综合管廊标准断面选型优化设计

罗李陶，赵 霖，夏洪薇，龙 博

1.成都天府新区建设投资有限公司，四川 成都 610000

2.中国市政工程西南设计研究总院有限公司，四川 成都 610000

1 综合管廊标准断面尺寸优化流程及模型

（1）优化流程。首先，相关的工作人员需明确综合管廊标准断面段的费用组成情况，从而有效地寻找主要的控制要素。其次，在设计综合管廊标准断面尺寸的过程中，务必确保其符合管线设计标准规范的要求，在此基础上实施相应指标的优化。

（2）优化模型。相关的工作人员在优化设计综合管廊标准断面尺寸时，常常需要利用针对性的数学模型，从而顺利地把各个类别的管线、管线间距等进行参数化建设，通过非线性规划方式使不同类型参数和综合管廊标准断面尺寸、管线类型和间距、建设成本等进行有效关联。综合管廊标准断面优化模型设定如下：

minf(x)、B ≥Ax、H ≥Cx、BH·n ≤M、Ax、Cx（1）

式中：f(x)为综合管廊标准断面建设成本；B 为综合管廊标准断面宽度，m；H 代表综合管廊标准断面高程，m；M为综合管廊标准断面投资估算参数；Ax，Cx 表示控制函数。

一般非线性规划模式设定如下：

由于hi(x)和gi(x)分别属于非线性规划问题的约束条件，并且两者之中至少属于非线性的，两者属于连续并且可微函数。f(x)属于非线性函数，目标函数仅一项。在采用非线性计划解决实际难题的过程中，相关工作人员需注意以下要点：

（1）提出非线性计划目标，依据亟待处理的现实问题进行有关资料的采集，设定解决问题的极限值目标，同时利用相应数学公式进行目标的转化；

（2）明确具体问题约束条件，在相应约束条件下求解非线性规划极值；

（3）提出目标的判别标准，通过非线性规划判定能否在符合实际情况下有效解决问题；

（4）提供可选择的方案，求解的极限值在结合实际情况常常存在多种预案，考虑现实问题的有关信息以及数据明确预案，同时通过一系列变量予以呈现。

2 综合管廊标准断面形式及影响因素

城市综合管廊标准断面选型优化设计是综合管廊设计的关键技术之一，需要全面地考量城市运作状况，从多个层面考量标准断面的影响因素。

（1）区域周边环境。在构建综合管廊的过程中，相关的工作人员需要全面地考量规划范畴、区域地下空间开发程度、管廊构建区域等。同时，规划范畴的大小影响着管廊服务的规模，这也是决定综合管廊断面规模的主要因素；地下空间开发程度（管线密度）可以在一定程度上呈现地下空间资源的应用状况，综合管廊断面利用率会随着管线密度的提高而提高；而管廊建设区域主要是指建设位置，不同区域位置会对施工方式有较大影响。

（2）建设条件。在综合管廊建设时，必须考虑地形特点以及水文地质条件。

（3）经济条件。综合管廊建设前期的投资非常大，且产生效益所需时间较长，常常是通过政府出资或通过PPP模式来对综合管廊实施投资建设。综合管廊标准断面样式与费用密切相关，选取科学标准的断面更有助于降低费用的支出，从而实现经济效益最大化。

（4）社会效益。综合管廊属于城市最重要的基础设施之一，能够有效解决“拉链路”的问题，缓解施工造成的交通影响，降低对城市居民生活的影响。

（5）环境保护。综合管廊的不同建设方式会对周边环境带来不同程度的干扰，其中，明挖式综合管廊会引发大面积的扬尘和噪声等污染，一般情况下矩形以及椭圆形标准断面常常采取明挖施工的方式；而盾构施工方式对于周边环境影响较小，无论是在环境还是交通方面都不会产生较大影响，主要应用于圆形标准断面施工。

3 综合管廊标准断面尺寸设计优化案例

天府新区综合管廊建设中锦江西3 路接锦江西6 路，南至沈阳路。管廊全长650m，为支线综合管廊。

3.1 综合管廊断面约束条件

锦江西3 路综合管廊标准断面管线以及舱室的安置都需要契合当前综合管廊建设规范标准，各种舱室设置情况都要考虑干线管线接入或支线的接出问题，且都与综合管廊节点规划有关，不会对综合管廊标准断面成本造成影响。

在综合管廊标准断面选型优化设计时，先从影响因素方面对标准断面选型进行仔细分析，利用非线性规划改善标准断面大小，进而合理有效地明确综合管廊标准断面。根据该综合管廊设计计算说明书，该区域的综合管廊采取明挖手段作业。利用综合管廊经济效益分析不难看出，综合管廊标准段建设一般包括土方开挖及混凝土施工等多个环节。对于标准断面每一项工程量实施费用估算，之后按照相关文件，如《城市地下综合管廊工程消耗量定额》，这对于合理估算综合管廊建筑成本大有裨益，可以帮助相关的工作人员获取综合管廊标准断面建安工程量及工料数量状况，具体情况如表1 所示。

式中：N 为城市综合管廊投资估算指标建筑体积指标基价；xn为综合管廊断面间隔因子；M 为城市综合管廊标准断面控制成本。根据上述公式，可知标准断面宽度B 为4.9m，高度H 为3.2m。

根据综合管廊相应管线类型，可以有效地优化标准断面的尺寸，依据《锦江西3 路市政工程规划条件通知书》，此次入廊管线为10kV 电力、通信、输水DN600、给水DN400、再生水（城市杂用）DN300。此次管廊尺寸为(1.9m+3.0m)×3.2m，分为电力舱和电信舱。

该综合管廊标准断面面积为16.48m2，以建筑体积指标基价为3395.4 元/m3计算能够得到该综合管廊标准段建设成本为55956.19 元/m，表明对于综合管廊标准断面优化设计是有效的。

4 结束语

综上所述，文章主要介绍了综合管廊标准断面的影响因素以及尺寸设计优化方法，在此基础上通过案例的形式

表1 综合管廊标准断面建安主要工程量及工料数量表

依据《城市综合管廊投资估算指标》，一般断面规模在15 ～20m2的情况下，其综合管廊标准段控制成本不可以超过61133 元/m2。

3.2 综合管廊标准断面优化模型构建

综合管廊标准断面优化是在建设成本控制下求得最大标准断面面积，通过非线性规划的手段，相关的工作人员可以获取最终的管线间隔，进而明确标注断面的管线情况。非线性规划函数如下：介绍了具体实施方式，通过成本控制表明此种优化设计方法的有效性，能够为后续综合管廊的设计选型提供有价值的参考，且对推动城市建设具有现实意义。