合肥高新區(qū)綜合管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計要點探究

魏東方，王斌

（合肥市市政設(shè)計研究總院有限公司，安徽 合肥 230041）

1 綜合管廊簡介

綜合管廊（日本稱“共同溝”、臺灣稱“共同管道”）是城市地下管線綜合走廊，即在城市地下建造一個隧道空間容納電力電纜、通信電纜，燃?xì)夤?、熱力管、給水管、中水管、污水管等各種市政管線，并設(shè)有進(jìn)風(fēng)口、排風(fēng)口、人員出入口、吊裝口、管線分支口等人員和材料進(jìn)出通道以及專門的控制中心，在隧道內(nèi)配有電氣、監(jiān)控、照明、檢測、給排水、消防、通風(fēng)等設(shè)備的城市地下市政公用設(shè)施。綜合管廊可以有效減少由于埋設(shè)或維修管線導(dǎo)致的路面重復(fù)開挖和交通擁堵的問題，延長了管線使用壽命，極大方便了管線設(shè)施的維護(hù)和檢修，是維持城市運作、確保社會經(jīng)濟(jì)和城市健康、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的重要保障[1-2]。

綜合管廊起源于19世紀(jì)的歐洲，相對國外，國內(nèi)綜合管廊建設(shè)仍處于起步階段，不管是建設(shè)理念還是規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營和維護(hù)等方面都很不完善，與發(fā)達(dá)國家相比還存在較大的差距。

合肥是全國第二批地下綜合管廊建設(shè)試點城市，根據(jù)《合肥市地下綜合管廊規(guī)劃（2016-2030）》的要求，合肥市市區(qū)及周邊9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)綜合管廊規(guī)劃總長度約717.7km（含纜線管廊），其中：近期（2016-2020年）規(guī)劃87.6km；中期（2021-2030年）規(guī)劃 398.7km；遠(yuǎn)期（2030年以后）規(guī)劃231.4km。如圖1所示。

圖1 高新區(qū)綜合管廊一、二、三期規(guī)劃圖

合肥高新區(qū)綜合管廊一期工程包括明珠大道、將軍嶺路、彩虹西路、雞鳴山路、柏堰灣路、習(xí)友路及火龍地路共7條管廊，總長20.29km。高新區(qū)綜合管廊布置結(jié)合區(qū)域內(nèi)道路規(guī)劃沿道路鋪設(shè)，均位于道路綠化帶下方，滿足區(qū)塊內(nèi)管線功能要求的同時，盡量減少對土地的占用（如圖2所示）。

綜合管廊各艙室斷面的內(nèi)部凈寬和凈高尺寸應(yīng)根據(jù)其容納的管線的類型、規(guī)格、數(shù)量以及管線安裝、運行、維護(hù)等的要求以及各管線間的相互影響綜合確定。高新區(qū)綜合管廊納入了電力電纜、通信電纜、燃?xì)夤?、熱力管、給水管、中水管、污水管等市政管線。其標(biāo)準(zhǔn)斷面如圖3所示。

圖2 高新區(qū)綜合管廊與道路相對位置圖

圖3 高新區(qū)綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

2 合肥高新區(qū)綜合管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

綜合管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)以滿足工藝要求為主導(dǎo)，以基坑設(shè)計、主體結(jié)構(gòu)設(shè)計、防水設(shè)計為重點。本工程廊體標(biāo)準(zhǔn)段埋深約7.5m，根據(jù)地勘報告揭示，管廊基底及開挖深度范圍內(nèi)主要是黏土，承載力較好，結(jié)合工程周邊環(huán)境及投資預(yù)算，沿線基坑以放坡開挖為主。

管廊主體結(jié)構(gòu)設(shè)計中最復(fù)雜的是十字交叉井設(shè)計，十字交叉井是兩條管廊的交叉點，需綜合考慮兩條管廊內(nèi)不同艙室的凈空需求、操作空間需求以及兩條管廊互通需求，因此該節(jié)點處廊體要增加埋深、拓寬廊體尺寸[3]?，F(xiàn)以本工程十字交叉井為例簡要介紹下節(jié)點工程結(jié)構(gòu)計算過程。

本工程十字交叉井底板埋設(shè)深度11.5m，結(jié)構(gòu)分上、下兩層，上部管廊各艙室都設(shè)有樓梯與下部管廊對應(yīng)艙室互通。節(jié)點最寬處約28.4m，高8.3m，頂板厚450mm、中板厚500mm、底板厚550mm、側(cè)墻厚450mm，頂部設(shè)400mm×1000mm的反梁，中間設(shè)500mm×500mm的柱子,建模計算過程如下圖。

圖4 十字交叉井計算模型

圖5 頂板水平向彎矩

圖6 頂板豎向彎矩

圖7 中板水平向彎矩

圖8 中板豎向彎矩

圖9 底板水平向彎矩

圖10 底板豎向彎矩

圖11 側(cè)墻豎向彎矩

經(jīng)模擬計算結(jié)構(gòu)底板正負(fù)彎矩均較大，跨中應(yīng)力集中明顯；中板應(yīng)力分布較均勻，沒有明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象；頂板應(yīng)力較高，且應(yīng)力集中現(xiàn)象非常明顯；側(cè)墻底層跨中負(fù)彎矩較大、墻底應(yīng)力集中明顯，主要構(gòu)件彎矩見表1。

結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件彎矩 表1

綜合管廊為地下結(jié)構(gòu)，設(shè)計使用年限為100年，其間一旦出現(xiàn)漏水很難對其防水層進(jìn)行修補，因此對防水質(zhì)量提出了很高的要求[4]。本工程防水設(shè)計以混凝土結(jié)構(gòu)自防水為主，變形縫、施工縫等接縫處防水作為重點，多道設(shè)防，配合相應(yīng)的輔助防水措施構(gòu)建完整的防水體系，具體方案如下：

管廊主體結(jié)構(gòu)采用防水混凝土，埋深小于10m段混凝土抗?jié)B等級為P6，埋深大于10m段混凝土抗?jié)B等級為P8。變形縫、施工縫處防水做法及附加防水層做法見表2、表3。

變形縫和施工縫處結(jié)構(gòu)防水做法 表2

輔助防水措施 表3

3 結(jié)論

本文結(jié)合合肥市高新區(qū)綜合管廊工程的成功經(jīng)驗，簡要介紹了管廊結(jié)構(gòu)設(shè)計要點。以管廊工程中最復(fù)雜的節(jié)點-十字交叉井為例，通過數(shù)值模擬分析十字交叉井的內(nèi)力分布特點，保證廊體結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。另外介紹了合肥高新區(qū)綜合管廊防水設(shè)計方案，旨在為類似工程提供參考。

[1]高政.廈門市城市綜合管廊建設(shè)的思考[J].中國給水排水，2017(24).

[2]王進(jìn).城市綜合管廊污水入廊設(shè)計研究[J].福建建筑，2018(01).

[3]榮哲,孫玉品.城市綜合管廊設(shè)計與計算[J].工業(yè)建筑，2013(S1).

[4]李兆峰，王玉芬.地下綜合管廊防水難點探討及復(fù)合防水層在其工程中的設(shè)計應(yīng)用[J].中國建筑防水，2017(09).