跟地鐵相結(jié)合的綜合管廊和新型無柱車站設(shè)計方案

文 ｜史海歐

跟地鐵相結(jié)合的綜合管廊和新型無柱車站設(shè)計方案

文 ｜史海歐

史海歐，教授級高工，現(xiàn)任廣州地鐵集團副總工程師、廣州地鐵設(shè)計院總工程師、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部城市軌道交通工程質(zhì)量安全專家委員會專家、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部市政公用設(shè)施抗震專項論證專家?guī)鞂＜?、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部城市軌道交通標準化技術(shù)委員會委員、中國城市軌道交通協(xié)會專家和學術(shù)委員會委員、中國土木工程學會隧道及地下工程分會常務(wù)理事兼地鐵專委會主任、廣東省巖土力學與工程學會副理事長、廣東省土木建筑學會副理事長兼地下工程專委會主任、廣州市建設(shè)科學技術(shù)委員會副主任委員，主要側(cè)重于軌道交通、隧道和地下工程的設(shè)計、科研和技術(shù)工作，是我國城市軌道交通和地下工程領(lǐng)域知名專家。

綜合管廊，也稱為共同溝、共同管道或綜合管溝，干管主要是區(qū)域性的管線，將電力、通信、供水、燃氣等多種市政管線集中在一體，埋設(shè)在道路正下方，次管埋設(shè)在人行道。廣州現(xiàn)有32.6公里地下綜合管廊，為華南地區(qū)規(guī)模最大，其中廣州大學城綜合管廊約17.4公里，亞運城綜合管廊約5公里。截至2016年底，全國累計開工建設(shè)城市地下綜合管廊2005公里，完成了年度目標，李克強總理在政府工作報告中表示，2017年還要再開工2000公里以上。跟地鐵工程結(jié)合的綜合管廊案例，是臺灣信義線、松山線綜合管廊與地鐵相結(jié)合，跟地鐵隧道直徑一樣，電力、通信和給排水為主，站間距約為800-1000公里。日本國道25號御堂筋共同溝，也是與地鐵相結(jié)合的。

廣州市綜合管廊

目前廣州也在規(guī)劃與地鐵相結(jié)合的綜合管廊，廣州市綜合管廊專線規(guī)劃2030年總體規(guī)模達到495.89公里，其中近期施工建設(shè)的與地鐵結(jié)合的綜合管廊三條線，11號線沿線綜合管廊44.9公里，地鐵13號線地下綜合管廊提出33.8公里，近期實施建設(shè)19.1公里，地鐵18號線沿線綜合管廊總共23公里跟地鐵相結(jié)合的。

廣州11號線是環(huán)線的綜合管廊，全長44.2公里，均采用地下模式，32個車站（19個換乘站），站間距比較大，目前已在開工建設(shè)。11號線處在老城區(qū)，適宜建設(shè)干線的城市綜合管廊，我們利用地鐵11號線同步建設(shè)，跟地鐵隧道一樣，節(jié)約成本，提高效益，入廊也進行規(guī)劃，結(jié)合環(huán)線周邊管線的情況確定了電力、通信、給水，把周圍幾個水廠全部結(jié)合起來，其中燃氣和排水埋深跟地鐵不一致，縱坡和埋深差異大，市政接駁困難，易產(chǎn)生有毒、易爆氣體，增加建設(shè)和維護成本，系統(tǒng)、出口獨立，不能和建構(gòu)筑物合建、下穿。沿11號線地下綜合管廊線路總長48公里， 平均井間距為0.98公里，主線沿地鐵11號線敷設(shè)，長44.9公里，設(shè)46座出地面井；支線工程沿科韻路敷設(shè)，線路長約3.1公里，設(shè)4座出地面井。地鐵11號線共線長度占了70%，地鐵結(jié)合建設(shè)井24座，結(jié)合率75%。

綜合管廊最難的是出地面，首先是管廊的出地面口應(yīng)考慮結(jié)合地鐵車站附屬結(jié)構(gòu)（出入口、風亭）設(shè)置。獨立設(shè)置的工作井，出地面部分盡量利用綠化帶，與周邊景觀緊密結(jié)合。與車站出入口的結(jié)合分幾種情況，一種是位于出入口的外側(cè)，埋深比較小，可設(shè)置一層，滿足最小管廊隧道埋深 ；一種是位于出入口的內(nèi)側(cè)，管廊軌面受車站附屬底板埋深影響 ，需設(shè)置兩層及以上 。外側(cè)主要采用外掛的形式，設(shè)置單獨的綜合管廊的消防設(shè)備室、配電房、出線孔，跟地鐵剛好結(jié)合在一起，這種外掛的人員出入口提升高度： 雙層9米+9米。

管廊斷面與地鐵11號線隧道同斷面尺寸，5.4米內(nèi)徑，6米外徑盾構(gòu)斷面。共分上下兩艙：上部強電倉、下部綜合倉（給水+通信）。本工程主線設(shè)監(jiān)控中心兩處，一處為主監(jiān)控中心，設(shè)置在上涌公園站，為地面3層建筑，總建筑面積約2000平方米；一處輔助監(jiān)控中心，結(jié)合如意坊工作井，設(shè)于地下一層。支線主線設(shè)備用監(jiān)控中心一處，結(jié)合支1號工作井，設(shè)于地下一層。

地鐵管廊斷面圖

與地鐵11號線同步設(shè)計、同步實施優(yōu)勢有：與地鐵同步實施，采用成熟的施工工藝、提高施工設(shè)備利用率，大大提高施工效率；采用成熟的盾構(gòu)法施工，施工風險可控、也可直接利用成品模具；與地鐵車站合建，將零散的出地面占地部分與地鐵地面四小件充分整合，減少沿線大量的土地征用，節(jié)約土地資源。臨時施工場地統(tǒng)籌考慮，提高臨地的利用率；充分利用地鐵的勘查、房屋基礎(chǔ)資料、管線探測、地形測量等成果。

11號線沿線綜合管廊，在老城區(qū)受地面實施條件限制，采用大規(guī)模淺埋明挖工法并不合適，與地鐵結(jié)合建設(shè)，采用盾構(gòu)工法，是可行的解決方案。與地鐵同步實施，減少沿線大量的土地征用，節(jié)約土地資源。臨時施工場地統(tǒng)籌考慮，提高臨地的利用率。綜合管廊與地鐵合建節(jié)省工程投資。經(jīng)測算與地鐵11號線合建比單建綜合管廊節(jié)約投資7.07億元。

綜合管廊存在的問題與對策

綜合管廊目前唯一國家標準《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》及配套的定額標準《城市綜合管廊工程投資估算指標》適用性范圍有限，僅適合于開挖式綜合管廊，主要服務(wù)于新區(qū)建設(shè)，不適用于非開挖式（如采用盾構(gòu)法深埋）綜合管廊；深埋綜合管廊的通風模式及防火分區(qū)劃分需要論證，通風設(shè)計標準采用換氣次數(shù)的規(guī)定，對盾構(gòu)管廊原理適用性差、設(shè)備及土建規(guī)模大；要求每200米設(shè)防火分區(qū)，將增加大量的出地面井，同時通風區(qū)段中間設(shè)防火門，對過風面積也造成不利影響，帶來造成土建及機電規(guī)模投資大大提高 ；國標僅對監(jiān)控與報警系統(tǒng)內(nèi)容提出了基本要求，但針對性不強，未結(jié)合工程規(guī)模、管廊分艙形式、管理需求等因素提供更具指導性的標準；國標提供的支架標準主要參照各種入廊管線的專用標準，并未將所有入廊管線安裝統(tǒng)籌考慮，將造成入廊管線的安裝方式種類繁多，效率低下，標準不統(tǒng)一。我院對綜合管廊關(guān)鍵技術(shù)及經(jīng)濟指標進行了系統(tǒng)性的研究探索，提出適用于非開挖式（深埋盾構(gòu)法）綜合管廊的縱向通風模式，對既有國家規(guī)范進行突破創(chuàng)新，并給出設(shè)計原則，加大防火分區(qū)分隔長度，減少土建及設(shè)備投資；提出了大型管線的縱向運輸、安裝、維護解決方案；提出了大型供水管線的防爆管機制；剖析各子系統(tǒng)設(shè)置的必要性，對配置進行優(yōu)化，提出具有針對非開挖式綜合管廊的監(jiān)控與報警；通過研究，提出了試用于盾構(gòu)隧道的支架布設(shè)形式及材料標準，引入預埋槽道技術(shù)，并進行了配套支架系統(tǒng)的設(shè)計及開發(fā)，解決了狹小空間內(nèi)施工安裝及后期管線預留條件；通過研究和歸納總結(jié)，對不同截面、不同艙室劃分原則的盾構(gòu)法綜合管廊進行分類、歸納和總結(jié)，得出了盾構(gòu)法綜合管廊相應(yīng)的土建、機電系統(tǒng)各項指標，為后續(xù)的類似工程做指導。

新型無柱車站設(shè)計方案

無柱車站的設(shè)計在廣州地鐵運用較多，目前在建及已運營地鐵車站的實際情況，根據(jù)站臺的寬度不同，車站一般均采用單柱雙跨或雙柱三跨箱形結(jié)構(gòu)。車站站廳層及站臺層公共區(qū)密布大量的柱子造成視野不開闊，降低美感；影響客流通暢，降低車站服務(wù)效率。 結(jié)構(gòu)上翻梁影響市政管線的回遷，下翻梁影響車站內(nèi)部管線的布置，給車站內(nèi)的空間利用帶來一定的不便性。

廣州地鐵2號線首期工程(琶州至三元里段)設(shè)計時，當站臺寬度小于9m時，車站標準斷面采用了無柱單跨箱形結(jié)構(gòu)，此外，如臺北捷運、新加坡、高雄中央公園站也是無柱車站，中間非常寬敞和開闊。無柱車站無下反頂縱梁，利于綜合管線敷設(shè)，可提升公共區(qū)裝修凈高，公共區(qū)裝修方案有更多的可能性。站廳公共區(qū)的樓扶梯及電梯的布置不受主跨影響，布置更靈活。站臺層人流不被柱子打斷、隔阻，視野開闊，通透。車站有很多結(jié)構(gòu)設(shè)計有頂板變截面方案、頂板密肋梁方案、頂板起拱方案、疊合墻方案，經(jīng)過空間功能計算，包括抗震計算，對各種方案進行了各種各樣技術(shù)經(jīng)濟的比選，我們推薦：支撐兼做永久結(jié)構(gòu)和疊合墻方案。目前在深圳、南京和廣州都用了工程應(yīng)用，無柱車站也得到了大量應(yīng)用，如深圳人民南站、向西村站，深圳新秀站、南京武定門站，廣州中大站、十二宮站，廣州赤崗塔站、動物園站等。在新一輪的廣州建設(shè)中，基本上小于13米的均采用了無柱車站，從11米到13米增加投資大概500-800萬元建設(shè)一個車站，可以采用中空，現(xiàn)在已經(jīng)推廣使用。

本文為史海歐2017年第三屆城市軌道交通工程建設(shè)發(fā)展研討會中的發(fā)言，根據(jù)錄音整理后授權(quán)刊登。