质状况等施工条件，以及其它地下构筑物以及周围建设物等条件，综合考虑确定经济合理的断面。
（3）综合管廊标准断面内部净高应根据容纳管线的种类、规格、数量、安装要求等综合确定，不宜小于2.4m。综合管廊标准断面内部净宽应根据容纳管线的种类、规格、数量、运输、安装、运行、维护等要求综合确定。
综合管廊内两侧设置支架或管道时，检修通道最小净宽不宜小于1.0m；当单侧设置支架或管道时，检修通道最小净宽不宜小于0.9m。
3.2.2综合管廊断面确定
（1）入廊管线
根据国内近年来城市发战需求，市政管线进入综合管廊的管线有电力管线、电信管线、给水管线、燃气管线、供热管线、污水管线等。
a.电力管线
以往道路及市政管线建设中，电力及通信线缆一般采用架空或埋地方式敷设。架空线成本较低，但对周边环境影响大，一旦遭遇极端天气如台风、冻融等气象灾害，极易发生事故。
根据近二十年的综合管廊建设经验，电力及通信线缆入廊可以有效的解决上述两种敷设方式的缺陷。目前，电力电缆已经成为入廊的主要管线。
目前在新城建设和规划建设要求较高的区域，已经有大量的架空线入地走综合管廊或独立的电力隧道，目的是为了美化城市环境以及减少架空线造成的城市地块割裂的缺点以及架空线周边地块不好开发的难题。
海口市规划有10kV架空线，目前在新城建设和规划建设要求较高的区域，已经有大量的架空线规划入地进入综合管廊或独立的电缆沟，目的是未来美化城市环境以及减少架空线带来的城市地块割裂的缺点以及架空线周边地块不易开发的难题，本次设计将电力电缆（10kV）和电力电缆（110kv、220kv）各单独设置一舱，高压电缆和中压电缆各自独立运行。
为解决电力电缆通风降温、防火防灾等主要问题，管网内配备有高温报警、通风以及消防等附属系统。
b.供水管道
供水管道传统的敷设方式为直埋，管道的材质一般为钢管、球墨铸铁管等。将供水管道纳入综合管廊，有利于管线的维护和安全运行。供水管道纳入综合管廊需要解决防腐、结露等技术问题。
此外，综合管廊特别针对供水管道事故爆管设有报警及应对措施，可根据集水坑内液位、爆管检测专用液位开关、供水管道上压力开关等信号迅速探测供水管运行异常情况并在事故发生时及时采取关闭事故管道阀门、减压供水等措施，以减小事故水量。
c.通信管线
目前国内通信管线设计通常采用管线架空或管线只埋两种形式。管线架空形式在老城区较多，造价便宜，但易形成“蜘蛛网”影响城市美观，并且安全性能不高，正在被管线直埋形式所替代。
通信管线纳入综合管廊需要解决信号干扰、防火防灾等技术问题。随着光纤管道的日益普及，光纤通信管道直接纳入综合管廊更加显示其抗干扰的优势。
通信管线纳入综合管廊采用立柱和桥架的形式进行敷设，通信电缆防火防灾的方法同电力电缆。
d.燃气管线
燃气管线作为一种重要的城市工程管线，其安全性应作为首要考虑因素。将燃气管线纳入综合管廊，应从技术方面和经济方面综合分析确定。
从技术层面，燃气管道进入综合管廊应单独设置一舱，相应的管材选用和安装、各类节点设置及配套监控系统应满足新规范要求，确保燃气管道舱的安全运行，同时避免对其他舱室产生影响。
从经济层面，由于燃气管道纳入综合管廊需要单独设置一舱，土建和附属设施投资会显著增加，应结合燃气专项规划，将重要的燃气输气管道和负荷较大的配气管纳入综合管廊，发挥综合管廊的集约、安全功能。对于管径较小、负荷较低的配气管，建议采用直埋方式敷设。
e.雨、污水管
雨污水管均为重力流管道，若考虑其入廊，受管道坡度的限制，将大大增加综合管廊的断面造价。受道路建设进度及建设经济性的影响，本项目不考虑纳入雨污水管。
根据各类管线专项规划及各管线单位反馈意见，汇总如下表：
（2）断面确定
根据各类管线专项规划及各管线单位反馈意见，并经过前期方案阶段断面比较，最终断面确定为单、双舱断面，断面净尺寸分别为3m（宽）x3.5m（高）和5.6m(宽)x3.5m(高)。
图3.2.2某市政道路管廊标准断面（新海中路~粤海110kv变电所）
图3.2.3某市政道路管廊标准断面（粤海110kv变电所~滨海大道）
3.2.3综合管廊在道路下方位置
某市政道路为新建道路，有中央绿化带设计，机动车及非机动车道、人行道，道路红线宽60m。管廊置于道路南侧人行道下，部分位于非机动车道下，出地面节点边线退人行道边至少150mm。
下图为综合管廊在道路下方的位置，其中新海中路~粤海110kv变电所段管廊中心线至道路中心线约25.25m；粤海110kv变电所~滨海大道段管廊中心线至道路中心线约26.7m。
图3.2.4管廊在道路下方位置（110kv变电所）
图3.2.5管廊在道路下方位置（粤海110kv变电所~滨海大道）
3.3综合管廊平面设计
平面设计主要包括：通风口、投料口、引出口等节点的设计。
为减少地面节点的数量，尽量增加综合管廊标准段长度，提出了配套设施凸出地面部分与周边环境相协调的合理方案，具体方案如下：
本项目综合舱设置通风口共4个，其中端部通风口2个，其余2个通风口按间距不大于400m沿管廊纵向设置，电力舱设置通风口共4个，其中端部通风口2个，其余2个通风口按间距不大于400m沿管廊纵向设置。
本项目综合舱共设3个通风区间和6个防火分区，电力舱共设3个通风区间和5个防火分区其中通风区间间距不大于400m，防火区间间距不大于200m。通风口出地面百叶开洞最低处高出周边人行道完成面至少600～800mm，满足100年一遇的防洪标准，并置于两个树池之间，单独景观设计。
本项目按最大间距不大于400m设管线吊装口节点，其中综合舱共3个电力舱2个，满足管线安装及后期维修管线材料吊装入廊需求。
本项目分别与某市政道路管廊及规划二路管廊相交，其中新海中路已预留交叉口与本次管廊连接，在规划二路处设有交叉口与规划二路综合管廊连接。
为满足某市政道路沿线各地块的需求，本管廊沿线按最大间距不大于200m标准同时兼顾地块及道路交叉口及后期缆线型管廊规划，共设管线分支口5个，电力引出口1个，各类管线在分支口出廊体后以埋管形式横穿道路至红线边的工作井，每个管线分支口对应两个工作井，共计10个工作井。
由于本项目管廊设置于人行道下，故吊装口节点最终完成面均按低于人行道标高200mm计，逃生口盖板面与人行道齐平；另外以往管廊设计一般设置单独的分变电所或和其他节点合并设置，本次采用室外箱变的形式和道路路灯箱变合并建设。通过这些措施大大减少了节点和凸出地面部分设施。
3.4综合管廊纵断面设计
3.4.1综合管廊的埋深确定主要考虑四个因素：
（1）管廊上部的绿化种植的覆土厚度要求；
（2）管廊本体抗浮要求；
（3）管廊与横穿道路的排水管线以及其他市政管线的交叉关系；
（4）管廊附属设施如通风口、吊装口设置时人员操作及设备安装空间的要求所需要的空间。
根据海口气候特点、地下水位、上部绿化以及其他管线标高关系，确定某市政道路地下综合管廊顶板埋深为3.0m。坡度满足不小于0.2%即可。
3.4.2倒虹吸的设置
在道路交口预留雨、污水管道处，为避让雨、污水管道，设置倒虹吸段。倒虹吸坡比一般为1:6，在条件受限时可采用1:4。倒虹吸长度根据现场情况予以确定。
3.5附属工程设计
3.5.1排水及消防系统
综合管廊基本按每200m设置建筑防火分区，沿管廊全长设置排水沟，横断面地坪以1％的坡度坡向排水沟，排水沟纵向坡度与综合管廊纵向坡度一致，但不小于2‰。本工程综合管廊于个防火分区的相对低洼点处等部位设集水坑，坑内设2台排水泵。由设于集水坑内的液位继电器控制，高液位开泵，低液位停泵，超高液位报警。排水管接出综合管廊后就近接入道路雨水系统。
所有舱室每隔200m采用耐火极限不低于3.0h的不燃性墙体进行防火分隔。防火分隔处的门应采用甲级防火门，管线穿越防火隔断部位应采用阻火包等防火封堵措施进行严密封堵。据《城市综合管廊工程技术规范》GB50838-2015规范第7.1.9条，在管廊内敷设有电力电缆的舱室应设置火灾自动灭火系统。本管廊综合舱敷设有电力电缆，因此设置火灾自动灭火系统，采用超细干粉灭火系统。
3.5.2照明系统
分控中心、分变电站及综合管廊内设正常照明和应急照明。综合管廊普通段正常照明照度要求不小于15lx，吊装口、出入口、防火分区门及设备操作处等区域应加强照明，其照度提高到100lx。监控室一般照明照度不宜小于300lx。
3.5.3监控与报警系统
综合管廊考虑设置火灾电话系统，有线广播系统、声报警系统、自动报警系统，以便于综合管廊管理与运行以及对事故的响应。同时综合管廊内的集水坑液位报警以及潜污排水泵的控制均需实现远程的自动控制。
3.5.4通风系统
保证管廊内余热、余湿、有害气体等能及时排出，并在人员巡视检修时提供适量的新鲜空气，综合管廊平时应设置通风系统进行通风换气。平时通风均采用机械进风、机械排风的通风系统形式。
本次设计综合管廊采用机械通风，机械通风不小于6次／h，机械通风的风口伸出地面部分均设置防雨百叶，且考虑防止地面积水时倒灌。
3.5.5标识系统设计
在综合管廊在役运行期间，为便于系统分类管理、快速识别和安全警示，须对管道、设备等设置标识，如泵、阀铭牌、管道标识、系统颜色标识、状态标识、导向标识、安全提示等，此类设计须紧密结合运行管理的实际需要设置。
4、结论
综合管廊是未来发展的方向，对满足民生基本需求和提高城市综合承载力发挥着重要作用。但综合管廊在我国仍处于起步阶段，相关的规范及理论还不成熟，这就需要我们相关人员共同努力，早日形成完善的关于综合管廊设计及施工的理论。
参考文献：
[1] 詹洁霖 城市综合管廊布局规划案例研究[J].城市道桥与防洪.2013.67-71
[2] 国务院61号文件 关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见.2015
[3] 于晨龙 张作慧 国内外城市地下综合管廊的发展历程及现状[J].建设科技.2015.49-51
论文作者:王国刚,吴强,陈晓流
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/19
标签：管线论文; 断面论文; 道路论文; 城市论文; 管道论文; 通风口论文; 地下论文; 《防护工程》2018年第27期论文;