城市核心區(qū)地下道路與綜合管廊共建模式研究1

李少杰，史一鳴，羅建暉，張春光上海市政工程設(shè)計研究總院（集團(tuán)）有限公司

0 研究背景

交通擁堵、馬路拉鏈、環(huán)境惡化等是城市發(fā)展過程中的常見問題，尤其在城市核心區(qū)，情況尤為突出[1]。而通過市政設(shè)施的地下化（如地下道路、綜合管廊及地下物流等），一定程度上緩解了以上問題。但隨著城市開發(fā)體量、密度的不斷增大，如何集約化利用地下空間已成為擺在眼前的問題，其中地下市政設(shè)施的集約化共建技術(shù)也在各大城市間進(jìn)行著探索和嘗試。秦方方[2]、王壽生[3]等分別結(jié)合工程案例對明挖隧道和盾構(gòu)隧道與綜合管廊的共建進(jìn)行了研究，表明地下道路與綜合管廊一體化設(shè)計在技術(shù)上是可行的；劉劍春[4]、王玉[5]等對綜合管廊與軌道交通的一體化建設(shè)進(jìn)行了研究，均提出了軌道交通盾構(gòu)區(qū)間段分建、車站明挖段共建的同步建設(shè)方案，可有效提高空間利用效率，避免反復(fù)開挖；朱旻[6]、張晉勛[7]等對綜合管廊與地塊地下空間的共建進(jìn)行了研究，提出二者共建可實現(xiàn)地下空間的資源共享，是綜合管廊開發(fā)建設(shè)的一種良好模式；張一航[8]等提出綜合管廊與地下其他基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行一體化建設(shè)不僅能夠充分利用地下空間，而且能夠減少地下管線遷改、地面綠化遷移和對道路的破壞，還能夠縮短施工工期，降低建造成本。

從國內(nèi)研究現(xiàn)狀可以看出，我國城市開發(fā)建設(shè)過程中，對地下市政設(shè)施的集約化共建進(jìn)行了不少嘗試，具有良好的借鑒意義。但該類研究多結(jié)合工程案例進(jìn)行，受項目建設(shè)條件制約因素，未能進(jìn)行系統(tǒng)性梳理。

本文擬從地下道路與綜合管廊的共建需求出發(fā)，系統(tǒng)性分析明挖工法下地下道路與綜合管廊的共建形式及適用性。

1 共建需求及必要性

眾所周知，地下道路是用于解決城市交通問題的地下設(shè)施；綜合管廊是城市管道的綜合走廊，是支撐城市高質(zhì)量建設(shè)、運營的地下市政設(shè)施。二者的共建條件可從以下幾個方面進(jìn)行歸納。

（1）敷設(shè)路徑多重疊

在城市核心區(qū)，因交通流量大，往往需通過立體交通模式解決車輛出行問題，如建設(shè)地下道路；而這些區(qū)域因開發(fā)密度高、體量大，往往也是管線密集、管廊建設(shè)需求高的地方。二者在敷設(shè)路徑上多存在重疊。

（2）埋設(shè)深度相一致

地下道路因需與地面溝通，埋設(shè)深度越淺越好，且也可以減少投資；綜合管廊服務(wù)于地下市政管線，并需對兩側(cè)地塊提供服務(wù)，因而一般也設(shè)置于地下淺層空間（豎向埋深在-1F層或-2F層）。因此，從投資和功能使用的角度看，二者均適宜埋設(shè)在淺層空間。

（3）空間資源較缺乏

城市核心區(qū)土地資源寶貴，地下道路與綜合管廊作為地下市政基礎(chǔ)設(shè)施，一旦建成，將難以改造，且對其他地下設(shè)施形成制約。因此，在二者敷設(shè)路徑重疊、埋設(shè)深度相近、空間資源緊缺情況下，自然形成二者共建的充分條件。

（4）建設(shè)時序較統(tǒng)一

地下道路與綜合管廊同屬于城市地下基礎(chǔ)設(shè)施，按照“先地下，后地上”的城市開發(fā)原則，兩類設(shè)施均需先期實施，并為后續(xù)地面開發(fā)奠定基礎(chǔ)。因此，從建設(shè)時序?qū)用鎭砜?，二者共建的可行性較高。

（5）合建成本可降低

地下工程基坑支護(hù)費用占工程費用的比例較高，一般可達(dá)50%左右。地下道路與綜合管廊的結(jié)合建設(shè)，相比二者單獨建設(shè)可大大降低基坑支護(hù)成本，大幅縮減工程投資。此外，二者通過合并建設(shè)時序，建設(shè)周期也可進(jìn)一步壓縮，節(jié)省了人力物力成本以及外部成本。

2 共建模式主要類型

地下道路與綜合管廊的主要共建模式可概況為以下三種情況。

（1）豎向共建：管廊位于地下道路上方

如圖1所示，地下道路與綜合管廊采用豎向共建模式，管廊位于上方、地下道路位于下方。該類型共建模式在武漢王家墩商務(wù)區(qū)核心區(qū)地下環(huán)廊工程、義烏老城更新區(qū)地下環(huán)路工程、棗莊市商務(wù)中心（金沙江路）管廊工程等項目中得到了應(yīng)用。

圖1 管廊位于地下道路的上方

（2）豎向共建：管廊位于地下道路下方

在豎向共建模式中，綜合管廊也可以設(shè)置在地下道路下方，如圖2所示。此種斷面布置在北京中關(guān)村西區(qū)管廊、鄭州市民公共文化服務(wù)區(qū)核心區(qū)地下交通系統(tǒng)項目、雄安容東片區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施工程等項目中得到了應(yīng)用。

圖2 管廊位于地下道路的下方

（3）水平共建：管廊位于地下道路一側(cè)

除了豎向共建模式外，綜合管廊也可設(shè)置于地下道路一側(cè)，采用水平共建的模式，如圖3所示。該類型在日照淄博路地下道路、天津中央大道海河隧道、金華—義烏—東陽市市域軌道交通商城大道區(qū)間段等項目中得到了應(yīng)用。

圖3 管廊位于地下道路的一側(cè)

3 特點及適用性分析

以上三種共建模式均屬于地下市政設(shè)施的集約化共建技術(shù)，通過結(jié)構(gòu)共用、基坑共用、空間集約共享等措施，在大幅降低工程投資的同時，實現(xiàn)功能的復(fù)合。但不同模式的特點、適用性各不相同，如何合理選取需結(jié)合建設(shè)條件、各自功能需求等因素綜合考慮。

3.1 豎向共建模式的特點及適用性

豎向共建模式的最大特點在于斷面尺寸小、水平占地面積小，但需占用更多的豎向空間，埋設(shè)深度一般相對較大，一般適用于用地受限且綜合管廊、地下管道二者寬度較為接近的情況。豎向共建模式中，二者的上下關(guān)系對共構(gòu)體的功能發(fā)揮及適用性有著重要影響。

（1）管廊位于上層、地下道路位于下層

如圖4所示，該工況下，管廊覆土淺，建設(shè)條件與單建管廊相當(dāng)，有利于管廊分支口、吊裝口、逃生口及通風(fēng)口等設(shè)施的布置，養(yǎng)護(hù)維修方便。此外，管廊結(jié)構(gòu)寬度往往小于地下道路，可利用地下道路上方的結(jié)構(gòu)空腔設(shè)置公用風(fēng)道、風(fēng)機房等設(shè)施，實現(xiàn)斷面的集約化利用。但綜合管廊的集水坑由于受下方結(jié)構(gòu)體的限制，需采用外掛形式設(shè)置于結(jié)構(gòu)體側(cè)面。對地下道路而言，受上方綜合管廊的布設(shè)，埋設(shè)較深，但兩側(cè)空間不受限制，能夠?qū)崿F(xiàn)與兩側(cè)地下空間（-2F、-3F地下車庫）的便捷聯(lián)系。

圖4 管廊位于地下道路上層的通風(fēng)節(jié)點設(shè)置

適用情況：該工況更加有利于管廊的設(shè)置，適用于有一定長度規(guī)模、滿足一定覆土深度要求的地下道路，但對于短距離下立交而言不太適合。因此對于城市核心區(qū)中長距離的地下道路以及用于串聯(lián)核心區(qū)地下車庫的聯(lián)絡(luò)道等工程可考慮采用。

（2）管廊位于下層、地下道路位于上層

如圖5所示，該工況下，管廊埋置較深且上方空間受限，管廊分支口需采用下出線或上部增設(shè)夾層的方式實現(xiàn)，此外吊裝口、逃生口、通風(fēng)口等附屬設(shè)施均受到一定限制，需在地下道路兩側(cè)設(shè)置管井，以滿足綜合管廊通風(fēng)、逃生、檢修等需要，管井深度較深，給管廊運營維護(hù)帶來不便。對地下道路而言，埋置深度小，接地出入口設(shè)置方便，其雨廢水泵房需結(jié)合下部管廊的尺寸協(xié)調(diào)設(shè)置。

圖5 管廊位于地下道路下層的通風(fēng)節(jié)點設(shè)置

適用情況：該工況下，地下道路除雨廢水泵房需結(jié)合下層管廊協(xié)調(diào)設(shè)置外，其余均不受影響。但綜合管廊因其節(jié)點多、出地面設(shè)施多的特點受到較大限制，故該工況更適用于地下道路長度規(guī)模小或因用地受限局部節(jié)點穿越時的特殊工況。

3.2 水平共建模式的特點及適用性

將綜合管廊設(shè)置于地下道路的一側(cè)，如圖6所示，管廊可根據(jù)艙室情況采用單層或疊層布置，結(jié)構(gòu)與地下道路同高，共基坑實施。該模式下共構(gòu)體結(jié)構(gòu)寬度較大，單基坑開挖深度較淺，綜合管廊上方、下方空間均不受限，實施條件較好。對于地下道路而言，其受管廊共建的最大影響在于相鄰側(cè)出入口匝道的設(shè)置，當(dāng)匝道數(shù)量較少時，也可采用局部節(jié)點結(jié)構(gòu)分建的措施滿足匝道設(shè)置條件。

圖6 管廊位于地下道路一側(cè)的通風(fēng)節(jié)點設(shè)置

適用情況：該斷面布置形式適用于用地條件不受限、埋設(shè)深度不宜太深且地下道路兩側(cè)基本無出入口的情況。對于城市核心區(qū)常見的地下車庫聯(lián)絡(luò)道，因其與地塊的橫向接口眾多，不適宜采用水平共建模式。

綜上而言，豎向及水平共建模式的各自特點及適用性如表1所示。

表1 綜合比選表

4 結(jié) 語

（1）地下道路與綜合管廊的共建可有效減少城市核心區(qū)市政設(shè)施對土地資源的占用，大幅降低工程投資，降低工程實施期間對周邊環(huán)境的影響，是集約化開發(fā)利用地下空間典型代表。

（2）本文從地下道路與綜合管廊的空間關(guān)系出發(fā)，提出了二者存在的三類共建模式，并結(jié)二者功能需求對不同模式下的特點進(jìn)行分析，提出了不同模式下的工程適用性，可為工程方案的選取提供指導(dǎo)。

（3）地下道路與綜合管廊共建模式選取的影響因素眾多，應(yīng)結(jié)合沿線建設(shè)條件、管廊規(guī)模、地下道路規(guī)模、二者功能需求及工程投資等實際情況合理選取，亦可根據(jù)沿線具體條件分段采用不同共建模式。