綜合管廊與地下空間結合建設研究

史 一 鳴

[上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司, 上?！?00092]

0　引　言

綜合管廊是指建于城市地下用于容納兩類及以上城市工程管線的構筑物及附屬設施。推進城市地下綜合管廊建設,統籌各類市政管線規劃、建設和管理,可解決路面反復開挖、架空線網密集、管線事故頻發等問題,有利于保障城市安全、完善城市功能、美化城市景觀。

在城市高強度開發核心區,通常將地下商業、地下通道、市政管道等多種系統統籌為一體,整個地下空間的使用效率高度集約。在這類區域建設綜合管廊時,應在空間上統籌考慮規劃、選線、設計、施工等,主體結構、附屬設施等宜結合建設,并預先協調可能遇到的矛盾。

本文基于相關案例分析,對綜合管廊與地下空間的結合建設進行了研究,對結合建設的可行性與必要性、斷面形式、附屬節點設置、運維管理等提出合理的建議。

1　相關案例分析

1.1　上海徐匯濱江

上海徐匯濱江地下綜合管廊位于上海西岸傳媒港項目內[1]。西岸傳媒港項目創新性地突破地塊紅線,將項目內全部9個地塊及4條市政道路下方地下空間進行“統一規劃、統一設計、統一建設、統一管理”的開發。該項目最大的特點在于將地塊與市政道路下地下空間整體開發結合,成為一個跨地塊的整體型地下空間。

徐匯濱江管廊橫斷面示意圖如圖1所示。

圖1　徐匯濱江管廊橫斷面示意圖

徐匯濱江綜合管廊與西岸傳媒港地下空間共同結合建設,管廊坐落于地下空間上部,管廊底板即為-1F頂板,管廊豎向墻體直接落于-1F頂板梁板體系,由-1F頂板結構作為管廊基礎。

綜合管廊采用獨立分艙方式敷設市政管線支線,共設6個艙室,入廊管線有雨水、污水、給水、通訊、電力和燃氣,其中龍文路管廊長為460 m,規劃九路管廊長為420 m。

擬納入管廊的管線為電力、通訊、給水、燃氣、雨(污)水,除雨(污)水并艙布置在道路兩側外,其余各艙均為獨立成艙布置。橫斷面內凈尺寸滿足安裝、維護要求,確保照明、通風、排水、消防等設施所需空間。另外,管廊頂板覆土厚度>1 m。

1.2　北京CBD核心區

北京CBD核心區是北京六大高端功能區之一,是首都經濟發展、產業聚集和城市建設最重要的區域[2]。CBD核心區位于朝陽區國貿橋東北角,東三環路以東、建國路以北、針織路以西、光華路以南,東西長約為600 m,南北長約為500 m,總占地面積約為30 hm2,地上建筑規模為270萬m2,地下建筑規模為140萬m2,總體規模達410萬m2。

北京CBD核心區地下公共空間市政交通基礎設施項目,是集交通、地下綜合管廊、景觀以及綜合防災功能為一體的地下空間建設項目。綜合管廊分布在井字形道路的下方,分為上管廊和下管廊。上管廊主要是重力流管線雨(污)水、燃氣和電信等。下管廊主要由電力、熱力、給水和再生水等。

北京CBD核心區綜合管廊斷面示意圖如圖2所示。

圖2　北京CBD核心區綜合管廊斷面示意圖

2　必要性與可行性

2.1　必要性分析

在城市核心區人員密集,行車交通存在較大壓力,不同地塊的開發商可能不同,建設需求和時序很難協調一致。在開發建設不同步的情況下,傳統直埋市政管線很可能需要不斷更新升級,從而導致重復破路現象。因此,為了有效、集約地利用地下空間資源,建設綜合管廊將大大提升地下資源的開發效率,有效避免因增加功能或擴大容量而造成的道路重復開挖,減少對城市交通和市容的影響,提高市政管線的服務能力和管理水平。

此外,在城市核心開發區域,地下空間的開發率較高,且涉及多個工程的銜接,如地下商業、地下交通、地下人行及停車等。為使整個地下結構及功能高效有序,必然會涉及多個工程聯動、整合建設。綜合管廊作為基礎設施的重要環節,應盡量與地下工程系統結合建設,一方面減少管線直埋對于地下空間資源的浪費;另一方面,可以大大縮短工程造價及建設工期。

2.2　可行性分析

綜合管廊與地下空間的結合建設通過合理的技術手段,可將管廊的主體結構與地下空間進行整合,集約利用地下資源。常規的管廊出線口、吊裝口、逃生口、通風口等可進行優化設計,利用地下空間的主體或附屬空間進行歸并,提高空間的利用率。

此外,傳統單建式管廊的建設成本中基坑開挖、支護、主體結構等占重要比例。而與地下空間結合建設后,無需單獨進行基坑開挖,主體結構與地下工程結合建設后也可大大減少工程量。經初步測算,單建雙艙型綜合管廊建安成本約7千萬元/km;如采取與地下空間結建形式,建安成本可降低至2.8千萬元/km左右。

因此,綜合管廊與地下空間的結合建設,無論在技術手段還是經濟角度都具有一定的可行性。

3　結建形式分析

3.1　結建結構

綜合管廊一般設置于淺層地下空間,與地下空間結合建設時,建議敷設于地面覆土層,與地下空間布局相結合。管廊應盡量避開地下環路隧道出入口、下沉廣場、地下空間消防逃生樓梯以及地面通風口,在滿足各類設施功能的前提下,實現與地下其他設施的有機融合。一般情況下,綜合管廊的底板可與地下空間頂板共建,部分路段與其他設施的側壁共建,集約高效,經濟可行。

綜合管廊道路位置橫斷面示意圖如圖3所示。

圖3　綜合管廊道路位置橫斷面示意圖

3.2　入廊管線

與地下空間結合建設的綜合管廊通常位于城市核心區域,所涉及的各類市政管線包括給水(再生水)、電力、通信、燃氣、熱力、雨(污)水、供能管道等。除燃氣管道外,其他管線的入廊條件和要求可參考單建式管廊。

在上海徐匯濱江綜合管廊內納入燃氣管道[4],經相關單位部門及專家的論證,認為燃氣入廊可行,主要原因有:① 當燃氣泄漏至爆炸下限體積濃度20%時,開啟事故通風,并切斷主管道內燃氣,通過放散裝置將管內壓力釋放。即艙室內燃氣遠未達到爆炸濃度時就有相關措施對其進行安全排險;② 燃氣管線在艙室內盡量減少分支口的設置,切斷閥設在管線艙室外,采用填砂直埋敷設。燃氣艙室地面采用防火地坪材料,艙室內所有電氣設備均采用防爆設備;③ 燃氣艙疏散采用地面疏散方案。燃氣艙防火分區的劃分在滿足規范要求同時,艙室通往-1F的所有開口均采用防火與密閉2種措施進行封堵,確保燃氣泄漏不會對地下空間造成影響。

因此,結建式管廊不納入燃氣管道雖然是規范強條,但經合理的技術論證和措施仍有一定的入廊可能。燃氣入廊一方面需謹慎論證,另一方面也可以大膽創新,提出適合工程特性的可行性方案。

3.3　附屬系統

3.3.1吊裝口

結合建設的綜合管廊一般設置于淺層地下空間,管廊吊裝口的設置可類似于常規單建管廊。因結合建設后管廊覆土較淺,吊裝口可省去夾層,采取由地面直投至管廊層的做法。

如由地面直投物料存在限制因素,綜合管廊投料還可通過地下空間下沉廣場實現物料由地面轉運至地下空間投料專用通道內,在通道內利用板車等形式將物料橫向運輸至綜合管廊各艙室下部,在管廊各艙室底板(即地下空間頂板)增設吊裝孔,采用電動葫蘆將物料從管廊投料室向上吊運至綜合管廊內部,完成物料運輸的全部過程,實現投放管材、設備等的功能。

將地面物料進入口部與下沉廣場相結合,輔以景觀綠化,實現有機融合的同時,避免了地面口部繁多,影響生態容貌的問題。綜合管廊投料口尺寸根據最大管道的管徑以及單根管道長度進行確定,考慮預留空間,且管廊投料室可作為物料、設備的存儲室,實現功能整合,節約空間。

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結建式管廊吊裝口設置示意圖如圖4所示。

圖4　結建式管廊吊裝口設置示意圖

3.3.2通風口

通常單建管廊通風口需在管廊結構上側或外側增加附屬通風機房及出地面通風口,管廊結構寬度及高度均需增加。

結建后,綜合管廊通風可通過在管廊頂板以上構建土建風道,與管廊各艙室連接,通風機房設置于管廊旁側未利用空間或占用管廊下部地下空間部分設備房,采用自然進風+機械排風的形式,考慮事故排煙措施。

管廊進、排風風道最終與地下空間通風豎井相結合,共同從下沉廣場、中央綠化帶、路側綠化帶等區域完成與外部自然空間的連通,實現共建風井、集約高效、節省地上地下空間的效果。

結建式管廊通風設置示意圖如圖5所示。

圖5　結建式管廊通風設置示意圖

3.3.3人員逃生口

單建式管廊可結合吊裝口、通風口設置人員逃生口,通常由管廊內部設置逃生通道,并設置地面逃生口部。

結建式綜合管廊逃生可通過在管廊底板(即地下空間頂板)增設人孔及逃生爬梯,向下逃生至地下空間商業層,并經避難走道至地下空間消防疏散樓梯,逃生至室外,消防疏散樓梯為共建設施。

結建式管廊人員逃生口設置示意圖如圖6所示。

圖6　結建式管廊人員逃生口設置示意圖

3.3.4出線口

管線分支口(出線艙)是綜合管廊內部管線和外部直埋管線相銜接的部位,管廊內管線出艙后,通過過路預埋套管延伸至道路外側用戶。單建式綜合管廊在出線口部一般需抬升頂板2 m左右,方便管廊內管線向兩側分支管線。

部分管廊與地下空間結建形式:采取管廊底板與地下空間頂板結建,管廊覆土通常較淺,在出線口部如采取常規做法,需將管廊整體下壓,影響下部地下空間的凈高。此處可考慮將管廊內管線由管廊下部引出的做法,即管廊底板開孔,并在橫向兩側分別擴出一間空腔,管廊內管線由底板引出,并向兩側地塊分支。出線形式還利用綜合管廊下部的地下空間,建立出線獨立室或閥門室,并向兩側構建出線通道,形似-1F閣樓,實現出線功能的同時,不切斷商業及原有通道,充分利用地下空間。

結建式管廊出線口設置示意圖如圖7所示。

3.3.5控制中心

綜合管廊的控制中心最好緊鄰綜合管廊的主線工程,之間設置盡可能短的地下聯絡通道,以方便從監控中心進入到綜合管廊內部。單建式管廊控制中心,特別是區域性的總控中心,一般需獨立占地,單獨建設管理用房。

圖7　結建式管廊出線口設置示意圖

綜合管廊與地下空間結建后,為集約化利用資源,建議管廊的控制中心與其他地下建筑共建、共用。

3.4　運維管理

由于建設綜合管廊的每個城市均存在不同的投資、建設管理體制和模式,參與管廊建設的各管線單位情況各異,因此每個建設綜合管廊的城市均應根據當地的實際情況制定相關的管理辦法。

綜合管廊主要是為城市市政管線系統服務,其運維管理的界面有別與其他地下空間工程。綜合管廊的管理主要是自身系統及管廊內容納管線的日常管理及維護工作。管廊自身系統包括管廊的土建系統、排水系統、電氣系統、自控系統、消防系統以及通風系統。管廊內容納管線的日常管理主要為管廊內容納的電力(高、中壓電力線路)、給水、再生水、通信管線等正常運行的管線管理。

綜合管廊與地下空間可以采取分離的運維管理模式,也可以探索統一的運維管理模式。統一的運維管理模式需進一步協調管廊與地下空間的物業內容、運維范圍、費用分攤等。

4　相關建議

(1) 建立統一的規劃、建設、管理機制。相關主管部門應建立統籌的規劃建設觀念,把綜合管廊與地下空間工程作為統一的整體。在規劃階段,應把市政管線、管廊規劃與城市地下空間利用規劃有效結合。相關規劃部門應做好地塊的規劃工作,明確地塊開發內容與邊界條件,確保管廊的主體結構、相關附屬設施等能與地塊有效銜接。建議后續運維管理與地下空間運維整合,建立統一有序的值班、巡視、維護、維修等管理制度。

(2) 綜合管廊與地下空間結合建設后,相關節點要比單建式管廊復雜很多。建議積極運用BIM軟件進行各專業間的三維協同化設計,進行三維碰撞檢查,提高設計水平,并能直接用來指導后續施工。

(3) 在建設投資上,可以積極探索和尋求多渠道的融資,將綜合管廊概念從規劃層面引入,將部分建設成本分攤納入地下空間開發中,靈活利用社會資本彌補資金缺口。

5　結　語

綜合管廊與地下空間結合建設是使整個地下空間的使用效率高度集約的有效手段,在建設成本和建設周期上具有明顯的優勢。綜合管廊的主體結構與附屬設施宜與地下空間整合歸并建設,結合建設的形式應根據總體工程方案靈活設置,但綜合管廊盡量設置于淺覆土層。主管部門應盡早建立統一的規劃、建設、管理機制,確保管廊的主體結構、相關附屬設施等能與地下空間、地塊有效銜接。需進一步探索統一的運維管理模式,尋求適合本地的物業管理界面、運維范圍、費用分攤機制等。

收稿日期：2018-04-04