吉首市金坪路所在地区主要为丘陵地貌, 地形相对复杂, 结合综合管廊设计过程中相关问题, 提出相应的解决方案, 以期为综合管廊在山地城市推广提供参考。

　　 金坪路位于吉首市高铁片区, 规划为城市主干道。高铁片区位于吉首市乾州东南部, 主要功能定位为“经济新区、产业基地、生态片区”。金坪路是连接乾州片区和高铁站的主要通道, 道路红线宽36m[4.5m (人行道) +11.5m (机动车道) +4.0 m (中分带) +11.5m (机动车道) +4.5m (人行道) =36m], 工程全长约4km。道路通行区属于构造剥蚀溶蚀丘陵区, 主要为寒武系碳酸盐岩构成的丘陵地貌工程, 相对高差较大, 道路最高设计标高274.7m, 最低设计标高200.7m;地形相对复杂, 依次通过万溶江、跳岩河、焦柳铁路、X047县道、联合村深沟。工程设计主要内容包括道路、桥梁、综合管廊、道路排水、道路照明等。其中综合管廊设计主要包括管廊工艺、结构及附属工程 (消防、供电及照明、监控、通风、排水) 等。

　　 根据吉首市各管线专项规划, 设计道路下主要管线有电力电缆、通信管线、给水管、再生水管、燃气管、污水管、雨水管等, 就上述管线进行入廊分析。

　　 (1) 电力、通信、给水、再生水管道。电力、通信、给水、再生水管道维修次数多, 将其纳入综合管廊经济合理, 目前国内外相应技术比较成熟^[1], 本次设计均收纳至廊内。

　　 (2) 燃气管道。目前我国《城市综合管廊工程技术规范》 (GB 50838-2015) ^[2]是允许燃气管道进入综合管廊的, 但应在独立舱室内敷设, 并采取多种措施, 确保管线的安全可靠运营。由于燃气管道有防爆、防腐和防泄漏要求, 将其纳入综合管廊除会增加土建结构断面以外, 舱室的危险性等级升高至甲级, 附属设施中防灾报警、防火灭灾、通风等系统的等级会相应提高。

　　 (3) 排水管道。对排水管道是否入廊, 主要基于以下考虑:一是排水管道为重力流, 若排水管道坡度与道路坡度不一致, 会导致综合管廊埋设深度加大, 增加工程投资;二是排水管道口径较大, 将增大综合管廊断面尺寸, 同样增加工程投资;三是由于污水管自身会产生有毒有害气体的特点, 管廊内相应增加硫化氢、甲烷、氧气等气体的环境监测, 增加了造价、运行成本, 增大了管理复杂程度。

　　 (4) 方案比选。根据入廊管线种类, 提出两种方案:方案一只考虑电力、通信、给水、再生水管线入廊;方案二所有管线均入廊, 见图1, 图2。主体结构造价:方案一为24 200元/m, 方案二为49 600元/m。

　　 本工程设计道路为山区道路, 设计纵坡较大, 且有起伏。为减少埋深, 降低施工难度, 管廊的纵坡同道路纵坡, 是合理选择。重力流管线入廊势必加大管廊断面及埋深, 增加施工难度, 提升工程造价。燃气管线同样加大管廊断面, 同时由于其自身的危险性, 入廊后会增加监控管理的复杂程度。

　　 在遵循当地综合管廊规划的基础上, 设计综合管廊收纳管线种类为电力、通信、给水、再生水管线。

　　 (1) 管廊平面。本工程道路有4.0m中分带, 将综合管廊布置在中分带下, 由于中央分隔带较宽, 有灌木遮挡, 通风口等节点设置不影响道路美观, 同时通风口等节点设于管道正上方, 综合管廊构造较简单, 节点造价较低。

　　 路线全长约4km, 依次经过万溶江桥、跳岩河桥、铁路框架桥、X047框架桥、联合村桥范围。在桥梁范围内, 电力通信管线在人行道下直埋敷设, 给水、再生水管线在中分带下随桥敷设。在桥头两侧设置端井, 通过该井, 管廊内管线与直埋管段沟通。

　　 全线分为18个防火分区, 每个防火分区最大距离不超过200m。防火隔墙及防火门与通风系统进风口、排风口结合设置。

　　 各路段综合管廊按照规范要求设置人员出入口、投料口、管线分支口、通风口等各功能节点。

　　 (2) 管廊纵断面。一般综合管廊应尽量减少覆土高度, 以降低造价和施工难度。但为降低道路荷载对管廊的影响, 以及满足道路直埋工程管线的敷设及同管廊交错敷设的竖向要求, 管廊覆土一般不小于2~3m。本次设计管廊考虑到各市政工程过路管线的敷设要求, 管廊覆土一般按照2.0~2.5m控制, 局部按照实际加深或减少覆土厚度。设计坡度力求同道路坡度一致, 最小坡度0.5%, 最大坡度5.6%。

　　 需要注意的是:由于管廊覆土为2~3m, 为保证管廊和雨水、污水支管标高互不冲突, 要求雨水、污水支管均从管廊上方通过后, 再跌水进入雨水、污水主井中。

　　 (3) 管廊横断面。综合管廊横断面尺寸的确定主要考虑以下几个因素:管道的种类和数量、管道的安全距离、管道敷设维护操作空间、人员通行空间、工程经济性等^[3]。设计将10kV电力管、DN500给水管置于一侧, 通信管、DN300再生水管置于另一侧, 断面尺寸2.7m×2.8m, 见图1。

　　 本工程道路依次穿越万溶江、跳岩河、焦柳铁路、X047县道、联合村深沟, 均通过桥梁的形式穿越, 桥梁段道路纵坡如图3~图5所示。可以看出, 山地城市与平原城市相比, 河道底或深沟底同道路设计标高差较大, 最深处达25m以上。

　　 根据《城市综合管廊工程技术规范》4.2.5条, 道路与铁路或河流的交叉处, 宜采用综合管廊。本工程综合管廊穿越河道提出下穿河道方案、上跨河道方案和管线直埋方案。以穿越万溶江为例, 各方案优缺点见表1。

　　 通过对比, 管廊下穿河道、上跨河道施工难度较大, 造价较高, 不一定适合山地城市。而管线直埋的方式随桥敷设, 优势明显。通过桥梁两侧端井, 可方便管线在廊内、外转换及人员检修进入。随桥直埋管线检修维护只需局部打开桥梁人行道板即可实现。

　　 经同业主及相关市政管线单位充分沟通后确定本次设计支管引出原则。给水管:每隔≤120m的距离, 设置DN150市政消火栓引出管, 每隔≤300m的距离, 设置DN300给水支管;再生水管:每隔200m左右的距离, 预留再生水支管;电力、通信管线:每隔200m左右的距离, 引出电力、通信支管。

　　 对于管廊分支引出, 目前通常有支廊引出和管线直埋引出两种方式。

　　 支廊引出:支廊与主廊形成立体十字交叉口。为满足支廊和直埋排水管道交叉问题, 支廊道一般位于下层, 主廊道位于上层。支廊需同步考虑通风问题, 一般在支廊的端头设置自然进风口。

　　 管线直埋引出:管廊分支引出口处局部加宽、加高, 管线从管廊双侧侧墙出廊, 与预埋的过路套管衔接, 并接至各类管线预留支井内, 供道路两侧地块需求。

　　 两种方式特点见表2。管线直埋引出方式在不更换、不增加套管的情况下, 无需开挖路面, 埋设深度较小, 具有石方开挖量小、工程投资少、施工周期短的优点。在多次征求业主及专家意见后, 本工程采取管线直埋的方式分支引出。需要注意的是, 分支引出管线规模需预留充分, 避免日后翻挖道路;分支引出管线定位及标识应清晰明确, 以避免误挖。

　　 综合管廊交叉口的设置主要需要考虑两条道路综合管廊交叉的问题, 包括管廊和管廊交叉的结构形式以及管线与管线交叉的交汇方式。

　　 交叉口形式、大小、高度由相交管廊内管线数量、尺寸、交互方式决定。一般遵循以下规则: (1) 节点处市政管线多做上跨下穿处理, 并保证管线敷设安装及人员维护操作空间; (2) 规模较大的管廊优先考虑直接通行; (3) 不同形式的舱室之间不联通, 并设置夹层, 夹层设置应保证不同舱室各防火分区的完整性。

　　 交叉口一般有两种处理方式:一为相交管廊在平面展开, 管线从一个平面实现交叉处理 (下称平面交叉) ;二为相交管廊上下双层立体交叉, 管线通过预留连接孔实现衔接 (下称立体交叉) 。

　　 与本工程相交规划管廊有两处, 一处为十字交叉, 另一处为丁字交叉。以十字交叉口为例, 讨论平面交叉和立体交叉的优缺点。

　　 十字交叉口平面交叉方式如图6所示。交叉口采用加宽加高断面的方式为管线提供通道。管线通过分层敷设的方式来满足管线交错、跨越的安装要求。所有缆线在节点顶板下敷设, 给水管线采用倒虹形式敷设于节点地面以下管道夹层内。交叉口处下层管廊最低点应设置集水坑。

　　 十字交叉口立体交叉方式如图7所示。上层管廊采用直线形式, 下层管廊采用倒虹形式下穿直线管廊。管廊交叉处通过爬梯及自动液压井盖相连, 以便于维护人员上下穿越。相交处管廊板面根据需要预留孔洞, 满足管道上下穿越、连接的要求。交叉口处下层管廊最低点须设置集水坑。

　　 两种交叉方式对比见表3。

　　 为便于管线交叉处理及防火分区独立, 综合管廊交叉口采用上下双层的立体交叉结构, 上下层管线通过连通孔沟通。连通孔采用耐火极限达3h以上的防火材料严密封堵。上下层管廊设置1m×1m人孔。人孔上覆耐火极限3h的中间层防火盖板。

　　 综合管廊主体一般采用现浇施工或预制成品拼装施工, 其特点见表4。现浇施工造价较低, 但因基坑支护时间长, 在施工过程中存在一定的安全隐患。预制成品拼装施工造价稍高, 但施工工期较短, 对现状道路影响小, 成品质量有保证, 接头和墙体防水性能好, 内壁光滑。金坪路建设时间节点紧迫, 综合考虑工程施工周期、基坑支护安全、管廊防水性能等影响因素, 综合管廊标准段优先选用预制结构拼装施工。节点部分由于尺寸多样, 从节省模具造价出发, 采用现浇施工。

　　 综合管廊设计, 通常以主体结构设计为重点, 往往忽略后期管道安装问题, 给后期安装工作带来诸多不便。支吊架和管廊的固定方式, 对后期管道的安装极为重要。

　　 综合管廊支吊架和管廊锚固连接方式一般有两类, 一类为管廊结构施工完成后以锚栓形式连接;另一类为管廊结构施工完成前预埋连接件。预埋件有板式预埋、预埋螺套和预埋槽道等形式。

　　 早期综合管廊支架一般是在管廊结构施工完成后, 打锚栓连接^[4]。会带来如下问题:钻孔破坏混凝土结构, 损害混凝土配筋, 影响结构安全;管廊埋在地下, 钻孔可能导致其地下水渗透、裂纹、漏水;钻孔安装时效率低下, 经常发生孔位偏差, 施工质量无法保证;钻孔使廊内粉尘量过大, 不利于工人施工安全。而预埋连接件可避免后打螺栓连接方式带来的问题。

　　 管廊内管道规模按远期规划预留, 为方便后期管道安装, 本次设计采用预埋槽道的形式, 如图8, 后期安装可灵活调节管道支架间距位置。将槽道预先埋置于混凝土结构中, 与混凝土浇筑成一体, 安装附属构件时只需用扳手拧紧, 无现场焊接作业, 无后期混凝土钻孔作业。通过T型螺栓在预埋槽道内的滑动, 实现上下调节, 预埋槽道内带有齿牙结构, 可承受竖向荷载的作用, 且能够承受动态的疲劳荷载。

　　 结合本工程案例, 对山地城市综合管廊相关设计问题进行如下总结:

　　 (1) 关于排水和燃气管道是否入廊, 应因地制宜, 结合工程实际确定, 不可不加分析, 一味机械入廊。

　　 (2) 山地城市综合管廊遇到河道及深沟, 相对高差较大时, 可采用直埋方式随桥敷设, 以降低工程难度及造价。

　　 (3) 管廊分支引出选择直埋套管的形式, 在山地多石方的城市有施工周期短的优势, 但直埋套管应预留充足并标识清晰。

　　 (4) 管廊立体交叉相比平面交叉具有管线交叉处理简单, 相交管廊防火分区独立的优势。

　　 (5) 国家正大力推行节能减排, 预制装配化技术是我国建筑业转型升级的一个契机。建议推广综合管廊预制拼装技术, 改善生产生活条件, 提高施工效率和实体工程质量, 消除安全隐患, 实现市政工程建设标准化。

　　 (6) 建议大力推广可调节成品支吊架, 方便后期管道安装。