王毅,章海瑛,楊紹猛
(1.上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院集團(tuán)浙江市政設(shè)計(jì)院有限公司,浙江杭州310004;2.杭州市城建設(shè)計(jì)研究院有限公司,浙江杭州310001)
城市綜合管廊工程重要節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)研究
王毅1,章海瑛2,楊紹猛1
(1.上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院集團(tuán)浙江市政設(shè)計(jì)院有限公司,浙江杭州310004;2.杭州市城建設(shè)計(jì)研究院有限公司,浙江杭州310001)
隨著我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快,每年進(jìn)入到城市中的人口越來(lái)越多,對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施的完善性提出了更高要求,其中城市綜合管廊作為完善城市基礎(chǔ)設(shè)施的主要對(duì)策,對(duì)于確保城市更為順利運(yùn)行有著重要作用?;诔鞘芯C合管廊概述,分析了城市綜合管廊設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì),并對(duì)城市綜合管廊工程中節(jié)點(diǎn)類(lèi)型、綜合管廊和監(jiān)控中心連接通道、綜合管廊交叉節(jié)點(diǎn)及計(jì)算模式等重要節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了重點(diǎn)分析。
城市;綜合管廊工程;重要節(jié)點(diǎn);設(shè)計(jì)
城市綜合管廊工程是市政基礎(chǔ)設(shè)施的一種,其運(yùn)行、管理及建設(shè)和城市居民生活有著非常密切的聯(lián)系,在城市綜合管廊工程設(shè)計(jì)與建設(shè)中,應(yīng)當(dāng)在掌控城市綜合管廊工程設(shè)計(jì)與建設(shè)等相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)上,全面遵循城市綜合管廊工程設(shè)計(jì)原則,增強(qiáng)城市綜合管廊工程設(shè)計(jì)工作投入,科學(xué)合理組織設(shè)計(jì)[1],確保城市綜合管廊工程可以將自身功能與作用更好發(fā)揮出來(lái)。
城市綜合管廊工程主要為城市地下用于容納兩類(lèi)及以上城市工程管線及其相關(guān)附屬設(shè)施的空間,其中包含有滿(mǎn)足生產(chǎn)、生活需求的通信、電力、熱力、天然氣、再生水、污水、雨水、給水等市政公共管線,但并不包含工業(yè)管線。城市綜合管廊工程在具體設(shè)計(jì)與建設(shè)的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行統(tǒng)一維護(hù)、統(tǒng)一施工、統(tǒng)一設(shè)計(jì)與規(guī)劃,達(dá)到管線維護(hù)、運(yùn)營(yíng)及使用要求,并同步建立標(biāo)識(shí)、排水、通風(fēng)、報(bào)警和監(jiān)控、照明、供電、消防等附屬設(shè)施[2]。城市綜合管廊工程按照類(lèi)型不同可分為:纜線管廊、支線綜合管廊、干線綜合管廊三大類(lèi)。其中:干線綜合管廊的主要作用是城市配給工程管線的使用,建設(shè)與設(shè)計(jì)方面主要由雙艙方式與單艙方式;纜線管廊主要設(shè)計(jì)方式為淺埋溝道,設(shè)計(jì)有能夠開(kāi)啟的蓋板,但是其內(nèi)部不能滿(mǎn)足人員通行,主要作用是容納通信電纜與電力電纜。
從現(xiàn)階段城市綜合管廊工程設(shè)計(jì)方法來(lái)分析,在設(shè)計(jì)選用施工方法時(shí),當(dāng)前主要有兩種設(shè)計(jì)方法[3]。首先是設(shè)計(jì)為明挖法,主要使用在道路淺層空間綜合管廊施工,可分為明挖預(yù)拼裝與明挖現(xiàn)澆工藝兩種;其次是暗挖法,主要使用在挖掘深度較深或者城市中心地帶的城市綜合管廊工程設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)工藝主要由盾構(gòu)施工設(shè)計(jì)與頂管施工設(shè)計(jì)。
城市綜合管廊工程包含有市政、電力、通信、燃?xì)饧皺z修口、吊裝口、給排水管道、電力設(shè)備、照明設(shè)備、防火設(shè)備、城市通信設(shè)備等管線,所以可對(duì)所有類(lèi)型的管線進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)與管理[4]。在實(shí)際使用城市綜合管廊工程時(shí),主要包含有如下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。
2.1 能夠?qū)Τ鞘泄芫€實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理
城市綜合管廊工程中包含有很多專(zhuān)業(yè)管線,在城市統(tǒng)一管理與監(jiān)督下,可實(shí)現(xiàn)各種類(lèi)型的管線統(tǒng)一管理與維護(hù),這對(duì)于增強(qiáng)城市管線的管理水平與管理效率是非常有幫助的。
2.2 有助于增強(qiáng)城市地下空間的使用效率
隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化步伐的不斷加快,城市內(nèi)部人均土地占有量越來(lái)越小,土地資源相對(duì)于先前更加緊張,導(dǎo)致城市內(nèi)部能夠利用的空間更加稀少,且隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐越來(lái)越快,全面美化城市形象,城市各種類(lèi)型的管線必然將進(jìn)入到地下工程中,特別是傳統(tǒng)的通訊線、電力線、電話線等一些架空管線必然將轉(zhuǎn)移到地下,這就會(huì)導(dǎo)致城市地下管線數(shù)量越來(lái)越多,電線類(lèi)型越來(lái)越繁雜,也必然增加城市地下各種類(lèi)型管線規(guī)劃設(shè)計(jì)難度。合理可行地對(duì)城市綜合管廊進(jìn)行設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)城市中各類(lèi)管線的有序布置,從而大大增強(qiáng)城市地下空間的總體使用效率。
2.3 經(jīng)濟(jì)效益較為明顯
城市綜合管廊工程在初期需要大量的成本投入,但是等到城市綜合管廊工程建設(shè)成功之后,就可節(jié)省下很多后期維護(hù)費(fèi)用,因此城市綜合管廊工程整體的經(jīng)濟(jì)效益還是非常顯著的。首先,在補(bǔ)充、更新各種類(lèi)型管線時(shí)不需將已鋪好的路面挖開(kāi),這不僅可以降低各種管線施工給城市交通帶來(lái)的影響,同時(shí)還可防止道路開(kāi)發(fā)給城市周邊植被帶來(lái)的破壞,可省去大量的修復(fù)、管理及維護(hù)費(fèi)用;其次,若采用傳統(tǒng)的方式將管線放置到地下,由于地下地質(zhì)條件的復(fù)雜性,管線非常容易受到土壤中各種復(fù)雜成分的腐蝕,而將城市各類(lèi)管線均放置到城市綜合管廊中,可有效保護(hù)各種類(lèi)型的管線,大大延長(zhǎng)各種類(lèi)型管線的使用壽命,有效降低各種類(lèi)型管線的更新維護(hù)成本;第三,若采用傳統(tǒng)管線埋設(shè)方法,管線設(shè)計(jì)過(guò)程中較難把控住管線埋設(shè)與安裝的具體位置,所有管線的埋設(shè)均須將路面挖開(kāi),對(duì)整個(gè)城市交通帶來(lái)較大影響,而采用城市綜合管廊工程的方式可有效避免這種情況的發(fā)生,各種類(lèi)型管線的管理、維修及增設(shè)均在人工可控的范圍內(nèi)進(jìn)行,可有效防止由于管道開(kāi)挖帶來(lái)的損失,降低城市管線建設(shè)投資。
3.1 節(jié)點(diǎn)類(lèi)型
城市綜合管廊工程設(shè)計(jì)過(guò)程中包含有很多種類(lèi)型的節(jié)點(diǎn),例如城市綜合管廊工程的監(jiān)控中心連接通道、丁字形交叉節(jié)點(diǎn)、綜合管廊連接位置形成的十字星交叉節(jié)點(diǎn)、人員進(jìn)出口、進(jìn)排風(fēng)口、綜合管廊吊裝口等[5]。這些節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響到后期城市綜合管廊工程的使用效果,在具體設(shè)計(jì)的過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)以具體工程需求為出發(fā)點(diǎn),重點(diǎn)對(duì)監(jiān)控中心與綜合管廊及綜合管廊交叉節(jié)點(diǎn)這兩種類(lèi)型的管廊進(jìn)行研究分析。此外,多艙與多艙連接節(jié)點(diǎn)、多艙與單艙連接節(jié)點(diǎn)、單艙與單艙連接節(jié)點(diǎn)也是設(shè)計(jì)重點(diǎn)。
在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí),不僅要確保管廊內(nèi)部所有管線的有效銜接,還應(yīng)當(dāng)有效解決人員通行問(wèn)題。設(shè)計(jì)的具體思路為在節(jié)點(diǎn)位置處進(jìn)行加寬、加高,并在其中設(shè)計(jì)夾層,增加巡視平臺(tái)與樓梯,確保各種類(lèi)型管線有效銜接、人員順利通信。通常情況下,城市綜合管廊工程設(shè)計(jì)過(guò)程中,通信線纜設(shè)計(jì)的彎曲半徑應(yīng)當(dāng)是線纜直徑的15倍,再生水管、空調(diào)水管應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)有閥門(mén)安裝和預(yù)留焊接等操作空間,其到管廊內(nèi)部的凈距離應(yīng)在0.4 m以上。
另外,為了方便后續(xù)的維護(hù)與管理工作,城市綜合管廊節(jié)點(diǎn)中市政管線設(shè)計(jì)時(shí)通常情況下進(jìn)行下穿或者上跨處理,最大限度地保證工作人員在管廊之中能夠直接通行。管廊內(nèi)與熱力倉(cāng)中各種類(lèi)型的管線較多、規(guī)模較大,對(duì)這些管線在設(shè)計(jì)時(shí)均應(yīng)考慮讓其優(yōu)先通過(guò),如不能確保其直接通過(guò),在設(shè)置樓梯時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量保證其通行順暢。此外,還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)逃生設(shè)計(jì),在具體設(shè)計(jì)的過(guò)程中各個(gè)逃生節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)均應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足我國(guó)對(duì)節(jié)點(diǎn)逃生設(shè)計(jì)的具體規(guī)定。
3.2 綜合管廊和監(jiān)控中心連接通道
在城市綜合管廊工程中監(jiān)控中心與綜合管廊的連接通道也是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。在具體設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)從如下原則出發(fā):首先,為了確保監(jiān)控線纜與電力線纜施工的便捷性,應(yīng)在綜合管廊的中間設(shè)計(jì)有連接通道。其次,在對(duì)綜合管廊連接通道尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)當(dāng)充分考慮線纜數(shù)量、中線,通常情況下,設(shè)計(jì)的樓梯寬度應(yīng)當(dāng)在1.5 m以上。第三,對(duì)連接通道的設(shè)計(jì)可采用兩種方式,即上人式和下人式。在具體設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)當(dāng)以實(shí)際需求出發(fā),確定出連接通道的具體類(lèi)型,若土層非常淺,則設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量選擇下人式,反之,則盡量選擇上人式。第四,在設(shè)計(jì)連接通道時(shí),應(yīng)當(dāng)充分考慮管線敷設(shè)、人員通行給后續(xù)施工所帶來(lái)的影響。為了最大限度地降低其中各種影響,應(yīng)當(dāng)在合理的范圍內(nèi)增加城市綜合管廊工程的斷面寬度。第五,在具體設(shè)計(jì)時(shí),連接管廊與綜合管廊之間應(yīng)當(dāng)考慮設(shè)計(jì)有數(shù)道或者至少一道防火門(mén),從而確保其中的防火區(qū)域和封閉區(qū)之間劃分明確。
3.3 綜合管廊交叉節(jié)點(diǎn)
通常情況下,會(huì)將城市綜合管廊工程設(shè)計(jì)成環(huán)網(wǎng)狀,這在最大程度上可增強(qiáng)城市綜合管廊工程功能的最大限度發(fā)揮。在進(jìn)行環(huán)網(wǎng)狀城市綜合管廊工程設(shè)計(jì)時(shí),丁字形與十字形較多,在進(jìn)行這些丁字形與十字形設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考慮兩個(gè)方面的問(wèn)題。首先是內(nèi)部管線銜接問(wèn)題;其次是人員通行問(wèn)題。為有效解決這兩個(gè)問(wèn)題,在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中常常采用加高、加寬節(jié)點(diǎn)的方式,還可采取增加樓梯或者設(shè)置夾層的方法解決,從而確保人員通道滿(mǎn)足人員通行需求,內(nèi)部管線實(shí)現(xiàn)順利銜接。另外,管廊的寬、高及其中夾層尺寸在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮彎曲半徑、電力線纜分層、通信線纜彎曲半徑、內(nèi)部管線數(shù)量與規(guī)格等,因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須進(jìn)行認(rèn)真分析,全部做到科學(xué)設(shè)計(jì)。為了保證給水管、空調(diào)水管中各種類(lèi)型閥門(mén)安裝順利進(jìn)行,在進(jìn)行綜合管廊凈距離設(shè)計(jì)的過(guò)程中均應(yīng)將其設(shè)計(jì)在0.6 m以上。隨著艙室的不同,其具體連接方式也有著較大不同,在設(shè)計(jì)各種類(lèi)型夾層時(shí),必須對(duì)所有區(qū)域的防火進(jìn)行綜合分析,確保防火區(qū)域能夠做到科學(xué)劃分,根據(jù)劃分得到的防火區(qū)域,在夾層與綜合管廊之間設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的防火門(mén)。
3.4 計(jì)算模式
從城市綜合管廊工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā),在設(shè)計(jì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí),可將其設(shè)計(jì)成現(xiàn)澆筑混凝土的施工方案。在對(duì)其中的構(gòu)件進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算時(shí),可將其當(dāng)做是矩形閉合框架模型。在綜合分析綜合管廊時(shí),對(duì)其地質(zhì)條件應(yīng)進(jìn)行充分考察,根據(jù)實(shí)際情況分析結(jié)構(gòu)底板基底反力的分布情況。例如經(jīng)過(guò)處理加固之后的地基或者質(zhì)地較為堅(jiān)硬的地基,通常情況下其基底反力的分布呈現(xiàn)為直線分布方式,反之,若地基相對(duì)松軟或者并沒(méi)有進(jìn)行加固處理,則在進(jìn)行計(jì)算時(shí),應(yīng)當(dāng)將其看作彈性地基,從而按照彈性地基的計(jì)算模式進(jìn)行基底反力計(jì)算。此外,在城市綜合管廊工程設(shè)計(jì)時(shí),還應(yīng)當(dāng)分析地面荷載,確??梢詼?zhǔn)確計(jì)算結(jié)構(gòu)側(cè)壓力。
3.5 標(biāo)準(zhǔn)艙設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)充分分析城市綜合管廊工程初步設(shè)計(jì)中標(biāo)注的各種類(lèi)型的管廊規(guī)格、數(shù)量,從而確定出標(biāo)準(zhǔn)艙的具體尺寸與數(shù)量,然后對(duì)各個(gè)單艙進(jìn)行組合設(shè)計(jì),構(gòu)建對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)艙標(biāo)準(zhǔn)。城市綜合管廊工程的上面覆土深度在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮凍深、綠化種植、行車(chē)載荷、豎向規(guī)劃等因素[5]。通常情況下,綜合管廊均沿著城市主干路進(jìn)行設(shè)計(jì),標(biāo)準(zhǔn)艙覆土深度應(yīng)當(dāng)考慮進(jìn)出線標(biāo)高與交叉井標(biāo)高,應(yīng)當(dāng)讓管線彎入頂部加高位置,這個(gè)過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足各種類(lèi)型管線的彎曲與避讓要求,一半設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)艙埋設(shè)在5 m左右。
隨著城市化發(fā)展水平的不斷提升,城市綜合管廊工程是整個(gè)時(shí)代的必然產(chǎn)物,在現(xiàn)代城市當(dāng)中,城市綜合管廊工程的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)將城市市政工程管線布置的集約化與科學(xué)化體現(xiàn)出來(lái),同時(shí)這也是城市市政工程管理更加規(guī)范化的需要。當(dāng)前,我國(guó)正處于城鎮(zhèn)化關(guān)鍵階段,是城市現(xiàn)代化建設(shè)的高峰期。由于城市居民現(xiàn)代化生活需求,對(duì)于地下管線的布置要求相對(duì)于先前有了較大提升,若仍舊沿用傳統(tǒng)地下管線布置方式,必然在很多方面不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)與使用要求,因此城市綜合管廊工程已經(jīng)成為了城市發(fā)展必然趨勢(shì)。但是,當(dāng)前我國(guó)在城市綜合管廊工程設(shè)計(jì)、建設(shè)等方面仍不夠成熟,這就要求城市綜合管廊工程研究與實(shí)踐人員,認(rèn)清自身肩負(fù)的責(zé)任,繼續(xù)努力,促進(jìn)我國(guó)城市綜合管廊工程設(shè)計(jì)形成完善的理論實(shí)踐體系。
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1009-7716(2017)06-0287-03
10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.06.084
2017-02-16
王毅(1973-),男,浙江杭州人,高級(jí)工程師,從事市政工程設(shè)計(jì)工作。