浅谈地下盾构综合管廊的设计要点

发表时间:2021/7/5   来源:《基层建设》2021年第10期   作者:钟雪1 徐管应2
[导读] 摘要:以沈阳市地下综合管廊(南运河段)工程为例,介绍盾构法施工的地下管廊主要设计要点。
        1沈阳地铁集团有限公司前期工作部  辽宁沈阳  110011 2天津市政工程设计研究总院有限公司  天津  300392
        摘要:以沈阳市地下综合管廊(南运河段)工程为例,介绍盾构法施工的地下管廊主要设计要点。其中包含需要重点把握的设计原则、功能性设计要求、管线分舱及消防逃生的合理布置、防火防灾及智能运维管控系统、地面口装饰等。
        关键词:盾构管廊;先盾后井;节点井逃生;防火防灾;智能管控
        1项目概况
        沈阳市地下综合管廊(南运河段)工程全长约12.8公里,穿越沈阳市中心老城区,含给水、中水、天然气、供热、电力、通信管线。工程起点在南运河文体西路北侧绿化带内,终点位于和睦公园南侧。管廊沿砂阳路、文艺路、东滨河路、小河沿路和长安路敷设,途经南湖公园、鲁迅儿童公园、青年公园、万柳塘公园和万泉公园,沿线多处下穿房屋、河道、隧道等重要建构筑物。
        2工法选择
        沈阳市综合管廊(南运河段)工程位于老城区,沿线下穿老旧房屋、河道、桥梁、高压电杆、公路隧道、景观公园,重大市政管线等多处重要建构筑物,从保护城市环境、减少对城市道路和市政管线影响等因素考虑,不具备明挖条件。因此通过多工法比选,为解决管线线位紧张、选线困难等问题,并进一步从工程造价、施工速度和工程风险等因素考虑,本工程确定采用盾构法施工,双线布置,成为全国首条双线单洞盾构管廊。
        受地下管线切改、地面交通导行等前期工程影响,部分区段内明挖节点井未能按计划施工,导致盾构无法正常推进,因此采用“先盾后井”法施工。即先施工节点井基坑围护桩,待盾构掘进拼装管片穿过井位后,再由上而下开挖节点井基坑,随挖随撑并拆除坑内管片,最后进行节点井主体结构浇筑,从而保证盾构的正常推进,保证工期。
        3入廊管线布置
        本工程盾构管廊在两个结构内径为5.4m的圆内,设置天然气舱和热力舱、电力舱和水信舱。入廊管线涵盖:10kV电力电缆24根(设计6排托架)、通信管道24孔(设计4排500mm的托架)、给水管线DN1000一根,中水管线DN1000一根、供热管线DN900两根、天然气管线DN600一根。预留电力电缆托架1排、通信管道托架2排。
        本项目包含左右两条线,每条线的单圆结构内均分为三个舱室,各舱室组合形式如下:
        左线:热力舱、天然气舱及其专用的紧急逃生通道;
        右线:水信舱、电力舱及其专用的紧急逃生通道。
       
        管廊分舱布置图
        4节点井及地面口设置
        为满足管廊的五大功能需求(出支线、吊装、人员出入、逃生、通风、供电),管廊每个舱室应设置人员出入口、逃生口、吊装口、进风口、排风口、管线分支口。因为本综合管廊为老(旧)城区设置,根据现场实地踏勘及地下构筑物风险分析确定的定线,很难满足前述要求的地面开口要求,同时本综合管廊施工工法采用盾构工法,为避免在管片上频繁开口造成综合管廊的结构风险源,同时降低整个管廊的建设造价,管廊沿线共设置29个节点井,间距400~600m,节点井根据场地情况,采用明挖或盖挖法施工。节点井及地面开口设置原则如下:
        (1)人员出入口:设计间距400~600m;
        (2)逃生口:电力舱、天然气舱间距不大于200m,向各自的紧急逃生通道开门,再通过400~600m的节点井地面逃生口至室外;其它舱室不大于400~600m。其中,天然气舱地面逃生口与其它各舱室采用统一出地面。逃生口最小尺寸为1m×1m。
        (3)吊装口:地面总吊装口设计尺寸1600×7000mm,设置间距400~600m。电力舱吊装口设计尺寸为Φ800mm;其它舱室吊装口设计尺寸1600×7000mm。
        (4)通风口:综合管廊采用机械进风、机械排风的通风体系。在节点井(含盾构井、工艺井)布置排风口或进风口,其中天然气舱进、排风口均独立设置。
        (5)管廊检修通道净宽:满足管道、配件的及设备运输要求,最小不小于1.0m。
        (6)管线的分支要求:根据各管线产权单位的规划要求,同时在有条件的节点井,尽量多预留出口。
        5智能管控系统
        作为城市生命线走廊,城市综合管廊容纳的管线种类多样,同时管廊自身使用的动力、照明、通风、排水、消防等设备繁多,使用传统的地下空间管理方式,会产生数据不全、精度差、资料分散、预警及处理滞后等问题。因此,使用现代互联网技术,建设智能运维管控系统平台,进行信息化管理,才能及时发现和处理事故,最大限度地发挥城市地下综合管廊的功效。
        本工程智能运维管控系统包括综合安防监控平台、应急指挥系统、存储系统、大屏显控系统、智能运维系统等。
        管控中心利用光纤专线平台,汇聚所有监控区域内的安防系统,将所需的视频、音频、数据、报警信息进行传输、共享、切换;利用多媒体工作站根据授权进行远程调阅、查询、控制;实现互联、互通、互控,为领导决策、指挥调度、取证和处置公共突发事件提供及时、可靠的监控图像信息。
        6防火防灾
        由于本工程包含天然气管线,为提高管廊安全等级,在燃气舱内设有气体浓度探测器,并采用防爆风机进行独立进、排风。在电力舱及节点井内变电所采用无管网式超细干粉灭火系统。灭火系统具有四种启动方式:报警系统联动自动启动,区域组网联动启动,手动控制启动,系统自身自动启动。设计采用悬挂安装垂直喷射方式和壁挂安装水平喷射方式组合使用,消除防护死角。另外,在管廊及井室内,根据不同的火灾类别和危险等级,均设置有手提式磷酸铵盐灭火器。上述措施确保了在火灾时能有效且迅速的进行扑灭,防止发生二次灾害。
        7地面构筑物装饰
        节点井顶板人员出入口和通风口需露出地面,作为市政基础设施不可或缺的组成部分,其造型设计对于城市整体环境的影响会起到提升或降低的不同效果。如果对地面口仅采用简单的饰面处理,直接建设在城市绿地、人行道、道路隔离带等位置,会造成对城市环境的非积极影响。
        南运河段综合管廊是沈阳城市的干线管廊,而南运河由西向东贯穿沈阳市的主要城区、景观公园、金廊路、小河沿等代表沈阳城市历史、人文、经济和文化的区域。为使地上构筑物与城市环境合理融合,各节点井的地面口根据所处地面周边环境,结合南运河沿线的历史文脉和人文景观、经济发展等区域环境特点,充分利用了材料、造型、结构和灯光等构成元素,通过装饰设计表达出符合地域人文、环境需求的城市公共艺术景观,打造出南运河段管廊地面口的“一处一景一文化”,从而大大提升了沈阳城市的文化新形象。
        8结语
        综上所述,穿越老城区的地下综合管廊适合采用盾构法施工,其具有安全可靠,选线灵活、施工进度快、对城市环境影响小的优点。由于盾构管片为圆形断面,因此设计时需通过合理的分舱布置,充分利用盾构管片内的空间进行布线,同时为管廊的后期运营维护提供便利。
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