李 健

（山西省城市规划设计研究院工程设计中心，山西 太原 030001）

地下综合管廊是指在城市地下用于集中敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道。推进城市地下综合管廊建设，统筹各类市政管线的规划、建设和管理，解决反复开挖路面、架空线网密集、管线事故频发等问题，管道不接触土壤和地下水因此避免了酸碱物质的腐蚀延长了管道的使用寿命。有利于保障城市安全、完善城市功能、美化城市景观，有利于提高城市综合承载能力和城镇化发展质量。代表着城市地下管线建设和发展的方向，是城市市政基础设施现代化的标志之一。本文对某综合管廊结构设计过程中要点的总结，为地下综合管廊工程设计提供了技术依据。

1 工程简介

该综合管廊为三舱布置，以满足给水管线、热力管线、燃气管线、污水管道入廊使用要求。管廊建设长度13.5km，布置在道路东侧绿化带、非机动车道、人行道下。管廊基坑深度7.5 米左右。

2 结构设计

依据《城市综合管廊工程技术规范》，工程结构设计使用年限为100 年。抗震设防按乙类建筑物进行设计。结构安全等级为一级。防水等级标准不低于Ⅱ级。结构构件的裂缝控制等级为三级，最大裂缝宽度限值不大于0.2mm。

2.1 设计方法

综合管廊结构设计应对承载能力极限状态和正常使用极限状态进行计算。(1)承载力极限状态：包括结构的承载力计算、结构整体稳定性验算(滑移、抗浮等)。(2)正常使用极限状态：对结构构件分别按作用效应的标准组合或长期效应的准永久组合进行验算。

计算模型：结构的截面内力计算模型采用闭合框架模型。

2.2 荷载设计

综合管廊在进行结构设计中应考虑永久荷载、可变荷载。

(1)永久荷载包括结构自重、土压力、水压力、混凝土收缩和徐变产生的荷载等。

(2)可变荷载包括道路人群荷载、车辆荷载、施工荷载等。管廊顶板活荷载按城-A 级汽车车辆荷载设计。

2.3 结构材料

本工程混凝土强度等级选取不低于C35。垫层采用 C15 素混凝土。抗渗等级P6。钢筋采用HPB300、HRB400。

2.4 标准断面

综合管廊的标准断面选取应根据使用要求、结构类型、受力条件和所处环境来确定，并考虑耐久性、可靠性和经济性以及施工难度、地基处理等方面因素。本工程为满足给水管线、热力管线、燃气管线、污水管道入廊使用要求，以及规范对天然气管道应独立设舱、热力管道不应与电力电缆同舱敷设的要求，采用混合舱、燃气舱、电力电信舱三舱布置形式。

根据《城市综合管廊工程技术规范》，燃气舱、电力电信舱断面内部净高，不小于2.4m 即可满足规范要求，但为满足工艺要求，混合舱净高需达到3.3m。如此出现不等高断面。尽管不等高断面混凝土用量少，经济性好，但存在结构应力集中、刚度突变、施工及防水处理难度大等诸多缺点，因此选取了等高断面。根据工艺要求，标准断面三舱跨度分别设为5750mm、1900mm、2600mm。因三舱跨度差异较大，跨度最大的混合舱位置居中或居侧布置，各有利弊。如下图所示，若混合舱居中(方案一)，顶板跨中弯矩和壁板支座弯矩均较小，结构受力较均匀，结构经济性较好；若混合舱居侧(方案二)，管廊的检查井、通风井、安装口设置简单，与地面联系便捷，管线接入方便，投入使用后维护管理方便。综合考虑其他相关专业设计、施工需求，以及日后维护管理方便等诸多因素，最终选择方案二。

2.5 施工工艺

目前，国内投入使用的管廊分现浇混凝土综合管廊和预制拼装混凝土综合管廊。

现浇结构是综合管廊的主要结构形式，其优点包括：(1)截面变化灵活，可以根据管廊设计进行现场支模浇筑生产；(2)原地施工，减掉了预制工法需要运输和安装的步骤；(3)施工方法成熟，对于异形段和分支段处理灵活。但是现场制作的管廊伸缩缝采用橡胶止水带连接，抗地基不均匀沉降能力差，接口易发生上下错位和变形；同时现浇施工需留支模空间，土方量增大，对周边环境破坏也大，不利于生态环境的保护。

预制综合管廊结构在我国起步较晚，但也在多个大型工程中得到应用，其优点包括：(1)将现场支模浇筑工程放在了工厂进行统一生产，施工人员工作环境较好，施工安全系数提高，减掉了现场多次支模、多次浇筑的麻烦，大大缩短施工周期；(2)工业化批量生产，质量可控性强，保证了产品规格质量的统一，提高了综合管廊的生产效率；(3)工程开挖量小，提高了施工速度，降低了对周围环境的影响。

综合比较，预制管廊优于现浇管廊。但在山西境内无预制综合管廊生产基地，如果选用预制管廊，需要从外省进行长途运输，造成工程造价的提高。综合分析考虑，本工程采用现浇混凝土综合管廊结构。

2.6 防水防渗

根据《城市综合管廊工程技术规范》，沿线每隔20m 左右应设置一道伸缩缝，伸缩缝中间设置橡胶止水带，并用低发泡塑料板和双组份聚硫密封膏嵌缝处理。处理好伸缩缝两侧地基，避免在变形缝处产生不均匀沉降。另外还采取在变形缝处加设垫块等构造措施减小管廊接缝处沉降差。

2.7 地基方案

(1)地基处理：本工程场地深度范围内地基土自上而下可分为5 层，分别为杂填土和素填土、湿陷性粉土、粉土、中砂、圆砾。其中从北向南约10.5km 的长度区间内，管廊的基础持力层为第2 层湿陷性粉土，湿陷性等级为非自重Ⅰ级(轻微)和自重湿陷Ⅱ级(中等)，由于《城市综合管廊工程技术规范》未涉及地基处理，根据《湿陷性黄土地区建筑规范》可选择灰土换填或灰土挤密桩地基处理方案。采用灰土换填处理需扩出基础外缘宽度为2.0m，需要有较宽的施工场地，而本工程紧邻既有国道，难以外扩；同时换填厚度为2.0m，使得基坑支护深度超过钢板桩长度，支护难度明显加大，反而增加工程造价；采用灰土挤密桩，虽然工程周期长，但对施工场地要求小，支护难度小，故选用此法处理地基。

(2)边坡支护：本工程地下管廊分为标准段和下穿箱构段两部分，标准段基底埋深在6.5-10 米之间，下穿箱构段基底呈梯形状，埋深在10-15 米之间，且基坑深度范围内为新近堆积土、砂类土和砂卵石层，土质稳定性较差，为保证施工安全、可靠，采取相应支挡措施。标准段基坑范围内采用钢板桩或者拉森钢板桩加内支撑，桩长12 米，钢板桩和拉森钢板桩支护结束后均可拔出重复利用。下穿段采用钢筋混凝土灌注桩加内支撑的支护方案，采用灌注桩支护时开挖遇到地下水的情况，在灌注桩之间采用高压旋喷桩止水，桩径500mm，桩长为开挖深度加5 米。要求在正式打桩前应进行试桩，验算其在卵石层中打桩的可能性。

3 结语

当前，我国正处于城镇化与现代化的快速发展时期，城市对地下管线需求将越来越大，传统的管线敷设方法已不能满足使用要求，城市综合管廊将是未来的发展方向，但综合管廊在我国仍处于起步阶段，相关的规范及理论还不成熟，这就需要我们相关人员共同努力，早日形成完善的关于综合管廊设计及施工的理论体系。