預制裝配式綜合管廊斷面標準化設計

李靜

（華藍設計（集團）有限公司，廣西 南寧 530015）

0 引言

城市綜合管廊是設置在地下，將電力、通訊、熱力、給排水等各種管線集于一體并預留供檢修人員行走通道的隧道結構。當前我國正在推進建筑工業化的進程，在綜合管廊中運用預制裝配式技術可以實現構件工廠化生產、施工周期縮短、降低對城市交通影響等目標，同時有利于推動我國綜合管廊與裝配式技術的共同發展。

目前南寧市綜合管廊工程仍大部分采用現澆鋼筋混凝土結構，與國內其它省市相比，預制裝配式綜合管廊技術起步晚、發展慢，存在管廊斷面標準不統一、生產規模小、成本高，不利于形成產業化等一系列問題。本文基于模數協調的原則，針對南寧市綜合管廊斷面布置特點及入廊管線的相關要求，提出適應當地預制裝配式綜合管廊的標準化斷面及其組合形式，為該地區裝配式綜合管廊設計提供參考。

1 南寧市綜合管廊標準斷面現狀分析

南寧市是我國第二批地下綜合管廊試點城市，試點項目共12個，分布在南寧市主要5個城區。經調查得到12個試點項目的標準斷面設計情況。

數據顯示，3艙管廊斷面占比最大，每種類型的斷面規格尺寸均不相同，雖然這對現澆水泥混凝土結構施工影響較小，但卻不利于預制裝配式技術的推廣應用。

由于管廊設計斷面尺寸沒有統一標準，導致管廊生產模具利用率低、周轉施工次數少、攤銷成本大。另外，管廊預制生產沒有形成專業化、規模化的產業鏈，不利于培養產業工人、不利于生產效率、施工質量的提升和產業發展。

2 裝配式綜合管廊標準化設計的要求

裝配式綜合管廊的設計應按照通用化、模數化的要求，遵循“少規格、多組合”的原則，實現綜合管廊斷面的系列化和標準化。

要實現裝配式綜合管廊斷面標準化，需要研究入廊管線的種類、斷面尺寸的基本要求及內部支架、支墩等構件的設置要求。

2.1 南寧市入廊管線種類

南寧市目前在建綜合管廊項目25個，其中，12個試點項目入廊管線種類情況見表1。常見的入廊管線主要有電力電纜、弱電電（光）纜、給水管道、天然氣管道和污水管道5類。

2.2 相關規范的要求

研究綜合管廊標準斷面設計，主要參考《城市綜合管廊工程技術規范》（GB 50838—2015）的第5.3小節相關條文，其對內部凈高、檢修通道凈寬、管道安裝凈距等提出明確的最小要求[1]。但在實際工程應用中，部分指標要求偏低，給管廊后期運營維護造成一定困難。另外針對管線的排布還需滿足《電力工程電纜設計規范》（GB 50217—2007）、《光纜進線室設計規定》（YD/T 5151—2007）等規范的相關要求。

表1 南寧市綜合管廊試點項目入廊管線種類

2.3 管線權屬單位的要求

電力電纜、弱電電（光）纜、給水管道、天然氣管道等管線權屬單位是綜合管廊的最終使用者，斷面標準化設計應充分尊重使用者后期運營和維護時的需求，在充分征集管線權屬單位意見的基礎上開展。

3 預制裝配式綜合管廊斷面標準化設計

3.1 模數協調

模數是指選定的尺寸單位，作為尺度協調中的增值單位[2]。為使裝配式綜合管廊的建設標準化，應利用模數協調標準，該標準可以實現綜合管廊的設計、制造、施工安裝等活動的互相協調，同時有利于管廊部件的定位和安裝，協調管廊部件與功能空間之間的尺寸關系。

基本模數的數值應為100mm（1M等于100mm），綜合管廊模數化尺寸應是基本模數的倍數。

綜合管廊的艙室凈寬、門窗洞口高度等，宜采用水平基本模數和水平擴大，且水平擴大模數數列宜采用2 nM、3 nM（n為自然數）。

綜合管廊的艙室凈高、夾層層高和門窗洞口高度等宜采用豎向模數和堅向擴大模數數列，且豎向擴大模數數列宜采用nM。

綜合管廊的梁、板、柱、墻等部件的截面尺寸、構造節點和接口尺寸等宜采用分模數數列，且分模數數列宜采用 M/10、M/5、M/2。

綜合管廊標準段節段長度的模數，宜采用擴大模數5 M。

3.2 艙室組合習慣

給水管道是壓力管道，布置較為靈活，由于其管徑大，自重重，一般安裝在綜合管廊底部，上層空間可布置10 kV電力電纜和弱電電（光）纜，通常這三類管線構成綜合管廊的綜合艙。

對于高壓電力電纜，根據供電單位的要求，110 kV以上的電力電纜需獨立成艙，因此需單獨布置高壓電力艙。

天然氣是一種易燃易爆氣體，而且綜合管廊又是封閉的地下空間。《城市綜合管廊工程設計規范》中對天然氣管道單獨成艙提出強制性規定，應嚴格執行。

而污水管道在規范中未明確需單獨設置，但是污水管道中會產生一定有害氣體，需要設置透氣系統和污水檢查井，對環境監測系統的要求也相對較高。為避免污水管道可能產生的滲漏水與其它管廊交叉污染的問題，建議污水管道也單獨布置。

上述管線組合模式，可劃分為四類管廊艙室，分別為綜合艙、高壓電力艙、天然氣艙和污水艙。從以上四類管廊艙室中進行選擇，并加以組合，則可構成以下（見表2）常用的7種艙室組合習慣。裝配式管廊的斷面標準化設計應遵照艙室組合習慣，從艙室組合需求出發提出標準斷面的形式，通過盡可能少的標準艙室斷面組合出豐富的斷面形式，以減少預制裝配式施工的模板數量和成本。

表2 常用的艙室組合習慣

3.3 單艙綜合管廊斷面標準化設計

單艙綜合管廊斷面的標準化設計，一是從其單艙使用功能來考慮，二是要考慮與其它標準艙室的組合。從使用功能區分，單艙斷面可分為兩類，一類為尺寸較大的單艙斷面，不僅適用于綜合艙選用，也可供110 kV及以上電力電纜較多需要設置兩排支架的情況下選用；另一類為尺寸較小的單艙斷面，適用于單獨成艙的天然氣管道、污水管道或110 kV及以上電力電纜僅需設置單排支架的情況下選用，這三類管廊艙室的尺寸相差甚小，斷面尺寸可一并考慮。由此，可將單艙斷面劃分為A型標準斷面和B型標準斷面，見圖1。

圖1 單艙綜合管廊A型標準斷面和B型標準斷面示意圖

3.3.1 A型管廊斷面的標準化設計

A型管廊斷面主要用于容納給水管道、10 kV電力電纜和弱電電（光）纜的綜合艙，斷面凈空寬度主要根據綜合管廊內兩側支架長度及檢修通道凈寬確定。按照南寧市供電單位提出的具體需求，電力電纜的支架托臂長度為800 mm，從管廊支架標準化設計的角度考慮，另一側的弱電電（光）纜支架托臂長度也采用800 mm。為保證給水管道安裝凈距滿足規范要求，同時考慮到給水管道支墩會占用一部分檢修通道空間，也為檢修通道富余一定的空間，因此將A型管廊斷面兩排支架檢修通道間凈寬取1.9 m，則該斷面凈寬3.5 m。

A型管廊斷面的凈空高度主要根據兩側支架的間距及距離底板和頂板的距離決定。按照南寧市供電單位提出的具體需求，10 kV支架上下層間距不小于300 mm，每層支架排列4根電纜。根據南寧市綜合管廊試點項目10kV入廊管廊數量的統計數據顯示，10 kV入廊規模為6+1回～16+1回不等，即布置4排支架即可滿足最大需求。但考慮到用電需求隨著周邊用戶數量增加而逐年增加，一般將預留2～4排支架供遠期電力電纜使用。因此按8排支架考慮，每層支架間間距300 mm，并考慮支架距離頂板和地板各400 mm，則該斷面凈高3.2 m，見圖 2。

圖2 A型管廊斷面管線布置示意圖（單位：mm）

按節段吊裝重量40 t以內控制，A型管廊斷面壁厚按4 M估算，則節段長度可取2.5 m，即5×5 M。

3.3.2 B型管廊斷面的標準化設計

B型管廊斷面主要適用于放置單獨成艙的高壓電力電纜天然氣管道和污水管道。這三類管廊艙室中，天然氣管道的管徑最小，因此對天然氣艙的凈寬要求也最低；設置單排支架的高壓電力艙凈寬取決于支架寬度與檢修通道凈寬，即滿足800 mm長支架托臂和0.9 m檢修通道凈寬即可；而污水管的管徑較大，且需一定間隔設置通向地面的檢查井，需要較大的操作空間，因此B型管廊斷面需滿足污水艙的凈空寬度要求。考慮到不同管徑的污水管安裝要求，及保證人員檢修通道有一定富余空間，B型管廊斷面凈空設計寬度2.5 m，凈空高度與A型管廊斷面一致，見圖3。

圖3 B型管廊斷面管線布置示意圖（單位：mm）

按節段吊裝重量40 t以內控制，B型管廊斷面壁厚按4 M估算，則節段長度可取3.0 m，即6×5 M。

3.4 雙艙綜合管廊斷面標準化設計

考慮艙室組合習慣，雙艙管廊斷面通常為一個綜合艙和一個小艙的組合。可考慮在單艙管廊斷面的基礎上進行整合和優化，即將A型管廊斷面和B型管廊斷面組合成為雙艙管廊斷面，將定義為C型管廊斷面，見圖4。

圖4 雙艙綜合管廊C型標準斷面示意圖

按節段吊裝重量40 t以內控制，C型管廊斷面壁厚按4 M估算，則節段長度可取為1.5 m，即3×5 M，見圖 5。

圖5 C型管廊斷面管線布置示意圖（單位：mm）

A型、B型和C型管廊斷面的規格尺寸見表3。

3.5 組合設計

將單艙綜合管廊A型和B型標準斷面、雙艙綜合管廊C型標準斷面進行組合，可為表2中7類常用的艙室組合形式提供18種以上的裝配式拼裝樣式（見表4）。“少規格、多組合”的斷面標準化設計為預制裝配式綜合管廊的應用和推廣奠定了基礎，有利于實現綜合管廊節段的批量化生產，減少模板數量，降低生產成本。

表3 裝配式綜合管廊規格尺寸

表4 預制裝配式綜合管廊的斷面標準化組合

4 結語

建筑工業化是我國建筑行業的一次“產業革命”，裝配式建筑因其生產方式上具有綠色及建設周期短等明顯優勢而成為一個必然選擇[3]，裝配式綜合管廊則是其中的重要組成部分。為了解決預制裝配式綜合管廊斷面設計多樣化的問題，本文根據南寧市綜合管廊入廊管線特點及常用的艙室組合習慣，提出單艙和雙艙的三種標準斷面類型，并將其組合出適合當地選用的斷面形式。同時，也為其他類似工程提供了有益的借鑒和參考。