2016-05-18 3869 0
一、城市管廊的應(yīng)用與發(fā)展
1.1城市管廊介紹
管廊是目前世界上比較先進(jìn)的基礎(chǔ)設(shè)施管網(wǎng)布置形式，是城市建設(shè)和城市發(fā)展的趨勢和潮流，是充分利用地下空間的有效手段。通過建設(shè)地下綜合管廊實現(xiàn)城市基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)代化，達(dá)到對地下空間的合理開發(fā)利用已經(jīng)成為國內(nèi)外共識。
城市管廊就是指“城市地下的市政管線綜合走廊”，即在城市地下建造一種隧道空間，將電力、通訊、燃?xì)?、給水、熱力、排水等多種管線集約化地鋪設(shè)隧道空間中，并設(shè)有專門的人員出入口、管線出入口、檢修口、吊裝口及防災(zāi)監(jiān)測監(jiān)控等系統(tǒng)，形成一種新型的市政公用管線綜合設(shè)施，實施統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)與管理。
1.2城市管廊的應(yīng)用
在城市中建設(shè)地下管線綜合管廊的概念，起源于十九世紀(jì)的歐洲，首先出現(xiàn)在法國。自從1833的巴黎誕生了世界上第一條地下管線綜合管廊系統(tǒng)后，至今已經(jīng)有近183年的發(fā)展歷程。
法國
法國由于1832年發(fā)生了霍亂，當(dāng)時研究發(fā)現(xiàn)城市的公共衛(wèi)生系統(tǒng)建設(shè)對于抑制流行病的發(fā)生與傳播至關(guān)重要，于是在第二年，巴黎市著手規(guī)劃市區(qū)下水道系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，并在管道中收容自來水（包括飲用水及清洗用的兩類自來水）、電信電纜、壓縮空氣管及交通信號電纜等五種管線，這是歷史上最早規(guī)劃建設(shè)的綜合管廊型式。
德國
1893年，原德國在前西德漢堡市的Kaiser Wilheim街，兩側(cè)人行道下方興建450米的綜合管廊收容暖氣管、自來水管、電力、電信纜線及煤氣管，但不含下水道。
西班牙
西班牙在1933年開始計劃建設(shè)綜合管廊，1953年馬德里市首先開始進(jìn)行綜合管廊的規(guī)劃與建設(shè)，當(dāng)時稱為服務(wù)綜合管廊計劃，而后演變成目前廣泛使用的綜合管廊管道系統(tǒng)。經(jīng)市政府官員調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，建設(shè)綜合管廊的道路，路面開挖的次數(shù)大幅減少，路面塌陷與交通阻塞的現(xiàn)象也得以消除，道路壽命也比其他道路顯著延長，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都收到了滿意的效果，于是，綜合管廊逐步得以推廣。
英國
英國于1861年在倫敦市區(qū)興建綜合管廊，采用12米×7.6米之半圓形斷面，收容自來水管、污水管及瓦斯管、電力、電信外，還敷設(shè)了連接用戶的供給管線，迄今倫敦市區(qū)建設(shè)綜合管廊已超過22條，倫敦興建的綜合管廊建設(shè)經(jīng)費完全由政府籌措，屬倫敦市政府所有，完成后再由市政府出租給管線單位使用。
日本
日本綜合管廊的建設(shè)始于1926年，為便于推廣，他們把綜合管廊的名字形象的稱之為“共同溝”。日本早在關(guān)東大地震后，就為復(fù)興首都而興建八重州共同溝，但是到1963年制訂《關(guān)于共同溝建設(shè)的特別措施法》以后才大規(guī)模建設(shè)共同溝。自此，共同溝成為道路的合法附屬物，共同溝收容管線從起初六種傳統(tǒng)管線擴(kuò)展到后來的供熱管、廢物輸送管（如筑波科學(xué)城）等設(shè)施，共同溝建造區(qū)域從人口密度大、交通狀況嚴(yán)峻的特大城市擴(kuò)展到仙臺、岡山、廣島、福岡等地方中心城市。
美國、加拿大和俄羅斯雖然屬于國土遼闊的國家，但也都在上個世紀(jì)逐步形成了較完善的共同溝系統(tǒng)。美國紐約市的大型供水系統(tǒng)，完全布設(shè)在地下巖層的共同溝中。加拿大的多倫多和蒙特利爾市，也有很發(fā)達(dá)的共同溝系統(tǒng)。莫斯科地下有130公里長的共同溝，除煤氣管外，各種管線均有，只是截面較小，內(nèi)部通風(fēng)條件也較差。
臺灣地區(qū)于1991年在臺北市配合鐵路地下化完成中華路第一條共同溝建設(shè)。近二十年來，對綜合管廊建設(shè)的推動不遺余力，成果豐碩，目前已建綜合管溝有300多公里。
北京
大陸第一條共同溝是1958年在北京天安門廣場下修建的，為了日后避免天安門廣場被開挖，建造了一條寬4.0m，高3m埋深7—8m長1.3公里的綜合管廊，收容電力、電信、暖氣等管線，1977年又建造了長約500米相同斷面的綜合管廊。
天津
1990年為解決新客站處行人、管道與穿越多股鐵道而興建長50m，寬10.0m，高5.00m的隧道，同時撥出寬約2.5m的綜合管廊，用于收容上下水道電力、電纜等管線，這是我國綜合管廊的雛形。
上海
直到1994年底，上海浦東新區(qū)的張楊路共同溝初步建成，成為國內(nèi)共同溝建設(shè)的一個標(biāo)志。目前國內(nèi)已有或再建的綜合管溝內(nèi)容納的管線為：電力電纜、電信電纜、給水管線、供熱管線、排水等管線，它是我國第一條較具規(guī)模并已投入運營的綜合管廊。
廣州
2003年底在廣州大學(xué)城建成了全長17.4km，斷面尺寸為7m×2.8m的地下綜合管廊，也是迄今為止國內(nèi)已建成并投入運營，單條距離最長，規(guī)模最大的綜合管廊。
除此以外，石家莊、昆明、沈陽、青島、無錫、珠海、武漢、深圳等大中城市都在積極的規(guī)劃設(shè)計和建設(shè)地下綜合管廊項目。
沈陽 青島 北京
1.3城市管廊基本類型
綜合管廊根據(jù)其所收容的管線不同，可分為干線綜合管廊、支線綜合管廊、纜線綜合管廊（電纜溝）三種。
干線綜合管廊
干線綜合管廊一般設(shè)置于道路中央下方，負(fù)責(zé)向支線綜合管廊提供配送服務(wù)，主要收容的管線為通信、有線電視、電力、燃?xì)?、自?br />
水等，也有的干線綜合管廊將雨、污水系統(tǒng)納入。其特點為結(jié)構(gòu)斷面尺寸大、覆土深、系統(tǒng)穩(wěn)定且輸送量大，具有高度的安全性，維修及檢測要求高。
支線綜合管廊
支線綜合管廊為干線綜合管廊和終端用戶之間相聯(lián)系的通道，一般設(shè)于道路兩旁的人行道下，主要收容的管線為通信、有線電視、電力、燃?xì)狻⒆詠硭戎苯臃?wù)的管線，結(jié)構(gòu)斷面以矩形居多。其特點為有效斷面較小，施工費用較少，系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性較高。
纜線綜合管廊
纜線綜合管廊一般埋設(shè)在人行道下，其納入的管線有電力、通信、有線電視等，管線直接供應(yīng)各終端用戶。其特點為空間斷面較小，埋深淺，建設(shè)施工費用較少，不設(shè)有通風(fēng)、監(jiān)控等設(shè)備，在維護(hù)及管理上較為簡單。
斷面形式：大多為矩形結(jié)構(gòu)和圓形結(jié)構(gòu)，一般是根據(jù)納入的市政管線種類、數(shù)量、施工方法、地下空間情況和當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)情況等進(jìn)行設(shè)計。
（1） 矩形斷面
單艙綜合管廊斷面圖 雙艙綜合管廊斷面圖
三艙綜合管廊斷面圖
矩形斷面的優(yōu)點是建設(shè)成本低、利用率高、保養(yǎng)維修操作和空間結(jié)構(gòu)分割容易、管線敷設(shè)方便，一般適用于新開發(fā)區(qū)、新建道路等空曠的區(qū)域。
（2）圓形斷面
一般用于支線型市政綜合管廊和纜線型市政綜合管廊。
附屬設(shè)施
規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)的附屬設(shè)施系統(tǒng)主要包括：通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、受配電系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、有害氣體監(jiān)測系統(tǒng)、警報系統(tǒng)、標(biāo)識系統(tǒng)、監(jiān)控管理系統(tǒng)、其他經(jīng)主管機關(guān)等認(rèn)為有必要的設(shè)備等。
1.4城市管廊的發(fā)展前景
綜合管廊建設(shè)已列入國家十三五規(guī)劃中的重點基礎(chǔ)設(shè)施投資建設(shè)項目。
2015年國務(wù)院公布的 《關(guān)于加強城市地下管線建設(shè)管理的指導(dǎo)意見》，提出在36個大中城市開展地下綜合管廊試點工程。2015年8月10日，國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見公布，工作目標(biāo)是到2020年，建成一批具有國際先進(jìn)水平的地下綜合管廊并投入運營，反復(fù)開挖地面的“馬路拉鏈”問題明顯改善，管線安全水平和防災(zāi)抗災(zāi)能力明顯提升，逐步消除主要街道蜘蛛網(wǎng)式架空線，城市地面景觀明顯好轉(zhuǎn)。
2016年3月2日，財政部出臺了 《關(guān)于開展2016年中央財政支持地下綜合管廊試點工作的通知》，財政部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部決定啟動2016年中央財政支持地下綜合管廊試點工作。
二、城市管廊主要施工技術(shù)介紹
2.1明挖現(xiàn)澆混凝土綜合管廊
明挖現(xiàn)澆混凝土綜合管廊施工為最常用的施工方法。采用這種施工方法可以大面積作業(yè)，將整個工程分割為多個施工標(biāo)段，以便于加快施工進(jìn)度。同時這種施工方法技術(shù)難度較低，工程造價相對較低，施工質(zhì)量能夠得以保證，缺點是采取此種方法需中斷交通。
在場地地勢平坦，周圍沒有其它需進(jìn)行保護(hù)的建筑物，在道路施工過程中，需要進(jìn)行開挖鋪設(shè)管道，可以采用大開挖施工，并采用（深層）井點降水措施。此開挖方案優(yōu)點是施工方便，不需要圍護(hù)結(jié)構(gòu)作業(yè)，施工周期短，便于機械化大規(guī)模作業(yè)，費用較低；方案缺點是土方量開挖較大，對回填要求較高。
2.2明挖
預(yù)制拼裝法綜合管廊結(jié)構(gòu)
明挖預(yù)制拼裝法是一種較為先進(jìn)的施工方法，在發(fā)達(dá)國家較常用。采用這種施工方法要求有較大規(guī)模的預(yù)制廠和大噸位的運輸及起吊設(shè)備，同時施工技術(shù)要求較高，工程造價相對較高。主要的預(yù)制構(gòu)件有帶管座共同溝綜合管廊、帶底座鋼筋混凝土拱涵、帶底座鋼筋混凝土多弧涵管、帶底座多弧纜線溝等。
施工工法現(xiàn)澆與預(yù)制相比，預(yù)制混凝土涵管裝配化施工更具質(zhì)量保證、縮短工期、降低成本、節(jié)能環(huán)保等較為顯著的優(yōu)勢。
帶管座共同溝綜合管廊 帶底座鋼筋混凝土拱涵
帶底座鋼筋混凝土多弧涵管 帶底座多弧纜線溝
2.3盾構(gòu)施工法綜合管廊
盾構(gòu)法是在盾構(gòu)保護(hù)下修筑軟土隧道的一類施工方法。這類方法的特點是地層掘進(jìn)、出土運輸、襯砌拼裝、接縫防水和盾尾間隙注漿充填等作業(yè)都在盾構(gòu)保護(hù)下進(jìn)行，并需隨時排除地下水和控制地面沉降，因而是工藝技術(shù)要求高、綜合性強的一類施工方法。
用盾構(gòu)法進(jìn)行施工具有以下優(yōu)點：機械化水平高, 施工組織簡單,易于管理；施工安全,速度快,工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量優(yōu)良；施工引起沉降小,較易于控制；可在有水地層施工,不需降水；施工占地場地?。皇┕χ苓叚h(huán)境干擾小,特別適合穿越既有建、構(gòu)筑物之下或近旁；工程投資易于控制。缺點主要是工程變化的適應(yīng)性稍差；盾構(gòu)施工設(shè)備費用較高；隧道覆土淺時地表沉降不易控制；施工小曲線半徑隧道時難度較大。近年來，隨著管廊技術(shù)的發(fā)展，用盾構(gòu)機施工城市管廊的項目越來越多。
2.4頂管施工法綜合管廊
頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后而發(fā)展起來的一種地下管道施工方法，它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線等。頂管施工借助于主頂油缸及管道間中繼間等的推力，把工具管或掘進(jìn)機從工作井內(nèi)穿過土層一直推到接收井內(nèi)吊起。與此同時，也就把緊隨工具管或掘進(jìn)機后的管道埋設(shè)在兩井之間，以期實現(xiàn)非開挖敷設(shè)地下管廊的施工方法。
頂管施工特別適用于大中型管徑的非開挖鋪設(shè)，具有經(jīng)濟(jì)、高效，保護(hù)環(huán)境的綜合功能。這種技術(shù)的優(yōu)點是：不開挖地面；不拆遷，不破壞地面建筑物；不破壞環(huán)境；不影響管道的段差變形；省時、高效、安全，綜合造價低。
2.5普通暗挖施工法
暗挖法沿用新奧法基本原理，初次支護(hù)按承擔(dān)全部基本荷載設(shè)計，二次模筑襯砌作為安全儲備；初次支護(hù)和二次襯砌共同承擔(dān)特殊荷載。應(yīng)用淺埋暗挖法設(shè)計、施工時，同時采用多種輔助工法，超前支護(hù)，改善加固圍巖，調(diào)動部分圍巖的自承能力；并采用不同的開挖方法及時支護(hù)、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)體系；在施工過程中應(yīng)用監(jiān)控量測、信息反饋和優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)不塌方、少沉降、安全施工等，并形成多種綜合配套技術(shù)。
2.6綜合管廊防滲漏措施
在地下水位比較高的地區(qū)，地下工程防滲止漏是一個技術(shù)難點。雖然一定數(shù)量的地下水侵入綜合管廊不至于產(chǎn)生嚴(yán)重后果，但會增加排水設(shè)施的啟動次數(shù)，同時會增加綜合管廊內(nèi)空氣的濕度，降低綜合管廊內(nèi)管線和監(jiān)控設(shè)施的工作壽命。
綜合管廊的防滲止漏設(shè)計原則是“放、排、截、堵相結(jié)合，剛?cè)嵯酀?jì)，因地制宜，綜合治理”。
控制變形：盡可能增加每節(jié)箱涵的分節(jié)長度，減少變形逢的數(shù)量，在節(jié)與節(jié)之間設(shè)置變形縫，同時，在變形逢縫間設(shè)置剪力鍵，以減少相對沉降。
細(xì)部構(gòu)造防水：在變形縫、施工縫、通風(fēng)口、投料口、出入口、預(yù)留口等部位，是滲漏設(shè)防的重點部位。變形縫的防水采用復(fù)合防水構(gòu)造措施，中埋式橡膠止水帶與外貼防水層復(fù)合使用。變形逢內(nèi)設(shè)橡膠止水帶，并用低發(fā)泡塑料板和雙組份聚硫密封膏嵌縫處理。施工縫是防滲止漏的一個薄弱部位，因而應(yīng)盡可能減少施工縫的設(shè)置數(shù)量。
2.7綜合管廊節(jié)點處理
綜合管廊的節(jié)點處理是綜合管廊設(shè)計及施工的重點。
節(jié)點包括：十字路口或丁字路口；河道；重要的地下工程設(shè)施，如地鐵、高架道路樁基、人行地道等；以及現(xiàn)有的大口徑雨污水管道。
在十字路口或丁字路口，由于綜合管廊的相互交叉影響以及要保證檢修人員在綜合管廊內(nèi)的通行，使得綜合管廊溝的節(jié)點處理比較復(fù)雜。從實質(zhì)上講，綜合管廊在此類似于管線立交。從處理方法來講，可以將綜合管廊在此設(shè)計為雙層而實現(xiàn)互通的功能，也可以通過平面尺寸的加寬來實現(xiàn)互通功能。在綜合管廊的十字或丁字交叉節(jié)點，綜合管廊可能要橫穿道路，因而在節(jié)點設(shè)計時，尚要充分考慮道路車輛荷載對綜合管廊結(jié)構(gòu)的影響。
在穿越河道、重要的地下工程設(shè)施以及現(xiàn)有大口徑雨污水管道時，一般需根據(jù)相互標(biāo)高、位置情況，確定采用上穿或下穿通過。
三、城市管廊應(yīng)用工程實例
3.1上海張楊路共同溝
我國興建“共同溝”的案例，最早可追溯到1958年。但真正意義上的“共同溝”，當(dāng)屬1994年在上海浦東新區(qū)修建的張楊路“共同溝”。張楊路共同溝投資達(dá)3個億，1994年土建竣工，2001年配套全部結(jié)束，累計全長11.125公里，位于張楊路南北兩側(cè)人行道下，西起浦東南路，東至金橋路，溝體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，橫斷面為矩形，由電力室和燃?xì)馐覂刹糠纸M成。
共同溝電力室中央敷設(shè)給水管道，兩側(cè)設(shè)有支架，分別設(shè)電力和通信電纜；燃?xì)馐覟閱为氁豢资?，?nèi)敷設(shè)燃?xì)夤艿馈９餐瑴蟽?nèi)還配有各種安全配套設(shè)施，有排水、通風(fēng)、照明、通信廣播、閉路電視監(jiān)視、火災(zāi)檢測報警、可燃?xì)怏w檢測報警、氧氣檢測、中央計算機數(shù)據(jù)采集與顯示等系統(tǒng)。是國內(nèi)第一條在次干路兩側(cè)同時建設(shè)的規(guī)模最大的配給管共同溝，也是國內(nèi)第一條建造在軟土地基上的共同溝，將易燃易爆的燃?xì)夤艿酪踩菁{在共同溝內(nèi)更是國內(nèi)首次嘗試。
3.2亞洲第一的高碑店熱力工程
該工程采用明挖法施工，基坑支護(hù)采用排樁+錨桿作為支護(hù)形式。由于管廊內(nèi)布置了眾多管線，使用或維修中難免會有跑、冒、滴、漏，因而不能忽視管廊排水。為了便于盡快將積水排除，在管廊內(nèi)設(shè)置單側(cè)排水邊溝，積水經(jīng)排水邊溝排至管廊外的排水管中。管廊內(nèi)因經(jīng)常有積水存在，除需設(shè)置管廊排水系統(tǒng)外，還應(yīng)加設(shè)人行步道，以防止因積水而影響通行。
3.3中關(guān)村西區(qū)綜合管廊
2006年建成的北京中關(guān)村西區(qū)地下市政綜合管廊，集中鋪設(shè)了自來水、雨水、污水、中水、供電、通訊和天然氣等多種市政管線在一條共同溝里。作為北京市重點工程的中關(guān)村西區(qū)地下綜合管廊工程，位于北京中關(guān)村科技園區(qū)的核心區(qū)，被稱為科技園區(qū)的心臟，是科技園投資最大、標(biāo)準(zhǔn)最高、設(shè)施最完善的建設(shè)項目，其建成后將為占地面積５２公頃，規(guī)劃建筑面積１３０萬平方米地上工程服務(wù)。
中關(guān)村西區(qū)地下綜合管廊工程分為地下綜合管廊和地下空間兩部分，整個地下管廊投資約１７億元。地下綜合管廊負(fù)一層是貫穿整個社區(qū)的交通環(huán)廊，將地面交通移到地下，較好解決了地面交通問題，今后在科技園核心區(qū)地面上，全部是步行街、花壇、綠地，充分體了現(xiàn)科技與人文的設(shè)計理念；負(fù)二層為車庫、商業(yè)、餐飲、庫房、物業(yè)服務(wù)管理等設(shè)施；負(fù)三層為管廊，有燃?xì)?、熱力、電力、電信、自來水等公用設(shè)施，為了將這些公用設(shè)施送到地面，共鋪設(shè)主支管線約３公里。整個工程的超前設(shè)計理念在國內(nèi)都尚屬首例。
3.4通州環(huán)隧綜合管廊
北環(huán)環(huán)隧位于北京市通州運河核心區(qū)北區(qū)，環(huán)隧主體全長為1.5公里，設(shè)置4對進(jìn)出口（4處進(jìn)口、4處出口）。主隧道按單向1車道布置，兩側(cè)布置多功能車道。其功能定位主要為地下車庫的交通聯(lián)系通道，設(shè)計車速30公里/小時。主體結(jié)構(gòu)從上至下依次分別設(shè)置行車道層、綜合管廊設(shè)備夾層、綜合管廊。
此工程目前已獲得北京結(jié)構(gòu)長城杯金獎。
3.5北京CBD地下綜合管廊
為了給整個北京CBD核心區(qū)提供方便快捷的城市交通聯(lián)系、完善的市政配套設(shè)施和應(yīng)急防災(zāi)避難空間，地下公共空間市政交通基礎(chǔ)設(shè)施項目分地下空間與地下管廊兩部分，分為地下五層，由六條管廊、一條交通大廳、地下公共空間主體、地下文化中心等組成。
北京CBD核心區(qū)位于國貿(mào)立交橋東北角，北至光華路，東至針織路，南至建國路綠化帶，西至東三環(huán)輔路。占地約30公頃，規(guī)劃建筑面積約為150萬平方米，建成后將成為集寫字樓、酒店、會展中心、文化娛樂等設(shè)施為一體的高檔商務(wù)區(qū)。 建設(shè)用地主要包含15個二級開發(fā)地塊及地下市政公共空間組成。核心區(qū)將擁有眾多地標(biāo)性建筑，其中“中國尊”為北京第一高樓，總高度528m。CBD核心區(qū)將建設(shè)北京市最大的地下公共空間，成為北京市開挖深度最深、面積最大、功能最復(fù)雜的地下工程項目。
3.6北京遠(yuǎn)大路電力管廊
結(jié)論：
城市管廊施工技術(shù)是城市建設(shè)和城市發(fā)展的趨勢和潮流，是充分利用地下空間的有效手段。在不久的將來，反復(fù)開挖地面的“馬路拉鏈”問題會得到明顯改善，管線安全水平和防災(zāi)抗災(zāi)能力明顯提升，主要街道蜘蛛網(wǎng)式架空線逐步消除，城市地面景觀明顯好轉(zhuǎn)，“一下雨就看海”將會成為歷史。
本文摘自2016海峽兩岸巖土工程/地工技術(shù)交流研討會分會場報告，報告人：于海亮
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