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城市地下综合管廊断面选型分析

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管线工程器 Pipeline Engineering 城市地下综合管廊断面选型分析 杨林,向广林,朱嘉 (匝庆交通大学交,通运输学院, }足400074) 摘 要:城市地下综合管廊具仃安拿性高、地下空问利川率岛、地面道路损坏小、茭化fti弈 优 一 管廊断 选型是管蛳 建没中必须 心的『N素, 要包括断断形状、舱 布 、人廊管线、断呵J 寸等 分析J,lq内外 建成的 管啡后.总 结 管廊断 形 的发展姚律和断 选型的影响 索 要有发腮需求、人廊管线、道路条件、施T方式、运 维护5个 ‘ 【fii以晕庆r“为例.分析了I LI地城』 在进i彳管廊断面选型时道路条件和施 方式的持殊性,许提…重庆I¨I 线和支线2种 炎型的综合管啷断IfIf选型 关键词:城f¨也F综合管廊;断面选 ;断而形式;发 觇律;入廊管线;运营维护 中图分类号:.rI J 990.3 文献标志码:B 文章编号:1009—7767(2018)06—01 39一()5 Cross Section Selection Analysis of Urban Utility Tunnel Yang Lin,Xiang Guanglin,Zhu Jia 参考目前1l}= 发达城市的实践经验,采J}}j城『订地 行J 分析总结 下综合管廊是解决今后在城市发展过程巾管线与空 1 管廊断面形式现状及发展规律 间矛盾及实施rI『持续发展的有效手段和必然趋势I 1.1管廊断面形状 管廊断面的设计“接决定了管廊建设工程的1-艺复 管廊断面彤状指管廊的物理外观肜状.丰嘤仃 杂性、经济性、管线安全性以及功能实现等重要方面, 形、圆形和椭圆形 、从l833年法l叫 黎建设第l条 直接影响了后期管廊的运营、管理及维护.是衡 管 城市地下综合管廊垒今,其在断嘶彤状选择 脱… 廊建设水平的重要标尺,在管廊建设的前期规划设计 期以喇拱形为主, 期以矩形为中的演化规律 以 阶段起到重要作川 在城市地下综合管廊断面没汁时. 1 890年德闰汉堡f『『城『{f地下综合管 的建设为分 宗邵宁等l11提 了管线l布置应遵循满足使 功能、力 线.之 以法困、英 为代表的早 城『{ 地下综合铃 求经济合理的原lJ11:朱明尧等I 】提f}I了管线布置应遵 啷,多采用圆形、半 彤或椭 形的断面彤状:之 众 循多数管线布 合理、尽量减少绕行的原则,许介 了 多困家城市开始采jl}{ 肜的断向形状 王璇等 介 石油化丁企业内部管廊的布置原!J!jI:王军等I lj肯¨1目 了地F 问开发代表城I 之一的大阪建设的3 僻 前管廊建设存在建没资金投入大、建设模式单一和运 啷系统:采用盾构_厂法施丁的城f}『} 道综合管 、录川 营管理难度高等问题,并提f}_{丁拓腱投资建设模式、建 明挖T法施工的预制拼装式缆线综合管廊、采川地卜 立收费机制、树立设施管理理念和完善管理制度等对 问开发利用的整合建没管廊 同『ji『我罔所建设的人 策,为我国城市地下综合管廊建设 .j管理决策提供了 部分城市地下综合管廊,基本都足以 肜断丽为 参考依据 综合分析管廊断 形状近百年的演化J j 以搜 rJ前,大部分的参考文献郜足从宏观的角度分析 其影响I太l素的发展,发观管廊断 形状的演化士 受 管Jl{Ii建设的难点并提出建议,对于做观角度下的管廊 管廊建没工艺方法的 导.、以l833 法田巴黎l谴没 内部结构、管线布 、管廊尺寸等研究相对较少 此, l条城H 地下综合管廊为例, J,【I、 ,J技术条件卜,施 笔 根据城』 地下综合管廊断面形式现状.按照其集 llI 疗法为砌筑式施一r,为保证受力,锊廊采川 肜断 成 素,从断面彤状、断面类型、断面尺寸、断面 置 面 而到了20世纪.钢筋混凝士大规馍地麻用r l fJt 对管廊断面形式的发展规律及断面选型影响 素进 建设及机械化发展领域.致使大IfⅡ 挖秆1浇筑褂以 2018 ̄ ̄6期(11一)第36誊4荭投jI: 139 器管线工程 Pipeline Engineering 实现以及矩形断面形状有较高的空间利用率.多数城 纵向组合舱体(见图3)。此外,更多的多层式结构则是 市的管廊建设开始采用矩形断面。随着对城市交通管 用于容纳有雨水、污水管道的综合管廊.雨水、污水管 理和环境保护的重视,国际上许多国家已不允许明挖 道独立布置在管廊下部最底层(见图4)。 施工.积极发展暗挖技术也是我国盾构施工发展的必 然阶段。盾构法具有地层适用性强、机械化程度高、安全 性好、施工速度快等优点,但工程造价较高,一定程度 上限制了盾构法在管廊工程建设中的推广与应用l71。 管廊断面形状及特点见表1。 表1 管廊断面形状及特点 图3 3层矩形管廊断面 罔4多层矩形管廊断面 1.3管廊断面尺寸 管廊断面尺寸指管廊断面各类组成构件、管线间 距、通道、各种附属设施的大小以及总体断面尺寸 由 于断面尺寸的大小受诸多因素的影响.因此在管廊建 设中因地制宜,各个城市地区所采用的管廊断面尺寸 各不相同,各类管廊断面尺寸变化对比见表2。 表2各类管廊断面尺寸变化对比表 1.2管廊断面类型 管廊断面类型指管廊断面的舱室划分以及其空间 组合形式。舱室划分主要有单舱、2舱组合以及多舱 组合,舱位组合则为舱室的空间组合形式。随着纳入 管廊管线种类和数量的增多.管廊断面类型的发展呈 矩形,单舱 矩形,单舱 高2.00x宽3.O0 1926年.日本九段 高1.80(2.30)x宽3.40 1959年.德国白鲁他市 现出明显的“由单舱至多舱”、“由单层至多层”的变化 特点。 1)由单舱至多舱。早期的城市地下综合管廊建设. 南于城市发展需求小,管线类型少.采用单舱的管廊 断面类型已经能够满足基本的需求,因此多数以单舱 式管廊断面为主(见图1)。而在后期逐步发展过程中, 2舱式管廊断面逐步取代了单舱式管廊断面(见图2)。 由于纳入管廊的管线种类和数量逐年增多.使得 近年来建造设计的城市地下综合管廊断面尺寸也在 不断增大。从管廊断面尺寸变化来看,单层高度维持在 2.O~3.5 m,整体宽度则在不断增大,未有明显的界限 区域。此外,在后期所有的管廊建设工程中.着重考虑 了运营过程中通风、消防、监控等设备的空间占用.并 图l 单舱式马蹄形管廊断面 图2 2舱式矩形管廊断面 且在信息化逐步发展的背景下,管廊的运营维护系统 将会更加完善,致使占用较多空间 2)由单层至多层。近年来,许多城市出现了纵向组 1.4管廊断面布置 合分舱的管廊断面类型,实现了多层式的布局.即3层 管廊断面布置指在管廊断面上,各类管线、附属 140辛荭数术2018 No.6(Nov.)Vo1.36 管线m程器 Pipeline Engineering 设施、预 I'NJ的佰没化 和1卡} 父系 、l 内外一般f1 J- 交通 、道路挖捌蝴 棼等I1.j道路十l{火的 响…索,j L 考虑纳入城f 也下综合管廊的管线彳『:给水、电力、通 成纷繁复杂,对于管廊断面形式的影响Ⅱ土较 、道 供热、IfI水、燃气、供冷、 污水、j_、)=圾收集管等I I 路条件会 一定 度I 影响管廊迎没的规划 ‘ 、止 …r符类僻线『人】 物的物婵化学性质 HI_. 定的布 规律性 、 ,H‘仃些管 势以及建没施I 的 艺方法等.埘管椰断 J杉状f1l J 4)施_厂方式:包括『J』】挖干¨晴挖2种墟小 ‘ .随 线卡H互之 会仃影响,仔 卡H互避}I=的炎系, 此呈 寸的选择存 一定影响 1)管线伽 规律:村j互影响的管线避免同舱彳1i置, 着技术的发腱,在叫挖和晴挖的 砌I .…脱rI 挖 如高压电缆会对通信电缆产,{i十扰;同舱内,同性质 浇筑、预制施_r,暗挖顶管、 构施r等 l{t 1 f ,』 管线同侧 ;为集约化利川管廊 问,多将大管 篱道(给水、供热等)置于底 ,线缆(电力、通信等)置 F顶层. 余管道髓于『}1 l1_IJ层,给水管道一·般置丁最 底部:…丁燃气管线仔存 大的安全隐患,l夫1此一般对 燃气管线进行单独 舱 、 2)舱窄印置规律:对 ,:分舱式管廊,一般分为管道 舱和电 J舱,管道舱一般 没:给水管、供热管、蒸汽 箭、燃油管+通信或低 电力电缆;电力舱一般布设 商』 电缆、l光缆+给水管、『I1水管等 、 2管廊断面选型的影响因素 1)发展需求:包括地【)(经济发展条件、现彳丁管线 } 、符类篱线规划窬; 地F伞问利J{1情况、地下 问 规划等 发展需求 宏观层面卜影响管廊建设的各个 方向,如管廊规划选址、管廊入线类型、经济效益等..埘 下管廊断阿形式的选择而 ,发展需求对其所产 的 影响具有A接影响嗣1『bj接影响 2)入廊管线:包括入廊管线的类型、俄面大小、管 线棚互影响和管线相容性等,足孑F确定入廊模式和入 廊管线类 、数垃 提下。对管廊断面产生影响作用 的1人1素归类 人廊管线A接决定着管廊断面彤式 f1的 断呵类型和断面佰氍,作川t机 较为复杂,但早现}fJ 一定的规律性,是管廊断面形式选择巾需要重点考虑 的 索..入廊管线的选择模式 5。 电力电缆 通信电缆 给水管道 燃 t管道 基本型 热力管道 巾水管道 嘉曩蕴嚣 i特殊型 ………。。。。。。。。。。‘。。。。。。。。。。‘。。。。。。。。。。。。。‘。。。 。’。。。’。。。。。。。 。 …’。 。‘。。。。’。 ’ ’’。’。。’’ 。 ; 污水管道 雨水管道 其巷盍用 ………一……………………一……一…一……一…一一 『颦】5 入廊锊线的选择模 ℃ 3)道路条件:包括道路地质条件、城Ii 路网结构、 建筑施T技术的发腱,管廊的施r建设 也仃j 多 样性,不同的地质条件、绎济条什、 9J 求以收发个 要求等都会影响施_【:方式的选择,lnj施l 力‘式则 接 决定管廊断面彤状的选择、 据 I 践. 『三 断面便于 置管线安装 『u】和检修通仃。: IhJ,内 ; 问利用率较高, 此采取明挖现浇法施I_ 时 :采Jf i 彤断面:采H】非开挖技术如顶管法、 构法、畸挖法施 lI 时, 采片j网形断面或马蹄彤断 ;果川…j挖颅制 拼装法施1一时,综合考虑断面利川t、构件 I 、 场拼 装等l夫1素, 白:视情况采川矩形、 形f¨马蹄彤断 i 5)运营维护:包括维修伞I'NJ(维修人 ! 维修 )、 控运营、管线标 l等,组成复杂J 影响的j三嵫址1_^: 廊断面J 寸卡¨管廊断面布 ,』亡 址对}:管 断 的 检修通行空间的影响至_父 要 箭Jl=iii作为HI连j,,}4撩础 没施.其整个,f 命脚期rf1更多的足运 ¨1_JJ,运 维护 是未来管廊发展的重点内容, 息化发 的背景 下,需要系统性建没不11发展,以保障管廊的J 常返付 发展 3重庆市地下综合管廊断面选型分析 3.1 管廊断面选型的特殊性 匝庆市属于典刷的IIJ地城rf , 地彤起伏较人、 地质条件复杂、城市布局多变等特点…地城r} 锊廊断 面选 的特殊性主要表现 道路条件祠I施l ‘ 2个 方面 1)道路条件特殊性 …地城fl J-的道路条什 川 城市相比.具有其独 的特点,尤 址 构、僦 纵断面疗面早观f}j的特殊 会影响城ff 地 综合锊 廊的断面选型 …地城li『i 往蹄 结中勾 , 城Ii 地下综合管廊一般跟随城 道路J 也,城Jf 道路路 结构影响着管廊的 设化氍以及分舱 。I 等,IlI地城 市的城市形态 }H组… 、带状 及分敞 发 的 特点,路网结构 现 之丰¨p‘ 的 构, 致城『『 地 下综合管廊在断面选择ff1,需弩虑j 路 的 , 选择断面类型 同时,其道路路幅较窄ll_纵坡人、路 2018第6期(11竹)第36誊,;} 投木141 器管线工程 Pipeline Engineering 较为密集.且一般不具有非机动车道,城市地下综合管 寸确定见表3。根据不同的建设区域以及入廊管线等 廊应如何布局,需要着重考虑和全盘规划 、同时,南于 影响 素的不同,进行适当调整,以适合建设所需。 II J地城市道路纵断面坡度较大.在城市地下综合管廊 建设中.部分重力流管道(如污水管、雨水管)在山地城 表3管廊基准断面通用尺寸取值表 项目 尺寸/mm 备注 l『『地下综合管廊建设巾需要着重考虑其入廊的可行 性,f『ii入廊管线的变化会引起管廊断面类型、布置以及 给水管直径 500 满足重庆市规划要求300 ̄600 mm 300 满足重庆市规划要求最大值325 mm 寸的变化。在I LJ地城市地下综合管廊建设中,必须着 燃气管直径 重考虑l Ll地城I1i的道路条件 . 2)施1:方式特殊性。山地城市地质条件复杂,地形 地貌不如平原城市开阔,对于城市地下综合管廊的施 l_I 建设具有重要影响。¨J地城市多处在丘陵、山地地 带,地质以岩石构造为主,且主要组成岩石硬度较大. 某些I)(域fh于地块高差较大不适合进行大面积开挖. 仍需采用盾构或顶管的暗挖施工方式,这就直接导致 r其管廊断面形状的选择会有所不同。山地城市特殊 的地质地貌条件.决定了某些山地城市区域的城市地 下综合管廊建设在施T方式选择上,不适合进行大面 积开挖,从而影响列管廊断面形状的选择.、 3.2管廊断面选型说明 重庆市作为我同典型的tll地城市,具有一般城市 地下综合管廊建设的普遍性特点以及山地城市的特 有情况..[大1此,重庆市地下综合管廊断面选型应基于 前述对于综合管廊选型影响[大1素的分析研究和山地 城市特点,并结合重庆市的发展规划、地区特点等 ’I 同时,根据《城市综合管廊建设技术标准》(重庆)(征求 意 稿)的要求,m庆f 地处南方,一般情况下不涉及 热 J管道的布置.在进行管线入廊时通常选择的是基 本 入廊模式 綦本 入廊模式下,提出重庆市地下 综合管廊基准断面选型。以供地下综合管廊建设实施 过程中参考使川,以下对重庆市地下综合管廊基准断 而的选型和设汁做出说明: 1)管线容地 .基准断面是基于一般性地下综合管 廊_l 程所做的设计参考,由于在综合管廊管线布置巾, 尤_其是低压控制电缆和光缆叮以叠加在同层支架时, 町以不做具体容量设置,只做示意性展示,在具体的 管廊设汁中,根据需要纳入的管线容量做一定训整。 2)断面形状。基准断面所选取的是具有一般代表 性的矩形断面,在重庆『f『实际实施建设过程巾,可能 会遇到需要没汁为圆形或马蹄形断面的情况.町根据 实际情况进行设计和渊整。 3)管廊』 寸。基准断面所展示 寸为符合各项设 计要求的均值,其巾,各类代表性管线、附件及间距 142,事荭故术2018 No.6(Nov.)Vo1.36 电缆支架间距 80o 满足规范要求的光缆支架最大值 人行检修通道宽度 900 通道宽度布置单侧900 mm、双侧 (1 000) 1 000mm 检修车通道宽度 2 200满足重庆市规划要求最小值.且有预留 支架间距 300 电力T程规范均值 管道侧壁净距 500 满足重庆市规划要求最大值 管道顶部距离 800 满足规范要求 电缆顶部距离 600 超过电力_T程规范要求3o0 mm 监控及警报装置 未明确 管廊顶部.预留有足够空间 管廊厚度 300 满足结构要求最小值 4)调整建议..建议在基准断面上进行调整时,尽量 不改变分舱及管线相对布设位置。 3.3入廊模式及基准断面选型 1)管线及分舱。基本型入廊模式人廊管线包括:电 力电缆、光缆、给水管道、燃气管道4种基本管线。由 于燃气管道入廊,必须将其分为燃气舱和电力舱。 2)舱内布置。电力舱布置给水管道、高低压电缆、 光缆;燃气舱布置燃气管道。电力舱内,最下部布置给 水管道,右侧给水管道位置为预留.在给水管道没有需 求时,可供电力电缆使用;电缆支架上南于有35 kV以 上电缆入廊,【大J此按照电压从下至上递减的规律布置. 支线管廊应单舱布置 3)管廊尺寸。管廊尺寸应根据所布置管线的种类 和数量确定,同时预留一定空间以作备用 主要有十线 和支线2大类,十线分为配备检修与!和不配备检修车, 支线管廊按照管线规模适当减小(见冈6~8). 4结语 据初步统汁,2叭5年我国共有69个城市启动地 下综合管廊建设项日,总长度约1 000 km,总投资约 880亿冗…I。相较于管线直埋方式,建设城市地下综合 管廊具有统一管理、后期维护费用低、充分利用地下 间资源、道路损坏小、美化市容、安全性高等一系列 的优点I 在城市地下综合管廊进行断面选型时需 要考虑发展需求、入廊管线、道路条件、施T方式、运 营维护等各方面 素。同时,由于地理位置和地形地质 管线工程器 Pipeline Engineering 条件的不同,在进行断面选型It寸也需要因地制 由:. 槲 当地实际情况选择合适的管廊断面形状、断面类 、断 面』 寸、断面布置等 参考文献: 【11施 红.城市地下综合管廊发腮及J 川探讨….rt 外{上抗, 2015(12):l03一l06. 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