城市地下综合管廊结构设计要点研究

城市地下综合管廊结构设计要点研究

发表时间：2018-11-27T11:14:05.043Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第21期作者：黄德仁[导读] 随着城市建设中地下管网系统的逐渐复杂，地下综合管廊采用集约化的设计理念，解决了地下空间有限、各专业管线不定期开挖施工造成的社会经济损失的问题。本文将主要对目前城市地下整体管廊结构设计内容进行详细分析。

黄德仁

上海市政工程设计研究总院集团佛山斯美设计院有限公司广东佛山 528200摘要：随着城市化进程的推进，许多地上线路均转移到地底，且随着城市建设中地下管网系统的逐渐复杂，地下综合管廊采用集约化的设计理念，解决了地下空间有限、各专业管线不定期开挖施工造成的社会经济损失的问题。本文将主要对目前城市地下整体管廊结构设计内容进行详细分析。

关键词：城市；地下综合管廊；结构设计；要点分析城市快速发展的进程中，对土地的需求量加大，为确保各种基础设施顺利施工，避免管线碰撞；要求通过设计一个能集中布置各类城市管道，实现集约化、现代化目标，减少对外部条件的影响，发挥出其所具备的各种优势的地下综合管廊用以提升城市各种基础设施的施工效果。针对城市地底整体管道构造设计，应当从实际要求入手，确保各个专业之间的紧密联系，发挥出其所具备的各种优势。 1．引言

2015年，国家颁布了《关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》[1]，指出要积极推进地下综合管廊建设工作，到2020年，建成一批先进的综合管廊并投入运营，彻底解决“马路拉链”问题；提高城市管网的防灾抗灾能力，改善地面景观。随着城市化进程加快，地下综合管廊成为基础设施建设的新模式，具有综合性、长效性、环保性、经济性的特点。 2．关于城市地下综合管廊结构的分析 2.1 综合管廊的类型

城市地下综合管廊的类型包括三种：一是干线综合管廊。一般设置在机动车道下方或道路中央下方，采用独立分舱设置主干管线，并向支线管廊提供配送服务。分析其特点，可见断面尺寸大，覆土较深，不仅输送量大，而且安全性、稳定性高，当然也对维修管理工作提出了高要求。二是支线综合管廊。一般设置在道路单侧或两侧，是连接干线管廊和终端用户之间的通道，采用单舱或双舱设置各种管线。分析其特点，主要是断面尺寸小，工程造价低，安全性、稳定性高。三是缆线综合管廊。一般设置在人行道下方，采用浅埋方案，设置可以开启的盖板。分析其特点，主要是断面尺寸小、埋深浅，造价成本低，维护管理简单，不设置通风和监控设备。

2.2 综合管廊的结构

综合管廊的结构包括：①管廊本体，材质以混凝土为主，主要分为现浇、预制两种施工方案，用来承载各类管线。②管线，涉及电力、通信、给排水、供暖等管线类型，随着城市建设加快，各种新型管线均可以进入管廊内。③排水系统，主要解决雨水、渗水等现场积水问题，能保证管廊内部的干燥性。④通风系统，一般采用机械通风方案，为维修管理工作提供基础，保证进入管廊内工作人员的生命安全。⑤监控系统，用于监控管廊内的温度、湿度、煤气浓度等指标，以便及时发现安全隐患并消除隐患。如下图1，就是地下综合管廊的典型结构图。

图1：地下综合管廊的剖面结构图 3．城市地下综合管廊结构设计的要求 3.1 长远规划

城市处于不断发展中，各种管线的类型和数量会不断增多，综合管廊设计时，应该具有长远规划，预留出一定的空间。从经济性角度出发，可以采用直埋管道铺设法，但是容易受到温度变化的影响，因热胀导致位移[2]。为了应对这一问题，应该注重固定墩的设计，用来避免位移现象发生。

3.2结构设计原则

综合管廊的设计原则主要为：（1）进行结构设计时，应考虑永久荷载、可变荷载、偶然荷载。第一、永久荷载包括围岩压力、土压力、结构自重、结构附加恒载、混凝土收缩和徐变引起的影响力、水压力。第二、可变荷载包括道路车辆荷载、人群荷载、温度变化的影响力、冻膨力、施工荷载等。第三、偶然荷载包括地震力等。（2）管廊结构的主体结构及配套建构筑物安全等级不应低于2级，设计使用年限为100年，防水等级不低于Ⅱ级，抗震设防应为重点设防类。计算时应满足极限状态设计：第一、承载力极限状态：包括结构极限承载力计算，结构整体稳定（滑移、抗浮等）。第二、正常使用极限状态：主要保证构件裂缝开展宽度。

3.3 综合施工

所谓综合施工，就是考虑到地质条件、地面环境等要素，合理选择综合管廊的位置，充分利用管廊内部空间，尽可能多的布设管线。设计管廊埋深时，不能影响供水、供电、供暖系统的正常运行；基层处理要结合土层厚度，选择夯实法、碾压法、换填土层法等。此外，如果综合管廊经过池塘、冲沟、井道等特殊部位，应该检查有无缝隙出现，避免造成安全隐患。对于基槽开挖，可选择的施工方案有放坡开挖、基坑开挖施工等。

4．城市地下综合管廊结构设计分析

4.1 整体布局

综合管廊的整体布局，要根据城市的用地、地下管线、道路情况而定，确定选址、横断面、平面等设计要素。合理布局，才能提高管廊的连通度，实现管廊的使用功能，并保留管廊网络的扩展性，为后续应用管理打下坚实基础。

4.2 管线布置

对地下管线进行布置和设计时，应该从系统节点、服务范围、位置、走向、管径、标高等要素入手，结合横断面设计、平面设计、网络规划等情况，保证各种管线的兼容性，避免管线碰撞的问题，提高管廊的安全性和稳定性[3]。具体介绍如下：①分析城市发展的中远期规划，综合管廊结构设计应该节约土地资源，地下管线的布置满足集约化要求，同时又不会影响功能作用。②城市如果位于平坦地势上，避免在综合管廊内设计重力流管道，会影响使用效率。③电力、通信、给水管线，可以设置在同一个空间内；但热力管线和燃气管线，不能设置在同一个沟室内。④在综合管廊两侧，分别设置高压电缆和通信电缆，避免产生电磁干扰。⑤热力管线和电缆不能布置在一起；封闭式电缆通道内，也不能有易燃气体或液体。⑥综合管廊多采用预埋式支架系统，在框架结构施工阶段需要设置预埋支架，支架结构应符合国家和行业标准，且应满足锚固、支架结构本身强度和稳定的需求。

4.3 横断面设计

综合管廊的横断面，主要分为圆形、矩形两种，前者适用于支线综合管廊或线缆综合管廊，有利于穿越地铁、河流等特殊地段，常采用盾构施工或顶管施工。后者适用于新建道路或新开发区，具有成本低、敷设方便、利用率高的特点，常采用明挖现浇施工或预制装配施工。

4.4 纵断面设计

从纵断面来看，首先综合管廊应该和道路保持一致，能减少土方开挖量；其次要满足管线折角需要，尤其是穿越路口时，可以局部上穿或下卧；最后考虑到检修时的排水要求，纵坡一般设置在0.2%—10%之间。覆土厚度一般在1.5m以上，要求满足抗浮、绿化种植要求。和相邻地下构筑物之间的距离，最小水平净距为1m，最小交叉垂直净距为0.5m[4]。

4.5 消防系统设计

综合管廊的消防系统，在防火墙、承重结构设计时，均要选择阻燃材料；内部嵌缝、填充部位，采用不燃材料，要求耐火极限达到3小时。在综合管廊的不同分区，应该设置防火门、防火墙、阻火包等，各个分区之间的间距控制在20m。

4.6 供电系统设计

综合管廊内的应急照明、监控、消防等设备，供电设计要满足2级负荷要求，其他设备则满足3级负荷要求。以低压配电系统为例，最好使用TN-S三相四线系统，保证三相负荷的平衡性；消防设施要敷设耐火阻燃电缆，一旦遇到火灾事故，能减少经济损失，发挥出消防设施的灭火救援功能。

5．结语

综上所述，随着城市化进程加快，地下综合管廊工程项目增多，成为改善城市环境、提高公共服务水平的有效手段。综合管廊结构设计时，要求长远规划、综合施工、建设共同沟；文中从整体布局、管线布置、横/纵断面、消防系统、供电系统入手，介绍了设计要点。希望为类似工程提供经验借鉴，推动城市可持续发展。

参考文献：

[1]许侃.城市地下综合管廊结构设计与施工探究[J].建筑与装饰，2018，(8):137，140.

[2]陈海军.城市地下综合管廊工程设计要点探讨[J].铁道建筑，2018，(1):129-132.

[3]朱艳.城市地下综合管廊智能化运营管理技术研究[J].智能建筑与智慧城市，2018，(2):62-63.