综合管廊与地下空间结合建设研究

史 一 鸣

[上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司, 上海　200092]

0　引　言

综合管廊是指建于城市地下用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属设施。推进城市地下综合管廊建设,统筹各类市政管线规划、建设和管理,可解决路面反复开挖、架空线网密集、管线事故频发等问题,有利于保障城市安全、完善城市功能、美化城市景观。

在城市高强度开发核心区,通常将地下商业、地下通道、市政管道等多种系统统筹为一体,整个地下空间的使用效率高度集约。在这类区域建设综合管廊时,应在空间上统筹考虑规划、选线、设计、施工等,主体结构、附属设施等宜结合建设,并预先协调可能遇到的矛盾。

本文基于相关案例分析,对综合管廊与地下空间的结合建设进行了研究,对结合建设的可行性与必要性、断面形式、附属节点设置、运维管理等提出合理的建议。

1　相关案例分析

1.1　上海徐汇滨江

上海徐汇滨江地下综合管廊位于上海西岸传媒港项目内[1]。西岸传媒港项目创新性地突破地块红线,将项目内全部9个地块及4条市政道路下方地下空间进行“统一规划、统一设计、统一建设、统一管理”的开发。该项目最大的特点在于将地块与市政道路下地下空间整体开发结合,成为一个跨地块的整体型地下空间。

徐汇滨江管廊横断面示意图如图1所示。

图1　徐汇滨江管廊横断面示意图

徐汇滨江综合管廊与西岸传媒港地下空间共同结合建设,管廊坐落于地下空间上部,管廊底板即为-1F顶板,管廊竖向墙体直接落于-1F顶板梁板体系,由-1F顶板结构作为管廊基础。

综合管廊采用独立分舱方式敷设市政管线支线,共设6个舱室,入廊管线有雨水、污水、给水、通讯、电力和燃气,其中龙文路管廊长为460 m,规划九路管廊长为420 m。

拟纳入管廊的管线为电力、通讯、给水、燃气、雨(污)水,除雨(污)水并舱布置在道路两侧外,其余各舱均为独立成舱布置。横断面内净尺寸满足安装、维护要求,确保照明、通风、排水、消防等设施所需空间。另外,管廊顶板覆土厚度>1 m。

1.2　北京CBD核心区

北京CBD核心区是北京六大高端功能区之一,是首都经济发展、产业聚集和城市建设最重要的区域[2]。CBD核心区位于朝阳区国贸桥东北角,东三环路以东、建国路以北、针织路以西、光华路以南,东西长约为600 m,南北长约为500 m,总占地面积约为30 hm2,地上建筑规模为270万m2,地下建筑规模为140万m2,总体规模达410万m2。

北京CBD核心区地下公共空间市政交通基础设施项目,是集交通、地下综合管廊、景观以及综合防灾功能为一体的地下空间建设项目。综合管廊分布在井字形道路的下方,分为上管廊和下管廊。上管廊主要是重力流管线雨(污)水、燃气和电信等。下管廊主要由电力、热力、给水和再生水等。

北京CBD核心区综合管廊断面示意图如图2所示。

图2　北京CBD核心区综合管廊断面示意图

2　必要性与可行性

2.1　必要性分析

在城市核心区人员密集,行车交通存在较大压力,不同地块的开发商可能不同,建设需求和时序很难协调一致。在开发建设不同步的情况下,传统直埋市政管线很可能需要不断更新升级,从而导致重复破路现象。因此,为了有效、集约地利用地下空间资源,建设综合管廊将大大提升地下资源的开发效率,有效避免因增加功能或扩大容量而造成的道路重复开挖,减少对城市交通和市容的影响,提高市政管线的服务能力和管理水平。

此外,在城市核心开发区域,地下空间的开发率较高,且涉及多个工程的衔接,如地下商业、地下交通、地下人行及停车等。为使整个地下结构及功能高效有序,必然会涉及多个工程联动、整合建设。综合管廊作为基础设施的重要环节,应尽量与地下工程系统结合建设,一方面减少管线直埋对于地下空间资源的浪费;另一方面,可以大大缩短工程造价及建设工期。

2.2　可行性分析

综合管廊与地下空间的结合建设通过合理的技术手段,可将管廊的主体结构与地下空间进行整合,集约利用地下资源。常规的管廊出线口、吊装口、逃生口、通风口等可进行优化设计,利用地下空间的主体或附属空间进行归并,提高空间的利用率。

此外,传统单建式管廊的建设成本中基坑开挖、支护、主体结构等占重要比例。而与地下空间结合建设后,无需单独进行基坑开挖,主体结构与地下工程结合建设后也可大大减少工程量。经初步测算,单建双舱型综合管廊建安成本约7千万元/km;如采取与地下空间结建形式,建安成本可降低至2.8千万元/km左右。

因此,综合管廊与地下空间的结合建设,无论在技术手段还是经济角度都具有一定的可行性。

3　结建形式分析

3.1　结建结构

综合管廊一般设置于浅层地下空间,与地下空间结合建设时,建议敷设于地面覆土层,与地下空间布局相结合。管廊应尽量避开地下环路隧道出入口、下沉广场、地下空间消防逃生楼梯以及地面通风口,在满足各类设施功能的前提下,实现与地下其他设施的有机融合。一般情况下,综合管廊的底板可与地下空间顶板共建,部分路段与其他设施的侧壁共建,集约高效,经济可行。

综合管廊道路位置横断面示意图如图3所示。

图3　综合管廊道路位置横断面示意图

3.2　入廊管线

与地下空间结合建设的综合管廊通常位于城市核心区域,所涉及的各类市政管线包括给水(再生水)、电力、通信、燃气、热力、雨(污)水、供能管道等。除燃气管道外,其他管线的入廊条件和要求可参考单建式管廊。

在上海徐汇滨江综合管廊内纳入燃气管道[4],经相关单位部门及专家的论证,认为燃气入廊可行,主要原因有:① 当燃气泄漏至爆炸下限体积浓度20%时,开启事故通风,并切断主管道内燃气,通过放散装置将管内压力释放。即舱室内燃气远未达到爆炸浓度时就有相关措施对其进行安全排险;② 燃气管线在舱室内尽量减少分支口的设置,切断阀设在管线舱室外,采用填砂直埋敷设。燃气舱室地面采用防火地坪材料,舱室内所有电气设备均采用防爆设备;③ 燃气舱疏散采用地面疏散方案。燃气舱防火分区的划分在满足规范要求同时,舱室通往-1F的所有开口均采用防火与密闭2种措施进行封堵,确保燃气泄漏不会对地下空间造成影响。

因此,结建式管廊不纳入燃气管道虽然是规范强条,但经合理的技术论证和措施仍有一定的入廊可能。燃气入廊一方面需谨慎论证,另一方面也可以大胆创新,提出适合工程特性的可行性方案。

3.3　附属系统

3.3.1吊装口

结合建设的综合管廊一般设置于浅层地下空间,管廊吊装口的设置可类似于常规单建管廊。因结合建设后管廊覆土较浅,吊装口可省去夹层,采取由地面直投至管廊层的做法。

如由地面直投物料存在限制因素,综合管廊投料还可通过地下空间下沉广场实现物料由地面转运至地下空间投料专用通道内,在通道内利用板车等形式将物料横向运输至综合管廊各舱室下部,在管廊各舱室底板(即地下空间顶板)增设吊装孔,采用电动葫芦将物料从管廊投料室向上吊运至综合管廊内部,完成物料运输的全部过程,实现投放管材、设备等的功能。

将地面物料进入口部与下沉广场相结合,辅以景观绿化,实现有机融合的同时,避免了地面口部繁多,影响生态容貌的问题。综合管廊投料口尺寸根据最大管道的管径以及单根管道长度进行确定,考虑预留空间,且管廊投料室可作为物料、设备的存储室,实现功能整合,节约空间。

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结建式管廊吊装口设置示意图如图4所示。

图4　结建式管廊吊装口设置示意图

3.3.2通风口

通常单建管廊通风口需在管廊结构上侧或外侧增加附属通风机房及出地面通风口,管廊结构宽度及高度均需增加。

结建后,综合管廊通风可通过在管廊顶板以上构建土建风道,与管廊各舱室连接,通风机房设置于管廊旁侧未利用空间或占用管廊下部地下空间部分设备房,采用自然进风+机械排风的形式,考虑事故排烟措施。

管廊进、排风风道最终与地下空间通风竖井相结合,共同从下沉广场、中央绿化带、路侧绿化带等区域完成与外部自然空间的连通,实现共建风井、集约高效、节省地上地下空间的效果。

结建式管廊通风设置示意图如图5所示。

图5　结建式管廊通风设置示意图

3.3.3人员逃生口

单建式管廊可结合吊装口、通风口设置人员逃生口,通常由管廊内部设置逃生通道,并设置地面逃生口部。

结建式综合管廊逃生可通过在管廊底板(即地下空间顶板)增设人孔及逃生爬梯,向下逃生至地下空间商业层,并经避难走道至地下空间消防疏散楼梯,逃生至室外,消防疏散楼梯为共建设施。

结建式管廊人员逃生口设置示意图如图6所示。

图6　结建式管廊人员逃生口设置示意图

3.3.4出线口

管线分支口(出线舱)是综合管廊内部管线和外部直埋管线相衔接的部位,管廊内管线出舱后,通过过路预埋套管延伸至道路外侧用户。单建式综合管廊在出线口部一般需抬升顶板2 m左右,方便管廊内管线向两侧分支管线。

部分管廊与地下空间结建形式:采取管廊底板与地下空间顶板结建,管廊覆土通常较浅,在出线口部如采取常规做法,需将管廊整体下压,影响下部地下空间的净高。此处可考虑将管廊内管线由管廊下部引出的做法,即管廊底板开孔,并在横向两侧分别扩出一间空腔,管廊内管线由底板引出,并向两侧地块分支。出线形式还利用综合管廊下部的地下空间,建立出线独立室或阀门室,并向两侧构建出线通道,形似-1F阁楼,实现出线功能的同时,不切断商业及原有通道,充分利用地下空间。

结建式管廊出线口设置示意图如图7所示。

3.3.5控制中心

综合管廊的控制中心最好紧邻综合管廊的主线工程,之间设置尽可能短的地下联络通道,以方便从监控中心进入到综合管廊内部。单建式管廊控制中心,特别是区域性的总控中心,一般需独立占地,单独建设管理用房。

图7　结建式管廊出线口设置示意图

综合管廊与地下空间结建后,为集约化利用资源,建议管廊的控制中心与其他地下建筑共建、共用。

3.4　运维管理

由于建设综合管廊的每个城市均存在不同的投资、建设管理体制和模式,参与管廊建设的各管线单位情况各异,因此每个建设综合管廊的城市均应根据当地的实际情况制定相关的管理办法。

综合管廊主要是为城市市政管线系统服务,其运维管理的界面有别与其他地下空间工程。综合管廊的管理主要是自身系统及管廊内容纳管线的日常管理及维护工作。管廊自身系统包括管廊的土建系统、排水系统、电气系统、自控系统、消防系统以及通风系统。管廊内容纳管线的日常管理主要为管廊内容纳的电力(高、中压电力线路)、给水、再生水、通信管线等正常运行的管线管理。

综合管廊与地下空间可以采取分离的运维管理模式,也可以探索统一的运维管理模式。统一的运维管理模式需进一步协调管廊与地下空间的物业内容、运维范围、费用分摊等。

4　相关建议

(1) 建立统一的规划、建设、管理机制。相关主管部门应建立统筹的规划建设观念,把综合管廊与地下空间工程作为统一的整体。在规划阶段,应把市政管线、管廊规划与城市地下空间利用规划有效结合。相关规划部门应做好地块的规划工作,明确地块开发内容与边界条件,确保管廊的主体结构、相关附属设施等能与地块有效衔接。建议后续运维管理与地下空间运维整合,建立统一有序的值班、巡视、维护、维修等管理制度。

(2) 综合管廊与地下空间结合建设后,相关节点要比单建式管廊复杂很多。建议积极运用BIM软件进行各专业间的三维协同化设计,进行三维碰撞检查,提高设计水平,并能直接用来指导后续施工。

(3) 在建设投资上,可以积极探索和寻求多渠道的融资,将综合管廊概念从规划层面引入,将部分建设成本分摊纳入地下空间开发中,灵活利用社会资本弥补资金缺口。

5　结　语

综合管廊与地下空间结合建设是使整个地下空间的使用效率高度集约的有效手段,在建设成本和建设周期上具有明显的优势。综合管廊的主体结构与附属设施宜与地下空间整合归并建设,结合建设的形式应根据总体工程方案灵活设置,但综合管廊尽量设置于浅覆土层。主管部门应尽早建立统一的规划、建设、管理机制,确保管廊的主体结构、相关附属设施等能与地下空间、地块有效衔接。需进一步探索统一的运维管理模式,寻求适合本地的物业管理界面、运维范围、费用分摊机制等。

收稿日期：2018-04-04