成都市綜合管廊建設工業化和模塊化的探討

鐘　翔，張　章

（成都市市政工程設計研究院，四川 成都　610036）

成都市綜合管廊建設工業化和模塊化的探討

鐘翔，張章

（成都市市政工程設計研究院，四川 成都610036）

介紹成都市綜合管廊規劃及建設計劃。從分析成都市水文地質情況及普遍的施工難度出發，提出綜合管廊建設工業化和模塊化的方案。分析工業化和模塊化的必要性和可行性，比較現代工業化和傳統工業化的區別，得出必須大力推行工業化和模塊化的結論。

綜合管廊；工業化；模塊化；成都

0　引言

為貫徹《國務院辦公廳關于加強城市地下管線建設管理的指導意見》（國辦發［2014］27號），省、市兩級政府積極響應中央號召。2014年9月5日，四川省人民政府出臺了《四川省人民政府關于加強城鎮地下管線建設管理的意見》（川府發［2014］52號）。該《意見》中主要任務是：全面開展城鎮地下管線普查；建立健全地下管線綜合管理信息系統；科學編制地下管線綜合規劃；強化地下管線建設的基本建設程序；統籌推進地下管線工程建設；加強地下管線安全運行管理；加快推進城鎮老舊管網改造；推進城市地下綜合管廊建設試點，有條件的城市要結合新區建設和舊城道路改造，積極開展城市重要地段和管線密集區建設綜合管廊；2014年底前，成都市、自貢市、綿陽市、南充市應先期啟動全省地下綜合管廊的建設試點工作，2017年底前，推動有條件的設市城市啟動地下綜合管廊建設。

在此背景下，成都市于2014年底開始，積極申報成為試點城市（2016年4月申報成功），并啟動了綜合管廊的規劃和試點段落的建設工作。

1　成都市綜合管廊規劃

緊緊圍繞成都市“打造西部經濟核心增長極，建設現代化國際化大都市”總體戰略目標，按照“雙核共興”、“獨立成市”發展理念，以地上地下協調發展、提升城市綜合承載能力為指引，構建國內示范、引領西部、規模適中、分片成網的現代化綜合管廊系統，即：以“雙核”為重點，區域中心城和衛星城同步跟進，各自獨立成網。規劃注重“三結合”：結合新區建設、舊城改造，同步建設綜合管廊（新區重點關注地下空間利用效率，舊城重點關注管線運行安全及提高管線承載力）；結合快速路及主干道改擴建工程、地下空間建設、軌道交通建設同步建設綜合管廊；結合市政主要廊道（電力隧道、輸水干管等）同步建設綜合管廊。

成都市進行了全域成都綜合管廊專項規劃。至2030年，規劃綜合管廊總長約1 000 km，其中，中心城區綜合管廊規劃總規模約 173 km，近期（2016～2020年）規劃規模約93 km（示范期2016年規劃建設22.4 km），遠期（2021-2030年）規劃規模約80 km；天府新區成都直管區綜合管廊規劃總規模約147 km，近期（2016～2020年）規劃規模約65 km（示范期 2016年規劃建設 33 km），遠期（2021-2030年）規劃規模約82 km；周邊區（市/縣）綜合管廊規劃總規模約680 km，近期（2016～2020年）規劃規模約315 km（示范期2016年規劃建設78 km），遠期（2021～2030年）規劃規模約365 km。

2　成都市發展概況及水文地質情況

2.1城市發展概況

當前，成都正值“新常態、萬億級、再出發”的關鍵時期，新一輪西部大開發深入實施，長江經濟帶、成渝經濟區加快建設，四川天府新區升格為國家級新區，高新區被批準為國家自主創新示范區，全國首批20個智慧城市試點示范城市之一。一系列重大政策聚焦成都，機遇難得，意義深遠，責任重大。加快推進城市轉型升級，深入推進“立城優城”戰略，立好天府新區這座“新城”，做優中心城這座“舊城”，方能實現“雙核共興”的城市發展格局。為實現以上目標，成都必須推進更高水平的城市建設，作為城市生命線工程的地下管線首當其沖。

2.2城市交通現狀

隨著城市集聚效應的擴大以及私家車數量的上升，成都市的道路資源越來越緊張，城市交通壓力越來越大。根據交管部門的統計數據顯示，2014年全市汽車保有量達336.1萬輛，排名第三，僅次于北京和重慶；全市駕駛人374.18萬人，排名副省級城市第一。成都市中心城區交通擁堵突出反映在上下班的高峰時段，主要路口處于交通飽和或超飽和狀態，行車速度在15 km/h以下。地下管線的施工或養護，因道路反復開挖產生的“拉鏈路”則將進一步加劇中心城區的交通擁堵狀況。綜合管廊建設的需求和必要性顯著，同時也給綜合管廊自身的施工提出了減少施工場面和縮短工期的要求。

2.3地質水文情況

成都市域范圍內地層分為一級階地、二級階地、三級階地和基巖。一級階地地層主要為砂土、卵石；二級階地地層主要為黏土、卵石，其中黏土為膨脹土；三級階地地層主要為黏土、基巖，其中部分黏土為膨脹土；基巖主要為白堊系、侏羅系泥巖、砂巖。成都市中心城區位于平原區域內，地層主要為一級階地、二級階地與三級階地，二、三級階地中含膨脹土地層，在開挖、切坡等施工期間易造成工程滑坡。城市區域分布有部分地質斷裂帶，在進行地下空間建設時，需避讓這些地震斷裂帶。中心城區內地下水具有埋藏淺、變幅小、季節性變化明顯的特點。水位埋深多在2.0～2.5 m之間，低水位出現在12月至次年3月，高水位多出現在7至8月。地下水年變幅多在1～3 m。

3　成都市管線入廊方案簡介

3.1管線入廊種類

在規劃有地下綜合管廊的道路區段，規劃所有管線原則性均入廊（若未入廊，規劃部門不予許可審批），入廊管線種類具體如下：

（1）10 kV配送電纜、高壓輸送電纜；

（2）通信光纜、廣播電視；

（3）配水管、輸水管、中水管；

（4）燃氣管；

（5）排水管；

（6）供熱（冷）管。

3.2綜合管廊選址

按照國家相關規范要求，結合成都城市建設及未來發展需求，確定在以下區域規劃布置綜合管廊：

（1）城市快速路、主干道交通流量大，沿線規劃地下管線較多，綜合管廊需求明顯；

（2）城市核心區、高強高密開發區地下管線敷設標準高，管線擴容可能性大，綜合管廊需求明顯；

（3）地下空間高強度成片集中開發區，配合軌道交通、地下道路、城市地下綜合體等建設工程地段，地下空間資源緊張，綜合管廊需求明顯；

（4）主要道路交叉口、道路過河或穿越鐵路路段，提高市政管網的安全可靠性，綜合管廊需求明顯；

（5）規劃電力隧道、輸水主干管等大型輸送型主干管線所在的重要市政廊道，綜合管廊需求明顯；

（6）道路寬度難以滿足直埋敷設多種管線的路段及不宜開挖路面的路段，綜合管廊需求明顯。

3.3綜合管廊斷面標準

（1）綜合管廊斷面應滿足管線安裝、檢修、維護作業所需要的空間要求，凈空高度不宜小于2.4 m；綜合管廊內兩側設置支架或管道時，檢修通道凈寬不宜小于1.0 m；單側設置支架或管道時，檢修通道凈寬不宜小于0.9 m；配套檢修車時，檢修通道寬度不宜小于2.2 m；

（2）綜合管廊斷面尺寸應根據入廊管線種類及規模、管線相容性、建設方式、預留空間等確定，分為單艙、雙艙及多艙管廊結構。

（3）明挖施工綜合管廊宜優先選用矩形斷面，暗挖施工綜合管廊宜采取圓頂斷面型式，盾構施工一般為圓形斷面型式。

（4）燃氣管道應獨立成艙。

（5）熱力管道不應與電力電纜同艙敷設。

（6）110 kV及以上等級電纜，不應與通信電纜同側布置。

4　成都市管廊建設特點

（1）規劃建設規模大，任務急，影響范圍廣。

成都市已成功申報成為國家綜合管廊試點城市。成都市人民政府已成立地下綜合管廊建設工作領導小組，并出臺了《關于加強綜合管廊建設工作的實施意見》和《成都市地下綜合管廊專項規劃（2016—2030年）》。根據規劃，至2030年，成都市地下綜合管廊最終形成“雙核、十四片”的規劃布局（見圖1），總長約1 000 km，其中中心城區總規模約173 km，天府新區成都直管區總規模約147 km，周邊14個區（市）縣總規模約680 km。在2016～ 2018年期間，成都“雙核”區域預計實施地下綜合管廊長度約90.8 km，其中中心城區約55.6 km，天府新區成都直管區約35.2 km。2016年實施長度約46.9 km，工程投資約63.9億元；2017年實施長度約11.2 km，工程投資約12.1億元；2018年實施長度約32.7 km，工程投資約29.4億元。

圖1　成都市地下綜合管廊“雙核、十四片”的規劃布局圖

（2）入廊管線多，管廊斷面多變，多艙且尺寸大。

參考相關專項規劃和已完成的前期方案，成都市地下綜合管廊入廊管線包括排水、電力、通信、中水、電力以及燃氣。為適應不同種類管線的空間需求，也為與所在場地范圍內其他市政工程（地鐵、有軌電車等）相協調，成都市地下綜合管廊采用多種斷面型式。如：

結合IT大道有軌電車的建設，沿該道路實施約5.6 km綜合管廊，收納110 kV高壓電力電纜、10 kV電力電纜、DN1400輸水管等管線，斷面型式采用五艙矩形。

與地鐵4號線同步實施的成洛路綜合管廊，收納220 kV電力電纜、10 kV電力電纜、DN1 400輸水管、DN 600配水管等管線，全線分段采用矩形斷面、馬蹄形斷面及圓形斷面（見圖2）等多種截面型式。

（3）存在多種不利地質因素。

成都市中心城區位于平原區域內，地下水埋藏淺，變幅小，水位埋深多在2.0～2.5 m之間。豐富的地下水不僅要求地下構筑物具有良好的水密性，還對施工降水提出額外要求。其次，平原內廣泛分布的膨脹土、軟土、細砂層、透鏡體等特殊類土，對地下綜合管廊的設計和施工造成諸多不利影響。

圖2　成洛路圓形斷面綜合管廊示意圖

（4）老城區交通困難，不允許長工期，特殊地段需頂管。

成都市地下綜合管廊多規劃于城市快速路、主干道等交通流量大、人口密度高、建筑密集、地下空間開發強度高的區域。在這類區域內建設地下綜合管廊，必然會限制工程采用過大的施工斷面，同時對施工工期有著嚴格的要求。特殊地段則需要頂管施工。

（5）適應偶發地震。

成都處于龍門山山前斷裂和龍泉山斷裂之間的凹陷盆地東緣。龍門山斷裂和龍泉山斷裂平行展布于成都坳陷盆地的兩側，在凹陷盆地內還發育有多條斷裂。西側的龍門山斷裂地震烈度大，發震頻度高。成都凹陷盆地內的斷裂構造在中早更新世活動較為強烈，自晚更新世至今，活動性大為減弱，趨于穩定。綜合管廊的設計與施工，需適應偶發的地震要求。

5　管廊建設的工業化和模塊化探討

當前地下綜合管廊施工方法主要是采用基坑大開挖的現澆工藝，包括基坑開挖、鋼筋綁扎、混凝土現澆、養生和拆模等工序，必須順序作業，導致施工時間長，難以滿足大規模建設的需求，同時給既有道路的交通帶來巨大的影響。現澆結構采用橡膠止水帶連接，其抗滲透、抗沉降能力差，綜合管廊節段連接部的施工質量不易保證?，F澆工藝要求在整個施工作業期間保持基坑干燥，雨季缺乏施工條件；在地下水位較高的地段，也必須為降水付出額外的成本。傳統施工方法成為地下綜合管廊難以大范圍推廣的因素之一。結合成都的建設條件特點，傳統工法也極難適應建設的需求。

為主動適應成都市地下綜合管廊新的建設形勢，本文建議推進地下綜合管廊主體結構構件標準化，推廣預制拼裝技術的應用，同時有效帶動工業構件生產、施工設備制造等相關產業發展。新一代的地下綜合管廊工業化預制拼裝工藝應具備如下特點：

（1）在保證工程質量和安全水平的前提下，大幅壓縮工期，提高施工進度。根據既有工程的經驗，有效途徑是將場外作業（基坑開挖、支護等）與場內作業（鋼筋綁扎、混凝土現澆、養生和拆模等）并行完成。根據上海世博會地下綜合管廊施工的實踐，并行作業的預制管廊施工工期比現澆管廊縮短18 d左右，縮短近45%的工期，而成本僅增加約1萬元。將工廠化的預制作業場盡可能地抵近施工現場，縮短預制件從工廠到工地的運輸距離，也能起到縮短工期的作用。目前，管廊結構模具的快速生產、現場混凝土養生質量控制（見圖3）、預制節段轉運等關鍵性技術也取得極大的進展。

圖3　預制綜合管廊混凝土現場養生

（2）預制拼裝工藝適應不同的截面型式和結構尺寸。入廊管線的種類是由綜合管廊服務區域需求所決定的，不同工程具有不同截面，從常規的單層矩形截面到多層異形截面，從單艙到多艙。管廊結構必須滿足功能需求。在此前提下，依據不同的管線運營管理需求分艙布置，對獨立的艙室模數化設計、預制，在現場初沿縱向拼接外，還可以進行橫向和豎向拼接。在全市范圍內，編制“管廊分艙標準模塊手冊”，工廠預制模塊標準化生產（見圖4），通過現場拼接的方式實現不同的截面型式。

圖4　工廠預制模塊標準化生產綜合管廊

（3）可靠的節段連接技術。預制節段通常2～3 m長，遠遠短于現澆施工階段的長度，造成縱向拼接頭數量增加。采用可靠的節段連接技術是保證綜合管廊預制拼裝工藝成功的關鍵。傳統預制工藝采用剛性接口，接口的密封靠縱向張拉預應力，耐久性差、抗震性能低。新的柔性連接技術（見圖5）通過多種技術措施保證預制節段接口處的水密性，有效防止接口滲漏的隱患。柔性連接技術還具有較好的抗不均勻沉降能力，有利于抵御頻發的低烈度地震的影響。與柔性連接技術相配套的是完善的接口密封性檢測設備、標準及執行程序，將節段連接處的施工質量納入到工程質量驗收體系內，確保綜合管廊的施工質量。

圖5　預制綜合管廊節段柔性連接技術

6　結語

在未來的20年內，成都市將全面開展綜合管廊的建設工作，管廊建設的工業化和模塊化程度必將成為影響該項工作進度與質量的關鍵因素。由于水平有限，經驗不足，本文權作拋磚之舉。我們也將進一步深入研究管廊建設工業化和模塊化的核心技術，為推進建設作出貢獻。最后，對為本文提供技術咨詢的中泰國際控股集團有限公司表示衷心感謝！

TU99

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1009-7716（2016）09-0065-04

2016-06-29

鐘翔（1973-），男，四川自貢人，教授級高級工程師，現任副院長，從事市政基礎設施規劃及道路橋梁設計工作。