王 鑫 李跃飞

中国建筑设计研究院有限公司 北京 100044

地下综合管廊作为城市地下“生命线”，其主要部分均建设于地下，但其各类口部均须与地面联通，口部数量是同类市政基础设施中最多之一，因此口部设计也成为了城市精细化管理的关键一环。如何在保障地下“生命线”功能运行顺畅前提下，做好城市“绣花”的工作，尽最大可能减小其各类出地面设施对城市景观的影响，成为摆在市政设计工程师面前亟待破解的难题。

通风口是综合管廊重要的组成部分，其主要功能为消除管廊内有害气体，确保管廊内空气质量达标，它是城市综合管廊系统正常运营维护的重要组成部分。现有的综合管廊通风口多参考民用或工业相关建筑设计，普遍存在通风口节点占地较大，通风口风亭外露出地面部分较高，不满足经济、环保、绿色等新的建构筑物理念要求，综合管廊通风口风亭对城市道路景观整体性造成较大的破坏，严重影响城市景观风貌，同时对城市道路交通安全造成了一定的隐患；同时现浇混凝土结构的通风口，施工周期相对较长，增加了项目施工工期。随着地下空间开发利用日益增多，城市地下管廊工程规模逐渐增大，各类口部设施带来的问题日益突出。中央及地方近年来多次提出高质量发展、精细化治理的城市建设管理要求，住建部明确要求重点研究管廊各类口部的统筹设计和景观美化。

随着地下空间开发利用日益增多，城市地下综合管廊工程规模逐渐增大，各类口部设施带来的问题日益突出。中央及地方近年来多次提出高质量发展、精细化治理的城市建设管理要求，住建部明确要求重点研究综合管廊各类口部的统筹设计和景观美化，北京市、综合管廊建设试点城市等多个地方城市也针对管廊口部优化设计进行探索创新。

在地下空间通风口部优化设计方面，国外已形成较为成熟的技术应用，国内对口部精细化设计的研究较少，只有个别城市根据当地情况也进行了探索。国外地下空间附属设施口部精细化设计主要有一下几种形式：（1）与其他城市公共基础设施结合设计，如与公交站台、路边休息座椅结合设计；（2）与城市其他建筑单体结合设计；（3）与城市景观结合设计，如与城市草坪结合设计；（4）采用平格栅设计，口部与路面平行。国外口部精细化设计方案较好的解决了口部设施对城市景观和行人行车的影响，同时与城市景观的结合设计减小了口部设施对城市整体风貌的影响。国内个别城市也对口部优化设计进行了探索创新，景德镇将口部设计方案与陶瓷文化融合，创新了口部造型，配以青花等传统陶瓷纹样，形成了独具地方特色的口部设施，探索了口部设计的景观化；北京通州副中心综合管廊口部采用平格栅设计，减小了出地面口部的结构大小，同时与道路隔离带景观花草结合设计，降低了口部设施对城市景观的影响。虽然国内已初步开展了综合管廊口部设施优化设计等探索创新，但与国际先进的设计理念、方法和实现路径仍存在一定的差距，尤其在有效防涝方面有待解决。

图1 国外设计案例

本文梳理研究了管廊通风口部设施设计具体问题，调研了我国多地管廊口部设计，对管廊通风系统进行了系统性思考研究，提出管廊通风口精细化设计理念。针对雨水、内涝倒灌等问题创新研发了一体化装配式可关闭百叶设备，优化了口部节点工艺设计方案，并提出运维管理策略，形成了管廊通风口部精细化设计及运维管理系统化解决方案。

1 现行管廊通风口部设计

1.1 管廊通风系统

综合管廊内空间属于地下封闭空间，通风条件差。为保证管廊内各种市政管线在适宜的环境中正常运行，保证进入管廊巡视的维护人员在安全卫生的环境中工作，需要对管廊进行通风换气，以排除其内部废气、余热。当管廊内发生火灾时，通风系统应能协助控制火势蔓延。在火灾后，通风系统应能及时排除管廊内积聚的有毒烟气。

管廊通风系统的主要功能包括以下几个方面：

1）保证及时排出管廊内各种管线的余热；

2）排除H2S，CH4等有毒有害或易燃易爆气体；

3）为检修人员提供新鲜空气，保证氧气体积分数不低于19.5%；

4）发生事故时能实现密闭，并实现灭火后的强制通风排烟。

1.2 现行管廊通风口部设计方案

管廊通风设计主要依据GB50838—2015《城市管廊工程技术规范》规定进行设计，主要规定摘录如下表所示：

表1 通风系统设计规定

根据标准的规定，现行管廊通风口部常规设计如下图所示：

图2 现行设计案例

现行综合管廊通风系统及通风口部常规设计较为简单，通风量计算参数选择较为保守，尤其是在计算廊内管线散热量过程中，散热功率取值偏大，导致正常散热通风量比事故工况下6次换气次数计算得来的通风量还大，在限定出风口风速为5m/s的条件下，直接导致了通风口部通风面积较大。在通风口地面以上部分的设计有效通风面积较小，如图4所示，结构尺寸较大，而通风口面积很小，未能有效利用风亭。现行设计以满足管廊使用功能为优先，风亭设计简单，导致形成了“炮楼”林立的现象。

图4 隆兴路改造前后对比

1.3 现行设计存在的主要问题

（1）一些通风口结构尺寸过大，不符合当下建筑节能、绿色环保等新理念，同时较大的通风口位于马路绿化带中影响城市交通视线，造成一定的安全隐患；

（2）一些通风口设计较为简单粗放，景观效果差，影响了城市景观，破坏了预期整体城市风貌，与建设美丽城市、人民日益增长的精神文化需求不符；

（3）普遍采用现浇混凝土结构，整体施工周期长，同时也不便于后期地面进出等运营维护。

2 通风口部精细化设计研究

我国城市地下综合管廊通风口出地面风亭设计，依据现行《城市综合管廊工程技术规范》GB 50838-2015的相关规定，需满足：1）廊内通风进排风组织；2）不同工况计算通风量需求；3）出风口风速要求；4）城市防洪要求；5）需采取防止地面水倒灌措施；6）需采取防止小动物进入的措施等；7）满足通风设备进出的最小尺寸要求等多方面的功能要求，同时，规范要求综合管廊工程规划与建设应与地下空间、环境景观等相关城市基础设施衔接、协调。为解决现行标准规定下通风口部设计存在的问题和隐患，本文主要从风量核算、工艺设计、景观设计等三个方面进行了精细化设计研究。

2.1 风量核算精细化

本文风量核算在标准规定的条件下，通过详细调研、管廊现场运行实测、相关专业深入研究等方式，重新测定了不同规格、不同电压的电力电缆的平均发热功率，降低了因电缆发热导致的过高的排除余热风量[2]。风量计算过程中还采用通风散热公式考虑了通过廊壁传热散失的热量[3]，进一步减小了廊内排除余热风量。

2.2 工艺设计精细化

2.2.1 风口百叶设备创新设计

为消除通风口“炮楼”，减小通风口结构体积，本文采用平格栅设计，通风口出地面高度统一为高出设计地面300mm。平格栅设计带来问题在于防雨防倒灌能力降低，为此，本文创新研发了可开闭式防雨百叶，及相关运维策略，可防小到大雨，以及城市内涝。

图3 一体化装配式可开闭通风百叶

该设备除满足管廊基本的通风需求外，针对防雨防洪需求，在全国首次创新提出“防、排、堵”理念，针对小雨到大雨，乃至暴雨、台风等极端天气变化，以及防雨、防内涝等不同应用场景，精细化了通风百叶功能。

“防”——根据地区气候状况、城市地形特征等因素，确定通风口出地面高度（300-500mm），小雨或有少量地面积水情况下可防倒灌；采用可开闭式百叶，中到大雨情况下可关闭百叶，防止雨水进入管廊，雨水可通过设备两侧的雨水导流装置流入周边绿地。

“排”——小雨情况下，百叶处于完全开启状态，部分落入管廊夹层的雨水收集池，通过排水导管排至管廊内排水沟，进而通过廊内集水坑排出管廊；中到大雨情况下，百叶处于完全关闭状态，通过百叶和机械装置其他缝隙渗入的少量雨水通过上述同样的方式排出管廊，雨水从无序进入管廊转变为有序收集排放。

“堵”——暴雨、城市内涝情况下，采用专用柔性防水盖板，利用防水盖板外部水压和内部气压压差，将洪水“堵”在通风口外。

2.2.2 工艺方案精细化设计

工艺方案的精细化设计应在满足标准规定前提下，实现通风口部设计隐形化，功能精细化。

隐形化设计采取的主要措施为取消防洪线以上风亭，改为顶部平格栅，彻底消除通风口“炮楼”。

为保障管廊安全运行，口部安全管理注重防入侵、防跌落、防危险品投入等功能。同时注重工艺设计的通达性，避免出现完全封闭空间，便于运维管理人员巡检、维护通行。

2.3 景观设计精细化

景观改造目的主要是使管廊出地面口部与城市区域整体风帽保持一致，实现管廊通风口部的景观化和隐形化。

景观精细化设计主要有以下三种策略：

（1）采用艺术手法对通风口进行处理；

（2）使用材料对通风口进行景观化处理；

（3）利用植物对通风口进行景观化处理。

景观设计中，在材料和植物选择方面应遵循以下几个原则：

（1）通风口外装饰的材料选择受场地空间的影响需满足轻薄、易施工的装饰材料；

（2）装饰质感和风格应符合通风口附近的整体环境氛围；

（3）装饰材料应有一定的耐久性，整合考虑日后的维护和景观效果的持久性；

（4）针对道路生态空间的恶劣性，选用景观植物需有良好的适应性，耐寒耐干旱耐土壤瘠薄；

（5）选用绿期长的常绿灌木和较长绿期的观赏草类植物丰富景观效果；

（6）植物需要发挥遮挡、软化构筑物边角的作用。

3 通风口部精细化设计探索实践

本文研究成果成功示范应用于河北省石家庄市正定新区，并经过实际运行检验，改造效果良好。

示范应用项目通过技术研发团队前期详细调研，通风量核算，工艺分析，景观优化等，确定实施方案，以满足城市防洪要求和防止地面雨水倒灌为底线，保障最新规范中有关管廊通风的功能要求，消减风亭建筑体量，大大降低风亭高度，美化融合地面设施与两侧景观，并创新采用一体化装配式通风口，大大了缩短改造工期，便捷了改造施工，满足原设计的运行维护要求。

4 结论与建议

本精细化设计技术研究及探索集合暖通、景观、结构等多专业技术创新了城市地下管廊口部设计形式，在保证管廊通风功能和安全运行的前提下，实现了管廊通风口隐形化、景观化，美化了城市景观，同时具备防洪、防止雨水倒灌的功能，既满足管廊通风口设计的各项要求，又符合城市高质量发展和精细化治理的要求。本科技成果注重细节提升，其探索实践和创新示范为城市管廊口部精细化设计提供了可复制可推广的经验，具有重要的现实意义和社会效益。