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關鍵詞:城市地下綜合管廊;防水;結構物;防水涂料;橡膠止水帶;聚脲
中圖分類號:TU984 文獻標識碼:A
1.地下綜合管廊防水特點
城市地下綜合管廊屬于市政工程,主要結構為鋼筋混凝土結構,開挖支護形式有放坡錨噴以及鋼板樁支護,防水主要采用防水涂料加卷材防水。工程具有使用壽命長、入廊管線多、埋深相對較深、后期維護困難等特點。結合以上工程自身特點,相應對于防水有以下特點:(1)防水材料要根據結構物使用壽命具備相應的使用年限;(2)由于入廊管線存在高壓線等各類管線,出于安全方面考慮,要絕對保證防水的可靠性;(3)由于埋深較深,地下水位往往高于管廊底板高度,防水需要保證全方位無滲點;(4)后期維護困難,防水需遵循“防、排、截、堵”相結合原則,但重點在于防。
2.地下綜合管廊施工注意事項
地下工程后期維護非常困難,因此必須在施工時盡量避免出現漏洞,施工時控制好相關技術要點,按規范施工,做到“防、排、截、堵”相結合,施工時應做好“防、排”工作。地下綜合管廊在防水方面主要有以下幾個重點部位:施工縫、變形縫、對拉螺栓、防水涂料、防水卷材、交叉節點的防水處理。
施工縫位于一、二次澆筑結合部位,一般位于底板以上30cm~50cm之間,主要防水措施為鋼板止水帶。首先要保證鋼板止水帶符合技術要求,兩邊都有V字形折角,寬度符合相關規范要求,在施工時嚴格控制止水鋼板中心線位置因與上下兩個結構分割線重合,鋼板止水帶搭接寬度2cm以上,搭接部位必須滿焊,且注意不得因為焊接出現對穿洞。施工縫位置,為保證兩個部分完整結合,需要在下部結構完成后進行鑿毛,二次結構施工時先用高標號砂漿澆筑,后期方可用同等級混凝土澆筑。
變形縫位于兩段結構物中間,主要采用邊止水帶進行防水,需注意鋼邊止水帶安裝位置,中心應于變形縫中心線相重合,不得出現偏移現象。特別需要注意的鋼邊止水帶的連接,一般連接橡膠部分采取熱焊,兩側鋼邊采用鉚釘錨固的方法,也可以采用成品環狀鋼邊止水帶。一般情況下禁止使用冷粘法,冷粘法不能保證橡膠連接強度。一條變形縫只允許有一處焊接點,且焊接點應盡量處于管廊上方。變形縫處縫隙采用雙組分硫化物密封膏進行填充,底部采用遇水膨脹止水條。施做時,應按要求進行調配密封膏,且保證填充密實,遇水膨脹止水條嚴禁施做前遇水,失效后的遇水膨脹止水條嚴禁使用。
對拉螺栓是為防止內外模板變形而設置的,要求對拉螺栓具有止水功能,因此對拉螺栓中間設有止水墊片,止水墊片為5×5cm正方形。止水螺栓制作過程中要保證止水墊片與對拉螺栓緊密結合,不允許出現漏洞。后期處理外露部分對拉螺栓時需要注意,嚴禁用錘子擊打,必須用切割機切除,切除后表面涂上防水砂漿。
防水涂料必須均勻噴涂,噴涂用量為0.4kg/m2,施工前,應清除表面浮漿、油污,用清水沖洗干凈。施工防水層前檢查混凝土外觀,應確保墻面無露筋、暴牙等現象,否則應采用機械打磨予以清除,有較大坑洼處采用環氧砂漿先修補填平,以確保基面的整體平整度。防水涂料施工必須保證均勻布置,不能出現漏涂現象。防水卷材施工基層表面應堅固、平整、干燥、干凈、無灰塵、油污,無起灰、起砂、無浮漿。轉角處應做成50mm×50mm的坡角或r≥50mm的圓弧。涂刷基層處理劑:在合格基層上均勻涂刷基層處理劑,涂刷前應將處理劑充分攪拌,涂刷時應厚薄均勻,不漏底、不堆積,遵循先高后低,先立面后平面的原則。當涂刷的基層處理劑干燥時即可施工。滾鋪自粘膠膜防水卷材:在非固化橡膠瀝青防水涂料在基層上涂刷完成后,立即滾鋪自粘膠膜防水卷材,滾鋪時輕刮卷材表面,排出內部空氣,使卷材與液體橡膠牢固的粘接在一起。自粘膠膜防水卷材搭接寬度為80mm,搭接邊應用壓輪滾壓嚴密。穿墻螺栓:穿螺栓應進行抹灰處理,并涂刷非固化橡膠瀝青防水涂料,然后用自粘膠膜防水卷材進行包裹,密封嚴密。預留翻邊為地下結構防水重點處理部位,也是地下室滲漏最易出現的部位,若處理不當將造成嚴重滲漏危害。卷材收口用金屬壓條和鋼釘固定,再用密封膏密封。卷材收頭應高于±500mm。防水施工完成后,須進行全面自檢,及時修補破損部位。防水層隱蔽前應進行通過自檢、專檢、交檢在現場進行檢查驗收,并指導修補破損位置,待合格后方可隱蔽防水層。陰陽角附加層做法如下,附加層總寬度為500mm,每側250mm。結構物外墻鋪貼及頂部防水甩茬做法,圖集要求為150mm,考慮到接頭錯開,確定甩茬長度為500mm。必須涂刷油性基層處理劑,且基層處理劑完全干燥后方能涂刮非固化橡膠瀝青防水涂料。非固化橡膠瀝青防水涂料熔化成液體狀態和規定的熱用溫度時才能進行施工作業。刮涂非固化橡膠瀝青防水涂料的同時滾鋪自粘膠膜防水卷材,注意卷材搭接邊的粘接效果。
3.對于地下綜合管廊防水的一些看法
目前地下綜合管廊主要為現澆,但是未來的發展方向必定為預制,預制結構將對管廊防水帶來新的挑戰。一方面預制結構對于橡膠的使用年限方面要求更加苛刻,且對變形縫如何設置止水帶有了更高要求。普通現澆結構設置一道橡膠止水帶,對于橡膠損壞后的防水將無能為力,如果采取預制結構,可以考慮在變形縫位置設置兩道可活動止水帶,如發生損壞可進行更換,如果最終成型將會解決一系列地下防水難題。另一方面,要著重于材料研究,解決材料自身瓶頸問題,特別是橡膠老化問題,是否可以用新型材料去替代橡膠,成為我們以后重點思考問題。另一方面,目前大多數地下結構采用卷材防水,但是卷材防水缺陷很多,一方面卷材壽命有限,另一方面出現漏水點極難判斷漏水位置,因為水在卷材內部會流動,三是目前我國施工隊伍素質參差不齊,防水施工往往達不到規范要求,不可避免出現部分漏水現象。為了改善卷材防水缺陷,很多機構開始著眼于高性能的防水涂料,比較有代表性的是一種聚脲的防水涂料,聚脲是由異氰酸酯組分與氨基化合物組分反應生成的一種彈性體物質。分為純聚脲和半聚脲,他們的性能都是不一樣的,聚脲的最基本的特性就是防腐、防水、耐磨等聚脲是由半預聚體、端氨基聚醚、胺擴鏈劑等原料現場噴涂而成。它疏水性即強,對環境濕度不敏感,甚至可以在水(或者冰)上噴涂成膜,在極端惡劣的環境條件下可正常施工,表現特別突出。聚脲的出現,完全打破了傳統的防腐和防護觀念,為材料保護行業樹立了一個更高的標準。聚脲涂層柔韌有余、剛性十足、色彩豐富,它致密、連續、無接縫,完全隔絕空氣中水分和氧氣的滲入,防腐和防護性能無與倫比。它同時具有耐磨、防水、抗沖擊、抗疲勞、耐老化、耐高溫、耐核輻射等多種功能,因此應用領域十分廣泛。地下綜合管廊為百年工程,防水方面一味采用存在諸多問題的舊設計將會產生嚴重后果,應當與時俱進采取新的方法來突破瓶頸。應加快各種防水材料開發,降低新型材料成本。
結語
總之,管廊是百年工程,是造福子孫的良心工程,要干好管廊關鍵是做好防水,在施工工藝以及設計、材料方面目前需要改進很多,對于新興材料必須用于嘗試,突破常規,才能取得飛躍性成功。
參考文獻
[關鍵詞]綜合管廊;土地資源;財政支持
中圖分類號:TU990.3 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)04-0238-01
現如今,我國經濟發展迅速,現代化進程也不斷加快,為了更好地規劃管理城市,我國開始在全國推廣市政綜合管廊建設。市政綜合管廊能夠將各類市政管線綜合起來,統一進行管理,這種建設方案能夠減少城市道路的重復開挖,避免資源的浪費和環境的污染,提高管線管理及資源利用的效率,為以后的發展預留地下空間。
我國政府也正是因為看到這點優勢,越來越重視推廣綜合管廊,現在已經投入大量財力和精力來建設市政綜合管廊,發改委、財政部等都下發了各類文件來支持綜合管廊的建設。但由于建設時間過短,缺乏經驗,不能清楚地認識這個建設項目,所以在實際實施過程中出現了一些問題,例如體制不完善,計劃不準確等,本文為了更好地進行市政綜合管廊建設,積極分析了我國市政綜合管廊建設中存在的主要問題,并結合實際提出相應對策。
1.市政綜合管廊建設概況
1.1 發展歷程
我國綜合管廊發展歷史較短,主要是開始于上個世紀九十年代,最主要的成就是在上海浦東新區建設了第一條規模較大城市地下綜合管廊,而此時俄羅斯、日本等國家的綜合管廊的發展到了一定規模,并積累了大量的理論與實踐經驗。政府在意識到綜合管廊建設的必要性之后,開始采取了相應措施。2015年8月10日,我國公布了《國務院辦公廳關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》,提出了一些關于建設綜合管廊的目標。
1.2 概念
每個城市每一天都有很多工程在運行,工程的實施也就意味著各種管線的出現,而綜合管廊就在這時發揮了它的作用,作為市政公共基礎建設項目,它能將市政工程的管線集中起來進行統一管理,為城市的高效運行奠定基礎,最終實現市政管線的統一規劃和綜合設計。
1.3 綜合管建設益處
我國通過上海、蘇州等地區試點推行發現市政綜合管廊建設能給城市的發展帶來許多益處。首先,一旦管線出現了損壞,工作人員就能直接通過綜合管廊來進行維修,不需要再重新開挖道路,避免資源的浪費,也避免了對市民生活造成的種種不便。其次,大部分管道都被安置在地下,如果失去了綜合管廊的保護,管線就會和土地和地下水直接接觸,時間一長,管線容易被腐蝕或者被其他物質損害,降低管線使用壽命。
綜合管廊建設還有一個顯著的優勢就是節約土地資源。因為傳統的管線埋設要求管線和管線之間必須保持一定的距離,這就造成了管線之間有許多空隙,浪費土地資源,而通過綜合管廊這種集中埋設的方式,土地資源被充分地利用了起來。盡管綜合管廊建設有很多優勢,但事實上,目前我國市政綜合管廊推廣情況不是很理想,要想加快步伐,沖破阻礙還需要找出有針對性的方法來解決現有矛盾。
2.建設市政綜合管廊中存在的問題
2.1 法律法規不完善
由于我國市政綜合管廊發展時間較短,所以相應的法律法規也不是很完善,在考慮城市規劃或者城市基礎設施建設的時候也時常忽略綜合管廊的建設發展。表面上看,我國在法律層面對綜合管道的發展有一定的進步,《城市綜合管廊工程技術規范》(GB50838-2015)、《城市工程管線綜合規劃規范》( GB50289-98)和《電力工程電纜設計規范》(GB50217-94)等都規范了綜合管廊的建設,但這并不意味著綜合管廊的實際實施情況就完全符合技術規范。經過調查,我們發現,許多城市執行力度差,實際施工情況往往和技術要求有或多或少的偏差,更嚴重的是許多普通城市不重視綜合管廊建設,沒有意識到其重要性,偏差的原因除了技術水平實在不能達到一定高度以外,也包括城市建設者忽視綜合管廊建設,沒有嚴格按照法規條文來建設市政綜合管廊這個因素,政策往往不能落實到位使市政綜合管廊建設進度停滯不前。
2.2 初期投入成本大
雖然市政綜合管廊建設具有種種益處,但在其實施前期需要大量錢財來支撐,初期投入成本太高也使得一些中小型城市沒有實力來推進綜合管廊建設。挖掘隧道和鋪設管線都是一筆不小的費用,在初期建設就要投入如此大的一筆費用會讓許多缺乏國家財政支持的小城市從一開始就缺乏市政綜合管廊建設的前期條件。
2.3 技術水平不到位,材料選擇失誤
首先,綜合管廊的設計需要一定的技術支撐,因為初期設計時需要統籌考慮整個城市的工程系統,將各種管線集中在一起,同時還要考慮新舊工程系統之間的聯系,有的新分支也需要和原來的路線進行對接,將原來的管線改建到新的綜合管廊中難度頗大,種種需要考慮的因素夾雜在一起,無意間就提升了技術難度,而中小型城市沒有相應技術人才,就很難完成整體設計。
3.解決市政綜合管廊建設問題的對策建議
3.1 提高工作人員技術水平
有關部門應重視提高設計人員的專業素質,進行組織培訓,給他們提供一定的學習平臺。設計人員在設計時要注意考慮問題的全面性,包括所選擇的材料、新舊管道的聯系、區域的擴充等都需要仔細思量。
3.2 綜合管廊重要性普及
一個城市的態度就能反映出這個城市建設者的態度,一個城市對綜合管廊概念的茫然就能反映出這個城市建設者對綜合管廊建設的忽視。所以要想推進市政綜合管廊的建設,最主要的還是讓所有城市管理者意識到綜合管廊建設的重要性,讓他們多加關注最新出臺的相關的法律法規和政策,普及市政綜合管廊的概念意義,讓城市管理者清楚知道綜合管廊的設計及建設方法。同時,國家也要注意政策的落實情況,積極督促各級城市綜合管廊建設進度。
3.3 國家財政支持
由于初期投入過大致使中小城市難以推進建設,國家應該在最初階段加大財政在綜合管廊方面的投入來增加城市的資金預算。為了提高資金利用率,可以先在部分城市進行試點,等到情況穩定并摸索到一定經驗的時候就可以繼續推廣了。
3.4 加強綜合管廊管理力度
我國綜合管廊建設的責任分擔制度不完善,不同的管道建設歸屬于不同的機構來進行管理,這就增加管理的難度。當管道建設出現問題時,無法問責到具體部門,沒有部門來承擔責任自然也提不出完備的解決方案。除此之外,利益糾紛也是建設過程中經常出現的問題。要想解決這些問題,加強綜合管廊的管理力度,就需要設立出獨立的機構來專門管理工程建設,這個機構需要負責制定準確的責任分配制度,承擔綜合管廊的維護和管理工作,并且根據規章制度及時協調利益就糾紛,給綜合管廊的正常運營提供保障。
4.結束語
市政綜合管廊建設能提高城市土地資源利用率,延長管線的使用壽命,雖然短期之內需要投入一筆較大的資金,但是經過長期發展能得到相應回報。只有解決了以上出現的問題,綜合管廊的建設才能真正步入正軌,并推動城市現代化進程。
參考文獻
Abstract: Utility tunnel with its intensive features, is the main trend of China's sustainable development and is one of the hallmarks of modern infrastructure. The utility tunnel currently has low level of development, and the implementation has been affected by a variety of factors. From the angle of its development, this article analyzed the relevant technology, economy, policy, and summarized the affecting factors of utility tunnel development in China. It used DEMATEL model to analyze the relationship between these factors, found out the key factors, and made recommendations, hopping to provide ideas for the promotion of the utility tunnel.
關鍵詞:綜合管廊;關鍵影響因素;DEMATEL模型
Key words: utility tunnel;key factors;DEMATEL model
中圖分類號:TU990.3 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2016)18-0222-03
0 引言
地下綜合管廊是指配置有多種管線的地下隧道,從而構成具有整體性的市政管線系統;換而言之,也就是把城市的給水、排水、燃氣、熱力、電力、通信等各種管線集于一體,形成集約化設置、規范化管理的現代化市政基礎設施[1]。
回顧國外發達城市的建設歷史,自從1832年巴黎創造性地把煤氣管、通訊電纜等布置進以排水為主的管道中,地下綜合管廊便以其可持續發展的巨大優越性,受到發達國家的青睞,并逐步得到推廣。然而,我國自從1958年在北京天安門廣場建設第一條綜合管廊后,直到1994年底上海浦東新區綜合管廊,這才建成了第一條我國初具規模的綜合管廊[2]。然而,20多年來,我國的綜合管廊建設一直沒有取得較大的進步,綜合管廊的建設無論是長度還是密度,都與國外有一定差距。
隨著城市現代化建設的推進,地下空間資源越發重要,綜合管廊的優越性也逐漸凸顯,各方對于綜合管廊的建設也越發重視。2013年以來,國務院加大了對市政管廊的推廣力度,下發了多項指導意見,從試點起步,逐步發展到明確規定應劃定建設區域,同步建設地下綜合管廊。
關于綜合管廊在我國推廣的影響因素,很多學者進行了探討。
邱端陽等[3]以廣州大學城綜合管廊實例為背景,從壟斷機關、法律的缺失、各方協調困難提出制約我國綜合管廊廣泛推行的影響因素。何培根[4]則從法律、機構、融資、管理、技術5方面對阻礙我國綜合管廊發展因素進行了分析。徐秉章[5]除了法律、政策、技術方面因素外,他還認為投資主體不明確也是重要因素之一。施衛紅[6]則僅從體制機制和資金兩個方面概括了綜合管廊推廣困難的原因,同時以發達國家為例,提出發展建議。
更多的學者把重點放在某一方面。桂小琴等[7]從政府角度出發,他們認為我國綜合管廊建設的難點主要集中在管廊建設資金需求量大而市政建設費用投入不夠,并提出融資激勵機制。李平等[8]闡述國內外發展趨勢和現狀,并首先提出專業化管理建設隊伍的缺乏也是阻礙綜合管廊發展的因素之一。梁薦等[9]將問題重點放在了規劃方面,以“無大規劃、小規劃隨意改線”概括出我國綜合管廊缺乏科學規劃的現狀。于晨龍等[10]通過比較中外綜合管廊的建設實例,提出合適的管理模式在綜合管廊發展中的重要性。邱端陽等[11]通過分析國內外已建設綜合管廊的經驗,認為現有的投資運營模式已經不能適應不斷發展的綜合管廊建設運營管理的需求。王貝貝等[12]認為,各方存在著諸多的矛盾,政府部門和管線部門之間的利益訴求不一樣,這是制約綜合管廊發展的重要因素。
綜上所述,關于綜合管廊在我國推廣的影響因素的分析還是不夠全面、透徹的。首先,研究范圍較小,沒有多全面地進行分析。其次,研究不夠深入,缺少以定性與定量相結合的方法對影響因素進行分析。
1 影響因素的確定與分析
通過整理大量學者的研究,來確定關于綜合管廊在我國推廣的影響因素,結果由表1可知。
由表1可知,關于綜合管廊在我國推廣的影響因素,學者的研究是不夠全面的。例如譚春曉[13]從財力方面、管理體制方面討論了影響綜合管廊發展因素,但是忽略了缺乏相應的城市規劃、設計保守、現有的政策吸引力不足等方面對綜合管廊發展的影響。為了能夠全面了解影響綜合管廊在我國發展的因素,現對統計出的影響因素進行分析并歸類。
綜合管廊的推廣是比較復雜的,需要多方面的分析。因此,本文從多角度探討,全面地對綜合管廊在我國推廣的影響因素進行分析。
1.1 技術因素
技術對綜合管廊的建設是至關重要的。而目前我國綜合管廊建設技術水平較低,且在技術上沒有形成完整的產業鏈,更缺乏具有指導意義的技術規范,致使設計保守。此外,缺乏專業化的管理建設隊伍,使得建設效率低下,使綜合管廊的發展受到很大程度上的制約。
1.2 經濟因素
借鑒發達國家成功推行綜合管廊的經驗可知,強有力的資本支持是綜合管廊順利推行必不可少的條件。然而,在我國目前基礎建設資金日趨緊張的情況下,綜合管廊的融資渠道相對單一,社會資本支持力度不夠。因此,這對我國綜合管廊的發展有較大的影響。
1.3 政策因素
為推進綜合管廊的發展,2013年以來,國務院加大了對綜合管廊的推進進度,了多項政策,但仍存在一些政策上的問題,例如缺乏相應的法律法規保障體系、缺乏配套的經濟技術政策支持等使得綜合管廊發展過程中缺少推力。
通過以上分析,將影響因素進行歸類統計,綜合管廊在我國推廣影響因素指標,如表2所示。
2 關鍵影響因素分析
DEMATEL方法及實施過程:DEMATEL方法通過研究系統各因素之間的邏輯關系,構建直接影響矩陣,并對矩陣進行一系列運算,得出各個指標,從而確定各影響因素之間的因果關系和在系統中的重要程度[14-16],找出關鍵影響因素。
針對上述14個因素設計調研問卷,采取等級打分制,分為5級:0為Fi對Fj沒有影響,1為Fi對Fj低影響,2為Fi對Fj中影響,3為Fi對Fj高影響,4為Fi對Fj極高影響。調查問卷發放350份,收回312份,有效問卷305份,回收率87.14%,回收問卷的有效率100%。評分經過算術平均后,構建出直接影響矩陣X(X=[xij]n×n)。
計算規范化直接影響系數,得到規范化直接影響矩陣G(G=[gij]n×n)和綜合影響矩陣T(T=[tij]n×n)。
其中,中心度mi用來衡量因素在系統中的作用大小,原因度ni是用來衡量系統中其他因素受某個因素影響程度大小,原因度大于零,表明在綜合管廊在我國推廣的影響因素中,該因素對其他因素產生作用,是原因性因素;原因度小于零,表明在綜合管廊在我國推廣的影響因素中,該因素受到其他因素影響,是結果性因素。
計算結果由表3可知。
對表3分析可知:
①影響度與被影響度方面。影響度:缺乏相應的法律法規保障體系影響度最大,其次是現有的政策吸引力不足,再然后是管理協調機制尚不健全。被影響度:投融資渠道相對單一被影響度最大,其次是各方投資動力不足和費用攤銷不明。
②中心度和原因度方面。其中的關鍵影響因素主要有:各方投資動力不足、其次是投融資渠道相對單一、投資成本相對較高、缺乏相應的法律法規保障體系。
3 促進綜合管廊發展的建議
針對上述分析結果,提出以下幾點建議:
3.1 健全相關法律法規
相關法律政策文件的出臺對推動綜合管廊的發展具有顯著的推動作用。目前,由于相關法律法規的缺乏,使得權利與責任難以區分,往往依靠行政手段來解決。同時,由于行政手段的特殊性也很難保證投資者的權益,沉重打擊了資本市場的投資興趣。
3.2 逐步建立相適應的技術規范
目前,我國缺乏專門針對綜合管廊的技術規范,這也使得綜合管廊的建設效率、建設質量難以保證,更加劇綜合管廊的投資成本。因此必須從國內已建成的綜合管廊項目中吸取經驗,再結合發達國家積累的經驗,編制出符合我國國情的技術規范。
3.3 建立多元化融資運營機制
由于綜合管廊建設成本較高,而且其后續的運營維修也是一大難題,就勢必建立一個以政府部門為主導,同時引入社會資本的多元化融資運營機制。這不僅大大緩解了政府部門的資金壓力,還可以引導社會資本參與基礎設施的建設,使社會資本迸發新的活力。
4 結語
在我國地下空間日趨緊張的背景下,綜合管廊以其可持續發展的巨大優勢值得大力推廣,而我國還處在綜合管廊發展初級階段。本文借助DEMATEL方法從多方面分析了綜合管廊在我國推廣影響因素,通過分析得出我國對綜合管廊的推行缺乏相關法律法規保障體系、管理協調機制尚不健全、投融資渠道相對單一、缺乏具有指導意義的技術規范是影響綜合管廊在我國推廣關鍵影響因素,并根據分析結果提出建議,為我國綜合管廊的推廣提供科學的決策。
參考文獻:
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關鍵詞:綜合管廊;案例;規劃
引言
目前國內越來越多城市都開始嘗試綜合管廊的建設試驗和規劃,但把綜合管廊看做一項城市基礎性設施,對其進行專項規劃和論證研究的城市還是比較少的,考慮到綜合管廊建設發展勢在必行,為了避免綜合管廊建設的無序和投資浪費,對城市綜合管廊進行專項規劃也已顯得十分迫切和重要。因此各級政府應開始提高意識,充分重視綜合管廊的建設發展,把它作為一項城市重要的市政基礎設施來對待,2011 年福建省住建廳出臺的 《福建省城市綜合管廊建設指南》明確提出“管廊專項規劃是城市規劃的一部分,是城市管線綜合規劃、地下空間開發利用規劃的重要內容。管廊專項規劃的編制應當符合本市城市總體規劃,堅持因地制宜、遠近兼顧、統一規劃、分期實施的原則。”
一、國內外案例
綜合管廊于十九世紀發源于歐洲,最早是在圓形排水管道內裝設自來水、通訊等管道。在國內起步相對較晚。1958年北京在天安門廣場敷設了一條長1076米的綜合管溝,1977年配合“紀念堂”施工,又敷設了一條長500米的綜合管溝。此外,大同市自1979年開始,在九座新建的道路交叉口都敷設了綜合管廊。
1國外案例
為了改善城市環境,法國巴黎市1833年開始規劃市區下水道系統網絡,至今巴黎市區及郊區的綜合管溝總長已達2100公里;英國于1861年在倫敦市區內開始建設綜合管溝,收容管線包括燃氣管、自來水管、污水管、以及電力電信管線,至今倫敦市區已有22條綜合管溝;為了避免道路反復開挖,前東德于1964年開始建設綜合管溝,到1970年共完成15公里以上的綜合管溝,并開始運營及擬定全國推廣綜合管溝網絡系統計劃;美國自1960年代起開始綜合管廊的研究。1971年開始建設綜合管廊,并針對美國獨特的城市型態,評估其可行性。較具代表性的綜合管廊為紐約市從束河下穿越并連接Astoria和Hell Gate Generatio Plants的隧道(Consolidated Edison Tunnel)。該隧道長約1554m,高約6~7m,收容有345kV輸配電力纜線、電信纜線、污水管和自來水管;為了避免經常開挖道路影響交通,日本1926年開始建設綜合管溝。后頒布“綜合管溝特別措施法”至2001年,已建成超過600公里的綜合管溝。
2國內案例
1中關村西區
中關村西區綜合管廊采用以地下綜合管廊+地下空間開發+地下機動車環行隧道三位一體形成地下綜合構筑物的模式。
中關村西區地下綜合管廊分為三層,其地下一層為環形行車隧道,全長1500m,凈寬7.2m,凈高3.2m,設計為單向兩車道,允許小型汽車行駛,其主通道與周圍市政主干道相連,并通過分支連接通道與各地塊的地下車庫相連。
地下二層為市政管道支管管廊及地下空間開發層。這一層設置了機動車分支連通道,將地下一層環形車道的車輛,引至各地塊的地下二層車庫;同時設置了22處市政管道支管廊,將設置在地下三層的市政總管的支戶線引至各地塊的設備用房。在剩余的空間部分,當周圍地塊用于商業開發時,此部分空間就設計為商業開發;當周圍地塊是地下車庫時,此部分空間就設計為地下車庫。此外該部分空間凈高為4.5m,一方面能夠滿足商業空間要求,另一方面又能夠滿足雙層停車庫的要求。
地下三層為市政主管管廊層,主管廊全長1900m,標準段斷面凈尺寸為12.7m×2.2m,距地面約14m,共分五艙。將電力、電信、給水(DN600mm)、再生水(DN300 mm)、天然氣(DN400mm)、熱力(后期敷設)、冷凍水(后期敷設)管線敷設其中,并在中關村大街、北四環與周圍市政主干線相連。
2上海
1994年,上海市規劃建設了大陸地區第一條真正現代意義上的地下綜合管廊―浦東新區張楊路綜合管廊,收容了燃氣、通信、給水、電力等管線。2006 年底,上海的嘉定安亭新鎮地區也建成了全長 7.5 km的地下管線綜合管廊。
2010年,世界博覽會在上海召開,上海市在世博園區建設中,重點推廣建設了地下綜合管廊,建設長度約6.6km,入艙管線為電力、通訊、給水。
4廣州
廣州大學城位于廣州市東南部的番禺小谷圍島及其南岸地區,西鄰洛溪島、北鄰生物島、東鄰長洲島,規劃范圍43.3km2。
2003 年底,廣州大學城開發建設中,在其中環路的中央隔離綠化帶下,建成了全長約17.9km、寬為7 m、高為2. 8 m、主要結構布置分為3艙的綜合管廊。其中收納了供電、供水、供冷、電訊、有線電視5種管線,并預留部分管孔空間以備將來發展所需。
通過對國內外各地區建設、管理形式的匯總,只有少量局部地區綜合管廊結合城市地下大型排水通道建設,埋設較深,后期各國建設的綜合管廊一般只敷設壓力流管道、電力電纜、通訊電纜等,規劃布局主要結合在新建道路或區域,結合地下空間利用及城市重要管道的實施建設綜合管廊,多數布設于城市主干道、城市重要區域,例如商業區、金融區。
二、案例介紹
1 案例背景
泉州市地處福建東南沿海,是國務院首批公布的 24 個歷史文化名城之一, 海峽西岸經濟區中心城市之一,也是現代化工貿港口城市。2011 年,根據福建省人民政府辦公廳 1 月 6 日的工作通知,在 2011 年城建戰役重點任務中,明確在福州、廈門、泉州市開展綜合管廊建設。《泉州市中心城區綜合管廊布局規劃》即在這種情況下組織編制完成的。
2 北峰組團綜合管廊布局規劃
北峰片區規劃定位為泉州市重要的綜合交通樞紐、發展文化、旅游業的生態新城。片區現狀人口規模為 7. 8 萬人,規劃人口規模為 11. 1 萬人。北峰組團在 “組團式”規劃結構基礎上,形成 “兩軸、三帶、七功能區”的規劃結構。組團內建有泉州高鐵交通樞紐站、江濱水廠、泉三水廠等城市重要市政基礎設施.
2.1選線策略
2.1.1入廊管線種類分析
城市綜合管廊主要分成如下幾種類型。
⑴干線綜合管廊:一般設置于機動車道或道路中央下方,主要連接原站(如自來水廠、 發電廠等)與干支線綜合管廊。一般不直接服務于沿線地區。
⑵干支線綜合管廊:一般設置于較寬的城市道路下方,介于干線綜合管廊和支線綜合管廊的特點之間,它既能克服干線管廊不宜設置接口的問題,同時又可避免支線管廊多處接口的問題。
⑶支線綜合管廊:主要用于將各種供給從干線綜合管廊分配、輸送至各直接用戶。其一般設置在道路的兩旁,容納直接服務于沿線地區的各種管線。
⑷纜線綜合管廊:主要負責將市區架空的電力、通信、廣播電視、道路照明等電纜容納至埋地的管道中。
結合規劃區內市政規劃、控規、電力十二五規劃等相關規劃,根據以上四個層次,分別從電力走廊( 110 kV 與 220 kV )、原水管道、市政給水、軌道交通和高強度開發地塊四個方面,結合重要基礎設施布點,進行規劃管廊的選線和確定。
2.1.2 片區管廊規劃布局研究
⑴干線綜合管廊規劃分析
連接原站的干線管廊主要考慮 500 kV 及220 kV 變電站超高壓或高壓進線。另外原水管道是連接城市水廠與水源地間的供水通道,是維系整個城市供水系統正常運作的重要一環,作為城市生命線管道之一,規劃也考慮整合其進入綜合管廊內。
北峰組團內規劃220 kV 電力通道為:500 kV晉北變至220 kV 螺陽變高壓走廊;500 kV 大園變、500 kV 晉北變及220 kV 江南變至 220 kV 井山變高壓走廊。組團規劃原水管道主要是泉南水廠原水供水管道,根據規劃區內路網的分布情況,將該原水管道納入 307 省道干線綜合管廊內。 經綜合分析,區域內干線綜合管廊的線路規劃布置在豐州路、豐州大道、 經四路與省道 307 上。
⑵干支線綜合管廊規劃分析
結合上述對干支線綜合管廊的分類,規劃考慮對 110 kV 電力走廊、供水主干管、地下管線復雜市政道路進行管廊建設適應性分析。110 kV 電力走廊一般為變電所之間點對點連接的通道,且需要對周邊地塊分流 10 kV 出線,適宜作為干支線綜合管廊進行規劃整合。同時市政給水干管主要是承擔水廠出水干管向其服務區域內各用水點的給水支管進行配水或承擔跨區域轉輸供水的主要通道,因此對規劃區內管徑不小于 DN800 以上市政給水管道的線路也作為干支線綜合管廊進行規劃整合。另外結合組團市政管線綜合規劃等有關規劃資料,對各片區內給水管道(規劃管徑不小于 DN300)、電力管道(規劃電纜孔數不少于 12孔)或電信管道(規劃電纜孔數不少于 12 孔)等規格以上的市政管線分布集中的通道進行梳理分析,作為干支線綜合管廊的比選線路。根據分析,組團內滿足上述要求的市政道路有站前東西路、豐州路、307 省道、豐州西路、豐州大道、經四路和站前南北路等。
經整合分析后,組團內干支線綜合管廊的規劃線路分布在豐州路、豐州大道、經四路、站前南北路與省道 307上。
⑶支線綜合管廊規劃分析
支線綜合管廊主要一般選擇人流密集、交通繁忙的商務區、服務管理中心等區域與地下空間開發區域內規劃支線管廊。支線綜合管廊整合對象主要為服務于各片區內的各種管線工程。北峰組團規劃定位為泉州市重要的綜合交通樞紐、發展文化、旅游業的生態新城。支線綜合管廊規劃建設選擇在人流密集、交通繁忙和建設投資大的商務區,主要是以泉州高鐵車站為依托,建設成泉州火車站的高鐵站前商務區,并成為重要的城市門戶區。主要承擔商業金融、商務辦公、文化娛樂、少量居住等功能。
⑷線纜綜合管廊規劃分析
線纜綜合管廊主要負責將市區架空的電力、通信、廣播電視、道路照明等電纜容納至埋地的管道中。結合各組團市政綜合管線規劃情況,重點針對路幅斷面寬度 50 m 以上新建或改建道路(規范要求 50 m 以上道路應雙側布管)同步敷設纜線管廊。在建道路(規范要求 50 m 以上道路應雙側布管)同步敷設纜線管廊。
2.3綜合管廊布局規劃原則研究
根據北峰片區綜合管廊布局規劃論證研究情況,本文提出管廊布局的原則如下:
⑴應盡量選擇土地開發強度大、交通量大、地下管線復雜、人口密集及地下空間規劃利用前景較好的新建城區進行安排,并且考慮到方便今后建設管理和維護,應優先考慮選擇土地價值、城市化水平及地下空間利用程度較高的大型城建項目(如總部經濟區)同步進行開發建設。
⑵城市綜合管廊工程隸屬于城市地下空間開發利用的一部分。城市地下空間建設涉及城市公建、市政設施等多種不同性質和類別的地下建設項目,如果不進行統籌規劃,并與地面建筑進行有序的立體開發,對城市地下空間資源的浪費不可估量,同時對地面建筑的安全也將構成威脅。因此,我局建議盡快啟動市域范圍內城市地下空間開發利用專項規劃的前期調研和方案論證工作,為下階段泉州市綜合管廊布局詳細規劃的編制和審查工作提供指導和借鑒。
⑶因為地下空間開發的成本一般較高,整合地下空間資源和統籌安排項目建設時序有利于集約化利用地下空間資源和節約工程投資,綜合管廊應結合各個片區相關的大型地下工程建設時序合理安排近、中、遠期建設規劃。例如應與其他重大地下基礎設施如地鐵、大型引水管道工程等項目進行合并建設。
⑷按照系統性要求,綜合技術、經濟合理的角度,規劃編制單位應綜合考慮需要納入統一布設綜合管廊的其他項目。例如,結合高壓電纜下地,城市廣場建設、地下商業街等。
3 綜合管廊規劃布局引申探討
3.1 生命線工程應優先管廊化
維系城市民眾生命線的管道優先管廊化,充分發揮綜合管廊防災功能,在發生地震等自然災害的情況下,保證城市民眾生命線管道的正常運行。城市中的各種市政管線是城市的生命線,不僅對城市功能的正常運轉有著十分重要的作用,而且對城市防災抗災能力的提高有著重大的意義。
市政管線設置于綜合管廊內,是對管線加了一層鋼筋混凝土保護層,可抵御各種自然災害,在適度預留人員通行空間條件下設置人防功能,并與周圍建筑人防工程相連接,可提高城市人防工程的防護能力。傳統直埋管道施工,在地震時管線容易受到破壞,若將各種管線設置于綜合管廊內,因綜合管廊整體剛性較大有利于抗震,能將災害造成的損失控制在最小范圍內。據有關資料介紹,1995年日本阪神地震,所有直埋市政管線受損嚴重,而綜合管廊內管道基本完好無損,只是管廊內墻面出現裂縫,不影響管線正常使用,所以綜合管廊在抗震防災方面對保護城市生命管線工程上具有十分強大的優越性。
3.2 重要道路地下管線優先管廊化
選擇在交通量較大、道路斷面較寬的區域和主要道路,滿足綜合管廊的建設需求。并可減少路面開挖對交通的影響,保證道路暢通,使城市正常運轉。為將來道路地下空間的發展預留一定的余地。
⑴在交通量大,減少路面開挖對交通的影響;
⑵道路斷面寬,滿足綜合管廊的建設需求,并為將來道路地下空間的發展預留一定的余地;
⑶臨近現有道路,為建設綜合管廊提供方便;
⑷配合近期建設工程,城市道路新建之際興建綜合管廊,將多數管線一并納入管溝,一勞永逸。
3.3 結合重大基礎設施建設綜合管廊
選擇土地開發強度較大,用地性質經濟價值較高區域。開發強度大的區域,其交通量比較大,管線需求變化比較大、對空間的使用率高。在這些區域設置綜合管廊不僅有條件,而且有必要,并且可以結合地下空間節省綜合管廊設置的造價。
⑴管線本身需要較大的開挖斷面,同時納入綜合管廊,減少開挖道路斷面的次數;
⑵不產生易燃易爆氣體,以防止對綜合管廊的安全帶來影響;
⑶需要經常檢修維護的管道,減少因檢修需
要開挖道路;
⑷維系城市民眾生命線的管道,充分發揮綜合管廊防災功能,在發生地震等自然災害的情況下,保證城市民眾生命線管道的正常運行;
⑸不確定因素較大的管道,隨城市發展,管道可能發生較大變化的管道,充分發揮綜合管廊管道易安裝拆卸的特點。
3.4 重要片區地下管線管廊化
興建綜合管廊,由于建設經費龐大,選擇適當時機建設有其經濟上的需求,一般而言,配合其他重大工程建設如地下軌道交通,地下商業街,地下停車場等重大工程建設時,配合建設綜合管廊,可以大幅度降低工程造價。綜合管廊主要是配合城市發展與管線發展而布設,可以是大區域的網路系統或局部地區的封閉系統,而各種地下管線均已有其獨立的系統網絡,綜合管廊系統將現有及未來將布設的管線系統經由科學方法整合,尋求優化的設計。
參考文獻
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關鍵詞:城市地下空間工程;綜合管廊;吉林省
0前言
城市地下綜合管廊,又稱共同溝,即在城市地下建造一個隧道空間,將市政、電力、通訊、燃氣、給排水等各種管線集于一體,設有專門的檢修口、吊裝口和監測系統,實施統一規劃、設計、建設和管理,徹底改變傳統的拉鏈馬路即以往各個管道各自建設、各自管理的零亂局面。城市綜合管廊是各個城市的生命線工程系統,我國現多個省市均如火如荼地開展了城市綜合管廊的建設,而各個城市的綜合管廊建設根據該省市規模、經濟、市政公用及地理地質條件的不同,所建設的特點也不盡相同。
1吉林省城市地下綜合管廊建設特點
1.1建設規模
吉林省作為國家首批綜合管廊建設試點省,不少城市都作為了首批管廊試點城市。長春、四平、松原、公主嶺等4個城市共獲得全國第一批管廊貸款正式授信167.34億元,白山、通化、琿春3市也陸續完成SPV公司組建工作。此外,7個城市還與22家央企對接,吸引社會資本參與全省管廊建設中來。并且采取了政府和社會資本合作(PPP)模式,通過特許經營、購買服務、股權合作等形式,積極吸引社會資本和境外資本參與管廊建設。按照住建部近期通報排名,吉林省開工規模位列全國第二位。
1.2設計要點
省內大部分在建管廊為矩形斷面,多艙管廊,管廊幾乎可以容納目前所有地下鋪設管線,但是考慮管線間的相互影響,需分別作設計安置以達到設計使用要求。給水、再生水管道屬于壓力管道,對其他管線影響較小且維修頻率較高,可入廊并靈活布置;而雨水、重力污水管道設計方面需要有一定排水坡度,要求每隔一段距離設置檢查井,污水管道中污水可能含有有害化學物質侵蝕管壁,因此,不宜設置在管廊中,如必須入廊,需進行更加細致嚴格的設計;熱力管道本身散發熱量會使廊內溫度升高,并影響其他管線,所以需要做保溫隔熱處理人廊且不得與電力電纜同倉;電力電纜管線由于相互影響大,受溫度限制則需分開布置;燃氣管道應考慮安全問題入廊。由于不同管線的布置條件以及性能,應普遍設置多艙管廊滿足使用要求。
在管廊制作方面,不同城市需要不同的施工方法和管廊制作方法。對于新城區,多采取明挖現澆法施工,造價相對較低,例如白山、四平的新城區;而在長春這種城市體系幾乎完備的省會城市,直接開挖基坑或者溝槽會對交通產生嚴重影響,應該采取暗挖或者頂管盾構的施工方法,并配合地鐵建設、城市地下綜合體共同施工,并且做好支護,避免對周邊建筑物以及路面造成影響。除現澆施工,對于擁有足夠空間設置預制管片生產以及大型機械工作的地區,采取預制管片拼裝可以縮短工期,提高施工效率。
在土體性質以及地下環境影響方面,首先要做好防水處理,比如,吉林市管廊施工(見圖4),由于該管廊臨近松花江,地下水位較高,水量較大,給降水帶來困難,該工程在雨季除了景點降水,設計了坑底、坡面排水等多種降水措施。管廊必須進行抗震設計,并且對于吉林省,淺埋深的管廊應考慮凍脹對管壁的影響。埋設在道路下方的管廊對道路面荷載應充分考慮。
在管廊布局方面,與城市功能分區、建設用地布局和道路網規劃相適應;應結合城市地下管線現狀,在城市道路、軌道交通、給水、雨水、污水、再生水、天然氣、熱力、電力、通信等專項規劃以及地下綜合規劃的基礎上確定布局;宜布置在道路兩側地塊對公共管線需求量較大的一側;盡可能滿足綜合管廊與其他管線的交叉要求;充分滿足道路規劃對綜合管廊管位的要求;綜合管廊的投料口、通風口、出入口等設施與道路景觀及功能的結合。
【關鍵詞】地下空間;綜合管廊;結建式整體管廊;有限元計算
【Abstract】This paper presents the combined built utility tunnel, which can solve the two main problems of normal utility tunnel: thick cover soil and high internal space; difficulty of operations management. On the base of introduction on the utility tunnel of Shanghai west bund, the structural plan of the utility tunnel is modeled and calculated. According to the results of the calculation, the structural plan of the utility tunnel is feasible and analyzed.
【Key words】Underground space; Utility tunnel; Combined built utility tunnel; The finite element calculation
1 概述
綜合管廊指建于城市地下,用于容納兩類及以上城市工程管線的構筑物及附屬設施。大力建設地下綜合管廊是我國近年來的國家戰略,從2013年到2016年底,國務院、住建部出臺了多項指導意見和補貼獎勵政策來推進綜合管廊建設。綜合管廊建設正在我國如火如荼地展開[1-3]。
然而,綜合管廊主要存在以下兩大問題亟待解決:(1)綜合管廊對于覆土及內部空間要求較高。由于綜合管廊中的各類管線集中敷設,為避免各管線在接入接出處碰撞,管廊需要較厚的覆土空間和較大的管廊內部空間。(2)綜合管廊中的各類管線集中布置且權屬于不同單位,管線敷設及后期運營統一管理難度較大。因此,本文提出結建式整體管廊概念,以克服綜合管廊的上述弊端。
結建式整體管廊指設置于道路下方結合地下空間建設,主要采用獨立分艙方式敷設市政管線支線,承擔干線與用戶之間輸送作用的整體管廊。與典型的支線綜合管廊不同,結建式整體管廊一方面結合市政道路和地下空間共同建設;另一方面,各類管線獨立分艙,管線接入接出互不干擾,可減小覆土厚度和內部空間。后期運營及管理模式也相對獨立,具備各管線單位各自管理的條件。
2 結建式整體管廊總體方案簡介
2.1 工程背景
上海徐匯濱江商貿區的龍耀路以南區域為西岸傳媒港,規劃范圍北起龍耀路、南至龍水南路、西靠云錦路、東臨龍騰大道,規劃用地面積約為30.5ha。西岸傳媒港以東方夢工廠項目為標桿和核心,大力吸引各類傳媒網絡、文化創意、商務辦公、研發培訓等項目入駐,發展綜合性的文化傳媒集聚區,規劃形成城市未來嶄新的文化地標。
西岸傳媒港的開發以集約化的資源整合為理念,在地上各個小地塊出讓,各地塊權屬獨立的條件下,地下空間及地上公共區域整體開發,實行“統一規劃、統一設計、統一建設、統一管理”的 “四個統一”的創新開發模式。在這種創新開發模式下,可以實現對于市政配套的整體優化。東西向道路中在龍文路和規劃九路敷設管廊,避免直埋敷設管線交叉時覆土較大的問題,同時管廊與地下空間結構合建,降低管廊豎向高度和覆土厚度,保證下方B1層的凈高。
2.2 管廊平面布置
龍文路和規劃九路管廊位于西岸傳媒港內,傳媒港開發以集約化的資源整合為理念,區域內部六條道路下方均進行了地下空間整w開發。為了實現對地下空間的集約化高效使用,保證商業空間的凈高,對道路下方的管線布局和覆土空間進行了整體優化。沿龍文路和規劃九路敷設管廊,由于豎向空間有限,在高度受限的條件下,難以按照支線綜合管廊形式集中布置。經過前期研究、外部征詢和方案評審,確定采用結建式整體管廊形式,與地下空間合建。管廊采用獨立分艙方式敷設市政管線支線,共設6個艙室,入廊管線有雨水、污水、給水、通訊、電力和燃氣,其中龍文路管廊長460m,規劃九路管廊長420m。
2.3 管廊橫斷面布置
根據詳細規劃中的管線需求,對管廊進行橫斷面設計,進入管廊的管線為電力、通訊、給水,燃氣、雨污水,其中除雨污水并倉布置在道路兩側外,其余各倉均為獨立成倉布置。橫斷面內凈滿足安裝、維護要求,以及照明、通風、排水、消防等設施所需空間。管廊頂板覆土1m。
3 結建式整體管廊結構方案研究
3.1 管廊下方地下空間結構概況
管廊下方地下空間為鋼筋混凝土框架結構,主要柱網尺寸為8.4m×8.4m。頂板結構體系為單向主次梁結構,次梁間距2.1m,次梁方向與管廊走向垂直。板厚250mm。與管廊走向平行方向主梁上翻,上翻高度為700mm。
3.2 管廊結構方案
管廊結構方案根據管線平面和橫斷面的布置要求,通過結構強度和裂縫、變形計算確定。管廊結構形式采用現澆矩形鋼筋混凝土箱涵結構,各段結構尺寸如下:
管廊斷面為6孔箱涵,下部與地下空間頂板合建,覆土厚度1m,頂板厚度300mm,外側墻厚度300mm,內隔墻厚度250mm。
3.3 管廊結構計算及分析
采用荷載――結構法分別建立平面及空間模型進行結構計算,計算參數及荷載標準值如下:
(1)混凝土容重:25kN/m3;土容重:18kN/m3;水壓力:10kN/m2。
(2)靜止土壓力系數:0.5。
(3)地面超載:20kPa。
(4)雨水艙素砼填高:1.5m。
(5)設備及管道荷載:7kN/m3。
3.3.1 平面模型計算及分析
因管廊具有很長的縱向軸,故符合平面應變問題的特性[4],可簡化為平面應變問題力學模型進行計算。管廊頂板、內外側墻、地下空間頂板均設為梁單元進行計算,地下空間頂板框架柱及側墻處簡化為固定支座。
由上述計算結果可知:最不利點出現在一側管廊外側墻根部和某內側墻根部,兩處的彎矩標準值分別為191.74kN?m/m及-180.97kN?m/m,剪力標準值分別為109.08kN/m及152.63kN/m。根據規范[5],綜合管廊的結構安全等級為一級,將上述計算結果的標準值轉換為設計值進行配筋計算,則兩處最不利處的實配鋼筋分別可采用D22@200+D25@200(HRB400級鋼筋),配筋率為1.45%及D25@100,配筋率為1.96%。故本管廊結構方案可滿足荷載條件的要求。
因本平面模型忽略了地下空間頂板結構體系中的主次梁,故頂板結構剛度減小,與實際情況略有不符,會影響到計算的結果,故下文采用有限元空間模型進行結構計算分析。
3.3.2 有限元空間模型計算及分析
管廊頂板、內外側墻、地下空間頂板均設為殼單元進行計算,頂板主次梁設為梁單元進行計算,地下空間頂板框架柱及側墻處簡化為固定支座。
最不利點位置與平面計算一致,將上述計算結果的標準值轉換為設計值進行配筋計算,則兩處最不利點處的實配鋼筋可采用D20@100(HRB400級鋼筋),配筋率為1.05%及D20@100,配筋率1.26%。
4 結論
(1)結建式整體管廊能夠有效地解決綜合管廊覆土厚度及內部空間要求高,后期運營統一管理難度大的問題。是在城市中心區建設市政管廊可供選擇的方式之一
(2)西岸傳媒港結建式整體管廊的結構方案能夠滿足結構荷載條件。
(3)地下空g結構方案對于管廊結構內力有一定的影響,在管廊結構計算時應考慮地下空間結構對其的影響。
(4)應對管廊下方地下空間結構方案進行比選,使之與管廊結構形成較為合理的結構體系,最終達到結構設計安全性和經濟性的要求。
【參考文獻】
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[3]王平.蘇州城市地下綜合管廊的建設經驗[J].建筑經濟. 2016(02).
曾經的“中國銅城”――甘肅省白銀市,作為西北地區的一座資源枯竭型城市,正在以PPP模式打造城市地下綜合管廊,并入選財政部第二批PPP示范項目。
記者日前趕赴白銀,實地探訪地下管廊如何提升白銀市城市建設管理水平和綜合承載能力,以及PPP為這座西北小城注入了怎樣的建設活力。
示范項目亮點
在技術層面創造了“五最”
2015年4月,經過財政部和住建部組織的競爭性評審和答辯,白銀市在全國34個申報城市中成功進入全國首批地下綜合管廊試點城市行列, 也是西北地區唯一獲此“殊榮”的城市。從2015年到2017年的三年間,白銀市每年可獲得中央財政3億元的專項資金補助。
入圍試點城市后,白銀市主政者鋪就了一張地下管廊的白銀藍圖:投資22.38億元,用三年時間在白銀城區7條道路建設26.5公里地下綜合管廊和兩座中央控制中心。項目建成后,地下綜合管廊將輻射中心城區及銀西新區面積40平方公里,受益人口35萬人, 占城區總人口的90%。 “地下綜合管廊建設是創新城市基礎設施建設的重要舉措,也是利國利民、造福子孫后代的好項目、大項目。” 白銀市委副書記、市長張旭晨說。
2015年10月,白銀市政府與山東華達建設工程有限公司(下稱“山東華達”)、中國一冶集團有限公司正式簽訂了白銀市地下綜合管廊試點項目PPP項目合同書及備忘錄,成立白銀市城市綜合管廊管理有限公司(下稱“管廊公司”),開創了全國管廊試點城市中唯一以混合所有制形式投資、建設、運營、管理項目的先河。
其中,白銀市政府以地下空間作價出資5556萬元,占項目公司10%股權,社會資本方以現金出資5億元,占項目公司90%股權。項目采取建設―運營―移交(BOT)的運作方式,特許經營期30年(含建設期)。根據市場平均水平測算,社會資本方投入資本金的收益率不超過8%。
截止到10月底,項目已完成管廊規劃建設7條路中4條管廊的建設。《中國經濟周刊》記者日前來到白銀市綜合管廊北環路項目施工現場,藍天白云下,地下管廊雛形“身姿”盡顯偉岸。進入施工現場,工人們頭戴安全帽,身穿工裝,切割木料,搬運鋼筋,澆筑水泥,操作塔吊……每一個管廊建設者都有條不紊地在工作崗位上緊張忙碌著。
記者沿著入口的階梯一直向下走,地下堪稱管線的世界,電力、熱力、通信、供水、燃氣等多條管線規整地排列在管廊內,整個地下空間干凈整潔,一目了然 。此外,在地下管廊中還設有專門的檢修口、投料口和監測系統,未來能夠有效解決市政管線維修之難。
作為西北地區唯一進入全國首批地下綜合管廊試點的城市,白銀這個甘肅小城在綜合管廊的技術層面創造了“五最”。白銀市住建局副局長王東燕告訴《中國經濟周刊》:設計理念最優,首次將高壓電力線及燃氣管線統籌納入管廊;入管廊線種類最全,納入給水、雨水、污水、再生水、熱力、燃氣、電力、通信8類管線;管廊附屬設施設計最新,附屬消防系統、通風系統、排水系統、標識系統、電氣系統、監控與報警系統六大系統;管廊斷面結構尺寸最大,銀山路斷面達到68平方米;入廊熱力管徑最大,銀山路熱力主管徑達到1.2米。
“全國的地下管廊試點城市我基本都去了,白銀絕對是一流的。”管廊公司董事長、山東華達董事長郭鳳泉說。
示范項目意義
對資源枯竭轉型城市來說,可規避財政風險
以往中國城市建設中新建、改擴建道路工程反復開挖、長期施工的現象,令廣大群眾著實煩惱,白銀也不例外。記者在走訪中了解到,當得知這一次的開挖,是要在城市地下建造一個隧道空間,從此城市將徹底告別開挖的現象時,許多市民對此項工程表示期待。白銀市民李先生說:“長痛不如短痛,如果這是最后一次挖路,我們都會理解支持,老百姓期待工程早日建成。”
支撐起白銀市民巨大期望的,是省市兩級政府舉全力建設白銀地下管廊的決心。據白銀市政府人士介紹,甘肅省委、省政府高度重視,書記、省長親自指導,多次過問。甘肅省財政廳主要負責人和白銀市黨政領導多次帶隊赴財政部匯報銜接,甘肅省住建廳也多次向住建部匯報有關工作。
在市級層面,白銀市成立了地下綜合管廊工作領導小組,制定了管廊設施建設工作方案和管理運營辦法,由各相關部門主要領導直接負責本部門的項目推進工作,形成了有效的工作聯動機制、監督機制,同時與雨污水管、生活給水管、燃氣管、電力電纜、通信電纜等相關管線單位簽訂初步的意向入廊協議,確保項目高標準建設和運營。
事實上,作為典型的資源枯竭轉型城市,白銀市、縣區兩級財政都屬于“吃飯財政”。
甘肅省統計局披露數據顯示,2015年白銀市一般公共預算收入為25.49億元,一般公共預算支出達到30.73億元。在地方財政壓力巨大的背景下,白銀地下管廊項目的PPP模式更具特殊意義。在白銀市官方看來,市政府以地下空間作價出資5556萬元,按照政府授權的主體與選定的投資人1:9的股權比例合資組建項目公司,可以規避政府財政風險。
對社會資本而言,地下綜合管廊的“經濟賬”無疑是他們關注的核心命題。白銀市政府在測算本項目的收益后做了具體“安排”:預計項目建成后,項目公司在獲得合理回報和支付融資本息情況下,每年資金需求量為8290萬元,為確保項目運營后產生的收益能夠還本付息,保證社會資本的投資收益,項目公司可以獲得初期入廊費和以后年度管廊租賃使用費,管廊租賃經營收益為2800萬元/年;基礎設施配套費補助1500萬元/年;政府預算資金補助4000萬元/年。“以上費用合計現金流8300萬元/年,基本能夠保障項目公司的合理收益。”
示范項目難點
融資難是民企參與PPP重大挑戰
在白銀地下管廊項目中,由民企控股的“民企+國企”聯合體中標,這在全國各地同類項目中并不多見。白銀市財政局副局長張太明對《中國經濟周刊》表示,民營企業有管理效率高和決策流程快的特點,依托國企雄厚實力、先進技術和高信譽度,對縮減項目建設周期、降低項目運作成本和資產負債率都作用明顯。
張太明稱,聯合體涵蓋了地下綜合管廊投融資、規劃設計、地下空間施工、管廊信息化等核心業務領域,充分發揮了其資源調動與項目承接能力突出的優勢,確保了方案的可實施性。
身兼項目公司和民營資本的法人代表,管廊公司董事長、山東華達董事長郭鳳泉今年在全國考察了多個地下管廊PPP項目,他最大的感受是政府單方面壓縮造價是普遍現象,而動輒幾個億的壓縮,卻不是所有人都承受得起。“對央企控股的PPP項目公司來說,就當賠錢買個信譽,而我們民營企業,真的承受不了。”
在郭鳳泉看來,融資難是民營企業參與PPP項目的另一個重大挑戰。例如,農業發展銀行甘肅省分行對項目公司融資需求的反饋是:借款主體不符合農業發展銀行政策要求,管廊項目借款主體必須白銀市城司才能運作,對于民營企業控股的項目公司,農業發展銀行政策上有資格準入限制。
“政策性銀行融資落實不到位,是造成白銀管廊試點項目融資推進緩慢的主要原因。” 甘肅省財政廳PPP管理中心主任武曉崗說,“建議國家在PPP項目融資貸款方面放寬準入門檻,加快審批流程,給綜合管廊試點項目解決融資難題。”
記者觀察到,與國有大型銀行對民營企業參與PPP項目的融資“高門檻”相比,城市商業銀行就顯得頗為“靈活”。旨在“服務地方、服務市民”的甘肅本地銀行――蘭州銀行,通過投資銀行部對白銀管廊項目公司資本金方面提供金融支持1億元,蘭州銀行白銀分行對作為社會資本方的山東華達發放貸款4億元,滿足PPP項目融資需求。
關鍵詞:復雜條件;地下綜合管廊;深基坑支護技術;研究
綜合管廊就是在城市地下建設一個隧道空間,將城市地下建設的排水設施、供熱設施、供氣設施、通信設施等各種類型的工程成為一個整體,一般情況下均設置有監控系統、吊裝口及檢修口等,對于各種類型的設施一般均進行統一的管理、設計及規劃,對于保證城市正常運行非常關鍵,做好地下綜合管廊深基坑支護施工,對于保證綜合管廊深基坑的整體運行質效非常關鍵。
1復雜條件下地下綜合管廊深基坑支護技術要點
地下綜合管廊包含的內容相對較多,特別是隨著城市功能的不斷豐富,深基坑的范圍在持續增加,支護難度也在持續提升,圖1是地下綜合管廊建設示意圖。從圖1可知,地下綜合管廊所面臨的支護環境相對復雜,支護對象相對于普通的深基坑支護也表現出較大的不同。從當前復雜條件下地下綜合管廊深基坑支護情況來看,需要重點把握好如下施工技術要點:1.1施工流程從地下綜合管廊深基坑支護情況來看,施工流程主要有施工降水井,分兩個階段對邊坡進行開挖,在邊坡進行噴錨支護,進行鉆孔灌注樁施工,之后開展高壓旋噴樁施工,完成之后開展冠梁施工,結合施工現場情況開展安裝鋼支撐。鋼支撐完成之后,開展鉆孔灌注樁之間的土方開挖,在開挖完成之后,開展基坑排水溝置換開挖,之后涉及到的支護施工主要有管廊屋面料槽支撐,進行混凝土回填,按照設計要求分層回填到設計標高。
1.2支護施工技術要點首先是打圍。打圍是開展深基坑支護施工的第一步,在進行。
1復雜條件下地下綜合管廊深基坑支護技術要點
地下綜合管廊包含的內容相對較多,特別是隨著城市功能的不斷豐富,深基坑的范圍在持續增加,支護難度也在持續提升,圖1是地下綜合管廊建設示意圖。從圖1可知,地下綜合管廊所面臨的支護環境相對復雜,支護對象相對于普通的深基坑支護也表現出較大的不同。從當前復雜條件下地下綜合管廊深基坑支護情況來看,需要重點把握好如下施工技術要點:
1.1施工流程
從地下綜合管廊深基坑支護情況來看,施工流程主要有施工降水井,分兩個階段對邊坡進行開挖,在邊坡進行噴錨支護,進行鉆孔灌注樁施工,之后開展高壓旋噴樁施工,完成之后開展冠梁施工,結合施工現場情況開展安裝鋼支撐。鋼支撐完成之后,開展鉆孔灌注樁之間的土方開挖,在開挖完成之后,開展基坑排水溝置換開挖,之后涉及到的支護施工主要有管廊屋面料槽支撐,進行混凝土回填,按照設計要求分層回填到設計標高。
1.2支護施工技術要點
首先是打圍。打圍是開展深基坑支護施工的第一步,在進行圍欄時應當按照具體行業標準、企業標準及地方標準,在進行圍欄時,應當設置足夠的警示標志,同時,安排專門人員開展交通分流,在城市交通主干道,還應當制定出對應的專項交通分流方案。其次是施工降水井。根據施工對象的試井資料、地質勘探資料等,技術人員進行降水計算,一般情況下,在基坑的底部、頂部每間隔20m的位置設置一口降水井。具體的管井降水施工流程為:技術人員進行管井測量定位,安裝鉆機,開展鉆井施工,提升下放井管,回填井底砂墊層、沖洗井,在井管內安裝水泵,泵送控制回路。第三是開展短釘網噴錨支護施工。按照設計要求,第一層開展土方支撐運用短釘掛網噴錨法進行施工。選擇使用機械作業和人工作業相結合的方式進行邊坡的修正,在完成了邊坡的修正之后,進行排水孔安裝。在完成排水孔的安裝后,開展第一層細石混凝土噴涂,噴涂完成之后,進行鋼網片安裝,并將短釘打入到其中。打釘施工完成后,開展第二層細石混凝土噴涂。在將混凝土噴涂完成之后,開展混凝土養護。施工示意圖見圖2所示。第四是開展錨桿掛網錨噴。根據具體設計要求,開展第二層土方支護,在進行第二層土方支護時,結合地下管廊深基坑支護要求,一般情況下,均選擇使用錨網噴射混凝土與錨網支護相結合的施工方式,在進行鋼絲網錨噴施工時,首先選擇使用機械作業與人工作業的方式進行邊坡的修正,結合具體工程實際,安裝排水孔,并將細石混凝土注入到其中,選擇使用螺栓進行鉆孔,安裝錨桿,并進行第二次灌漿,在進行灌漿之后,安裝鋼筋網片,網片全部安裝到位之后,結合工程實際,可安裝橫向拉桿,通過拉桿的安裝,全面提升支護的實際效果,并注入第二層細石混凝土,結合混凝土施工情況,開展混凝土養護作業。第五是開展鉆孔灌注樁。在兩級邊坡支護之后,為了更好提升深基坑支護效果,均需要開展鉆孔灌注樁施工。具體施工技術要點為:制作鋼筋籠,在鋼筋籠制作完成后開展測量,測量結束后進行定位,定位精準之后旋挖鉆機,全部鉆到位之后埋設樁殼,在樁殼安裝到位后進行位置的重新測量,根據測量結果進行樁殼中心與樁位之間的偏差的糾正,糾正完成之后進行導管的安裝,安裝導管之后進行混凝土管樁。通過采取鉆孔灌注樁的方式進行施工,對地下水可實現有效的控制。圖3為鉆孔灌注樁施工技術流程圖。
2復雜條件下地下綜合管廊深基坑支護監控要點
通過對深基坑支護情況進行監控,可實現對支護效果的第一時間掌握,對出現的新情況、新變化第一時間進行反饋,并根據反饋情況對施工過程進行指導。通過對坑壁支撐應力、變形進行測量的方式,可對支護系統進行重新的設計與修正。根據測量數據信息,對設計信息參數進行修改,并根據現場實際情況,在基坑邊坡的頂部或者附近建筑物設置觀測點,必要情況下應當拍照保存證據,并根據計劃開展連續監測,從而更好控制基坑,這個過程中應當做好溝渠滲水的有效控制,更好提升坑壁穩定性。在基坑監測的過程中,應當從施工之前就應當開始監測,在地下工程全部竣工之后,監測結束。在基坑開挖之后對于各個項目的初始值進行測量,在挖掘的快速卸載階段,技術人員應當每天對各個關鍵數據進行測量。
關鍵詞:預制裝配;移動支護;節能減排;效益
1 項目概況
1.1 項目背景
隨著我國建筑技術的提高,以現澆為主的傳統建筑產業并不能滿足節能減排的建筑理念。我國開始推行建筑工業化,并明確提出成都為四川省建筑產業現代化試點城市之一。成都北改線B標段綜合管廊工程作為工業化裝配式施工試點的示范性項目,采用中交二航局自主研發的具有專利產權的預制拼裝地下廊道雙模掘進機,優化管廊結構形式,配合基于該設備的機械化快速施工方法進行施工,相比傳統明挖現澆施工,可節省能耗,減少污染物排放。
1.2 項目內容
綜合管廊主廊施工范圍全長約1068m,其中預制段長度為760 米,共389 環管片,采用掘進裝配一體化施工技術施工;剩余308 米采用明挖法現澆施工。
2 節能減排原理
利用掘進裝配一體化施工技術代替傳統的施工技術,降低設備使用量,節省圍護結構、耗油量,減少了污染物排放量,達到節能減排的目的。
3 技術內容
3.1 實施方案
淺埋廊道掘進裝配一體化施工技術工藝流程主要為:管片進場管片拼裝前艙支護板內土方開挖設備頂推同步注漿尾艙支護板內土方回填。該技術主要通過以下兩方面達到節能減排的效果:預制標準段采用新設備,雙模掘進機自帶支護板,節省了圍護樁,節約圍護結構施工所需的機械設備油耗,減少碳排放;預制標準段采用新工藝,能提高工效、縮短工期。圖1 設備實物圖圖2 設備效果圖
3.2 技術特點
(1 )新技術-淺埋廊道掘進裝配一體化施工技術淺埋廊道掘進裝配一體化施工技術主要依靠中交二航局自主研發的預制拼裝地下廊道雙模掘進機及配套的機械化快速施工方法。集開挖支護、管片拼裝、吊裝、頂進、同步注漿、土方回填等功能于一體。基坑采用設備自帶的支護板進行支護,支護板隨設備推進而推進,達到移動支護的效果,可減少傳統明挖挖法施工給地面交通帶來的不利影響,同時具有施工組織靈活,施工效率高等特點。(2 )新設備-預制拼裝地下廊道雙模掘進機為了實現淺埋廊道掘進裝配一體化施工技術,中交二航局自主研發的預制拼裝地下廊道雙模掘進機,是一種用于分片預制裝配化地下管廊的管片拼裝設備,該設備已申請專利。(2 )管廊預制管片采用“馬蹄形”斷面結構設計預制管片采用“馬蹄形”斷面結構設計,具有結構受力更合理,斷面利用率高等特點。構件結構尺寸更小,有利于工業化預制生產及運輸。通過增加豎向隔墻,可實現單倉變雙倉,雙倉變三倉的自由組拼,有利于管片預制生產工業化,斷面示意詳見圖5-7 。管片接頭處采用止水橡膠密封止水,設計使用壽命可達100 年。與傳統矩形節段預制管廊相比,分片式預制管廊整環結構重量減輕了40%,大幅降低了運輸安裝的難度和成本3.3 技術關鍵點采用預制拼裝地下廊道雙模掘進機進行施工,該設備其主要結構由開挖支護艙、管片拼裝艙、回填支護艙等五大結構、七大系統和其他配套系統組成。可同步進行土方開挖、管片吊拼裝與廊道延伸、土方回填等多道工序,它將傳統施工工藝升級并應用到分片預制管片的施工中,能極大的提高施工效率,也能很好的控制成本。設備結構如圖8 。
4 推廣應用條件
4.1 應用條件
淺埋廊道掘進拼裝一體化施工技術是國內首次采用分片預制、掘進機裝配一體化施工的一種全新的地下綜合管廊建造技術,具有高效節能、質量更優、綠色環保等多項優點。適用于埋深8 米,曲線半徑大于300m的分片式地下綜合管廊建設。根據應用總結,該技術適用于粘土、粉質粘土、松散卵石等地質情況。
4.2 存在問題
淺埋廊道掘進拼裝一體化施工技術,減少了基坑暴露時間,對周邊建筑物影響較小,噪音污染小,減少了城區施工對周邊居民的打擾,但仍存在一些問題仍需改進:(1 )復雜的地上、地下管線對設備頂進影響較大;(2 )同步回填功能暫未達到預期效果。
4.3 推廣建議
(1 )增加自掘進功能,取代挖機開挖,提高開挖工效,減少排放。(2 )增加皮帶傳送機,搭配設備自掘進功能,提高同步回填工效。(3 )增加可調擋板,實現不遷改管線,設備即可通過。
5 效益分析
5.1 節能效益
結合傳統的綜合管廊現澆施工經驗,從地基處理、圍護結構施工、主體結構施工直至覆土回填完成,相比淺埋廊道掘進裝配一體化施工技術,其中主要耗能過程分別為圍護樁施工、噴射混凝土,則本項目760m預制段若采用傳統現澆施工方案施工,所產生的能耗如下表2 。淺埋廊道掘進裝配一體化施工技術:本項目760m預制段共389 環預制管片,根據截至目前的耗電量取平均值,設備每拼裝掘進1 環耗電量為150KW,則760m預制段施工該設備耗電量為389*150=58350KW電能標準煤轉換系數為0.33 。則760m預制段施工消耗的標準煤為58350 ×0.33/1000=19.3t柴油比重按0.86kg/L計,標準煤按每噸柴油折標準煤系數1.4571,替代燃油量為19.3*1000/1.4571/0.86=15401.7L節省耗油量:84005.7-15401.7=68604L節約標準煤:68604*0.86*1.4571/1000=85.9t二氧化碳減排量:85.9 ×2.4567=211.03t則采用淺埋廊道掘進裝配一體化施工技術每延米節省耗油量90.3L,每延米節約標準煤0.113t,每延米二氧化碳減排量0.28t。
5.2 經濟效益
對傳統現澆施工方案與分塊預制裝配施工方案的投資費用作對比,測算表詳見表3 、表4 ,含預制拼裝地下廊道雙模掘進機設備攤銷費用。根據測算,蜀龍五期綜合管廊340m現澆段總投資額3109.14 萬元,340m現澆段總成本2953.68 萬元,760m預制段總投資額4552.58 萬元,760m預制段項目總成本4324.95 萬元,則可得以下結論(1 )采用淺埋廊道掘進裝配一體化施工技術,每延米節省投資為3109.14/340-4552.58/760=3.15 萬元采用淺埋廊道掘進裝配一體化施工技術,每延米利潤為(4552.58-4324.95 )/760=0.3 萬元預制拼裝地下廊道雙模掘進機設備購置費用1288 萬元,則設備投資回收里程為1288/0.3=4.3Km