綜合管廊兼顧人防工程建設(shè)研究及應(yīng)用進(jìn)展

鄭建建 張良?jí)m 盧辰

1.上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司 200092 2.上海水業(yè)設(shè)計(jì)工程有限公司 200092

引言

綜合管廊是一個(gè)城市的生命線(xiàn)工程，是重要的市政基礎(chǔ)設(shè)施。隨著綜合管廊的不斷發(fā)展，兼顧人防工程進(jìn)行建設(shè)的理念應(yīng)運(yùn)而生。1991年，Tetsuya［1］首先提出人防工程與綜合管廊結(jié)合的理念，國(guó)內(nèi)的董銀山［2］也做了相關(guān)闡述。在和平時(shí)期，兼顧人防可以提高綜合管廊的整體防護(hù)能力，抵御自然災(zāi)害和恐怖襲擊。在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，綜合管廊作為地下通道，可以有效地緊急疏散人員，提供臨時(shí)避難場(chǎng)所，降低空襲財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。21世紀(jì)開(kāi)始，綜合管廊和人防工程平戰(zhàn)結(jié)合、平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的城市建設(shè)模式成為重要發(fā)展方向［3］。

日本是世界上共同溝（地下綜合管廊）建設(shè)較為先進(jìn)的國(guó)家，其《共同溝設(shè)計(jì)指南》明確規(guī)定了共同溝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的荷載、地震、基礎(chǔ)、接頭、防水、結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及避難向?qū)гO(shè)備的具體要求［4］。

錢(qián)七虎院士［5］提出，地下綜合管廊兼顧人防工程應(yīng)到位而不越位，要提高戰(zhàn)時(shí)的防空性能，但不能因此改變管廊的功能定位，大幅增加造價(jià)；不應(yīng)要求戰(zhàn)時(shí)管廊用作人防掩蔽部，不應(yīng)按防護(hù)單元的要求建設(shè)管廊，以免造成成本增加過(guò)大。對(duì)于綜合管廊兼顧人防的設(shè)計(jì)要求，張陽(yáng)［6］對(duì)防護(hù)級(jí)別、是否需要設(shè)置防護(hù)單元以及孔口的防護(hù)設(shè)備等給出了一些具體建議。

2010年以來(lái)，我國(guó)綜合管廊建設(shè)持續(xù)快速發(fā)展，管廊兼顧人防工程的研究不斷推進(jìn)，同時(shí)出臺(tái)了一系列的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。目前已經(jīng)發(fā)布的地方標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則有浙江省的《浙江省城市地下綜合管廊工程兼顧人防需要設(shè)計(jì)導(dǎo)則》［7］，河北省的《城市地下空間暨人防工程綜合利用規(guī)劃編制導(dǎo)則》［8］、《城市地下空間兼顧人民防空要求設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》［9］和《城市綜合管廊工程人民防空設(shè)計(jì)導(dǎo)則》［10］，河南省的《河南省城市地下空間暨人防工程綜合利用規(guī)劃編制導(dǎo)則》［11］和《河南省城市地下綜合管廊工程人民防空設(shè)計(jì)導(dǎo)則》［11］，安徽省的《城市地下空間兼顧人民防空工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》［12］，廣州市的《地下綜合管廊人民防空設(shè)計(jì)規(guī)范》［13］等。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中可供參考的規(guī)范有《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》［14］、《軌道交通工程人民防空設(shè)計(jì)規(guī)范》［15］，目前尚無(wú)專(zhuān)門(mén)針對(duì)綜合管廊兼顧人防設(shè)計(jì)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，且尚缺少相關(guān)的施工及驗(yàn)收規(guī)范。各地方標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則主要從建筑、結(jié)構(gòu)、通風(fēng)、給排水、電氣、管線(xiàn)防護(hù)、平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換等幾方面做出了相關(guān)規(guī)定。

隨著國(guó)內(nèi)綜合管廊的快速發(fā)展，綜合管廊兼顧人防工程的建設(shè)案例陸續(xù)出現(xiàn)，如廣州國(guó)際金融城起步區(qū)綜合管廊［16］、金華市金義都市新區(qū)綜合管廊［17］、聊城古城區(qū)綜合管廊［18］、石家莊華星路綜合管廊（以下簡(jiǎn)稱(chēng)廣州綜合管廊、金華綜合管廊、聊城綜合管廊、石家莊綜合管廊）等等。下面結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則規(guī)定對(duì)各工程案例進(jìn)行分析。

1 建筑設(shè)計(jì)

1.1 標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則規(guī)定

關(guān)于防護(hù)單元的劃分，各地標(biāo)準(zhǔn)均要求設(shè)于地下的管廊控制中心應(yīng)設(shè)立防護(hù)單元；而對(duì)于地下綜合管廊艙室，安徽省標(biāo)準(zhǔn)、廣州市標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定管廊艙室可不劃分防護(hù)單元；河南省導(dǎo)則規(guī)定地下綜合管廊工程每條獨(dú)立單艙劃分為一個(gè)防護(hù)單元；河北省導(dǎo)則規(guī)定按照甲類(lèi)人防設(shè)防時(shí)，城市綜合管廊廊道部分可按艙室分別劃分為一個(gè)防護(hù)單元，按照乙類(lèi)人防設(shè)防時(shí)，可不劃分防護(hù)單元。

各地標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定投料口、通風(fēng)口以及與戰(zhàn)時(shí)人員出入無(wú)關(guān)的平時(shí)人員出入口，戰(zhàn)時(shí)應(yīng)采取臨戰(zhàn)封堵措施；而孔口的防護(hù)密閉井蓋（門(mén)）是一次施工安裝到位，還是預(yù)埋戰(zhàn)時(shí)封堵轉(zhuǎn)換所需的預(yù)埋件，則各地規(guī)定有所不同。

1.2 工程案例分析

廣州綜合管廊、金華綜合管廊、聊城綜合管廊、石家莊綜合管廊均劃分為一個(gè)防護(hù)單元；廣州綜合管廊防護(hù)等級(jí)為常6級(jí)，不考慮核武器防護(hù)，而另外三地均考慮了核武器防護(hù)。

人防出入口設(shè)置方面，廣州綜合管廊不另設(shè)戰(zhàn)時(shí)出入口，人防出入口結(jié)合逃生口設(shè)計(jì)，投料口、逃生口、通風(fēng)口由地面通往夾層，在夾層設(shè)防護(hù)密閉門(mén)封堵，再通往管廊，如圖1所示。

金華綜合管廊戰(zhàn)時(shí)人員疏散入口布置在熱力艙，人員通道處管線(xiàn)局部上彎避讓?zhuān)谠搨?cè)的連通口部位管廊加高，連通道內(nèi)加裝防護(hù)門(mén)，如圖2所示。

聊城綜合管廊與人防通道合建處每個(gè)分區(qū)內(nèi)另設(shè)一個(gè)人防出入口，管廊與通道連接處設(shè)有防護(hù)密閉門(mén)門(mén)框，臨戰(zhàn)時(shí)安裝防護(hù)密閉門(mén)完成平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換，如圖3所示。

圖3 聊城管廊出入口Fig.3 Alleyway of Liaocheng utility tunnel

可以看出，三地的人防人員出入口都與管廊主體結(jié)構(gòu)做了一定的分隔，在豎向或平面位置上相對(duì)獨(dú)立。石家莊綜合管廊也做了類(lèi)似的處理，如圖4所示，管廊側(cè)邊出地面門(mén)洞處采用防空地下室防護(hù)門(mén)，而管廊艙室位置門(mén)洞則采用普通的防火門(mén)。

圖4 石家莊管廊人員出入口布置Fig.4 Layout of the gateway of Shijiazhuang utility tunnel

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則規(guī)定

各地標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面比較共性的規(guī)定主要有：（1）地下綜合管廊結(jié)構(gòu)在武器爆炸動(dòng)荷載作用下，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算，可不驗(yàn)算結(jié)構(gòu)變形、裂縫、地基承載力等；（2）武器爆炸動(dòng)荷載在設(shè)計(jì)時(shí)均按一次作用考慮；（3）考慮動(dòng)荷載時(shí)，鋼筋和混凝土材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值可乘以相應(yīng)的動(dòng)荷載作用下材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)，混凝土的彈性模量可取靜荷載作用時(shí)的1.2倍；（4）戰(zhàn)時(shí)工況和平時(shí)工況取最不利組合進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。對(duì)于是否需要考慮核武器爆炸動(dòng)荷載的作用，以及等效靜力荷載標(biāo)準(zhǔn)值的大小的問(wèn)題，各標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則的規(guī)定不盡相同。

2.2 工程案例分析

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，各地綜合管廊壁厚、配筋均由平時(shí)工況控制。以石家莊綜合管廊為例，計(jì)算其考慮人防工況時(shí)對(duì)主體結(jié)構(gòu)工程量的影響。該綜合管廊分為兩個(gè)艙室，分別為電力艙和綜合艙（熱力、通信艙），管廊頂覆土厚度2.8m，標(biāo)準(zhǔn)斷面布置如圖5所示。

圖5 石家莊綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)橫斷面Fig.5 Standard cross section of Shijiazhuang utility tunnel

不考慮人防荷載，按照平時(shí)工況計(jì)算時(shí)，橫截面尺寸和配筋主要由裂縫控制，同時(shí)需滿(mǎn)足構(gòu)造要求，如圖6所示。

圖6 石家莊綜合管廊標(biāo)準(zhǔn)斷面配筋（平時(shí)工況）Fig.6 Standard section reinforcement drawing of Shijiazhuang utility tunnel（normal working condition）

石家莊綜合管廊按照甲類(lèi)人民防空設(shè)防，防核武器抗力級(jí)別為6級(jí)，防常規(guī)武器抗力級(jí)別為6級(jí)?？紤]武器爆炸動(dòng)荷載作用時(shí)，管廊各部位等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)分別為：頂板70kN／m2，外墻45kN／m2，底板55kN／m2。材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)，HRB400鋼筋為1.20，C40混凝土為1.50。戰(zhàn)時(shí)工況時(shí)武器爆炸等效靜荷載與靜荷載同時(shí)作用，僅進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算，不驗(yàn)算結(jié)構(gòu)變形、裂縫開(kāi)展以及地基承載力與地基變形，計(jì)算其彎矩和強(qiáng)度配筋結(jié)果如圖7所示。故平時(shí)工況截面、配筋可滿(mǎn)足戰(zhàn)時(shí)工況承載力計(jì)算要求。

圖7 石家莊綜合管廊彎矩強(qiáng)度配筋計(jì)算結(jié)果（戰(zhàn)時(shí)工況）Fig.7 Calculation results of moment strength reinforcement for Shijiazhuang utility tunnel（wartime conditions）

對(duì)于該工程，考慮戰(zhàn)時(shí)工況時(shí)，不會(huì)造成主體結(jié)構(gòu)造價(jià)增加，僅各孔口防護(hù)、套管設(shè)置等會(huì)增加一定費(fèi)用，對(duì)工程總投資影響較小。依據(jù)工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，綜合管廊兼顧人防工程建設(shè)增加費(fèi)用占工程總造價(jià)比例不超過(guò)0.5%［17，19］，可以在費(fèi)用增加較小情況下，取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3 附屬專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)

3.1 通風(fēng)設(shè)計(jì)

河南省導(dǎo)則、廣州市標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定地下綜合管廊艙室部分不設(shè)戰(zhàn)時(shí)防護(hù)通風(fēng)系統(tǒng)，地下監(jiān)控中心戰(zhàn)時(shí)應(yīng)設(shè)置清潔式通風(fēng)和隔絕式防護(hù)；浙江省導(dǎo)則規(guī)定地下綜合管廊戰(zhàn)時(shí)通風(fēng)應(yīng)采用機(jī)械排風(fēng)，戰(zhàn)時(shí)排風(fēng)設(shè)施可戰(zhàn)時(shí)設(shè)置。通風(fēng)換氣次數(shù)和隔絕式防護(hù)時(shí)間各標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則有所差異。

廣州和金華綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置均與當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則的要求一致；聊城綜合管廊考慮了戰(zhàn)時(shí)機(jī)械排風(fēng)、自然進(jìn)風(fēng)。

3.2 給水排水設(shè)計(jì)

給水排水設(shè)計(jì)方面，各地標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于給水、排水等壓力管道穿越地下綜合管廊側(cè)壁的要求比較一致，均要求采用金屬管材，并設(shè)置剛性防水套管；并應(yīng)在防護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)設(shè)置公稱(chēng)壓力不小于1.0MPa的防護(hù)閥門(mén)。

各地綜合管廊在給排水管道穿越綜合管廊結(jié)構(gòu)時(shí)均進(jìn)行防護(hù)密閉處理，在人防區(qū)側(cè)設(shè)置防護(hù)閥。金華綜合管廊內(nèi)設(shè)置了戰(zhàn)時(shí)人員取水設(shè)施。

3.3 電氣設(shè)計(jì)

電氣設(shè)計(jì)方面，各標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定了穿過(guò)外墻、臨空墻、防護(hù)密閉隔墻和密閉隔墻的各種電纜管線(xiàn)和預(yù)留備用管，應(yīng)進(jìn)行防護(hù)密閉或密閉處理；穿線(xiàn)管和備用管為管壁厚度不小于2.5mm的熱鍍鋅鋼管。對(duì)于照明各地規(guī)定也比較一致，平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)的照明均應(yīng)有正常照明和應(yīng)急照明，戰(zhàn)時(shí)正常照明宜利用平時(shí)照明。

四地綜合管廊對(duì)于各種電纜管線(xiàn)穿墻，均設(shè)置了熱鍍鋅防護(hù)套管。金華綜合管廊中設(shè)置了一層人防電力線(xiàn)路層，供人防區(qū)域電站電力線(xiàn)路使用；對(duì)工程外進(jìn)、出管廊的強(qiáng)、弱電線(xiàn)路，均專(zhuān)門(mén)設(shè)置電纜井。

4 管線(xiàn)防護(hù)和平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換

4.1 管線(xiàn)防護(hù)設(shè)計(jì)

對(duì)于穿過(guò)人防防護(hù)結(jié)構(gòu)管道、管線(xiàn)等的防護(hù)要求，各標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則規(guī)定比較一致。對(duì)于壓力管道，均要求在防護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)設(shè)置公稱(chēng)壓力不小于1.0MPa的防護(hù)閥門(mén)。同時(shí)對(duì)于給水、再生水、熱力等壓力管道的防護(hù)措施應(yīng)符合下列要求：管徑不大于DN200的管道，穿越人防防護(hù)結(jié)構(gòu)處應(yīng)設(shè)置剛性防水套管；管徑大于DN200的管道，穿越人防防護(hù)結(jié)構(gòu)處應(yīng)設(shè)置外側(cè)加防護(hù)擋板的剛性防水套管。穿過(guò)外墻、防護(hù)密閉墻的各種電纜管線(xiàn)和預(yù)留備用管，應(yīng)選用管壁厚度不小于2.5mm的熱鍍鋅鋼管，并進(jìn)行防護(hù)密閉處理。

4.2 平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)

對(duì)于綜合管廊平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)，各標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則均要求平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換措施中的各種預(yù)埋件、預(yù)留孔等應(yīng)一次設(shè)計(jì)、施工完成；平戰(zhàn)功能轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)宜采用標(biāo)準(zhǔn)化、定型化的防護(hù)轉(zhuǎn)換設(shè)備和構(gòu)件。廣州市標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于各專(zhuān)業(yè)的轉(zhuǎn)換時(shí)限要求為3d，河南省導(dǎo)則要求各孔口的防護(hù)設(shè)備在3d轉(zhuǎn)換時(shí)限內(nèi)進(jìn)行可靠的關(guān)閉；其他各地導(dǎo)則沒(méi)有明確規(guī)定具體轉(zhuǎn)換時(shí)限。

5 結(jié)語(yǔ)

目前綜合管廊兼顧人防工程建設(shè)的案例已有一些，但總體還較少，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也以地方性標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則為主。綜合管廊作為百年工程，兼顧人防需要的研究和實(shí)踐還需要不斷修正、完善和推進(jìn)，未來(lái)的研究和發(fā)展可在下面幾個(gè)方面進(jìn)一步深入：

1.完善相關(guān)政策，明確人防定位。目前綜合管廊兼顧人防需要建設(shè)時(shí)，均考慮了管廊內(nèi)管線(xiàn)的防護(hù)，但對(duì)于在戰(zhàn)時(shí)是否將管廊作為人員掩蔽場(chǎng)所和應(yīng)急疏散通道，各地還沒(méi)有一致的意見(jiàn)，造成已建案例中對(duì)于飲用水、通風(fēng)的設(shè)置要求也不盡相同。需要從國(guó)家層面完善相關(guān)政策，明確綜合管廊兼顧人防需要時(shí)的定位。

2.出臺(tái)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一工程實(shí)踐。目前有一些地方已經(jīng)推出綜合管廊兼顧人防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則，但各地對(duì)各專(zhuān)業(yè)具體的設(shè)計(jì)規(guī)定均存在差別，亟需專(zhuān)門(mén)性、針對(duì)性的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)；同時(shí)需推進(jìn)相關(guān)的施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)制訂的進(jìn)程，以統(tǒng)一指導(dǎo)各地的工程實(shí)踐。

3.規(guī)劃引領(lǐng)建設(shè)，推動(dòng)管廊發(fā)展。綜合管廊兼顧人防需要建設(shè)應(yīng)遵循規(guī)劃先行、適度超前、因地制宜、統(tǒng)籌兼顧的原則，應(yīng)系統(tǒng)科學(xué)地編制城市綜合管廊兼顧人防工程建設(shè)的城市規(guī)劃，為綜合管廊的建設(shè)指引明確的方向。