管廊与地铁一体化建设分析及对策.pdf

———文章编号：１００９４５３９（２０１８）０６００８９０５・隧道／地下工程・管廊与地铁一体化建设分析及对策熊健（中铁第五勘察设计院集团有限公司北京１０２６００）“”摘要：综合管廊也称之为共同沟，是实现城市地下管线设施集约化、现代化建设的新模式。随着我国城市地铁的快速发展，直接利用地铁区间隧道及地铁车站安装市政管线日益成为研究的重点。结合现有地铁Ｂ型车的既有限界和衬砌断面设计，依据不同隧道工法（盾构法、矿山法、明挖法）的衬砌断面得出可纳入地铁区间隧道的管线类型，并作出相应的经济技术说明，分析存在的问题，提出解决方案。关键词：综合管廊地铁一体化建设中图分类号：ＴＵ９９０．３；Ｕ２３１＋．４文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９．４５３９．２０１８．０６．０２３ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＣｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｆｏｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＭｕｎｉｃｉｐａｌＰｉｐｅＧａｌｌｅｒｙａｎｄＳｕｂｗａｙＸｉｏｎｇＪｉａｎ（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＦｉｆｔｈＳｕｒｖｅｙａｎｄＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２６００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｉｐｅｇａｌｌｅｒｙｉｓａｌｓｏ“ｃａｌｌｅｄｕｔｉｌｉｔｙ”ｔｕｎｎｅｌ，ｗｈｉｃｈｉｓａｎｅｗｐａｔｔｅｒｎｏｆｒｅａｌｉｚｉｎｇｉｎｔｅｎｓｉｖｅａｎｄｍｏｄｅｒｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｕｒｂａｎｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｉｐｅｓａｎｄｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ．ＷｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｕｒｂａｎｓｕｂｗａｙｉｎＣｈｉｎａ，ｔｈｅｄｉｒｅｃｔｕｓｅｏｆｓｕｂｗａｙｔｕｎｎｅｌｓａｎｄｓｕｂｗａｙｓｔａｔｉｏｎｓｔｏｉｎｓｔａｌｌｍｕｎｉｃｉｐａｌｐｉｐｅｌｉｎｅｓｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｆｏｃｕｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈ．ＣｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｌｉｍｉｔｏｆｓｕｂｗａｙＢｒａｉｌｃａｒａｎｄｂａｓｅｄｏｎｌｉｎｉｎｇｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ（ｓｈｉｅｌｄｍｅｔｈｏｄ，ｍｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｏｐｅｎ－ｃｕｔｍｅｔｈｏｄ），ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｏｉｎｔｓｏｕｔｔｈｅｔｙｐｅｓｏｆｐｉｐｅｓｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄｉｎｔｏｔｈｅｓｕｂｗａｙｔｕｎｎｅｌａｎｄｍａｋｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓａｂｏｕｔｅｃｏｎｏｍｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｔａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｓｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｔｉｌｉｔｙｔｕｎｎｅｌ；ｓｕｂｗａｙ；ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ１引言综合管廊作为一种集合了管线安置、地下空间集约利用、减少地面破挖、维持交通顺畅等多种作用于…一身的管道敷设方式，受到越来越多的关注。在世界发达国家的城市建设中已经得到了广泛的应用，我国起步较晚，在推广建设过程中遇到了很多问题，地铁与综合管廊一体化建设的实例较少。本文介绍综合管廊的应用现状、地铁与综合管廊一体化建设的工程经济效益以及存在的问题，提出相应的解决措施，为地铁与综合管廊的一体化建设提供参考。２应用现状目前中国台湾、六盘水、天津、上海等城市和地区虽已经建设综合管廊，但总体上仍处于探索阶段。中国台北捷运信义线在工程建设初期即考虑利用隧道断面建设综合管廊解决电缆敷设的问题，管廊容纳了给水、电力两种城市管线，如图１所示。该工程是对地铁和综合管廊一体化建设的初步探索并且获得了成功的应用旧Ｊ。————收稿日期：２０１７０７１７；修回日期：２０１８０２２０图１中国台北捷运信义线与综合…作者简介：～熊健。（１９７７一），男，高级工程师，主要从事地下工程设计与管廊一体化建设断面研究工作。…‘…‘铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹｃｏＮＳＴＲＵＣＴｌｏＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８（０６ｌ万方数据・隧道／地下工程・六盘水是我国首批、西南唯一的地下综合管廊建设试点城市，管廊与铁路桥、轻轨一体化建设为马蹄形断面。供水、通信、热力、燃气、电力、雨水、污水管线共同人廊。防爆应急、吊装、监测、报警可人管内维护、保养外，还可进行扩容、增容改造口］。天津市滨海新区中央大道海河隧道是国内首次在沉管隧道内设置综合管廊的工程，其内容纳给水管道、通信管道、电力管道、热力管道。断面形式“”为两孔三管廊，热力管道和通信电缆放置于西侧管廊，电力电缆放置于东侧管廊上部，下部给水管‘道，上、下管廊相互独立４ｌ。目前，仅在我国一些经济发达的城市和新区有所建设，而且仅有的几个工程实例中地铁与综合管廊的结合只限于其中一小段区间，地铁全地下线与综合管廊的结合国内尚无工程应用。利用地铁全地下线建设综合管廊、敷设市政管线受到越来越多的关注，具有广阔的发展前景。３管廊内可容纳管线分析３．２通信电缆通信主干线路目前基本上实现光纤化，光纤传输容量大、稳定、具备抗干扰能力，可与电力电缆同舱。在解决了电力电缆对光纤维护人员可能造成的电力安全事故风险、信息受电磁干扰问题，通信电缆可以纳入综合管廊中。３．３供水管道供水管传统的敷设方式为直埋人土，纳入综合管廊后有利于其维护和检修，减少漏损率。供水管道为压力管，不需考虑重力坡度，可灵活设置，解决以下问题后可纳入综合管廊与地铁一体化建设：（１）管线的漏水问题突出。地铁区间内接触网、信号系统、结构耐久性、乘客舒适度等对区间内湿度与温度均有严格要求。（２）给水管爆裂维修人员不允许进入地铁运营时轨行区。（３）供水管需要有足够大的作业空间，增大了断面尺寸、增加了建设成本。（４）现有地铁限界或断面只能提供一套自用消管廊设计的目的是敷设各类市政管线，改变直防供水管道，需增加断面尺寸以满足其纳入要求。埋或架空，从而节约用地、保证城市景观、避免道路解决防腐、渗漏以及隧道断面增加等技术问题的反复开挖，所以尽可能多地纳入市政管线是综合后，通过技术分析、经济以及社会效益分析，供水管∞管廊设计的原则之一Ｊ。可纳入管廊中。与地铁一体化建设的综合管廊可容纳管线分３．４排水管道析，要综合考虑该城市的市政管线的具体情况、布排水管道一般为重力流，需设置坡度，分为污设要求、管线的布设技术等，以避免管线间的互扰水管和雨水管，埋深较深。部分城市雨污分流，雨问题。可容纳管线分析是一项系统的工作，在保证水管直径较大，一般就近排入河流湖泊等水体。与安全技术可行的前提下，尽可能多的敷设管线，发地铁一体化建设的管廊若适应排水管设置坡度的挥管廊最大的社会和经济效益。话较难满足地铁节能坡度需求，另污水管材需考虑３．１电力电缆渗漏、设置透气系统和污水检查井等问题。故不建目前较多城市在开展电力电缆架空入地工作，议排水管进入与地铁一体化建设的管廊内。并有不同规模的电力隧道电缆廊道。从１１０ｋＶ到３．５热力管道５００ｋＶ的高压电缆均有大量实例，如中国台北、六北方寒冷地区热力管道是重要的市政管道，热盘水以及天津综合管廊等。从技术和维护角度而力管道可纳入与地铁一体化建设的综合管廊内。言可纳入，主要存在的问题是解决好通风降温、防需解决的问题是：热力管道温度应力及固定与活动火防灾。相关规范对管廊中电缆与地铁轨道最小支座的受力要求、伸缩节的空间布置等，按照规范间隔并未明确规定，电力电缆在共同沟内可以灵活要求不能与电力电缆同舱。供热管道直径较大，人布置，不易受共同沟纵横断面变化的限制。故电力管廊后影响断面，可能会增加造价。电缆可以纳入综合管廊中。如；陕西西咸国际文化３．６燃气管道教育园区电力管沟内敷设了４回路１ｌＯｋＶ电缆和对于燃气管道能否进入管廊我国规范没有明２４回路ｌｏ’ｋＶ电缆旧；朔黄铁路站场内综合管廊内确规定，国外有燃气管道敷设于管廊内的工程实包含了电力、通信、宽带、有线电视等管线一ｏ。例，在几十年的运行过程中未出现安全方面的事９０铁道建麓技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８饰Ｊ万方数据・隧道／地下工程・故。需解决的问题是：使用过程中的安全管理与维护成本，以及需采取有效的防护措施，如采用优质管材、设置煤气报警器等，解决这些问题后可考虑纳入与地铁一体化建设的管廊中。３．７垃圾管道目前国内垃圾的管道化收集系统尚不完善，且需要断面较大，会较大程度地影响管廊尺寸，进而影响投资。３．８小结国内有电力、通信、供水、供热管线进入综合管廊；对于燃气管道和垃圾管道，国外已经有纳入综合管廊的先例，技术上纳入以上管线是可行的，主要考虑国内实际情况及建设成本增加的问题。结合当地工程情况，通过工程效益分析来确定是否将燃气管道、垃圾管道纳入综合管廊中。４新建地铁全地下线与综合管廊一体化建设经济效益分析在可行性研究后需要进行经济效益评价。地铁建设过程中采用了盾构法、矿山法以及明挖法三存在较大区别。结合三种工法，分别计算每种工法下增加综合管廊设计所产生的建设成本的增加，通过比较增加的成本与传统敷设方法所需费用的大小，分析地铁与综合管廊一体化建设的经济效益。４．１盾构法隧道Ｂ型车限界盾构法隧道土建技术经济指标一般约为５万形延米，若纳入综合管廊，需做单洞双线盾构断面设计，即管片外径为１１．２ｍ，内径为１０．２ｍ，如图２所示，其土建技术经济指标为２２万形延米。４．２矿山法隧道Ｂ型车限界矿山法隧道土建技术经济指标一般为６万形延米，若增加综合管廊设计，单洞单线隧道（见图３）土建技术经济指标为１５．５万形延米；单洞双线隧道（见图４）土建技术经济指标为１８．５万形延米。４．３明挖法车站及区间隧道明挖法为地下铁道施工的优选方法，明挖法车站及区间断面形式一般为矩形。明挖法隧道土建—技术经济指标一般为１１１４万形双线延米，若增加综合管廊设计（如图５所示），土建技术经济指标种常用的隧道工法，三种工法施工的隧道断面形式为３２万形双线延米。图２单洞双线盾构内部结构设计（单位：ｍｍ）多；＝蕊饭Ｉ＼丛．／Ⅻ＼函／－幔醪堡盐些鱼Ｉ征地道路中心线ｉ土叁坌堕堡非机动车遣图３单洞单线矿山法内部结构设计（单位：ｍｍ）图５铁道建筑技术综合管线舱ｌ电力、信息舱ｌ商压电力舱明挖法内部结构设计（单位：ｍｍ）图４单洞双线矿山法内部结构设计（单位：ｍｍ）比较三种工法，若增加管廊一体化建设，明挖法由此增加的费用最多，约２０万形延米，即综合管廊的造价约２０万形延米。从目前国内管线维修维护及更换的现状看，众多管线密集布置在道路以下，在其管线寿命２０年内，即使考虑维修维护管线破路１０次的费用远远超过管廊的建设费用。依据杭州在杭州西湖大道、环城西路等１０条道路下敷设管线与减少管廊的费用对比研究表明：对于管线使用单位来讲综合管廊经济性好。若另外计及城市地下空间价值的增长，综合管廊在经济上ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８（０６Ｊ９１万方数据・隧道／地下工程・…的优势更加明显。５存在的问题及解决方法综合管廊的建设及管理是一个复杂的系统工程，其面临的主要问题是：地铁规划时期未考虑管廊的建设，二者规划很难同步，管廊的规划往往滞后于地铁规划；地铁和管廊归属于不同的产权单位，且管沟内容纳了多种分属不同部门的管线，涉及到不同部门之间的利益和管理方法，产权不一阻碍了地铁与管廊一体化建设；管线设备的维修与列车运营时间发生冲突，两者相互影响。针对以上问题，提出解决措施。５．１整体规划必须将综合管廊与地铁工程统一纳入城市地下空间规划，统一规划是统一建设、统一管理的基础。地铁路线规划时要考虑市政管线的走向，保证两者的路线一致。地铁隧道断面设计时要考虑综合管廊所占空间的大小，适当扩大隧道断面留出足够的空间建设综合管廊。以日本及中国王府井地下商业街方案研究和中关村西区地下综合管廊建—设之经验：从决策到竣工，一般要４５年。９Ｊ。与地铁一体化建设的管廊是项先进和复杂的工程，涉及地铁建设和市政建设的线路、建筑、结构、机电、各种专业管线等。涉及到中央、地方、地铁建设单位、管线权属企业众多部门，规划、设计必须超前考虑，统筹兼顾各方，才不至于留下后遗症。５．２产权统一目前我国城市市政管线（网）的建设大都还是“”谁用谁投资，谁拥有谁管理，各种管线各自为政。管理体制上存在分割、交叉、重复、多头管理等问题。与地铁一体化建设管廊工程是一个跨行业、跨组织的协调工程，需政府、地铁建设单位加强集中管理，也需管线单位进行协调配合。中国台北市共同沟建设的政府机关与相关管线单位全部算起来‘有５８个之多１０１。产权统一是解决各管线权属单位各自为政行之有效的方法，管廊建成后，需建立独立的强有力管理机构进行管理。如日本设了１６个共同管道…科ｏ；台湾地区成立了共管科与管线科。与地铁一体化建设的管廊工程需成立协调地铁建设运营和管线单位的部门，负责投资、建设的监控，以及后期铁道建笥技术工程验收、运营监督。５．３维修与列车运营互不影响如果在区间隧道内设置综合管廊，区间隧道内的任何设备维护检修都必须在地铁停运时进行，并需向地铁运营部门申请时间点。设备维修维护都在夜间０点以后，时间仅约２ｈ【１２］。地铁正常运行时间段内，市政管线产权单位无法进入隧道开展管线维护工作，此时，地铁的运营和管线的维修互相影响。通过前期规划和设计，将管廊设置在地铁轨道下侧（图２）或左右侧（图５），单独建设一个箱涵结构，预留出足够的巡检和维护保养空间，供检修人员及设备出入。综上所述，通过整体规划、产权统一和保证管线维修与列车运营互不影响，地铁与综合管廊共建设方案是可行的。６结束语管廊与地铁地下车站及区间一体化建设，相比管廊与地铁独立施工，可节省部分管廊围护、主体结构费用，降低投资；二者一体化实施，可减少对地铁的特殊保护措施，安全性相对好；两者同期开挖，可减少对道路交通的影响；采光、通风、人员通行可统筹化考虑；施工方便并减少总工期，地下空间达到集约化利用。因此，认清形势、抓住机遇，通过先期的整体规划，确定地铁、管线路线及隧道断面；借助先进的技术，分析可纳入管线的类型；建立良好的管理、运营和维护体制，实行产权统一的方法避免后期管理混乱，大力发展综合管廊，推动资源节约型、环境友好型城市建设。参考文献［１］钱七虎，陈晓强．国内外地下综合管线廊道发展的现状、问题及对策［Ｊ］．地下空间与工程学报，２００７，３—（２）：１９１１９４．［２］吕昆全，贾坚．台北市共同沟建设现状及若干问题分析［Ｊ］．地下工程与隧道，１９９８（４）：８一１４．［３］况彬彬，陈斌．贵州六盘水地下综合管廊防水设计与—施工探讨［Ｊ］．中国建筑防水，２０１６（１０）：１７２０．［４］李曦淳，储庆．天津滨海新区中央大道工程综合管沟—的设计［Ｊ］．中国给水排水，２００８，２４（１６）：５９６２．１ＲＡｆＬ¨，ＡｙＣＯ～Ｓ丁只ＵＣ丁『０～丁ＥＣｌＨ～０ＬＯＧＹ２０１８（０６Ｊ万方数据・隧道／地下工程・［５］王新杰，杨铮．地下综合管廊（共同沟）的研究设计与—实践［Ｊ］．市政技术，２００４（６）：３９７４０１．［６］艾先丽．市政钢筋混凝土结构电力管沟施工技术［Ｊ］．—铁道建筑技术，２０１６（１２）：１１４１１８．［７］梁小尊，樊烨．综合管沟在沿海地区铁路电力设计中—的应用［Ｊ］．铁道建筑技术，２００９（４）：８９９１．［８］王宏彦．武汉市市政综合管廊建设现状与若干问题分——析光谷中心区市政综合管廊［Ｊ］．城市道桥与防—洪，２０１５（１１）：２０３２０８．（上接第５０页）及顶推设备，往大理桥台侧顶推施工。在平台上将钢梁逐段焊接拼装，在主梁前段的腹板上安装导梁，梁底、墩顶设置滑道和滑块；用多点多台千斤顶同步顶推使钢梁逐段向前顶推，循环作业使钢箱梁到达设计位置；再起顶箱梁，拆除滑道，安装支座，落梁，调整支座反力，完成钢箱梁顶推施工。３．３．２施工难点及风险因素分析拱上钢墩柱高度很大，不能承受过大的水平载荷，为防止墩柱顶发生较大的位移变形，需要严格控制墩柱顶所承受的水平载荷。顶推过程中，最多时需要近百套顶推设备同步施工，对系统同步控制精度要求高。３．３．３主要设备及风险控制措施因拱上墩柱刚度小，为提高稳定性，将相邻的墩柱进行撑拉连接。在各墩顶均设置顶推设备，多点顶推，通过压力调控桥墩所受的水平力【ｌ３。。采用ＢＩＳ００型步履式顶推设备，能够将水平推力转化为步履式顶推设备的内力。在顶推过程中，整套设备顺桥方向和横桥方向的水平推力均来自液压油缸推力，其反作用力与上下部的摩擦力方向相反，正负相抵。在计算机的控制下，步履式顶推设备可以调节顶推加速度大小，从而使顶推过程及其平稳，减少惯性载荷。步履式顶推设备采用先进的电液比例同步控制系统，能保证钢箱梁在顶升、下放及前进过程中实现同步动作。建立实时检测和监控系统，当梁体中线偏移值接近设计允许值时，及时利用千斤顶单边顶推调整进行纠偏。当墩顶纵向水平位移接近计算值时，调整该墩顶推压力值，以减小其水平位移。铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ［９］杨琨．浅谈城市综合管廊的设计［Ｊ］．城市道桥与防—洪，２０１３（５）：２３６２３９．［１０］钱七虎，陈晓强．地下空间与工程学报［Ｊ］．２００６（Ｓ１）：—１９１１９４．［１１］《发达国家和地区城市地下管线管理情况研究》课题组．发达国家和地区城市地下管线管理情况研究［Ｒ］．—北京：中国城市规化年会，２０１１：２２３０．［１２］刘伯鸿．浅谈地铁设备维修管理［Ｊ］．现代城市轨道—交通，２００９（３）：６５６６．４结束语通过本桥的施工方案分析，对关键技术难题提出了合理解决方案及有效措施。本桥施工技术方案对保证特大跨径钢桁架拱桥施工质量和安全具有重大意义，为以后类似工程的建设提供了很好的借鉴。参考文献［１］王俊，向中富．特大跨钢桁拱桥建造技术［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２０１４．［２］程飞，张琪峰，王景全．我国桥梁转体施工技术的发展—现状与前景［Ｊ］．铁道标准设计，２０１１（６）：６７７１．［３］李继有．大跨度钢桁一混凝土结合拱桥拱脚精定位安装施工技术［Ｊ］．交通科技，２０１６（６）：２６．［４］郑先河，刘旭阳，姚清涛．大跨度公铁两用钢桁梁合龙施工技术研究［Ｊ］．交通工程建设，２０１７（３）：５．［５］郭吉平．北盘江大桥缆吊系统及钢桁梁安装关键技术—［Ｊ］．世界桥梁，２０１１（６）：２２２５．［６］邹纪民，查道宏．大胜关长江大桥主桥６号墩吊索塔—架施工技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１０（１０）：８１０．［７］于长彬．大跨度钢桁拱桥架设方案的确定［Ｊ］．国防交—通工程与技术，２０１７（４）：６０６５．［８］周仁忠，田唯，苟东亮，等．横琴二桥主桥钢桁拱架设—施工关键技术［Ｊ］．桥梁建设，２０１６（６）：１００１０５．［９］李岩．钢桁拱架设安全质量风险控制［Ｊ］．铁道建筑技—术，２０１３（２）：１２１５．［１０］张春新，刘代兴．钢桁拱桥精确合龙施工技术［Ｊ］．铁—道建筑，２０１０（１）：８２８３．［１１］李岩．钢桁拱架设安全质量风险控制［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１３（２）：１２一１５．［１２］李庆丰．客运专线预应力连续箱梁多点顶推施工技术［Ｊ］．国防交通工程与技术，２０１１（３）：６８．［１３］李庆丰．客运专线预应力连续箱梁多点顶推施工技术—［Ｊ］．国防交通工程与技术，２０１１（３）：６８７１．２０１８娜Ｊ９３万方数据