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合肥高新区综合管廊结构设计要点探究

2018-05-02魏东方王斌

安徽建筑 2018年2期
关键词:十字管廊弯矩

魏东方,王斌

(合肥市市政设计研究总院有限公司,安徽 合肥 230041)

1 综合管廊简介

综合管廊(日本称“共同沟”、台湾称“共同管道”)是城市地下管线综合走廊,即在城市地下建造一个隧道空间容纳电力电缆、通信电缆,燃气管、热力管、给水管、中水管、污水管等各种市政管线,并设有进风口、排风口、人员出入口、吊装口、管线分支口等人员和材料进出通道以及专门的控制中心,在隧道内配有电气、监控、照明、检测、给排水、消防、通风等设备的城市地下市政公用设施。综合管廊可以有效减少由于埋设或维修管线导致的路面重复开挖和交通拥堵的问题,延长了管线使用寿命,极大方便了管线设施的维护和检修,是维持城市运作、确保社会经济和城市健康、协调、可持续发展的重要保障[1-2]。

综合管廊起源于19世纪的欧洲,相对国外,国内综合管廊建设仍处于起步阶段,不管是建设理念还是规划、设计、施工、运营和维护等方面都很不完善,与发达国家相比还存在较大的差距。

合肥是全国第二批地下综合管廊建设试点城市,根据《合肥市地下综合管廊规划(2016-2030)》的要求,合肥市市区及周边9个乡镇综合管廊规划总长度约717.7km(含缆线管廊),其中:近期(2016-2020年)规划87.6km;中期(2021-2030年)规划 398.7km;远期(2030年以后)规划231.4km。如图1所示。

图1 高新区综合管廊一、二、三期规划图

合肥高新区综合管廊一期工程包括明珠大道、将军岭路、彩虹西路、鸡鸣山路、柏堰湾路、习友路及火龙地路共7条管廊,总长20.29km。高新区综合管廊布置结合区域内道路规划沿道路铺设,均位于道路绿化带下方,满足区块内管线功能要求的同时,尽量减少对土地的占用(如图2所示)。

综合管廊各舱室断面的内部净宽和净高尺寸应根据其容纳的管线的类型、规格、数量以及管线安装、运行、维护等的要求以及各管线间的相互影响综合确定。高新区综合管廊纳入了电力电缆、通信电缆、燃气管、热力管、给水管、中水管、污水管等市政管线。其标准断面如图3所示。

图2 高新区综合管廊与道路相对位置图

图3 高新区综合管廊标准断面图

2 合肥高新区综合管廊结构设计要点

综合管廊结构设计应以满足工艺要求为主导,以基坑设计、主体结构设计、防水设计为重点。本工程廊体标准段埋深约7.5m,根据地勘报告揭示,管廊基底及开挖深度范围内主要是黏土,承载力较好,结合工程周边环境及投资预算,沿线基坑以放坡开挖为主。

管廊主体结构设计中最复杂的是十字交叉井设计,十字交叉井是两条管廊的交叉点,需综合考虑两条管廊内不同舱室的净空需求、操作空间需求以及两条管廊互通需求,因此该节点处廊体要增加埋深、拓宽廊体尺寸[3]。现以本工程十字交叉井为例简要介绍下节点工程结构计算过程。

本工程十字交叉井底板埋设深度11.5m,结构分上、下两层,上部管廊各舱室都设有楼梯与下部管廊对应舱室互通。节点最宽处约28.4m,高8.3m,顶板厚450mm、中板厚500mm、底板厚550mm、侧墙厚450mm,顶部设400mm×1000mm的反梁,中间设500mm×500mm的柱子,建模计算过程如下图。

图4 十字交叉井计算模型

图5 顶板水平向弯矩

图6 顶板竖向弯矩

图7 中板水平向弯矩

图8 中板竖向弯矩

图9 底板水平向弯矩

图10 底板竖向弯矩

图11 侧墙竖向弯矩

经模拟计算结构底板正负弯矩均较大,跨中应力集中明显;中板应力分布较均匀,没有明显的应力集中现象;顶板应力较高,且应力集中现象非常明显;侧墙底层跨中负弯矩较大、墙底应力集中明显,主要构件弯矩见表1。

结构主要构件弯矩 表1

综合管廊为地下结构,设计使用年限为100年,其间一旦出现漏水很难对其防水层进行修补,因此对防水质量提出了很高的要求[4]。本工程防水设计以混凝土结构自防水为主,变形缝、施工缝等接缝处防水作为重点,多道设防,配合相应的辅助防水措施构建完整的防水体系,具体方案如下:

管廊主体结构采用防水混凝土,埋深小于10m段混凝土抗渗等级为P6,埋深大于10m段混凝土抗渗等级为P8。变形缝、施工缝处防水做法及附加防水层做法见表2、表3。

变形缝和施工缝处结构防水做法 表2

辅助防水措施 表3

3 结论

本文结合合肥市高新区综合管廊工程的成功经验,简要介绍了管廊结构设计要点。以管廊工程中最复杂的节点-十字交叉井为例,通过数值模拟分析十字交叉井的内力分布特点,保证廊体结构设计的合理性。另外介绍了合肥高新区综合管廊防水设计方案,旨在为类似工程提供参考。

[1]高政.厦门市城市综合管廊建设的思考[J].中国给水排水,2017(24).

[2]王进.城市综合管廊污水入廊设计研究[J].福建建筑,2018(01).

[3]荣哲,孙玉品.城市综合管廊设计与计算[J].工业建筑,2013(S1).

[4]李兆峰,王玉芬.地下综合管廊防水难点探讨及复合防水层在其工程中的设计应用[J].中国建筑防水,2017(09).

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