结合地铁建设同步实施地下综合管廊的研究

林永清

(中铁隧道勘测设计院有限公司，300133，天津//工程师)

自国务院2015年颁布《国务院办公厅关于推进地下综合管廊建设的指导意见》等文件以来，全国各地积极响应，大力推进地下综合管廊(以下简为“综合管廓”)建设。同时，全国一、二线及部分三线城市均在进行轨道交通规划与建设。鉴于地下综合管廊与地铁线网主要位于城市交通主干道下，建设需对城市道路“开膛破肚”，建设资金主要来源于政府投资，两者结合设计、同步实施或将是未来的主要方式之一。目前已有部分城市在尝试综合管廊与地铁建设结合设置的方式，如北京、广州、南京、厦门等地的地铁个别站点建设。宁波轨道交通5号线鄞县大道段、绍兴轨道交通1号线解放南路段、南通轨道交通1号线人民路段等，均与该城市综合管廊规划有大量的重叠区域，且当地政府力推将两者结合设计、同步实施。因此，实现城市综合管廊与地铁结合设计、同步实施是一个值得研究的难题。

1 综合管廊工程实例

1.1 工程概况

根据《宁波市中心城区综合管廊专项规划》和《鄞县大道改造工程的初步规划成果》，鄞县大道综合管廊敷设、道路改造途经石碶街道、奉化江、鄞州区政府、鄞州新城核心区、甬台温高速、绕城高速等地点，鄞县大道全长约13.16 km，位于鄞州新城区内。

宁波轨道交通5号线(金房路站—下应站)与鄞县大道(同德路—金达路)线位相近，该段线位长度约为10 km，共设置9座车站，详见图1。

目前，同德路—金达路段鄞县大道工程即将进入综合管廊敷设、提升改造道路阶段(已经完成招标)。轨道交通5号线计划2020年建成，鄞县大道段也即将进入施工阶段。

由于早期规划及设计不同步，目前轨道交通5号线沿线站位方案已确定，正处于施工图招标阶段。而鄞县大道综合管廊敷设、道路改造的规划及设计相对滞后，未能在轨道交通初步设计阶段完成结合设计与同步实施。为减少对道路的影响、减少拆迁、减少占地、节省投资等，当地政府希望鄞县大道综合管廊能与轨道交通5号线共同建设。

1.2 共建方案分析

鉴于宁波轨道交通5号线建设时间节点已定，根据倒排工期，已无条件将车站、区间施工方案推倒重来，因此，需在地铁线既有方案的基础上研究两者共建方案。

图1 宁波轨道交通5号线线路图

综合管廊与地铁线建设同步实施，管廊建设单位将综合管廊的建设费用划给地铁线相关单位，由地铁线相关单位设计、施工综合管廊，并考虑解决综合管廊与地铁线共同建设过程中互相影响的问题。同德路—金达路段综合管廊与地铁线共建,不受地铁线影响的金达路—福庆路段综合管廊采用明挖施工。地铁盾构区间范围内的综合管廊建设考虑采用盾构技术实施。

综合管廊盾构法施工随地铁盾构同步实施，与地铁盾构净距离不小于6 m，并利用地铁车站作为工作井。

综合管廊与地铁站点共建的优点：①无需增加拆迁、侵占用地，无需增加建筑物的围护；②管线改迁随地铁车站同步实施，无需增加多余管线改迁量；③减少了由于管廊施工而引起的道路保通压力，以及对鄞县大道提升改造工程施工工期的影响；④对现状鄞县大道、宁波轨道交通5号线以及鄞县大道提升改造工程等的影响较小。

综合管廊与地铁站点共建的缺点：①车站方面——由于车站设计时未考虑与综合管廊结合施工，因此大部分站点覆土较浅，综合管廊与地铁车站结合设置工作井条件受限，9座车站中仅石碶站、学府路站、下应站覆土大于3.5m，可共用车站顶板，利用覆土空间作为综合管廊的工作井；其余6座车站均需利用出入口、风亭下方空间，管廊从站点结构旁边进行拼宽，其不受站点覆土限制，但管廊拼宽后，站点基坑开挖量增大，造价增加较多，同时该段综合管廊受地铁车站施工方案影响，标高起伏较大，不利于重力流管线入廊。②区间方面——综合管廊盾构法施工随地铁盾构同步实施，与地铁盾构净距离不小于6 m，对道路断面要求较高。

通过以上分析可知，两者共建优势明显，而共建方案的缺点就是两者未能在规划方案阶段就按结合设计、同步实施做方案设计。因此，本文着重从两者结合设计、同步实施的必要性、可行性、适用性等方面进行系统分析，希望为处于规划阶段的综合管廊与地铁线结合设计、同步实施的工程提供一定的参考。

2 结合设计且同步实施的可行性分析

2.1 必要性分析

地铁与综合管廊需要结合建设的区域主要位于人口密集区。如宁波轨道交通5号线与鄞县大道综合管廊工程，两者重叠区域约有10 km。若能借助地铁建设的机遇，同步进行地下综合管廊建设，将降低建设成本、缩短施工工期，并减小对社会的影响。

(1)通常在地铁建设时，需对大量市政管线进行永久或临时迁改，产生管线迁改费用；综合管廊建设实施时，同样需对市政管线进行临时迁改。若能同步实施，可至少减少1次管线迁改，还能减少对地面交通的影响。

(2)由于需经过交通疏解、管线迁改、路面恢复等环节，地铁与综合管廊单独实施工期均较长，若将两者结合设计、同步实施，可大幅缩短工期，减小对周边环境的干扰，节省大量时间成本，提升社会效益。

(3) 目前综合管廊单独实施时，一般需要单独开挖基坑，考虑抗浮、抗震、承压、沉降等问题，土建造价较高，约0.8亿元/km[1]。若能结合地铁车站、区间设计施工，共用基坑，整体考虑抗浮、抗震、承压、沉降等问题，将大幅降低土建成本。

(4)地铁车站覆土深度通常按城市主干道下方3.0～3.5 m考虑，且车站设计[2]时通常有上翻梁高于顶板，若未考虑结合设计、同步实施，车站上方空间不足以满足综合管廊实施。待综合管廊实施时，需占用其他地块，浪费了土地资源，也增加了大量拆迁等。若综合管廊先实施，后期地铁实施时，其对车站、区间方案亦有较大影响。

2.2 技术经济可行性分析

2.2.1 技术方案分析

根据GB 50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》8.1.3规定：综合管廊工程的结构设计使用年限应该按照建筑物的合理使用年限确定，不宜低于100年。地铁地下结构设计使用年限也是100年，两者的安全等级、裂缝控制标准一致，综合管廊的抗震、防水等要求低于地铁结构，可按地铁标准结合设计。综上所述，两者结合设计、同步实施在技术标准方面可行。

(1)地铁车站与综合管廊的结合方案

方案一：利用覆土层将综合管廊设置在地下1层侧式站主体顶板上方。综合管廊的节点设施可与地铁车站附属设施合建或共用；综合管廊[3]的设备系统可单独设置或与地铁站共用，如图2所示。该方案车站覆土取3.5 m，综合管廊底板与车站顶板共用，管廊净高按2.5 m设计，管廊顶板按0.4 m厚设计，剩余0.6 m可满足防水、路面铺设等要求。管廊净宽可根据该处管线密集程度设计，并预留适当的富余空间。

注：尺寸单位为mm； OTE为轨顶上排热风图2 综合管廊与标准侧式站合建断面图

方案二：为减少车站覆土，在岛式站[4]的站厅层与站台层之间加设夹层用于综合管廊敷设。综合管廊的节点(如人员出入口、逃生口、吊装口、进风口、排风口、管线分支口等)可在该夹层设置；综合管廊的设备系统尽可能与地铁站共用，如图3所示。该方案车站覆土取1.0 m，管廊设于轨顶风道正上方，净高按2.4 m设计，管廊顶、底板按0.4 m厚设计。管廊净宽可根据该处管线密集程度设计，但应预留车站端部活塞风孔、吊装孔等的设置空间。

方案三：将综合管廊设于车站主体一侧，结合车站附属设置。该方案与车站结合不够紧密，不利于前后区间与管廊的结合，且该方案对车站周边环境及道路宽度要求较高。

方案四：将综合管廊设于车站主体下方。该方案管廊埋深较大，不利于日常检修、维护以及管线分支口的设计、施工等。

(2) 地铁区间与综合管廊的结合方案

方案一：地铁浅埋区间与综合管廊的结合方案。鉴于地铁浅埋区间通常采用明挖法施工，综合管廊与其结合方式较为灵活，可利用覆土层设于地铁区间正上方，也可将综合管廓设于地铁区间两侧，甚至将部分埋深大的管线敷设于地铁区间正下方，综合管廊断面尺寸可按照管线密集程度来设计。

方案二：地铁深埋区间与综合管廊的结合方案。鉴于地铁深埋区间通常采用盾构法施工，建议研究大盾构断面将综合管廊与地铁区间结合设计。如南京地铁4号线过江隧道，采用大直径盾构隧道技术施工，区间隧道设计为单洞双线圆形隧道结构形式，盾构隧道内径10.2 m、外径11.2 m、壁厚0.5 m。其中下部口子件及正线上方空间作为综合管廊，如图4和图5所示。

注：尺寸单位为mm

图3 综合管廊与标准岛式站合建断面图

2.2.2 结合设计、同步实施的经济性分析

(1)鉴于车站与综合管廊结合方案中的方案三、方案四缺点较多，不适合大范围推广，在此主要针对另外两种结合方案进行土建造价分析。本次造价计算中的各项造价均以华东城市的土建工程造价为参考，车站按200 m长标准站计，管廊按图中断面取200 m长计。

方案一：结合设计后，未增加车站埋深，不影响开挖面积，仅增加管廊部分钢筋混凝土结构的造价，大约增加了1 264 m3钢筋混凝土，增加部分按每0.125万元/m3计，较200 m长标准站增加土建造价约158万元。

方案二：结合设计后，较3.5 m覆土标准站需增加车站埋深约0.3 m，通常增加1 m埋深标准车站造价约增加300万元，据此估算原车站部分造价需增加约90万元；加设的中板、隔墙，加长的侧墙造价按0.125万元/m3计，增加土建造价约357万元；此外，减小了车站覆土，产生部分抗浮费用，因抗浮费用需根据地下水位具体计算，暂不计入本次比较，详见表1。

表1 综合管廊与地铁车站合建造价对比表 万元

经以上分析可知，方案一结合设计、同步实施后，土建造价节省了约1 442万元；方案二在未计入抗浮费用时节省了约1 153万元。

(2)区间与综合管廊结合的经济性分析，详见表2。

表2 综合管廊与地铁区间合建造价对比表 万元

经以上分析可知，方案一结合设计、同步实施后，土建造价每延米节省了约7.2万元；方案二由于大盾构目前应用较少，按南京地铁4号线过江隧道的大盾构造价每延米取18万元，基本与各自单独设置的造价持平。

2.2.3 外部因素分析

两者能否结合设计、同步实施的主要外部控制因素为资金来源与运营管理。

注：尺寸单位为mm

图4 大直径盾构断面图

图5 大直径盾构断面效果图

(1) 资金来源。目前城市轨道交通投资方式较多，有PPP(公私合作)、BT(建设-转让)、BOT(建设-经营-转让)等不同方式。综合管廊与城市轨道交通的投资方式类似，两者主要资金来源均为当地政府，具备结合设计、同步实施的条件。如宁波轨道交通5号线与鄞县大道综合管廊工程，管廊建设单位将综合管廊的建设费用划给地铁相关单位。

(2) 运营管理。目前城市轨道交通和综合管廊两者为不同的管理公司，结合设计、同步实施后运营管理虽然存在一定的协调难度，但两者均为当地政府的企事业单位，日常运营维护、管理的协调具备可行性；可通过两者联合成立运营公司或直接将综合管廊的日常运营管理纳入城市轨道交通公司。

2.3 适用性分析

组合一：地铁车站与管廊结合方案一、地铁区间与管廊结合方案一的组合。该方案的车站为侧式站，功能稍差，区间为明挖区间；综合管廊设于车站及区间的上方。该组合方案能节省较大的土建造价，但不适用于主城区等服务水平要求高、交通导改难度大、社会影响大的区域，而适用于新规划的城区。

组合二：地铁车站与管廊结合方案二、地铁区间与管廊结合方案二的组合。该方案的地铁车站为岛式站，功能好，区间为大盾构区间；综合管廊设于车站站厅与站台之间，区间段设于大盾构的下部口子件及正线上方空间。该组合方案在地铁车站范围内可节省部分土建造价，地铁区间段需在大盾构被大规模采用后方能节省造价。该组合方案适用于主城区等服务水平要求高、交通导改难度大、社会影响大的区域。

其他组合：地铁车站与管廊结合采用方案三，地铁区间部分综合管廊采用盾构法施工并与地铁盾构区间同期实施。该组合方案在地铁车站范围内的土建造价较高，但在地铁区间段可节省部分造价。该组合方案适用于沿线车站方案复杂、车站周边条件较好、道路断面较宽的区域。

3 结语

由本文分析可以看出，结合地铁建设同步实施综合管廊的必要性较强；从技术方案、经济比较和外部因素分析可知，结合设计、同步实施具备可行性；几种组合方式的适用区域基本涵盖了城市的主城区与新城区。

放眼未来，结合地铁建设同步实施综合管廊建设或将成为一种趋势。本文为实现城市综合管廊与地铁结合设计、同步实施提供了一些方法，但仍有较多细节有待作进一步研究，如具体到地铁车站附属与综合管廊节点的结合、地铁车站与综合管廊设备系统的共用、地铁车站与区间相接处综合管廊的处理方式、重力流管线入廊与区间坡向之间的关系等。