城市地下综合管廊结构设计探讨
发表时间：2019-03-19T09:54:51.080Z 来源：《建筑细部》2018年第17期作者：吴源远
[导读] 城市地下综合管廊是集电力、通信、燃气、给水、中水等两种及两种以上的城市管线于一体。城市地下综合管廊建于地下
吴源远
中国葛洲坝集团股份有限公司
摘要：城市地下综合管廊是集电力、通信、燃气、给水、中水等两种及两种以上的城市管线于一体。城市地下综合管廊建于地下，用于铺设城市公用管线，其包括干线城市地下综合管廊、支线城市地下综合管廊和电缆沟。城市地下综合管廊一般采用集约化的设计理念，有效地利用了道路下的空间，节约了地下空间资源，也杜绝了各专业管线分别不定期开挖对道路通行和周边环境造成的影响。基于此，本文阐述了城市地下综合管廊建设的必要性以及城市地下综合管廊结构的主要构成，对城市地下综合管廊结构的设计计算要点及其设计要求进行了探讨分析。
关键词：城市地下综合管廊建设；必要性；结构设计
一、城市地下综合管廊建设的必要性
城市地下综合管廊建设的必要性主要体现在：（1）地下管线建设现存的问题。目前，城市地下管网均存在不同程度的重复建设现象，从交通出行方面考虑，已严重影响市民出行；同时，对地下空间的资源利用也不合理，极大浪费了地下空间资源；此外，由于缺乏对地下管线的资料整理，在其他管线布设时无法实现数据资源共享；地下管线由于埋设于地下，长时间的土壤等腐蚀，易出现破裂、泄漏等一系列问题，给市民带来极大的安全隐患。正因如此，管理模式的转变和管线布置方式的提升是地下管线改造建设的重点，通过借鉴发达国家的成功经验，利用维护成本低和地下空间利用更为合理化、资源化的城市地下综合管廊，能够做到彻底解决地下管线的问题。采用科学有效的办法进行城市地下综合管廊结构的建设，刻不容缓，势在必行。（2）城市地下综合管廊建设的优势。由于城市地下综合管廊将各类管线均集中设置在一条隧道内，消除了通讯、电力等系统在城市上空布下的层层蛛网、地面上竖立的电线杆、高压塔等，减少了各类管线的检查井、检查室等，避免了由于敷设和维修地下管线对路面的反复开挖，降低了路面的维护保养费用，确保了道路交通功能的充分发挥。同时，道路的附属设施都集中设置在“综合管廊”内，使得道路的地下空间得到有效利用，节约了城市用地且可以更好地美化城市环境。
二、城市地下综合管廊结构的主要构成
城市地下综合管廊结构的构成主要为：（1）管廊本体。管廊结构主要由现浇或预制的钢筋混凝土构件构成，主要是用来装载城市生活中的各种管线。（2）各类管线。生活中使用的各种管线是综合管廊结构的核心，有电力、电信、天然气、供水、污水、供热等几方面组成，但是雨水、污水等管道由于采用重力流输送方式会增大建设成本，所以目前的管廊内不包括污水及雨水管道。（3）监控系统。在管廊内，湿度及氧气浓度、非法入侵等，都会给地下管廊造成安全隐患，因此监控系统及地面控制中心能够有效的对灾难进行预防。（4）通风系统。在地下对管道进行施工时，为了施工人员的健康以及保证管道的使用质量，通常会使用通风系统。（5）排水系统。给水、供热等管道漏水或者渗漏会严重影响管廊及入廊设施的安全，设置排水系统具有一定的必要性。（6）供电系统。管廊日常运营维护需要供电系统进行照明。（7）消防系统。考虑到管廊内可容纳管线的火灾危险性，在日常运营管理过程中，需要配备必要的火灾报警系统和消防设施。（8）标识系统。主要对管线类别、介质流向、设备铭牌、安全警示警告标志等要求做好标记。（9）通信系统，便于管理人员日常通讯以及管廊内巡检联系，使用对讲机或者有线通讯能有效保证设施和人员的安全。
三、城市地下综合管廊结构的设计计算要点
城市地下综合管廊结构设计计算的要点主要为：（1）结构设计的一般规定。城市地下综合管廊结构设计应满足使用年限不低于100年，管廊及配套建（构）筑物的安全等级不得低于二级，管廊主体的建筑防水等级不低于Ⅱ级，抗震设防类别应为重点设防类。结构设计应计算下列两类极限状态：第一、承载力极限状态，包括结构的承载力计算、结构整体稳定性验算（滑移、抗浮等）。第二、正常使用极限状态，对结构构件分别按作用效应的标准组合或长期效应的准永久组合进行验算，保证构件裂缝宽度和变形要求。（2）荷载设计要求。城市地下综合管廊在进行结构设计时应考虑永久荷载、可变荷载、偶然荷载。永久荷载包括围岩压力、土压力、结构自重、结构附加恒载、混凝土收缩和徐变的影响力、水压力；可变荷载包括道路车辆荷载、铁路列车荷载、人群荷载、温度变化的影响力、冻胀力、施工荷载；偶然荷载包括地震力。
四、城市地下综合管廊结构的设计要求
城市地下综合管廊结构的设计应结合各种地下管线的规划设计，根据城市地下综合管廊结构的横断面布置、平面结构设计、网络规划要求等情况，全面考虑城市地下综合管廊结构的稳定性和安全性以及各种管线的兼容性，合理布置地下管线。其设计要求为：（1）城市地下综合管廊结构的管线设计分析。第一、给水管道、电力线路和通信线路可设置在同一空间，但是燃气管道和热力管道不可以同沟室设置；热力管道不能和电缆线路布置在一起，封闭式电缆通道中不能有任何的易燃液体和气体；第二、城市地下综合管廊应满足现代化城市发展要求，并且最大限度的节约土地资源，城市地下综合管廊中的地下管线布置应符合规划设计要求；第三、对于地势平坦的城市道路区域，尽量避免在城市地下综合管廊中设计重力流管道。（2）城市地下综合管廊结构的网络设计分析。根据地下管线、用地等设计条件，应结合城市道路设置、横断面布置、平面布设、地下管线设置等条件，合理设计城市地下综合管廊网络系统，优化城市地下综合管廊网络布局，确保城市地下综合管廊结构的联通度，实现最大化的城市地下综合管廊使用功能，并且保留城市地下综合管廊网络的扩展性，为日后的规划设计提供有利条件。（3）城市地下综合管廊结构的平面和横断面设计分析。城市地下综合管廊平面和横断面设计需要结合城市地下综合管廊结构的沿线用地情况和道路条件，根据横断面布置、容纳管线等设计条件，对城市地下综合管廊设计最佳的布置形式和平面走向；当前常见的城市地下综合管廊平面布置主要有道路单侧布置、两侧布置和中央布置三种形式，在设计城市地下综合管廊横断面时，应按照城市地下综合管廊结构的相容性、管理和维修、运行设置以及管线类型等要求，充分考虑到城市地下综合管廊结构的合理性和经济性，合理布置仓室管线，确定最佳的仓室布局、仓室尺寸、仓室数量和埋置深度；同时，按照城市地下综合管廊中各种管线的情况，又可分电缆沟、支线城市地下综合管廊、干线城市地下综合管廊三种，结合不同城市的规划设计要求，可选择最合适的断面形式，例如，马蹄形断面适合施工现场地质条件比较复杂，需采用暗挖法施工的城市地下综合管廊；圆形断面适合盾构、顶管等非开挖施工工程；矩形断面