城市综合管廊标准断面的设置模式及空间尺寸的确定,直接关系综合管廊的安全、功能、造价,是综合管廊设计中的首要问题和重要技术关键^[1]。

现行国标《城市综合管廊工程技术规范》(GB50838—2015)(以下简称管廊国标)、《江苏省市政管廊建设指南》(苏建成[2010]452号)(以下简称江苏指南)、日本规范《共同沟设计指针》(以下简称日本指针)等规范或标准对综合管廊标准断面设计要求的规定不尽相同。在综合管廊专项规划不到位的情况下,通过分析上述规范、标准以及现行的其他相关标准、图集等,结合实际设计经验,就综合管廊标准断面设计要点进行探讨。

城市市政管线主要包括给水、再生水、雨水、污水、燃气、电力电缆、通信线缆、路灯、热力(供热、供冷)、废物收集管道等。管廊国标中允许各种管线入廊,但需要配套相应的工程措施和非工程措施。对于不同城市、不同地区综合管廊内纳入何种管线,应根据城市经济社会发展状况和地质、地貌、水文等自然条件,以及管线性质的不同,经过技术、经济、安全以及维护管理等因素综合考虑^[2]。

根据上述因素以及实际设计经验,入廊管线的种类选择可以参考表1。

根据管廊国标要求,综合管廊是百年工程。而各类城市管线专项规划时限多与城市总规一致,一般在20年。科技进步和人们生活品质的提高为管线需求预测增加了不确定性,对于未来管线种类和规模的预测准确与否事关百年工程的设计是否科学合理。此外,管廊建设中各市政管线的协调工作难度大,在直埋与管廊敷设方式的选择上,部分管线入廊意愿和管线入廊的科学合理性并非完全吻合。

在确定标准断面前,必须取得各入廊管线权属单位的书面需求,以稳定入廊管线的种类与规模。同时,需要预留一定的空间,以适应不可预测管线空间的需求。

我国的规范和标准对于分舱问题规定得比较严格。管廊国标中强条规定天然气管道应在独立舱室内敷设;蒸汽管道应在独立舱室内敷设;热力管道不应与电力电缆同舱敷设。国家电网公司文件《国家电网公司关于印发城市电力电缆通道规划与使用管理规范和城市综合管廊电力舱规划建设指导意见的通知》(国家电网发展[2014]1459号)中规定电力舱应采用独立舱体建设;热力、燃气、输油、雨污水管道不得与电力电缆同舱敷设,电力舱不宜与热力舱、燃气舱、输油管道紧邻布置。

在实际设计过程中也发现,不同等级电压的电力电缆权属管理部门,出于方便管理、安全运行等方面的考虑,希望高压电力和低压电力各自分舱布设。

事实上,根据发达国家百余年来综合管廊建设的成功经验和其相关的设计规范和设计标准,综合管廊内管线的相容性可以概括为表2,这种相容必须以一定的技术措施为保障,并且燃气管线必须独设一室,而且必须有相应的监控、防爆等安全技术措施^[3]。

我国的国家规范和行业标准受当前体制机制、管理水平和技术水平的限制,分舱要求是合理的。但是,一方面,分舱使得附属系统成倍增加,初期经济投入和后期运维费用也相应增加;另一方面,从管廊的全寿命周期和国外管廊发展趋势来看,今后的管理水平和技术水平一定能减少分舱。因此建议在分舱问题上,多与管线权属单位沟通,必要时进行专家论证,使得分舱问题能从长远考虑、妥善合理解决。

收容管线相容性是舱室分隔的一个重要因素,断面结构是另一个需要考虑的因素。某个跨度过大的舱室(例如大于6m),如果将一个舱室分为两个舱室,顶板和底板厚度降低能减少工程造价,但同时会增加一套管廊附属设施,这样一方面增加了建设成本,另一方面增加了长期的运维管理费用和加大了运维管理难度。所以断面结构因素影响需要做技术经济比选后确定舱室分隔方案。

施工方法可以分为明挖法和非开挖施工法两大类。其中明挖法又分为明挖现浇施工法和明挖预制拼装法,非开挖施工法常采用顶管掘进机铺管技术、顶管铺管技术和盾构法技术等^[2]。施工方法需根据地质情况、障碍物限制、施工制造水平、工期进度等比选确定。

不同的施工方法,采用的标准断面形式是有差异的。一般情况下采用明挖现浇施工时宜采用矩形断面,这样在内部空间使用方面比较高效;采用明挖预制装配施工时宜采用矩形断面或圆形断面,这样施工的标准化、模块化比较易于实现;采用非开挖技术时宜采用圆形断面、马蹄形断面,主要是考虑到受力性能好、易于施工^[4]。

综合管廊标准断面内部净高和净宽应根据容纳管线的种类、规格、数量、运输、安装、运行、维护等要求综合确定^[5]。

在入廊管线需求相同的前提下,设计寻求工程造价最优化主要方法之一是减小断面尺寸。管廊国标对断面尺寸各组成要素有约束但非强条,因此,在保证管廊功能要求的断面尺寸前提下,如何把握突破规范尺寸(非强条)的度是值得思考的问题。

管廊国标规定管廊标准断面内部净高不宜小于2.4m。江苏指南规定干线管廊的内部净高不宜小于2.2m,支线管廊的内部净高不宜小于1.9m。日本指针规定管廊标准断面净高不宜小于2.1m,主要是考虑到穿戴安全装备的检修人员平均身高1.8m、顶部照明灯具0.2m、底部找平层0.1m。

一般情况下,管廊标准断面净高建议按现行国家规范取值。若需要考虑进一步缩小净高,建议只是在人员出入较多的管廊参观段按现行国家规范取值,其余段落均可按照不小于1.9m考虑。

管廊国标规定两侧设置支架或管道时,检修通道净宽不宜小于1.0m;单侧设置支架或管道时,检修通道净宽不宜小于0.9m。江苏指南规定检修通道最小净宽不应小于0.8m。日本指针针对不同的管线种类有不同的检修通道宽度要求。敷设信息电缆的管廊检修通道宽度不小于1.0 m;敷设电力电缆或燃气管道的管廊检修通道宽度不小于0.75m;敷设给水或排水管道的管廊检修通道宽度不小于0.85m。

要注意的是,我国规范未明确检修通道宽度指定的位置,而日本规范明确了是图1中的d。如果管道支墩大小与管道管径不一致时,检修通道宽度就有两个不同的数值。通常理解,我国规范规定的检修通道宽度指的是图1中的e。

检修通道取值还需要考虑管道管件的大小影响。一般情况下,管廊检修通道建议按现行国家规范取值。若受经济、用地等条件制约,检修通道取值可相应减小0.1m。

电(线)缆的支架层间间距,应满足电(线)缆敷设和固定的要求,且在多根电(线)缆同置于一层支架时,应有更换或增设任意电(线)缆的可能^[2]。具体的层间间距应符合现行国家标准《电力工程电力设计规范》(GB 50217—2007)和现行行业标准《光缆进线室设计规定》(YD/T 5151—2007)的有关规定。

水平敷设时最上层支架距综合管廊顶板或梁底的净距允许最小值不宜小于250 mm,水平敷设时最下层支架距综合管廊底板的最小净距不宜小于100mm。

管廊国标对不同管径的管道安装净距有推荐值,而日本指针更为细化,其有不同管径的不同属性管道安装净距的推荐值。管廊国标和日本指针关于给水和排水管道的安装净距推荐值是基本一致的,而燃气管道的推荐值管廊国标普遍小于日本指针150mm左右。在实际设计过程中,管道安装净距可按管廊国标进行取值。

国家标准图集《室内管道支架及吊架》(03S402)中,对于管径不大于DN400的管道距墙距离有推荐值,该数值小于管廊国标推荐值250mm左右。若需要考虑进一步缩小净宽,管道距墙的距离可以按《室内管道支架及吊架》取值。

对于外包保温层的管道,管道安装净距可按内部工作管考虑。如若仍有压缩空间的需要,则对于管径不大于DN400的外包保温层的管道,管道距墙的距离可以按《室内管道支架及吊架》取值。

综合管廊标准断面的确定与入廊管线种类、管线规模、舱室分隔、施工方法等因素密切相关,每个舱室断面尺寸的确定与入廊管线所需的空间有关,包括敷设空间、运输空间、维修空间、安全运行空间及扩容空间等。

在实际设计过程中,需要积极与管线权属单位和建设单位进行沟通,尽量按管廊国标推荐值设计,因受相关条件制约,可以参考其他规范或标准,但必须取得相关单位对设计标准断面的书面认可。