预制装配式综合管廊断面标准化设计

李静

（华蓝设计（集团）有限公司，广西 南宁 530015）

0 引言

城市综合管廊是设置在地下，将电力、通讯、热力、给排水等各种管线集于一体并预留供检修人员行走通道的隧道结构。当前我国正在推进建筑工业化的进程，在综合管廊中运用预制装配式技术可以实现构件工厂化生产、施工周期缩短、降低对城市交通影响等目标，同时有利于推动我国综合管廊与装配式技术的共同发展。

目前南宁市综合管廊工程仍大部分采用现浇钢筋混凝土结构，与国内其它省市相比，预制装配式综合管廊技术起步晚、发展慢，存在管廊断面标准不统一、生产规模小、成本高，不利于形成产业化等一系列问题。本文基于模数协调的原则，针对南宁市综合管廊断面布置特点及入廊管线的相关要求，提出适应当地预制装配式综合管廊的标准化断面及其组合形式，为该地区装配式综合管廊设计提供参考。

1 南宁市综合管廊标准断面现状分析

南宁市是我国第二批地下综合管廊试点城市，试点项目共12个，分布在南宁市主要5个城区。经调查得到12个试点项目的标准断面设计情况。

数据显示，3舱管廊断面占比最大，每种类型的断面规格尺寸均不相同，虽然这对现浇水泥混凝土结构施工影响较小，但却不利于预制装配式技术的推广应用。

由于管廊设计断面尺寸没有统一标准，导致管廊生产模具利用率低、周转施工次数少、摊销成本大。另外，管廊预制生产没有形成专业化、规模化的产业链，不利于培养产业工人、不利于生产效率、施工质量的提升和产业发展。

2 装配式综合管廊标准化设计的要求

装配式综合管廊的设计应按照通用化、模数化的要求，遵循“少规格、多组合”的原则，实现综合管廊断面的系列化和标准化。

要实现装配式综合管廊断面标准化，需要研究入廊管线的种类、断面尺寸的基本要求及内部支架、支墩等构件的设置要求。

2.1 南宁市入廊管线种类

南宁市目前在建综合管廊项目25个，其中，12个试点项目入廊管线种类情况见表1。常见的入廊管线主要有电力电缆、弱电电（光）缆、给水管道、天然气管道和污水管道5类。

2.2 相关规范的要求

研究综合管廊标准断面设计，主要参考《城市综合管廊工程技术规范》（GB 50838—2015）的第5.3小节相关条文，其对内部净高、检修通道净宽、管道安装净距等提出明确的最小要求[1]。但在实际工程应用中，部分指标要求偏低，给管廊后期运营维护造成一定困难。另外针对管线的排布还需满足《电力工程电缆设计规范》（GB 50217—2007）、《光缆进线室设计规定》（YD/T 5151—2007）等规范的相关要求。

表1 南宁市综合管廊试点项目入廊管线种类

2.3 管线权属单位的要求

电力电缆、弱电电（光）缆、给水管道、天然气管道等管线权属单位是综合管廊的最终使用者，断面标准化设计应充分尊重使用者后期运营和维护时的需求，在充分征集管线权属单位意见的基础上开展。

3 预制装配式综合管廊断面标准化设计

3.1 模数协调

模数是指选定的尺寸单位，作为尺度协调中的增值单位[2]。为使装配式综合管廊的建设标准化，应利用模数协调标准，该标准可以实现综合管廊的设计、制造、施工安装等活动的互相协调，同时有利于管廊部件的定位和安装，协调管廊部件与功能空间之间的尺寸关系。

基本模数的数值应为100mm（1M等于100mm），综合管廊模数化尺寸应是基本模数的倍数。

综合管廊的舱室净宽、门窗洞口高度等，宜采用水平基本模数和水平扩大，且水平扩大模数数列宜采用2 nM、3 nM（n为自然数）。

综合管廊的舱室净高、夹层层高和门窗洞口高度等宜采用竖向模数和坚向扩大模数数列，且竖向扩大模数数列宜采用nM。

综合管廊的梁、板、柱、墙等部件的截面尺寸、构造节点和接口尺寸等宜采用分模数数列，且分模数数列宜采用 M/10、M/5、M/2。

综合管廊标准段节段长度的模数，宜采用扩大模数5 M。

3.2 舱室组合习惯

给水管道是压力管道，布置较为灵活，由于其管径大，自重重，一般安装在综合管廊底部，上层空间可布置10 kV电力电缆和弱电电（光）缆，通常这三类管线构成综合管廊的综合舱。

对于高压电力电缆，根据供电单位的要求，110 kV以上的电力电缆需独立成舱，因此需单独布置高压电力舱。

天然气是一种易燃易爆气体，而且综合管廊又是封闭的地下空间。《城市综合管廊工程设计规范》中对天然气管道单独成舱提出强制性规定，应严格执行。

而污水管道在规范中未明确需单独设置，但是污水管道中会产生一定有害气体，需要设置透气系统和污水检查井，对环境监测系统的要求也相对较高。为避免污水管道可能产生的渗漏水与其它管廊交叉污染的问题，建议污水管道也单独布置。

上述管线组合模式，可划分为四类管廊舱室，分别为综合舱、高压电力舱、天然气舱和污水舱。从以上四类管廊舱室中进行选择，并加以组合，则可构成以下（见表2）常用的7种舱室组合习惯。装配式管廊的断面标准化设计应遵照舱室组合习惯，从舱室组合需求出发提出标准断面的形式，通过尽可能少的标准舱室断面组合出丰富的断面形式，以减少预制装配式施工的模板数量和成本。

表2 常用的舱室组合习惯

3.3 单舱综合管廊断面标准化设计

单舱综合管廊断面的标准化设计，一是从其单舱使用功能来考虑，二是要考虑与其它标准舱室的组合。从使用功能区分，单舱断面可分为两类，一类为尺寸较大的单舱断面，不仅适用于综合舱选用，也可供110 kV及以上电力电缆较多需要设置两排支架的情况下选用；另一类为尺寸较小的单舱断面，适用于单独成舱的天然气管道、污水管道或110 kV及以上电力电缆仅需设置单排支架的情况下选用，这三类管廊舱室的尺寸相差甚小，断面尺寸可一并考虑。由此，可将单舱断面划分为A型标准断面和B型标准断面，见图1。

图1 单舱综合管廊A型标准断面和B型标准断面示意图

3.3.1 A型管廊断面的标准化设计

A型管廊断面主要用于容纳给水管道、10 kV电力电缆和弱电电（光）缆的综合舱，断面净空宽度主要根据综合管廊内两侧支架长度及检修通道净宽确定。按照南宁市供电单位提出的具体需求，电力电缆的支架托臂长度为800 mm，从管廊支架标准化设计的角度考虑，另一侧的弱电电（光）缆支架托臂长度也采用800 mm。为保证给水管道安装净距满足规范要求，同时考虑到给水管道支墩会占用一部分检修通道空间，也为检修通道富余一定的空间，因此将A型管廊断面两排支架检修通道间净宽取1.9 m，则该断面净宽3.5 m。

A型管廊断面的净空高度主要根据两侧支架的间距及距离底板和顶板的距离决定。按照南宁市供电单位提出的具体需求，10 kV支架上下层间距不小于300 mm，每层支架排列4根电缆。根据南宁市综合管廊试点项目10kV入廊管廊数量的统计数据显示，10 kV入廊规模为6+1回～16+1回不等，即布置4排支架即可满足最大需求。但考虑到用电需求随着周边用户数量增加而逐年增加，一般将预留2～4排支架供远期电力电缆使用。因此按8排支架考虑，每层支架间间距300 mm，并考虑支架距离顶板和地板各400 mm，则该断面净高3.2 m，见图 2。

图2 A型管廊断面管线布置示意图（单位：mm）

按节段吊装重量40 t以内控制，A型管廊断面壁厚按4 M估算，则节段长度可取2.5 m，即5×5 M。

3.3.2 B型管廊断面的标准化设计

B型管廊断面主要适用于放置单独成舱的高压电力电缆天然气管道和污水管道。这三类管廊舱室中，天然气管道的管径最小，因此对天然气舱的净宽要求也最低；设置单排支架的高压电力舱净宽取决于支架宽度与检修通道净宽，即满足800 mm长支架托臂和0.9 m检修通道净宽即可；而污水管的管径较大，且需一定间隔设置通向地面的检查井，需要较大的操作空间，因此B型管廊断面需满足污水舱的净空宽度要求。考虑到不同管径的污水管安装要求，及保证人员检修通道有一定富余空间，B型管廊断面净空设计宽度2.5 m，净空高度与A型管廊断面一致，见图3。

图3 B型管廊断面管线布置示意图（单位：mm）

按节段吊装重量40 t以内控制，B型管廊断面壁厚按4 M估算，则节段长度可取3.0 m，即6×5 M。

3.4 双舱综合管廊断面标准化设计

考虑舱室组合习惯，双舱管廊断面通常为一个综合舱和一个小舱的组合。可考虑在单舱管廊断面的基础上进行整合和优化，即将A型管廊断面和B型管廊断面组合成为双舱管廊断面，将定义为C型管廊断面，见图4。

图4 双舱综合管廊C型标准断面示意图

按节段吊装重量40 t以内控制，C型管廊断面壁厚按4 M估算，则节段长度可取为1.5 m，即3×5 M，见图 5。

图5 C型管廊断面管线布置示意图（单位：mm）

A型、B型和C型管廊断面的规格尺寸见表3。

3.5 组合设计

将单舱综合管廊A型和B型标准断面、双舱综合管廊C型标准断面进行组合，可为表2中7类常用的舱室组合形式提供18种以上的装配式拼装样式（见表4）。“少规格、多组合”的断面标准化设计为预制装配式综合管廊的应用和推广奠定了基础，有利于实现综合管廊节段的批量化生产，减少模板数量，降低生产成本。

表3 装配式综合管廊规格尺寸

表4 预制装配式综合管廊的断面标准化组合

4 结语

建筑工业化是我国建筑行业的一次“产业革命”，装配式建筑因其生产方式上具有绿色及建设周期短等明显优势而成为一个必然选择[3]，装配式综合管廊则是其中的重要组成部分。为了解决预制装配式综合管廊断面设计多样化的问题，本文根据南宁市综合管廊入廊管线特点及常用的舱室组合习惯，提出单舱和双舱的三种标准断面类型，并将其组合出适合当地选用的断面形式。同时，也为其他类似工程提供了有益的借鉴和参考。