银川宁东城区新源大道及其连接线综合管廊工程设计

2017-03-28王志峰

城市道桥与防洪 2017年2期

王志峰，汪宏

（安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽合肥 230088）

0 引言

近来随着城市发展，由于地下管线规划建设管理不利造成事故频发，社会影响大，经济损失严重。综合管廊是在市政道路下建设的一种市政公用管线隧道，它将电力、通信、供水、燃气等多种市政管线集约化地铺设在隧道内，实行统一规划、统一建设、统一管理，是解决地下管网困局的一种行之有效的方法[1]。随着经济的发展和社会的进步，综合管廊相对于传统的管线建设的优点越来越得到公众的认可。

1 工程概况及项目背景

国家财政部、住房城乡建设部在中国建筑文化中心开展了“2016年全国地下综合管廊试点城市竞争性评审”，银川市入选2016年全国地下综合管廊试点城市。宁东能源化工基地位于宁夏中东部，银川市东南部。宁东基地是国务院批准的国家重点开发区，是国家重要的大型煤炭生产基地、“西电东送”火电基地、煤化工产业基地和循环经济示范区。

随着宁东城区经济建设发展的突飞猛进，集约利用土地资源、开发利用地下空间、改善城市环境成为城市建设面临的突出问题。2016年6月27日，宁夏政府办公厅下发《关于推进城市地下综合管廊建设的实施意见》，明确到2020年，宁东能源化工基地需建成城市地下综合管廊50km。这些政策都为宁东城区综合管廊的建设提供了有力的政策支撑。并且《宁东基地地下综合管廊专项规划（2016-2020）》的批复实施，为宁东城区综合管廊建设提供了明确的规划指导。

该次设计的新源大道及周边连接线地下综合管廊主要位于宁东城区，部分接线管廊位于中房物流园、铝下游产业园区、临河综合工业园区（A区），是规划的“一轴两带五片区”管廊的重要组成中“一区”——宁东城区片区综合管廊。其主要包含4条道路的地下综合管廊，分别为新源大道、新源西路（包含中房物流园8号路）、长城路、银河路，总长度14.734km。

该项目综合管廊的建设，将串联宁东城区、中房物流园、临河综合工业园区（A区）、铝下游产业园区，连通黎明路、G307综合管廊，实现基地市政管线集约化管理，完善基地功能，美化园区环境，提升城市形象，实现基地可持续发展的远景目标。

2 综合管廊总体方案

2.1 管廊标准横断面设计

（1）纳入综合管廊的关系

根据各管线专项规划，本次设计纳入综合管廊的管线有给水管、信息管、燃气管、中水管、绿化水管、燃气管、污水管、110kV及以下电力管、330kV电力管等8种管线。

（2）综合管廊断面布置

管廊自身的断面设计应把管网的敷设和检修空间作为必须满足的基本要素，在此基础上考虑人员通过以及事故疏散的通行空间，两种空间不能简单叠加，而是根据工程的实际发生情况及频率做交集运算，以力求成本的最小化。同时还需考虑管线在廊内的水平运输空间和垂直运输空间的影响。另外，现代化的地下综合管廊是由多种附属设置和监控系统组成，因此这些系统的设置空间也是必须考虑的，例如吊装口、监控线缆桥架等设置的空间等。

本次综合管廊大部分段落有330kV电力缆线入廊，如此大规模地将330kV高压电力入廊在国内尚属首例。330kV特高压电力缆线入廊具有其特殊性：（1）330kV电缆为双回路供电，为保障其安全使用，避免舱体发生故障时双回路电缆同时受影响，主电缆和备用电缆需要分舱敷设；（2）330kV电缆发热量较大，一个舱室内敷设的回路数不应超过4回；（3）330kV电缆接头较大，每个回路应配有单独的接头层架；（4）330kV电缆线路运行过程中产生较大的热胀冷缩，采取蛇形敷设电缆线路；（5）330kV电缆舱室宜采用机械进风、机械排风的方式严格控制舱内温度。

综合考虑各种因素，确定本次设计综合管廊为六舱断面：燃气舱、污水舱、综合舱、110kV以下电力舱、330kV电力主舱、330kV电力辅舱。断面净尺寸为16.35×4.5m（见图1）。

图1 综合管廊横断面布置图（单位：mm）

2.2 管廊三维控制线设计

经前期与建设、规划部分对接，道路红线外侧设置绿化带，便于管廊敷设。管廊位置按开挖放坡边线不侵占道路红线内为原则控制，管廊外壁距道路红线13m左右。图2为综合管廊三维控制线图。

图2 综合管廊三维控制线图（单位：mm）

2.3 管廊平面设计

该工程共涉及新源大道、新源西路、长城路、银河路等4条道路，总长为14.734km。每条路有独立的若干个防火分区，每个防火分区长度均小于200m，每个防火分区为一个独立通风区段，每个通风区段内各设一个送风井和排风井，其中综合舱和电力舱为自然进风和机械排风，燃气舱和污水舱为机械进风和机械排风。另外，该工程将进风井和吊装口结合设置，间距约400m左右。相交道路交口、地块等管线出舱的位置需设置出线井，出线井间距约200m左右。另外，管廊内需设置配电间，该项目将配电间和人员出入口结合设置。在管廊相交处设置交叉井构筑物。

2.4 管廊竖向设计

综合管廊的埋深直接影响到工程的整体投资，埋深大会导致工程造价过高，过浅的埋深在路面荷载的作用下极易产生不均匀沉降，对路基造成破坏。同时考虑到中央分隔带红线外绿化种植的覆土要求及直埋管线的可能性，本次设计综合管廊的一般路段覆土埋深为2.8～3.0m。机械通风井、进风井等设置风井节点处，为满足风井安装要求，管廊埋深控制为3.4m。另局部段落管廊坡度大于10%处设置台阶及缓步平台。

3 结构设计

3.1 设计标准

该工程综合管廊结构设计使用年限为100a，安全等级为一级，结构构件重要性系数取1.1。综合管廊环境类别为二b类，结构构件裂缝控制等级为三级，最大裂缝宽度限值0.2mm。《城市综合管廊工程技术规范》(GB50838—2015)要求综合管廊的结构防水等级应为二级，综合考虑结构使用年限100a等因素，防水等级按一级设计。该工程建筑设防类别为乙类，建筑场地类别为Ⅱ类，根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），工程所处地区设计基本地震加速度值为0.15g，地震基本烈度为7度，按8度设防。地基基础设计等级为丙级。抗浮稳定抗力系数不小于1.05。因管廊较长，受温度影响较大，需分段设伸缩缝，伸缩缝间距为25～30m，伸缩缝设置综合考虑集水坑、下沉段、交叉口、进出管线、出入口等，与沉降缝合二为一。

3.2 防水设计

管廊防水等级为二级。在做好结构自防水的同时，做好主体结构的外包防水，管廊与土接触表面采用一层高分子自粘胶膜防水卷材加一层防水涂料；在施工缝变形缝处，应按规范要求设置中埋式钢边橡胶止水带及外贴式橡胶止水带。

4 附属工程设计

4.1 消防设计

综合管廊内防火分区间距≤200m，每个分区间以防火墙配甲级防火门隔断。该工程消防系统采用《超细干粉灭火系统设计、施工及验收规范》（DB37T1317-2009）、《干粉灭火系统及部件通用技术条件》（GB16668—2010）、《干粉灭火装置》（GA602—2013）、《气体灭火系统设计规范》（GB50370-2005）中推荐的超细干粉自动灭火系统及手提磷酸铵盐干粉灭火系统。其中电缆舱室设置超细干粉自动灭火系统及手提式磷酸铵盐干粉灭火器辅助灭火设施，其他舱室设置手提式磷酸铵盐干粉灭火器。

4.2 排水设计

排水设计范围为综合管廊内排水系统。该排水系统能够有效排除管道连接处的漏水、管道检修时的放水、管廊内冲洗水、管廊结构缝处渗漏水以及管廊开口处漏水。

综合管廊内设置排水沟和集水坑。沿线设置150mm×150mm的排水沟，管沟内横向坡度设计为 2%，在综合管廊出线口、进排风井、交叉井、端部井、配电间和防火分区最低点等低洼点均设计了一个净尺寸为1.5m×1.5m×1.5m的集水坑，每个集水坑内安装2台排水泵，一用一备，排水泵采用软管连接移动式安装。集水坑内设液位浮球开关，高水位自动启泵，低水位停泵。管廊内积水通过排水沟汇集到集水坑后通过排水泵就近排到管廊外雨水检查井。

4.3 通风设计

该项目燃气舱和污水舱采用机械进风与机械排风相结合的通风方式，综合舱和电力舱采用自然进风与机械排风相结合的通风方式，解决综合管廊内电力电缆等管道散热及管线检修人员进出时所需的新风量。通风分区与管廊防火分区相一致，长度小于等于200m。管舱采用竖井纵向集中送排风的通风方式，分段设置竖井和通风机房。通风口采用地面风亭，设置在无人员通行的绿化带内，风亭的风口下缘距室外地坪不宜小于0.5m，风口风速不超过5m/s。地面风亭的布置应与周边景观环境相协调，同时应满足作为工作人员出入口和火灾时紧急安全出口的需要。

燃气舱出地面的排风口应与其他舱室的排风口、进风口、人员出入口以及周边建构筑物口部距离不小于10m。燃气舱存在进排风不通畅的区域加诱导风机加强排风，避免死角产生。燃气舱应选用防爆型风机。

4.4 供配电设计

管廊内主要用电设备为照明、检修插座、风机、排水泵、应急照明、监控及火灾报警等。其中风机、应急照明、监控、火灾报警用电、电动阀为二级负荷，其余排水泵、照明、检修插座、液压井盖为三级负荷。该工程10kV电源采用两路电源环网供电，主接线为单母线接线；变配电站进线电源由管廊内10kV电力桥架引出，变配电站高压采用固体绝缘环网开关柜接线。综合管廊负荷具有沿线分布、比较均匀的特点，故将综合管廊的负荷按其分布共划分为2个供电区间，每一区间在靠近负荷中心位置设置10/0.4kV户内箱式变电站一座，共计2座，每座变电站设置两台干式变压器，负责各自供电区间的所有负荷用电。每座变电站供电半径约为0.7km，对于特殊远离变电站的区段，应适当增大配电电缆的截面，使线路末端压降小于5%。

4.5 自控与火灾报警设计

综合管廊内敷设有电力电缆、通信线缆、给水管道等，附属设备多，为了方便综合管廊的日常管理，增强综合管廊的安全性和防范能力，根据综合管廊结构形式、管廊内管线及附属设备布置实际情况、日常管理需要，配置综合管廊工程监控与报警系统。

该工程综合管廊内及控制中心主要拟建设的系统有：环境与计算机监控系统、安全防范系统、通信系统、火灾自动报警系统、地理信息系统、管理信息系统。

4.6 标识设计

管廊内部设置控制设备标识、附属设施，如逃生口、通风口、吊装口等标识。附属设施标识应带有编号,并按以下形式进行编号：如“R1通风口”，其中，“1”为节点序号，“R”为对应舱室类型，不同舱室类型分别用“R”“W”“H”“D”表示燃气舱、污水舱、综合舱、电力舱。布置在管廊内部的各专业管线，除应通过管道本身的材质、颜色进行区分外，还应在每个防火区间内一定距离处设置铭牌及标识，并标明管线属性、规格、产权单位名称、紧急联系电话。标识设置在醒目位置，间隔间距不应大于100m。综合管廊的主出入口内应设置综合管廊介绍牌，并应标明综合管廊建设时间、规模、容纳管线。管廊变配电所应配有位置示意、运行管理注意事项等相关内容的标识设施。综合管廊的设备旁边应设置设备铭牌，并应标明设备的名称、基本数据、使用方式及紧急联系电话，由设备厂家提供。综合管廊内部应设置里程标识。交叉口处设置方向标识。综合管廊内部和变配电所内应设置“禁止吸烟”“注意碰头”“注意脚下”“禁止触摸”“防坠落”等警示标识。天然气舱的通风口及其他与外部连通的位置，应有严禁烟火等警示标识。综合管廊穿越河道、箱涵和铁路处，应设置明显标识。

4.7 防护设计

防护设计主要结合综合管廊结构尺寸、施工空间、基坑深度、基坑岩性、沿线重要控制点确定基坑边坡坡率和支护形式。

管廊穿越现状道路、临近高压铁塔及距离现状道路过近路段，基坑侧壁安全等级采用一级，重要性系数γ0为1.1，采用排桩支护或加密土钉墙+锚杆支护；其余路段基坑侧壁安全等级采用三级，重要性系数γ0为0.9，采用放坡方式，边坡坡面采用钢筋网混凝土防冲刷。该项目基坑开挖最大深度约8m。边坡高度小于5m的基坑边坡坡率采用1∶1。边坡高度超过5m的深基坑结合土层设置平台，平台宽度2m。普通路段平台上部边坡坡率1∶1，下部边坡坡率1∶0.75。基坑支护设计使用年限为2a。

4.8 管廊支吊架系统设计

该工程10kV电力电缆支架按纵向距离0.8m设计；110kV及以上电力电缆支架按纵向距离1.8m设计；弱电桥架支架按纵向距离2m设计；给水管道、中水管道、污水管道、热力管道支架支墩按纵向距离3.0m设计。另外,综合管廊应按当地抗震设防烈度提高一个等级进行抗震设计，但在8度及以上时不再提高。抗震支吊架最大设计间距须符合《建筑机电工程抗震设计规范》（GB50981-2014）第8.2.3条规定，根据8.2.5条规定要求，抗震支吊架进行验算，调整抗震支吊架间距，直至各个节点均满足抗震荷载要求。