东莞火车站综合管廊结构设计探讨

岳霜

安徽省城建设计研究总院股份有限公司 安徽 合肥 230051

引言

2013年以来，国家和地方发布了一系列相关政策法规和技术标准，为城市综合管廊的规划建设提供了法律依据，有效推动了不同地下公用基础设施一体化建设的快速发展。

1 我国综合管廊建设现状

1.1 综合管廊结构类型

综合管廊一般可分三种，干线综合管廊、支线综合管廊和缆线综合管廊。干线综合管廊通常用于容纳城市主干线项目的管线，根据不同入廊管线独立分仓构造，多设置在城市主干道或绿化带下。支线综合管廊通常采用单舱或双舱建设，主要用于容纳城市配给工程管道，通常设置在道路绿化带下、人行道和非机动车道下。缆线综合管廊通常是明挖浅埋的方式建设，多位于人行道下方，主要用于敷设电力电缆和通信电缆，一般内部空间也较小。

综合管廊的结构类型主要分为现浇钢筋混凝土结构和预制钢筋混凝土结构。现浇混凝土结构在施工前，根据结构形式，施工工艺，设备和材料，现场整体浇筑的综合管廊，并在对各分部进行验收合格后浇筑混凝土，其能根据现场条件、工艺、设备、消防等要求完成各种复杂结构，但现场施工工序繁多，养护受现场人工及天气影响大、施工工期长。预制钢筋混凝土管廊通常是将结构构件在工厂中制造，通过运输和现场吊装组装成一个整体。其能保证结构构件施工质量、提高施工效率，缩短工程周期，节约建造成本。但其容错率低、运输吊装条件限制大，多用于结构简单的标准断面，一般情况下，运输和吊装时预制构件强度通常不小于设计强度的75%，预制构件与现浇结构连接、预制构件之间的后浇带应加强设计，后浇部分混凝土应提高1～2个强度等级，预制综合管廊的纵向长度应根据截面尺寸、吊装机械、运输条件和其他施工过程的限制条件综合确定[1]。

1.2 相关政策及标准规范

2013年以来，国家先后印发了《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》和《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》，之后，国家相关部门发布的一系列政策法规，各地政府也制定了相应的管理办法，明确了规划引领、统筹建设的综合管廊建设目标和整体思路，提出因地制宜地统筹地下综合管廊建设的要求，强调统一要求，结合不同地区实际，科学确定城市地下管线的技术标准、发展模式。

除相关政策法规外，现行关于综合管廊的设计标准有《城市综合管廊工程技术规范》《城市综合管廊防水工程技术规程》《城市综合管廊施工及验收规程》《城市地下综合管廊运行维护及安全技术标准》以及电力、燃气、给排水、结构、消防各专业技术标准等，其中 《城市综合管廊工程技术规范》提出对管廊与地上空间综合利用、环境景观应提前衔接、协调，并对综合管廊的总体设计、管道设计、附件设计、结构设计、施工和验收提出了具体要求，例如抗震设防类别乙类，建筑物的结构安全等级I级，防水等级Ⅱ级等。

1.3 工程建设模式

各级管理部门发布的一系列政策法规明确，城市综合管廊与地下轨道交通、下穿通道、人防工程、电力电信设施、给排水设施等公用基础设施的整体性规划设计、施工建设，将成为城市发展建设的重要模式。工程实践中经常会发生新建地下工程与已建成地下构筑物、电力管线，通信线缆、给排水管道或其他规划的地下空间相互影响，很多时候因地下情况复杂，场地条件限制，导致解决问题技术难度大、经济成本高和施工风险大，影响工程建设工期。故应从前期规划入手，综合统筹考虑地下空间的总体布局，减少相互矛盾，避免重复建设，有效降低投资成本和社会影响。因此，城市综合管廊与其他地下空间设施一体化规划建设已成为目前有效解决地下空间建设问题的主要趋势和重要模式。

2 东莞火车站综合管廊工程概况

东莞火车站TOD开发规划地域内有多处110kV及220kV高压架空线，特别是沿方中路的110kV寒峡线、板西乙线、寒桥线及220kV寒板甲乙线，以及贯穿规划区域的110kV板峡甲乙茶线，对该区域的交通组织、用地开发、城市景观影响较大。其中220kV寒扳甲乙线N22-N23段线路位于东莞市荼山镇东莞火车站TOD开发区域内，影响开发建设。为盘活东莞火车站周边片区土地，拟将TOD区域内及其周边的7回架空线路改为电缆线路。根据推荐电缆路径方案，本工程新建电缆隧道沿月湖路、桑茶快速、荼山北路建设，全线长约12.3km。其中沿桑茶快速路东延线段位于荼山镇中心建成区，电缆管线敷设空间有限，为充分利用地下空间，有必要建设综合性地下管廊。

本工程综合管廊在拟建桑茶快速路东延线市政工程道路范围南侧，位于辅路和人行道范围。基坑开挖深度在3.0m～13.5m之间，茶山大道接变电站节点处开挖深度13.5m。除局部填方段外，其余开挖深度均超5.0m，属于开挖深度超过5.0m，部分路段极为复杂的基深基坑工程。

对于综合管廊的结构类型，因项目处于城区，对比预制装配式综合管廊，受场地条件、大件运输、吊装等条件限制，结合工程体量综合对比，除个别下穿节点顶管外，综合管廊设计均采用C40现浇钢筋混凝土结构。在施工时，为加快现浇结构的实施进度，方案中采用可整体滑动式钢模板，以减少施工支模时间，缩短施工工期[2]。

3 综合管廊结构设计要点

3.1 与轨道交通整合建设的结构设计

综合管廊GL1+680～GL1+740范围为广深高铁线范围，铁路采用高路基形式，与综合管廊交角约77°，原安泰路在该处已实施顶四孔隧道，经综合比选：①改造利用现状隧道南侧一孔通过，管廊该处局部断开；②管廊截面形式不变，对铁路路基注浆加固，轨道采用扣轨与纵梁加固或D型便梁加固后，在道路外侧预制顶推法施工；③管廊在该处分仓变换为圆形截面，采用顶管法施工，管间间距应满足顶管规范相关要求。经综合考虑场地条件情况、工期进度要求及对高铁路基影响等，最终选择方案三，结构变换为圆形截面，采用顶管法施工下穿该高铁线路基。

综合管廊与轨道交通整合建设时，按照先地下、后地上，先规划、后建设原则，应当充分考虑两者的建设时序、空间关系，条件允许时，应优先采用合建方案。在条件限制需采用分建方案时，应根据建设时间顺序和空间位置关系，明确工程结构的结构衔接和保护措施，提出相应的技术要求，并预留后续建设实施的空间和技术条件。

在结构实施方案的选择上，应统筹考虑管廊与轨道交通的结构情况。当轨道交通采用明挖法时，两者可考虑采用整体式结构，按照同槽基坑进行支护设计。而当轨道交通采用暗挖法，可适当加大轨道交通暗挖断面整体实施，或管廊考虑能否共同利用临时工程和设施。轨道交通采用顶推、盾构时且不能整体建设时，应预留足够的安全空间或采取保护措施。在两者工程出现交叉时，应对节点加强设计，采取措施减小应力集中和地基不均匀沉降带来的不利影响。

综合管廊与轨道交通采用整体结构时，应结合交通相关技术标准确定整体结构方案，其中结构的设计使用年限、安全等级、抗震设防标准、防水等级以及结构耐久性等相关的技术要求按照其中较大较严标准确定，结构模型分析应当对综合管廊和轨道交通的设计荷载准确计算，不得遗漏，对整个节点结构进行受力分析。

3.2 与地下公共通道建设的结构设计

本工程GL0+620～GL1+280范围为茶山中心区，桑茶快速东延线工程在茶兴路、茶京路采用连续下穿隧道形式，道路北侧有厂区、公园、镇政府大楼、变电站，变电站需通过支线接入本工程，南侧紧邻茶山医院、综合商业广场、街居民区，下穿通道与综合管廊并列穿过，现场条件极为复杂，基坑深度大，交通疏导难度大，对设计施工均有较高要求。根据现场条件，结合综合管廊工期限制，该节点分五期实施，一二期施工南侧综合管廊，三四期施工中间下穿通道，五期施工北侧节点，其中交通疏解分六期实施。

一般当综合管廊与地下公共通道进行一体化建设时，需根据规划布局结合各自的功能需求、空间布局、建设周期等综合考虑。一般在场地条件允许时，管廊与地下通道采用整体式结构方案，可以减少场地占用、减轻交通疏解压力、降低工程造价，设计时其荷载取值、作用组合、计算理论等需要同时满足现行的管廊设计标准以及城市桥梁设计标准的相关规定；受场地、交通条件限制采用分离式结构时，应对两构者间受力状态、施工顺序综合考虑，其安全净距应满足规范要求，支护方案可按施工顺序协同考虑，结构间填充方案根据结构间距、覆土厚度等细化设计，应按照先地下、后地上的要求，合理安排时序，考虑相互影响，需地基处理时应整体性、系统性设计。

在结构受力分析时，可分区段根据覆土厚度和地面荷载、地下水标高、围岩情况按最不利状态考虑，对于结构断面突变、局部存在较大集中荷载，或者基础类型不同、地基地质有显著差异，沿纵向可能产生不均匀沉降，应当按整体性进行建模验算。主体结构应根据结构所处环境类别进行耐久性设计，装饰装修、附属结构可以根据其使用性质和结构特点，更换难易程度确定其使用年限。在空间受力作用较为集中的区段，应当按照空间结构综合进行分析验算，根据结构大小、地层条件等科学设置变形缝、后浇带。

3.3 与河道交叉节点结构设计

综合管廊在GL1+180处为寒溪内河，河涌净宽约20m，交角45°，河道一侧为地然坡面，另一侧片石挡墙，节点北侧为现状道路跨河桥梁，因桥梁标高不满足桑茶快速路改造，需拆除后建造箱涵，箱涵南端位于综合管廊线位上。该段地质条件较差，从上至下为素填土、淤泥质粉细砂、中砂层（钻孔未穿透），管廊位于中砂层。在现场调查后推荐两种方案，一是采用截面变换为圆形，两端设转换井后顶管施工；二是围堰后灌注桩支护开挖。经综合比选，因转换井设置复杂、场地条件限制、地质条件差，设计选取支护开挖施工，基坑开挖深度8.5m，采用钢筋混凝土灌注桩和超缓凝素混凝土桩的咬合桩形式，基坑内水泥土搅拌桩格栅状加固。

综合管廊穿越河道时，小型河道一般可采用顶管施工或枯水期分幅明挖施工；径流较大河道多采用顶管、沉管或盾构法施工。需根据管廊类型、大小，结合现场地质情况、周边环境条件、工程造价等综合考虑选取。

3.4 人防的整合建设的结构设计

按城市建设规划，综合管廊需要与人防工程进行整合设计时，按照人防建设的相关规范标准，统筹地下空间和工程建设，设计时需根据空间布局做好平站转换，综合考虑消防分区、出口节点、通风实施等布置，以便于战时能够利用综合管廊的已有设备。当区段综合管廊考虑人民防空设计时，管廊应与地下人防设施划分为不同的防护单元，管廊的结构设计、仓位布局等应满足人防工程相关标准规范要求；当区段综合管廊不考虑人民防空设计时，按照防护区内与防护区外分别进行设计，衔接段按人防工程标准设计[3]。

4 结束语

城市地下管线是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”，综合管廊与其他地下基础设施进行一体化建设，不仅能够充分利用地下空间，统筹考虑各结构的空间布局，减少重复开挖建设和对道路、绿化的破坏，减少对民众出行影响，还能够缩短施工工期，降低建造成本，地下空间结构的一体化的整合建设也将成为我国管廊建设的重点模式之一。在进行整合建设时，应坚持规划引领、统筹建设的基本原则，合理安排时序、科学系统布局，以提高城市基础设施建设的整体性、系统性。