0 引言

　　 2016年,地下综合管廊作为一项单独分类出现在全国城市建设统计年鉴中,这表明我国综合管廊建设进入了迅速发展的时期。2015年至今,国家及地方各级发布的一系列政策及标准,推动了综合管廊与地下空间一体化建设的加速发展。

1 我国综合管廊建设现状

1.1 结构类型

　　 根据《城市综合管廊工程技术规范》(GB 50838—2015) ^[1]的规定,管廊工程的结构设计使用年限应为100年。从综合管廊的形式分类上看,一般分为干线综合管廊、支线综合管廊和缆线综合管廊。干线综合管廊一般用于容纳城市的主干线工程管道,通常采用独立分舱的方法建设,一般设置在机动车道、道路绿化带下; 支线管廊通常采用单舱或双舱的建设方式,多用于容纳城市的配给工程管线,一般设置在道路绿化带、人行道以及非机动车道下; 而缆线管廊通常采用浅埋方式,多设置在人行道下方,一般内部空间也较小,主要用于容纳电力电缆和通信电缆等。

　　 截止目前,我国综合管廊的结构类型主要分为现浇混凝土综合管廊以及预制拼装综合管廊两种。现场整体浇筑混凝土的综合管廊一般在施工前就根据结构形式、施工工艺、设备和材料等进行模板以及支架的设计,在模板及支架检验合格后进行混凝土的浇筑; 预制拼装综合管廊一般在工厂内分节段浇筑成型,到现场后采用拼装的工艺成为整体,构件的模板通常采用精加工的钢模板,运输和吊装时,在没有设计要求的情况下,混凝土的强度一般不低于设计强度的75%,预制构件和现浇结构之间以及预制构件之间的连接都必须按照设计的相应要求进行施工。

1.2 管廊工程和投资规模

　　 根据中国城市规划协会2018年底透露的数据:截止2017年底,我国开工的综合管廊长度已经达到4 700km,形成的廊体长度已有2 500多km ^[2]。根据BHI中国拟在建项目网统计:2018年全国拟在建的综合管廊项目共有455个,其中广西、安徽、河南等地的项目数量最多且大多数随周边道路同时建设 ^[3]。基建补短板和装配式建筑的发展均推动了管廊的建设。

　　 除了建设公里数持续增长外,关于管廊的投资总额也不断增加。住建部发布的全国城乡建设统计公报数据显示:2017年和2018年全国地下综合管廊的固定资产投资分别为673.3亿元和619.2亿元,均远远高于2016年的294.7亿元。截止目前,全国分两批共有25个地下综合管廊试点城市,据不完全统计,2018年23个试点城市中(图1),厦门有关综合管廊的投资金额最高,达到74.7亿元,其次是广州,全年投资额为37.5亿元 ^[4,5]。

　　 图1 2018年部分试点城市地下综合管廊投资总额统计  

1.3 政策及标准规范

　　 2015年至今,国务院、住建部等相关部门发布了一系列政策文件,明确了综合管廊的建设目标和整体思路,划定了管廊的建设区域,并提出旧城更新、道路改造、河道治理、地下空间的开发等应根据具体情况因地制宜地统筹地下综合管廊建设 ^[6]。

　　 2017年,住建部与发改委联合发布的《全国城市市政基础设施建设“十三五”规划》中也提出截止2020年城市道路综合管廊配建率力争达到2%,并提出针对城市易涝点和排水管渠可科学合理设置大型排水(雨水)管廊。

　　 除了国家和地方层面发布的一系列相关政策,《城市综合管廊工程技术规范》(GB 50838—2015)、《城市地下综合管廊建设规划技术导则》(建办城函[2019]363号)以及《城市地下综合管廊运行维护及安全技术规范》(GB 1354—2019)共同构建了当下管廊建设的主要标准体系。《城市综合管廊工程技术规范》(GB 50838—2015)对管廊的总体设计、管线设计、附属设计、结构设计、施工和验收方面均提出了具体要求,例如管廊的土建工程设计应当采取以概率理论为基础的极限状态设计方法,以可靠指标来度量结构构件的可靠度; 廊体工程应当按照乙类建筑物进行抗震设计,结构安全等级应当达到一级,同时防水等级标准应当为二级; 预制综合管廊的纵向节段长度要根据节段吊装、运输等施工过程的限制条件来综合确定 ^[1]。

1.4 建设模式

　　 国家及地方政府和管理部门制定的一系列政策表明,综合管廊与地下轨道交通、地下人防、防洪排涝等其他基础设施一体化建设已成为现阶段及未来管廊建设的主要模式。

　　 除政策需求外,与地下空间的一体化设计也是工程建设所面对的实际需求。例如,在实际的工程建设中经常会发生管廊与已建成或已规划的地下空间、轨道交通产生矛盾,解决矛盾的技术难度、成本和风险通常都较大。因此,应当从前期规划入手,统筹考虑地下空间建设的总体布局,减少相互矛盾并降低投资成本。

　　 管廊与人防工程一体化建设或兼顾人防功能的建设尽管目前应用案例较少,但多数省市出台的设计导则中均有所提及。

　　 因此,地下综合管廊与不同基础设施一体化规划建设已成为目前的主要趋势和重要建设模式。

2 综合管廊与其他基础设施一体化合建设的类型及案例

2.1 与轨道交通一体化建设

2.1.1 重点案例

　　 综合管廊和地下轨道交通共建在国内的案例较多。例如,北京万盛南街的地铁7号线东延工程,随区域地铁开发同期建设多条支线管廊,同时对道路的雨污水管道进行升级,综合利用地下空间 ^[7]。四川成都的成洛大道综合管廊工程穿越多个地铁站点和新建高架桥,采用盾构法施工,将燃气入廊并设置在上层。银川沈阳路的综合管廊由于经过阅海湖,因此采用下穿隧道的方式穿越铁路,并与隧道合建,将人行道兼作隧道的逃生通道、投料口和送风口,充分利用地下空间。广州地铁11号线的管廊与地铁进行共建,管廊出地面口充分考虑与地铁车站的附属结构如出入口和风亭进行结合设置,同步施工也提高了设备利用率和施工效率,减少了地面土地的浪费。哈尔滨红旗大道的管廊在地铁的站节点位置采用上穿地下车站合建的方式,而在隧道的区间段则将管廊布置在隧道上方,具有较好的技术经济性。厦门政府则是把管廊的建设在前期融入到地铁建设中,例如在地铁的盾构区间内预留一定空间,待地铁通车后将纳入弱电廊线管廊,但由于空间有限,廊内的舱室较少,并加大了同时抢修的作业难度。

2.1.2 技术要点

　　 当综合管廊与轨道交通整合建设时应当充分考虑两者的建设时序、空间关系及工程建设条件等因素,优先采用合建方案; 采用分建方案时需要明确建设时序和空间关系,并对两者工程的相互影响、结构的保护方案提出相应的管控措施,为后续建设预留实施条件。

　　 在工法的选择上,管廊的工法应当优先考虑轨道交通的工法。例如,当轨道交通采用明挖法时,两者可采用整体式结构,并按照同一基坑进行设计。而当轨道交通采用暗挖法时,管廊则可以充分利用轨道交通暗挖通道等临时工程,或适当加大轨道交通暗挖断面采用整体式结构。除此之外,当两者工程出现交叉的情况时,应当采取措施减小交叉节点结构的不均匀沉降带来的影响 ^[8]。

　　 高压和次高压天然气管道的舱室不能够与轨道交通车站采用整体式结构,而中压、低压天然气管道舱室可以与轨道交通车站采用整体式结构,但是在建设之前应当进行安全评价,并采取必要的安全保障措施。当管廊与轨道交通车站采用整体结构时,应当按照城市轨道交通工程标准确定整体结构的使用年限、结构安全等级、抗震等级、防水等级以及耐久性等相关的结构技术要求,结构的设计荷载应当考虑管廊和城市轨道交通的全部荷载。

2.2 与地下道路一体化建设

2.2.1 重点案例

　　 综合管廊与地下人行通道或者地下交通进行共建的工程案例在现阶段的建设过程中也多次出现。例如,郑州市民公共文化服务区的综合管廊采用了“交通环廊、综合管廊、地下空间开发”的模式进行建设,集成了人行通道、机动车道、综合管廊三位一体的地下公共空间。成都大源商务区管廊共分为两层,整合了与地下环形车道的一体化建设。位于珠海横琴第三通道的综合管廊项目是将管廊与大型隧道进行一体化的设计,将电力、给水和通信三种市政管线入廊,降低工程造价。武汉王家墩商务区将管廊布置在地下隧道的上方,通过设计两个独立的通风系统和防火分区,实现了地下隧道与管廊一体合建的方案。沈阳南北快速干道管廊的工程整体是在下方的隧道基坑内施工,完成管廊与隧道的同步建设。

2.2.2 技术要点

　　 当综合管廊与地下公共人行通道进行一体化建设时,有多种共建方式。例如,当管廊与地下人行通道采用整体式结构方案时,可以使用混凝土结构自防水配合外防水进行; 当采用分离式结构时,两构筑物之间安全净距应满足二者结构之间空间填充方案设计要求。两者的荷载取值、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。当行车道非结构底板时,应当按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)的相关规定执行。在空间受力作用较为明显的区段,应当按照空间结构进行分析。两者合建段的起始点应当设置沉降缝 ^[8]。

　　 在进行横断面方向的受力计算时,如果覆土荷载和纵向有较大变化,结构直接承受建、构筑物等较大局部荷载,或者地基基础有显著差异,沿纵向产生不均匀沉降或者遭受地震作用时,应当进行纵向强度和变形计算。在主体结构和使用期间有不可更换的结构构件时,应根据使用环境类别进行耐久性设计,如果是临时结构可以根据其使用性质和结构特点确定其使用年限。

2.3 与地下商业设施一体化建设

2.3.1 重点案例

　　 综合管廊与地下商业设施一体化建设尽管现阶段的工程案例不是非常普遍,但已建成的北京中关村西区和北京CBD都较为典型。北京中关村西区的综合管廊是将管廊作为载体,将地下空间开发与环形车道融为一体,集中了商业、餐饮、娱乐、地下停车、机动车道、综合管廊为一体的地下综合体。北京CBD核心区的地下空间项目规模大,共分为地下五层,集中了商业中心、交通、管廊、景观以及综合防灾的功能,高度集约利用了地下空间。武汉光谷中心城的地下空间也是集中了商业、地下交通、管廊为一体的地下综合体,该段管廊除了与商业设施分层共建外,还存在多处与地铁相交的节点。

2.3.2 技术要点

　　 在新建的城市核心区、中央商务区等地下空间高强度集中开发的区域,应当在设计阶段结合地下商业实施的三维控制线确定管廊的位置,在条件允许的情况下采用合建方案,并且应加强综合管廊的监控中心、吊装口、送排风口、人员出入口与逃生口和地下商业综合体的统筹与协调。

　　 综合管廊与地下商业设施的结构设计需要根据工程的具体特点和所在地的具体情况,通过技术、经济、工期、环境影响等多方面综合评价论证,从而选择合适的结构形式和施工方式。在两者同期施工的情况下,管廊建议布置在地下商业综合体的外缘。若管廊与新建的地下商业综合体进行一体化建设,可以采用共构或共用的施工场地进行实施; 若管廊与已建地下建筑设施进行一体化建设,需要评价地下空间结构的安全要求,采取保护措施穿越或者避让。

2.4 兼顾人防功能建设

2.4.1 重点案例

　　 浙江、陕西等相关省市在各省颁布的管廊建设指南中明规定,管廊的建设应兼顾地下人防功能,但在已建成或在建项目中兼顾人防的工程案例并不多见。浙江金华的金义都新区管廊是全国首条兼顾人防需求,战时可以作为紧急疏解的通道,也是浙江省目前规模最大的管廊工程,在管廊的主体结构、出入口、投料口等薄弱环节都有针对性地提出了结构构造加筋及其他防护技术,全面提高了其综合防灾抗损能力。广州国际金融城的管廊设计也考虑了纳入人防区,将全区管廊划分为一个防护单元,人防的出入口结合管廊的逃生口、投料口和新风口由地面通往夹层,夹层增加防护密闭门进行垂直封堵,还将所有的通风通道做了防护处理,除此之外,给水管道在入廊和出廊的位置均采用了防护密闭处理 ^[9]。

2.4.2 技术要点

　　 综合管廊与单键式人防的整合设计,以及兼顾人防功能的地下管廊建设,都应符合城市人民防空专项规划的具体要求,做好平站转换,从而在战时能够充分利用廊内的已有设备。当地下基础设施属于人防工程或考虑人民防空设计时,城市综合管廊应与地下基础设施划分为不同的防护单元,防护单元之间做法按照《人民防空地下室设计规范》(GB 50038—2005) ^[10]相关规定执行; 当地下基础设施不属于人防工程或不考虑人民防空设计时,城市综合管廊与地下基础设施连接处,按照防护区内与防护区外分别进行设计。

2.5 与防洪排涝和海绵城市一体化建设

2.5.1 重点案例

　　 管廊建设结合海绵城市的理念属于目前国内较为前沿的研究方向,两者可以各自发挥优势,补齐短板,现阶段国内将两者结合的建设方式多为雨水箱涵或者雨污水管道入廊。云南玉溪红塔大道的综合管廊结合了中心城区排水管网的改建工程,将管廊与雨水箱涵共同施工建设,通过对经济性、合理性、施工难易程度等多方面的综合考虑,最终采用管廊与雨水箱涵紧贴的方式进行廊体断面设计。成都市某段道路下的管廊纳入了雨污水管道,在设计阶段综合考虑技术、运维以及施工费用等因素,最终将雨污水管道以重力流的方式入廊,为了节约断面空间,雨水直接采用管廊的本体结构,污水则采用管道排放,有效减少了廊体空间,并降低了工程费用。

2.5.2 技术要点

　　 在将综合管廊与防洪排涝及海绵设施整合建设时,首先需要将方案通过相应的主管部门审批后才可进入下一阶段。当管廊的建设遇到与防洪排涝及海绵设施交叉时,在条件受限的情况下可以采用斜向穿越,交叉角度不宜小于60°。管廊纵断的竖向标高,在设计阶段需要符合防洪、排涝及海绵设施的竖向标高。整体结构采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,采用分项系数的设计表达方式按承载力极限状态、正常使用极限状态的要求进行计算和验算。在有燃气入廊的情况下,需要单独将燃气设舱,与其他舱室完全隔离。如果廊内有电力舱室,建议舱室预留接口与其他的舱室进行结构区分,预留接口的端部需要设置相应的变形缝,同时要预留止水带。管廊的逃生口、通风口等附属设施也要避开城市排涝规划中划分的易涝区域。燃气舱室的通风口也应当与防洪排涝及海绵城市设施的通风口间隔10m以上。

3 结语

　　 综合管廊与地下其他基础设施进行一体化建设不仅能够充分利用地下空间,而且能够减少地下管线迁改、地面绿化迁移和对道路的破坏,还能够缩短施工工期,降低建造成本,这种一体化的整合建设也是现阶段及未来我国管廊建设的重点模式之一。目前现有的建设案例及研究表明,管廊可以与地下轨道交通、地下道路、地下商业设施、人防工程、防洪排涝及海绵城市设施进行共建。在进行整合建设时,应当合理确定建设时序、系统布局、工程规模及三维控制线,统筹考虑各项设施的平面与竖向协调。可进行同步建设的,要做好提前规划,明确设施的重要节点控制要求,无法同步建设的,应当预留未来建设和发展的空间。