地下綜合管廊兼顧人防技術方案研究

吳海瑜

(成都市人防建筑設計研究院，四川成都 610015)

地下綜合管廊艙內容納各種類型的市政管線，如電力線纜、通信線纜、給排水管、再生水管等，屬于重要的經(jīng)濟目標，是戰(zhàn)時維持城市正常運轉的生命線工程。地下綜合管廊防護設計的目的，是戰(zhàn)時在遭受預定的核武器及常規(guī)武器襲擊產(chǎn)生的破壞效應及其次生災害環(huán)境下，為保障管廊內各種管線的安全運行構建必要的工程條件，綜合管廊兼顧人防的重要性也得到了充分的重視[1-2]。

1 概述

1.1 設防等級與戰(zhàn)時功能

1.1.1 設防等級的推理

地下綜合管廊兼顧人防工程的設防等級的確定，需綜合考慮城市防護類別、地下綜合管廊區(qū)位、地下綜合管廊類型、戰(zhàn)時用途等重要性因素。

有別于普通點式、面式附建式人防工程、兼顧人防工程，地下綜合管廊狹長地分布于城市道路下。工程內部平時無大規(guī)模人員駐場，且內部不具備人員掩蔽空間，其無需具備防化的能力，故無防化等級需求[3-4]。

1.1.2 戰(zhàn)時功能

地下綜合管廊內部容納的管線，與工業(yè)生產(chǎn)、民用生活息息相關，可稱之為城市保障的神經(jīng)網(wǎng)絡。為保證戰(zhàn)時城市基本功能、工業(yè)生產(chǎn)有序開展，地下綜合管廊轉換為生命線工程，保護綜合管廊工程內人員及管線設備的安全。

1.2 設防要素

1.2.1 地下綜合管廊兼顧人防系統(tǒng)的組成

地下綜合管廊為整體設防的甲類兼顧人防工程，工程內部以各種管線為主，為達到設防目的，保障艙內管線安全，其人防系統(tǒng)由主體結構防護、孔口防護、管線防護組成。

1.2.2 主體結構防護

主體結構是地下綜合管廊直接抵御各類預定武器破壞主要屏障，是地下綜合管廊達到戰(zhàn)時防護功能的根本。其應能承受常規(guī)武器爆炸動荷載和核武器爆炸動荷載的分別作用。

1.2.3 孔口防護

為滿足各類管線的安裝、檢修及運營需求，需設置投料口、人員出入口、檢修口及通風口等與室外連通的孔口。孔口連接防護區(qū)內、外，是地下綜合管廊兼顧人防工程的薄弱點，其防護功能及防護措施的合理性，是地下綜合管廊達到戰(zhàn)時防護功能的重點。

1.2.4 管線防護

地下綜合管廊容納的電力、通信、燃氣等管線需頻繁進出管廊，為周邊區(qū)域服務，保障周邊區(qū)域的城市功能正常運行。對于人防工程而言，大量艙內管線進出均需穿過人防外圍護結構，穿墻孔洞的防護及管線自身防護措施，是地下綜合管廊達到戰(zhàn)時防護功能的難點。

2 設防方案研究

2.1 整體設防方案

地下綜合管廊屬重要的經(jīng)濟目標，作為戰(zhàn)時的生命線工程，應整體具備抵御各類預定武器殺傷破壞作用的能力，保護綜合管廊工程內應急人員及管線設備的安全，形成體系化防護，保障其戰(zhàn)時正常運營、戰(zhàn)后快速搶修的能力。

2.2 主體結構防護方案

地下綜合管廊平時使用工況下的荷載包括土體壓力、水壓力、結構自重等靜荷載以及汽車壓力等活荷載；戰(zhàn)時工況下的荷載包括預定武器一次作用破壞的動荷載、土體壓力、水壓力、結構自重、戰(zhàn)時物資堆放荷載、戰(zhàn)時不拆遷的固定設備自重等靜荷載。荷載統(tǒng)計如表1所示。

表1 地下綜合管廊荷載統(tǒng)計

人防工況下，預定武器的破壞作用，動力分析采用等效靜載法，主體結構按等效靜載均勻作用在結構各部位。其受荷示意圖見圖1。

圖1 地下綜合管廊人防工況受荷示意

進行人防結構檢算時，驗算內容包括主體結構在動、靜荷載同時作用下的承載力，可不驗算其在動荷載作用下的結構變形、裂縫寬度。

2.3 孔口防護方案

2.3.1 通風口

通風口是地下綜合管廊內外部空氣交換的孔口，包括進風口、排風口等。為直通地面的常開孔口，孔口內敷設防墜落格柵。

通風口的尺寸決定于民用通風計算結果，偶有兼顧小型設備吊裝需求，解決此類孔口的防護，可采用方案有預制混凝土構件水平封堵、門式人防設備垂直封堵、制式人防設備水平封堵等。

(1)防護方案一：預制混凝土構件水平封堵。該方案，采用平時生產(chǎn)到位的預制混凝土構件，在臨戰(zhàn)轉換時封堵到位，達到防護目的。預制混凝土封堵構件造價低，對民用土建條件要求較少。但存在臨戰(zhàn)轉換量大、構件平時存放占用場地較多等問題，一般情況下，不宜采用。

(2)防護方案二：門式人防設備垂直封堵。該方案，采用在夾層內設置常開的防護密閉門，保障平時通風需求。在臨戰(zhàn)轉換時，關閉人防門，達到防護目的。對于綜合管廊而言，較小尺寸的固定門檻防護密閉門即可達到通風需求，設備造價較低。采用該方案防護的節(jié)點夾層高度，需滿足人防門安裝尺寸要求，對民用土建造價有一定影響。

(3)防護方案三：制式人防設備水平封堵。該方案，采用綜合管廊專用孔口防護設備進行防護，對民用土建條件適應性較強，無額外的土建安裝條件需求。孔口設備平時常開，保障平時通風需求。在臨戰(zhàn)轉換時，孔口防護設備可采用遠程控制，關閉到位，達到防護目的。

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方案對比見表2。

表2 孔口防護方案對比

2.3.2 投料口

投料口是供地下綜合管廊設備和管線吊裝的孔口。為直通地面的孔口，綜合管廊內部設備、管線安裝完畢后，僅在后期需更換內部設備時有使用需求，開啟頻率較低，屬常閉孔口。

投料口通常長邊尺寸較大，有大件設備搬運需求。解決此類孔口的防護，可采用方案有預制構件水平封堵、滑軌人防設備封堵、門式人防設備垂直封堵等。從節(jié)約工程造價及孔口常閉屬性等因素分析，采用平戰(zhàn)合用的防護密閉蓋板進行封堵，平時安裝到位，是較為經(jīng)濟、可行的方案。

2.3.3 逃生口

逃生口是緊急情況下，綜合管廊內部人員逃生的孔口。常與通風口等節(jié)點共建，為直通地面的常閉孔口，平時敷設綜合管廊專用蓋板。

此類孔口的防護與通風口類似，可采用方案有預制混凝土構件水平封堵、門式人防設備垂直封堵、制式人防設備水平封堵等。方案對比詳通風口防護章節(jié)。

人員出入口是正常情況下，綜合管廊工作人員進出的通道，無疏散、防化需求，可采用防護密閉門進行防護。對于綜合管廊而言，較小尺寸的固定門檻防護密閉門即可兼顧平時通行需求，設備造價較低、臨戰(zhàn)轉換量小。

2.4 人防電氣系統(tǒng)方案

為保障地下綜合管廊戰(zhàn)時可正常運營，人防電氣系統(tǒng)包括戰(zhàn)時照明系統(tǒng)、戰(zhàn)時電力系統(tǒng)、戰(zhàn)時空氣質量綜合檢測系統(tǒng)、戰(zhàn)時通信系統(tǒng)及管線防護。

戰(zhàn)時應急照明、戰(zhàn)時通信等為一級負荷，戰(zhàn)時正常照明、戰(zhàn)時動力等為二級負荷。照明、動力配電箱平戰(zhàn)合用，設備及管線平時安裝到位。EPS電源平時預留接口，臨戰(zhàn)安裝。弱電UPS平時預留接線回路，臨戰(zhàn)安裝。

綜合管廊的電力纜線、通信纜線，是外部電力供給、信息傳遞的神經(jīng)。進出管廊的管線，通過防護密閉套管及管線封堵材料進行防護。

2.5 人防給排水方案

人防給排水方案包括戰(zhàn)時管道防護及戰(zhàn)后洗消系統(tǒng)等。

進出綜合管廊的管道，是綜合管廊對外服務的脈絡。管徑不大于φ600 mm的管道通過平時安裝到位的銅芯閘閥實現(xiàn)防護。管徑大于φ600 mm管道通過電動蝶閥實現(xiàn)防護，臨戰(zhàn)前安裝監(jiān)控設施，監(jiān)控蝶閥運行狀態(tài)。

戰(zhàn)后洗消系統(tǒng)，戰(zhàn)后對地下綜合管廊進行洗消，消除內部有害物質殘留。沖洗管線平時到位，洗消排水通過管廊內排水泵或手搖泵實現(xiàn)。

2.6 人防通風方案

人防通風方案包括戰(zhàn)時運營通風和戰(zhàn)后內部空氣質量檢測等。

戰(zhàn)時通風系統(tǒng)與民用通風系統(tǒng)合并考慮，并結合戰(zhàn)時通風口的布置情況，按通風換氣次數(shù)不宜小于2次/h，計算戰(zhàn)時運營通風需求。

在工程臨戰(zhàn)轉換狀態(tài)下，關閉通風井內的防護密閉門，進入隔絕式通風狀態(tài)。在空襲警報解除后，開啟通風井內的防護密閉門，開啟進、排風系統(tǒng)，實現(xiàn)通風換氣，以排除管廊內空氣污染物濃度，降低艙內溫度，改善空氣質量，保障綜合管廊戰(zhàn)時運營。

空氣染毒檢測設備臨戰(zhàn)安裝到位，戰(zhàn)后依靠檢測空氣染毒檢測設備，對管廊內部空氣染毒情況進行檢測。根據(jù)染毒情況進行通風換氣，其通風系統(tǒng)結合平時事故通風系統(tǒng)設計。內部空氣質量達到標準后，方可開展管廊戰(zhàn)后修復工作。

3 結論與建議

3.1 結論

現(xiàn)階段綜合管廊兼顧人防正處于探索與發(fā)展的階段，需要加大研究力度，形成體系化防護，全面開展綜合管廊人防設防建設，提升城市防護功能，完善人民防空體系，切實保障城市戰(zhàn)時正常運轉。

3.2 建議

(1)地下綜合管廊屬于重要的經(jīng)濟目標，是戰(zhàn)時維持城市正常運轉的生命線工程。建議將破壞后果嚴重、恢復難度較大的干線管廊設防級別建議提高至核5級、常5級。

(2)隨著城市地下綜合管廊建設規(guī)模的擴大，采用傳統(tǒng)預制混凝土水平封堵的設防措施的臨戰(zhàn)轉換點位及規(guī)模將急劇擴大，臨戰(zhàn)轉換難度隨之擴大，建議盡量采用門式封堵或新研管廊專用水平封堵等制式防護設備對通風口、人員逃生口等非常閉孔口予以防護，達到減少臨戰(zhàn)轉換的目的。

(3)進出地下綜合管廊的管線的體量極大于附建式人防工程、地鐵兼顧人防工程。管線封堵通過臨戰(zhàn)轉換實現(xiàn)難度極大，建議管線封堵措施一次性到位，保證防護功能完整。