横琴口岸综合管廊给排水设计分析

丁晓珏，齐小依

(中国中元国际工程有限公司，北京 100089)

0 引言

综合管廊顾名思义就是地下管道的综合走廊，相当于建造一个隧道空间，将电力、通信，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，并设有专门的检修口、吊装口和消防系统，可实现市政设施供应一体化并节省道路地下空间、减少每次检修的开挖成本、减少对已经运行的道路通行效率的影响以及环境的破坏。在发达国家综合管廊也被叫做“共同沟”，并且已经存在了一个多世纪，在中国，随着城市建设的飞速发展，综合管廊也逐渐成为了城市发展现代化、科学化的标准之一。在综合管廊系统日趋完善的同时其规模也越来越大，在统一化的同时也都有着各自的特点。

1 项目概况

横琴口岸及综合交通枢纽功能区北连中央商务中心、南接国际文化教育区(澳门大学)、西邻行政管理中心、东望澳门文娱区，位于“一国两制”的交汇点和“内外辐射”的结合部，同时也是横琴新区商务办公发展轴与综合服务设施发展轴的交汇点。在区域的主要市政道路——福临道下，设有一条综合管廊，管廊内敷设有服务于横琴口岸及综合交通枢纽功能区(66 hm2)内的区域集中供冷及供热管道、市政电力电缆、市政电信弱电通讯、市政给水、市政中水、市政垃圾管道等管线；市政燃气和市政排水管道不进入综合管廊。

综合管廊主廊北起港澳大道南边线，南至濠江路北边线，平面长度约830 m，总宽约21.8 m，净高3.2 m。其中建筑下管廊长693 m。福临道下共设10处支沟，为周边地块提供给水、中水、电力、电信、冷热源等市政管线。

如图1所示，综合管廊以东西中轴线对称，综合仓、电力仓南北各划分3个防火分区，分别设6个防火分区，综合仓与电力仓每个防火分区分别设置了人员出入口。

本次设计市政综合管廊位于道路下方中心位置，其上为主体建筑。如图2所示，管廊分为2仓：综合仓和电力舱，净宽分别为16.7 m,2 m。电力仓位于最东侧，综合仓位于西侧。管廊与福临道平行敷设。主管廊内敷设供热、供冷、给水、中水、电力、通信、垃圾管道和为保证管廊正常使用的消防、排水、照明、通风等管线，以及容纳工程维修车辆通行通道。

2 给水管道设计

该综合管廊内设有DN400市政给水干管和DN300中水干管，同时通过支管廊为附近地块供水。

在主管南北端部或出支沟的预留支管上设检修阀门，管径不大于300阀门上釆用软密封法兰闸阀(不锈钢暗杆)，管径不小于400阀门釆用软密封法兰蝶阀(不锈钢暗杆)。DN≥300阀门配传力伸缩节。给水、中水管道在管廊变形缝处设置一个金属波纹管。阀门和伸缩节下设宽500 mm×240 mm的砖砌支墩或支架固定。

综合管沟内给水管均架空敷设，用支墩或支架固定。

在主管的隆起点设排气阀，DN150管上设DN50排气阀，DN200～DN400管上设DN80排气阀，排气阀采用ARX复合式排气阀。

在主管及支管的低凹处设排水阀，DN150～DN400管上设DN100排水阀，排水阀采用弹性座封偏心旋塞阀，检修时管道排水间接排入排水沟，如图3所示。

3 排水设计

为了保证综合管廊的正常运行，其结构渗漏水及管道检修时需要及时收集和排除。综合管廊的综合仓和电力仓内分别设排水沟，并分别在出线仓设置集水坑，收集和排除结构渗漏水及管道检修时的排水等。如图4所示，由于主管廊上方为主体建筑，不同于一般的管廊直接由主管廊接出管线至地面，该工程的管廊出线不能由主管廊直接出线，只能通过下方支管廊内进行管线出线的方式，给排水管线均需由主管廊接至下方的支管廊内后敷设出线，对上下管廊管线的排布和预留预埋增加了难点。因此综合管廊的排水采用重力预压力排水相结合的方式，如图4所示。

综合管廊的综合仓和电力仓内分别设0.2 m×0.1 m的排水明沟，排水沟的坡度按0.3%考虑；主沟排水沟在支沟的正上方设置DN100的排水地漏，将主沟的渗水及管道检修水排至支沟的排水沟，并最终排至集水坑。

每个防火分区在相应的支沟内设一个2 m×1.5 m×1.5 m集水坑，坑内设2台潜污泵(一用一备)。提升后的压力排水管部分穿过室内地下室后最终至室外排水检查井。

4 消防设计

4.1 自动灭火系统

4.1.1 自动灭火系统概述

该综合管廊火灾主要为带电火灾，综合舱中的电信电缆和电力舱是主要火灾源，根据GB 50838—2015城市综合管廊工程技术规范应设置自动灭火系统[1]。

目前综合管廊中应用较多的自动灭火系统有如下两大类：

1)水剂灭火：水喷雾和细水雾两种[2-3]；

2)气体灭火：气溶胶和超细干粉两种[4]。

这4种类型的灭火系统都有其自身的优势和不足，设计过程中应当合理选择。表1简约列明这几种常用系统的特点。

表1 综合管廊常用自动灭火系统比较

由表1可知，水剂灭火系统都具有环保、无毒、灭火效果好且随时可进行二次灭火的特点，很适合运用在综合管廊电力电缆沟的消防上。如果系统小，设备房设置困难的话，可以采用气体灭火系统。具体采用何种灭火系统，不仅仅取决于技术、经济等方面的因素。有时产权、管理模式也是需要考虑的因素。具体设计时要因地制宜，综合考虑，才能做出最合理的选择。

4.1.2 最初方案

从最初收集的资料中了解到，珠海横琴开发区综合管沟全长为20.9 km，共设2座水喷雾消防泵房和2座监控中心，每座消防泵房最大服务半径为6 km。消防泵房各设消防主泵4台，3用1备，各配设稳压气压水罐1套，稳压泵2台，1用1备，气压水罐总容积为2.84 m3，调节容积为0.54 m3。消防泵房设消防水池1座，容积211 m3。

横琴口岸及综合交通枢纽功能区位于开发区内部，根据以上分析，经济、安全、维护方便、具有扑灭二次火灾能力的水喷雾灭火系统无疑是本工程的最佳选择。

初步设计中，综合管廊综合舱中的电信电缆和电力舱均采用水喷雾灭火系统，消防水源由开发区港澳大道的综合管廊消防管道提供。

水喷雾灭火系统设计喷雾强度13 L/(min·m2)，持续喷雾时间0.4 h，喷头最小压力0.35 MPa，喷头采用离心式高速水雾喷头，流量系数K=32，喷头流量60 L/min，喷头间距2.8 m。同一时间按一处着火考虑，防火分区最大长度为174 m，同一时间每1个防火分区2组水喷雾系统同时动作，水喷雾系统流量97 L/s。

4.1.3 最终方案

在初步设计完成之后，了解到该地块土地出让条件中标明：

承建用地范围内的城市公共地下空间内的综合管沟(不含管沟内市政管线)建成后产权均归用地单位，由政府部门负责经营、使用及管养。

这就表明该综合管廊日后归政府部门负责经营、使用及管养。因为该管沟与横琴开发区综合管沟总体管沟脱节，不能直接以市政水喷雾消防给水管为水源。这就需要单独设置水喷雾给水泵房，设备参数如上所述，设备及管网、控制系统综合造价约300万元。

甲方本着尽量紧缩本地块内市政设施占用面积的原则，不愿意为该综合管廊设置独立的消防水泵房。本管廊长度仅为830 m，属于小型管廊，经协商与反复比选，决定采用不需要设备房的气体灭火系统。由于气溶胶不具有CCCF认证，在消防验收时可能会有困难，因此选择了具有CCCF认证、初投资低，维护周期有可能进一步延长的超细干粉自动灭火系统。

根据CECS 322：2012干粉灭火装置技术规程，在电力舱内采用全淹没自动超细干粉灭火系统，综合仓的电信电缆采用局部淹没自动超细干粉灭火系统(保护宽度外扩1.5 m)[5]。

根据CECS 322：2012干粉灭火装置技术规程，计算灭火剂用量及干粉灭火装置的配置数量。

计算公式：N=VC/m。

其中，N为干粉灭火装置的配置数量，具；m为单具灭火装置的充装量，kg；V为防护区容积，m3，全淹没系统为防护区净容积，局部淹没系统采用假定的封闭体的体积，电信电缆外延1.5 m；C为灭火设计浓度(质量浓度，下同)，kg/m3，不应小于经权威机构认证合格的灭火浓度的1.2倍(考虑干粉灭火剂喷射剩余率5%)。

以综合管廊内划分的防火分区作为一个防护区进行保护，系统采用全淹没(或局部淹没)灭火方式[6-7]。设计灭火浓度取值为0.18 kg/m3(0.15×1.2 kg/m3)，干粉灭火剂喷射剩余率为5%。

实际运行中采用的超细干粉灭火系统，其灭火剂选用不吸潮、不结块、不导电、对设备无腐蚀类型，不需要定期更换。但是是否必须满足消防部门关于灭火器的规定，需要进一步沟通。有可能降低后期运行维护费用。

根据管廊的截面积和灭火装置的喷射距离、灭火浓度的需要，采用非贮压悬挂式干粉灭火装置。该系统各防火分区各自独立，同时为了节省造价，采用一控多系统。每个防火分区的电控装置集中在防火分区门口，并引至综合管廊消防控制中心。一个电控装置控制的点数不超过8个。但是实际招标中，采用的是一控一系统，导致造价有所增加，但同时提高了灭火装置动作的灵敏性。

自动无管网干粉灭火装置内的电启动器收到感温信号启动器或手动、联动控制装置的脉冲电信号后，其装置内的冷气发生器的固体物质开始气化极速产生大量气体，壳内气压急剧增加，冲破喷射口的隔膜片，开始喷射出大量灭火干粉，将该防护区内的火灾喷灭。

具体布置如图5，图6所示。

4.2 灭火器设置

本工程为E类火灾，按中危险级设置灭火器，灭火器的最大保护距离为20 m。

综合管廊、电力舱内均配4 kg手提式磷酸铵盐干粉灭火器，每隔40 m设2具。注意口部、人孔等主要通行道上都设有方便使用的灭火器。

5 抗震支吊架设计

根据GB 50981—2014建筑机电工程抗震设计规范1.0.4抗震设防烈度为6度及6度以上地区的建筑机电工程必须进行抗震设计。这一点是强条，自2015年8月1日之后的项目必须执行。最近其相关的验收规范也即将出台，再也不能以没有验收规范为理由，逃避相关设计。但是抗震设计主要是结构受力的计算和设计，对于给排水专业的人来说，毕竟不够专业，通常需要进行相关二次深化设计。

对于主体设计方来说，可以对深化设计提出控制要求，注明以下几点：

1)抗震支吊架产品应符合行业技术规范并需提供由国家建筑材料测试中心开具的符合CJ/T 476—2015建筑机电设备抗震支吊架通用技术条件的国家级支架荷载性能检测报告，并具有国家级检测单位认证的包含外观及尺寸公差、部件荷载性能、组件荷载性能等内容的抗震支撑系统型式检测报告。

2)建筑机电系统须进行抗震设计并采取抗震措施。水平敷设的直径不小于DN65的给水、热水、消防、压力排水管道或重力超过1.8 kN的其他设备必须进行抗震设计；对于重力小于1.8 kN的设备或吊杆长度小于300 mm的悬吊管道可不进行抗震设计。抗震支吊架与主体结构应采取可靠的锚固形式。

3)刚性管道侧向抗震支撑最大设计间距12 m，纵向抗震支撑最大设计间距24 m，柔性管道上述参数可减半，最终间距根据现场实际情况在深化设计阶段确定。

4)组成抗震支吊架的所有构件应采用成品构件。成品抗震组件/构件应便于安装检验，并应能承受任意方向的地震作用。抗震组件/构件宜采用电镀防腐，有特殊要求可采用热浸镀锌，当有绝缘要求时应采用喷塑工艺。

6 结语

综合管廊的给排水设计中应充分考虑给排水管道安装运行中的排气、泄水措施以及支吊架(含抗震、固定、滑动等)安装要求[8]，也要分析运行维护中可能出现的问题，为综合管廊正常运行提供防灾(水灾、火灾)等方面的保障措施：根据实际工程特点为结构渗水及维修排水设置必要的排水设施(重力、压力排水相结合)。同时需要考虑到虽然综合管廊自动灭火系统较多采用水喷雾灭火系统，但是对于小型综合管廊(不超过1 000 m)，应结合技术、安全、经济、运营管理等方面因素，选用安全可靠、经济适用的消防措施。当受到管理、经济、面积等方面的约束时，采用无管网超细干粉灭火装置也是可行的，且对干粉也应提出安全性、稳定性、有效期等方面的要求。