雨水管渠人廊設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討
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張國鐘
（福州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，福建福州350108）
摘要：以福州東部新區(qū)福泉高速A標(biāo)段三艙綜合管廊設(shè)計(jì)為例，參考相關(guān)規(guī)范和國內(nèi)類似工程，并結(jié)合海綿城市雨水調(diào)蓄理念，分析綜合管廊斷面布置、管道準(zhǔn)入原則、綜合管廊設(shè)計(jì)方法和要點(diǎn)，采用真空沖洗系統(tǒng)解決人廊雨水管道淤積問題，可為類似工程提供借鑒。
關(guān)鍵詞：綜合管廊；設(shè)計(jì)方法；雨水調(diào)蓄；真空沖洗系統(tǒng)
中圖分類號(hào)：TU990.3 文章編號(hào)：1004-4655( 2016) 02-0056-04
1工程背景
2015年8月國務(wù)院關(guān)于同意設(shè)立福州新區(qū)的批復(fù)，提出建設(shè)好福州新區(qū)作為實(shí)施國家區(qū)域發(fā)展總體戰(zhàn)略，同時(shí)國辦《關(guān)于加強(qiáng)城市地下管線建設(shè)管理的指導(dǎo)意見》明確指出在36個(gè)大中城市開展地下綜合管廊試點(diǎn)。福州新區(qū)以福州東部三江口片區(qū)福泉高速公路連接線拓寬改造工程（A段）試點(diǎn)綜合管廊建設(shè)。
福州東部三江口片區(qū)規(guī)劃綜合管廊共有8條，包括福泉高速連接線、橫一路、橫四路、橫六路、橫八路、縱二路、縱四路、三江路（見圖1）。其中福泉高速連接段（A標(biāo)段）為唯一的三艙綜合管廊，總長(zhǎng)度約0.6 km，其雨水管渠納入綜合管廊中，雨水利用管廊本體結(jié)構(gòu)排入下游粱厝河。
鑒于福泉高速連接段（A標(biāo)段）的服務(wù)片區(qū)及定位，結(jié)合三江口片區(qū)各管線專項(xiàng)規(guī)劃，本段道路敷設(shè)較多管道，包括高壓電力電纜、低壓電力電纜、通信電纜、給水管道、溫泉管道、燃?xì)夤艿酪约坝晡鬯艿赖�。新區(qū)規(guī)劃中確定敷設(shè)綜合管廊，以統(tǒng)籌安排管道敷設(shè)，節(jié)約地下空間，對(duì)于美化城市環(huán)境，提升城市基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化水平，均起到良好示范和推動(dòng)作用。
2綜合管廊設(shè)計(jì)
本文主要介紹福泉高速連接段（A標(biāo)段）管廊設(shè)計(jì)思路及做法。
2.1綜合管廊斷面布置
2.1.1入廊管道種類
根據(jù)各管線專項(xiàng)規(guī)劃，福泉高速連接段（A標(biāo)段）敷設(shè)的管線包括高壓電力電纜、低壓電力電纜、通信電纜、給水管道、熱力管道、燃?xì)夤艿酪约坝晡鬯艿赖�。�?zhí)行GB 50838-2015《城市綜合管廊工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，具體管道入廊則要根據(jù)工程設(shè)計(jì)邊界條件、產(chǎn)權(quán)單位入廊意愿、建設(shè)成本、維護(hù)管理等具體情況確定。
1)燃?xì)夤艿�。納入綜合管廊應(yīng)獨(dú)立敷設(shè)艙位，并采取有效的安全措施。福泉高速連接線（A標(biāo)段）敷設(shè)DN200燃?xì)夤艿�，若納入綜合管廊則需要2.0 m×1.8 m左右的斷面，相比燃?xì)夤艿乐甭穹笤O(shè)，增加建設(shè)投資，故本工程不考慮燃?xì)夤艿兰{入綜合管廊。
2)污水管道。福泉高速連接段（A標(biāo)段）污水管道走向與道路坡向相悖，其若納入綜合管廊將造成綜合管廊整體埋深加大，增加綜合管廊建設(shè)投資。故本工程不考慮污水管道納入綜合管廊。
3)熱力管道。福泉高速連接線（A標(biāo)段）敷設(shè)DN200溫泉管道，其為熱水介質(zhì)，無需設(shè)置獨(dú)立艙位，與通信電纜、給水管道合倉納入綜合管廊。
4)高壓電力電纜。根據(jù)該片區(qū)規(guī)劃，需敷設(shè)110 kV高壓電纜，與低壓電力電纜合倉納入綜合管廊。
5)雨水管渠。福泉高速連接段（A標(biāo)段）雨水管道走向與道路豎向均坡向梁厝河，考慮本工程距離下游梁厝河較近，根據(jù)河底標(biāo)高、道路豎向標(biāo)高、管道坡度等邊界條件，結(jié)合新區(qū)作為海綿城市試點(diǎn)，將雨水艙底部容積作為雨水調(diào)蓄池，做到海綿城市與綜合管廊有機(jī)結(jié)合。
6)其他管道。通信電纜、給水管道、低壓電力電纜均納入綜合管廊。
因此，綜合管廊敷設(shè)的管線為DN400給水管道、DN200溫泉管道、110 kV高壓電力電纜、16孔10 kV電力電纜，16孔通信電纜及雨水管渠等。
2.1.2斷面布置選優(yōu)
綜合管廊斷面形式根據(jù)實(shí)際情況采用明挖施工，矩形斷面。矩形斷面具有施工方便、綜合管廊內(nèi)部空間充分利用等優(yōu)點(diǎn)。
本工程綜合管廊需敷設(shè)110 kV高壓電纜，根據(jù)GB 50217-2007《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》中相關(guān)規(guī)定，高壓電纜與熱力管道不能同溝敷設(shè)，且根據(jù)GB 50838-2015《城市綜合管廊工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定熱力管道不應(yīng)與電力電纜同艙敷設(shè)。故綜合管廊設(shè)計(jì)橫斷面采用三艙，分別為電力艙、綜合艙、雨水艙。其中電力艙敷設(shè)高低壓電力電纜；綜合倉敷設(shè)溫泉管道、給水管道、通信電纜；雨水艙敷設(shè)雨水管渠。
1)雨水艙位與綜合管廊其他艙位組合�？煞譃�3種類型，具體斷面布置見圖2。
(1)A型組合：雨水管渠利用管廊結(jié)構(gòu)本體排除雨水，與其他管廊艙位水平并列布置。
(2)B型組合：雨水艙內(nèi)敷設(shè)雨水管道，與其他管廊艙位水平并列布置。
(3)C型組合：雨水管渠利用管廊結(jié)構(gòu)本體排除雨水，與其他管廊艙位垂直布置。
根據(jù)福泉高速連接段（A標(biāo)段）工程實(shí)際情況，雨水采用重力流直接排人下游梁厝河。綜合管廊上游最小埋深應(yīng)考慮雨污水支管、燃?xì)庵Ч艿葟木C合管廊頂部穿越的情況以及綠化種植等要求，控制覆土約2.5 m。同時(shí)考慮綜合管廊內(nèi)部?jī)舾摺⑾掠瘟贺群雍拥讟?biāo)高，以及采用較小雨水管渠坡度0.08%推算，C型組合雨水管渠末端雨水艙低于河底標(biāo)高，需增設(shè)雨水泵站系統(tǒng)。而A型組合相對(duì)B型組合，雖雨水艙斷面尺寸較大，但考慮結(jié)合新區(qū)作為海綿城市綜合試點(diǎn)，海綿城市的核心思想“蓄一滯一滲一凈一用一排”，A型組合雨水艙位下部可作為雨水調(diào)蓄容積，做到海綿城市中的調(diào)蓄理念與綜合管廊雨水艙位的有機(jī)結(jié)合。故本工程雨水艙位與綜合管廊其他艙位推薦采用A型組合。
2)綜合管廊斷面。雨水艙斷面尺寸根據(jù)道路周邊雨水系統(tǒng)匯水面積計(jì)算出雨水量，再根據(jù)綜合管廊內(nèi)雨水艙有效深度及坡度，計(jì)算出雨水艙斷面尺寸。在電力艙內(nèi)，高壓電纜與低壓電纜分開，雙側(cè)設(shè)置支架、管道，檢修通道凈寬最小凈距≥1.0 m。綜合艙內(nèi)管道位置遵循以下原則：將通信電纜布置于管廊上部，給水管道、溫泉管道布置于管廊底部，管廊內(nèi)管道以中間人行檢修通道（凈寬最小凈距≥1.0 m）為界對(duì)稱布置。綜合管廊內(nèi)部管道之間距離，管道與管廊內(nèi)壁、頂部及底板的距離等必須滿足相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，便于施工及檢修。
福泉高速連接線（A標(biāo)段）綜合管廊內(nèi)部容量及布置如圖3所示。
2.2綜合管廊主體設(shè)計(jì)
2.2.1平面位置及線形設(shè)計(jì)
本工程結(jié)合道路橫斷面及綜合管廊本身的特點(diǎn)，頂部需設(shè)置檢查口、吊裝口、通風(fēng)口等各類孔口，便于維護(hù)需經(jīng)常開啟，同時(shí)為了減少對(duì)地面景觀環(huán)境的影響，福泉高速連接段（A標(biāo)段）綜合管廊平面敷設(shè)在道路東側(cè)綠化帶下，其平面線形與道路一致。
2.2.2縱斷面設(shè)計(jì)
綜合管廊最小埋深應(yīng)考慮雨污水支管、燃?xì)庵Ч艿葟木C合管廊頂部穿越的情況以及綠化種植等要求，覆土控制2.5 m，考慮道路豎向標(biāo)高以及河道河底標(biāo)高等邊界條件，綜合管廊坡度與雨水管渠的坡度一致，為0.08%，坡向梁厝河。
2.2.3主要工藝設(shè)計(jì)
1)通風(fēng)口設(shè)計(jì)。通風(fēng)口設(shè)計(jì)一般正常通風(fēng)換氣次數(shù)≥2次／h，事故通風(fēng)換氣次數(shù)≥6次／h。本工程通風(fēng)口設(shè)計(jì)換氣數(shù)采用6次／h，綜合管廊沿線≤200 m布置一處通風(fēng)口，通風(fēng)口處加設(shè)5 mm×5 mm網(wǎng)孔的金屬格網(wǎng)，防止小動(dòng)物進(jìn)入綜合管廊。綜合管廊艙室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，發(fā)生火災(zāi)的防火分區(qū)及相鄰的防火分區(qū)的通風(fēng)設(shè)備應(yīng)自動(dòng)關(guān)閉。
2)防火分區(qū)設(shè)計(jì)。根據(jù)綜合管廊的特點(diǎn)，管廊艙室長(zhǎng)度≤200 m，采用耐火等級(jí)≥3.0 h的不燃性墻體進(jìn)行防火分隔。防火分區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)置防火墻、甲級(jí)防火門、阻火包等進(jìn)行分隔。每個(gè)防火分區(qū)設(shè)8個(gè)MF/ABC5手提式滅火器。
3)吊裝口（兼逃生口）設(shè)計(jì)。綜合管廊沿線≤200 m設(shè)置1個(gè)吊裝口。本工程綜合管廊吊裝口與逃生口合建，吊裝口由矩形通用吊裝口和圓形逃生井組成。矩形通用吊裝口是給水管、溫泉管、電力電纜的進(jìn)料通道，為減少綜合管溝外露部分對(duì)景觀的影響，矩形吊裝口采用暗埋式，通過設(shè)置預(yù)制蓋板輔以防水措施，將吊裝口埋在綠化帶地面以下10 cm，需要時(shí)揭開使用。圓形逃生井同時(shí)可作為電信等細(xì)纜進(jìn)倉通道，設(shè)置防止從外側(cè)入侵設(shè)施。矩形通用投料尺寸為1.2 m×6.5 m，圓形逃生井直徑為1.0 m，井蓋采用彈性自鎖防盜井蓋。
4)管線分支口。綜合管廊沿線≤150 m以及規(guī)劃路口預(yù)留設(shè)置管線分支口，其支線引出主要包括高低壓電力電纜、通信電纜、溫泉管道、給水管道等。各管線均采用直埋出線，各專業(yè)管線通過綜合管廊側(cè)壁與外部相連接，管線出線后與預(yù)埋過路套管銜接。管線分支艙口考慮電力電纜、通信電纜的轉(zhuǎn)彎半徑加高拓寬處理，方便電纜從管廊內(nèi)引出。
5)集水坑。綜合管廊沿線≤200 m為一個(gè)排水分區(qū)，綜合管廊的綜合艙和電力艙每個(gè)排水分區(qū)最低點(diǎn)均設(shè)置集水坑及排水潛水泵，以排除管廊內(nèi)的積水。排水集水坑尺寸1.2 m×1.0m，深1.5 m。排水潛水泵設(shè)置在排水集水槽內(nèi)，設(shè)水泵2臺(tái)，單泵流量Q= 30 m3／h,揚(yáng)程H=15m，電機(jī)功率Ⅳ=2.2 kW，一用一備。排水潛污泵的備用采用庫備的方式。排水潛污泵采用軟管移動(dòng)式安裝，用一根軟管接至DN80PE出水管，PE出水管沿綜合管廊內(nèi)壁同定安裝。排水潛水泵開啟方式為自動(dòng)啟動(dòng)，在排水潛水泵出水管上安裝同口徑小阻力柔性橡膠圈、止回閥和檢修手動(dòng)蝶閥，水出綜合管廊后就近排人城市道路雨水系統(tǒng)。排水泵的開停由集水坑內(nèi)的液位繼電器控制，高液位開泵，低液位停泵，超高液位報(bào)警。綜合管廊內(nèi)橫斷面地坪以1%的坡度坡向排水溝，排水溝縱向坡度與綜合管溝縱向坡度一致，排水溝坡度坡向排水集水坑。
6)消防設(shè)計(jì)。綜合管廊電力艙容納高低壓電力電纜，應(yīng)設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)。而綜合艙內(nèi)不易發(fā)生火災(zāi)，僅考慮在綜合管廊沿線、人員出入口、逃生口等處設(shè)置滅火器，且間距≤50 m。
(1)電力艙滅火系統(tǒng)選擇。可以選用濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)和七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)，但由于設(shè)備存在一定缺點(diǎn)，本工程綜合管廊采用超細(xì)干粉滅火裝置，其設(shè)置應(yīng)符合福建省地標(biāo)DB 35/T1153-2011《超細(xì)干粉自動(dòng)滅火裝置設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定。
(2)超細(xì)干粉設(shè)計(jì)滅火用量。用量計(jì)算公式見式(1)。
式中：M為超細(xì)干粉滅火劑實(shí)際用量，kg；V為保護(hù)對(duì)象（電纜倉）的計(jì)算體積，m3；C為滅火設(shè)計(jì)濃度，kg/m3，取0.12；K1為配置場(chǎng)所危險(xiǎn)等級(jí)補(bǔ)償系數(shù)，輕危險(xiǎn)級(jí)取1.2：K2為防護(hù)區(qū)不密封度補(bǔ)償系數(shù)，取1.1。
防火分區(qū)取200 m計(jì)算：M=248.37 kg。由于FZXA3/1.2-JAD產(chǎn)品保護(hù)空間為25m3，按每2m設(shè)置1個(gè)，n= 100。n≥M/3.0且，n≥25/( 2.8×2.8)。因此，每個(gè)防火分區(qū)設(shè)置100套FZXA3/1.2-JAD。
7)雨水管渠設(shè)計(jì)。綜合管廊雨水艙高度同其他艙位，坡度為0.08%，寬度為1.8 m，其中下部1.0 m為蓄水部分，全線合計(jì)約1 080 m3，作為初期雨水調(diào)蓄容積。雨水管渠進(jìn)入綜合管廊前，設(shè)置檢修閘門，雨水管渠排人梁厝河前設(shè)置閘門。雨水管渠沿著綜合管廊沿線≤90 m設(shè)置檢查井，檢查井井蓋宜采用具有排氣兼防盜功能。
2.3綜合管廊與其他工程矛盾與協(xié)調(diào)
1)與螺城路污水干管的矛盾。本工程綜合管廊與螺城路交叉位置穿越螺城路DN1000污水干管。根據(jù)螺城路DN1000污水干管管內(nèi)底標(biāo)高為0．0m，其管頂外壁標(biāo)高為1.1 m，而該處綜合管廊溝底標(biāo)高為1.6 m，與污水干管交叉，穿越間距小于最小間距1.0 m。因此需整體加固處理，確保各構(gòu)筑物安全。
2)與道路雨水臨時(shí)連通箱涵之間的矛盾。福泉高速連接段（A標(biāo)段）道路多處存在雨水臨時(shí)連通箱涵，其箱涵底標(biāo)高與綜合管廊頂部標(biāo)高沖突。為此抬高雨水臨時(shí)連通箱涵底標(biāo)高，保證其從綜合管廊頂部穿越，箱涵穿越段進(jìn)行整體加固處理。
2.4雨水管渠沖洗
目前國內(nèi)已建成運(yùn)行的雨水管渠人廊的工程相對(duì)較少，根據(jù)重慶茶園新區(qū)通江大道綜合管廊管委會(huì)反應(yīng)，綜合管廊內(nèi)雨水管渠普遍存在淤積、渣運(yùn)困難、造成管渠內(nèi)淤堵等問題，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮對(duì)雨水管渠進(jìn)行沖洗設(shè)計(jì)。
1)沖洗系統(tǒng)的選擇。目前常見的雨水管渠沖洗方法有翻斗式?jīng)_洗、射流沖洗、真空沖洗系統(tǒng)等。其中翻斗式?jīng)_洗、射流沖洗所需設(shè)備均安裝在雨水管渠內(nèi)部，易引起故障。而真空沖洗系統(tǒng)則是利用暴雨后雨水管渠中的水量增加，水位升高時(shí)，進(jìn)入存水室，后啟動(dòng)真空泵，抽空存水室中的空氣使得雨水管渠中的水進(jìn)入存水室。待存水室內(nèi)空氣被抽空，存水室內(nèi)水位達(dá)到一定高度，隔膜閥打開，空氣迅速填補(bǔ)真空，迫使存水室內(nèi)的儲(chǔ)存水進(jìn)入雨水管渠，有效地清洗雨水管渠底部的淤泥雜質(zhì)，并在下游段設(shè)置潛污泵抽排。
2)沖洗系統(tǒng)的設(shè)置。本工程采用一體化玻璃鋼真空沖洗系統(tǒng)對(duì)綜合管廊中的雨水管渠進(jìn)行沖洗。真空沖洗系統(tǒng)布置見圖4。
本工程雨水管渠總長(zhǎng)度約600 m，寬度1.8 m，坡度0.08%。設(shè)置2個(gè)沖洗點(diǎn)，沖洗長(zhǎng)度300 m，單個(gè)沖洗容積25m3，沖洗水頭5m，一體化玻璃鋼沖洗箱直徑2.5 m。
3結(jié)語
根據(jù)已建或在建的工程來看，綜合管廊在設(shè)計(jì)及使用過程中主要面臨以下幾個(gè)問題。
1)應(yīng)重視前期綜合管廊規(guī)劃，綜合管廊建設(shè)應(yīng)以綜合管廊工程規(guī)劃為依據(jù)。
2)缺乏綜合管廊國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)體系，需加快編制標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)體系，提高我國城市綜合管廊建設(shè)設(shè)計(jì)水平和工作效率，保證施工質(zhì)量，推動(dòng)城市綜合管廊建設(shè)的可持續(xù)。
3)雨水管渠人廊普遍存在淤積，加之管廊內(nèi)淤積渣運(yùn)困難，造成管渠內(nèi)淤堵，建議設(shè)置雨水管渠沖洗系統(tǒng)。
4)后期管道安裝問題多，綜合管廊設(shè)計(jì)時(shí)，通常以主體土建設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，忽略后期管道和設(shè)備安裝問題，給后期工作帶來諸多不便。
5)缺乏強(qiáng)有力的管線人廊執(zhí)行機(jī)構(gòu)，缺乏管線人廊運(yùn)行維護(hù)相關(guān)政策。
