綜合管廊標準斷面選型優化設計

羅李陶，趙 霖，夏洪薇，龍 博

1.成都天府新區建設投資有限公司，四川 成都 610000

2.中國市政工程西南設計研究總院有限公司，四川 成都 610000

1 綜合管廊標準斷面尺寸優化流程及模型

（1）優化流程。首先，相關的工作人員需明確綜合管廊標準斷面段的費用組成情況，從而有效地尋找主要的控制要素。其次，在設計綜合管廊標準斷面尺寸的過程中，務必確保其符合管線設計標準規范的要求，在此基礎上實施相應指標的優化。

（2）優化模型。相關的工作人員在優化設計綜合管廊標準斷面尺寸時，常常需要利用針對性的數學模型，從而順利地把各個類別的管線、管線間距等進行參數化建設，通過非線性規劃方式使不同類型參數和綜合管廊標準斷面尺寸、管線類型和間距、建設成本等進行有效關聯。綜合管廊標準斷面優化模型設定如下：

minf(x)、B ≥Ax、H ≥Cx、BH·n ≤M、Ax、Cx（1）

式中：f(x)為綜合管廊標準斷面建設成本；B 為綜合管廊標準斷面寬度，m；H 代表綜合管廊標準斷面高程，m；M為綜合管廊標準斷面投資估算參數；Ax，Cx 表示控制函數。

一般非線性規劃模式設定如下：

由于hi(x)和gi(x)分別屬于非線性規劃問題的約束條件，并且兩者之中至少屬于非線性的，兩者屬于連續并且可微函數。f(x)屬于非線性函數，目標函數僅一項。在采用非線性計劃解決實際難題的過程中，相關工作人員需注意以下要點：

（1）提出非線性計劃目標，依據亟待處理的現實問題進行有關資料的采集，設定解決問題的極限值目標，同時利用相應數學公式進行目標的轉化；

（2）明確具體問題約束條件，在相應約束條件下求解非線性規劃極值；

（3）提出目標的判別標準，通過非線性規劃判定能否在符合實際情況下有效解決問題；

（4）提供可選擇的方案，求解的極限值在結合實際情況常常存在多種預案，考慮現實問題的有關信息以及數據明確預案，同時通過一系列變量予以呈現。

2 綜合管廊標準斷面形式及影響因素

城市綜合管廊標準斷面選型優化設計是綜合管廊設計的關鍵技術之一，需要全面地考量城市運作狀況，從多個層面考量標準斷面的影響因素。

（1）區域周邊環境。在構建綜合管廊的過程中，相關的工作人員需要全面地考量規劃范疇、區域地下空間開發程度、管廊構建區域等。同時，規劃范疇的大小影響著管廊服務的規模，這也是決定綜合管廊斷面規模的主要因素；地下空間開發程度（管線密度）可以在一定程度上呈現地下空間資源的應用狀況，綜合管廊斷面利用率會隨著管線密度的提高而提高；而管廊建設區域主要是指建設位置，不同區域位置會對施工方式有較大影響。

（2）建設條件。在綜合管廊建設時，必須考慮地形特點以及水文地質條件。

（3）經濟條件。綜合管廊建設前期的投資非常大，且產生效益所需時間較長，常常是通過政府出資或通過PPP模式來對綜合管廊實施投資建設。綜合管廊標準斷面樣式與費用密切相關，選取科學標準的斷面更有助于降低費用的支出，從而實現經濟效益最大化。

（4）社會效益。綜合管廊屬于城市最重要的基礎設施之一，能夠有效解決“拉鏈路”的問題，緩解施工造成的交通影響，降低對城市居民生活的影響。

（5）環境保護。綜合管廊的不同建設方式會對周邊環境帶來不同程度的干擾，其中，明挖式綜合管廊會引發大面積的揚塵和噪聲等污染，一般情況下矩形以及橢圓形標準斷面常常采取明挖施工的方式；而盾構施工方式對于周邊環境影響較小，無論是在環境還是交通方面都不會產生較大影響，主要應用于圓形標準斷面施工。

3 綜合管廊標準斷面尺寸設計優化案例

天府新區綜合管廊建設中錦江西3 路接錦江西6 路，南至沈陽路。管廊全長650m，為支線綜合管廊。

3.1 綜合管廊斷面約束條件

錦江西3 路綜合管廊標準斷面管線以及艙室的安置都需要契合當前綜合管廊建設規范標準，各種艙室設置情況都要考慮干線管線接入或支線的接出問題，且都與綜合管廊節點規劃有關，不會對綜合管廊標準斷面成本造成影響。

在綜合管廊標準斷面選型優化設計時，先從影響因素方面對標準斷面選型進行仔細分析，利用非線性規劃改善標準斷面大小，進而合理有效地明確綜合管廊標準斷面。根據該綜合管廊設計計算說明書，該區域的綜合管廊采取明挖手段作業。利用綜合管廊經濟效益分析不難看出，綜合管廊標準段建設一般包括土方開挖及混凝土施工等多個環節。對于標準斷面每一項工程量實施費用估算，之后按照相關文件，如《城市地下綜合管廊工程消耗量定額》，這對于合理估算綜合管廊建筑成本大有裨益，可以幫助相關的工作人員獲取綜合管廊標準斷面建安工程量及工料數量狀況，具體情況如表1 所示。

式中：N 為城市綜合管廊投資估算指標建筑體積指標基價；xn為綜合管廊斷面間隔因子；M 為城市綜合管廊標準斷面控制成本。根據上述公式，可知標準斷面寬度B 為4.9m，高度H 為3.2m。

根據綜合管廊相應管線類型，可以有效地優化標準斷面的尺寸，依據《錦江西3 路市政工程規劃條件通知書》，此次入廊管線為10kV 電力、通信、輸水DN600、給水DN400、再生水（城市雜用）DN300。此次管廊尺寸為(1.9m+3.0m)×3.2m，分為電力艙和電信艙。

該綜合管廊標準斷面面積為16.48m2，以建筑體積指標基價為3395.4 元/m3計算能夠得到該綜合管廊標準段建設成本為55956.19 元/m，表明對于綜合管廊標準斷面優化設計是有效的。

4 結束語

綜上所述，文章主要介紹了綜合管廊標準斷面的影響因素以及尺寸設計優化方法，在此基礎上通過案例的形式

表1 綜合管廊標準斷面建安主要工程量及工料數量表

依據《城市綜合管廊投資估算指標》，一般斷面規模在15 ～20m2的情況下，其綜合管廊標準段控制成本不可以超過61133 元/m2。

3.2 綜合管廊標準斷面優化模型構建

綜合管廊標準斷面優化是在建設成本控制下求得最大標準斷面面積，通過非線性規劃的手段，相關的工作人員可以獲取最終的管線間隔，進而明確標注斷面的管線情況。非線性規劃函數如下：介紹了具體實施方式，通過成本控制表明此種優化設計方法的有效性，能夠為后續綜合管廊的設計選型提供有價值的參考，且對推動城市建設具有現實意義。