橫琴口岸綜合管廊給排水設計分析

丁曉玨，齊小依

(中國中元國際工程有限公司，北京 100089)

0 引言

綜合管廊顧名思義就是地下管道的綜合走廊，相當于建造一個隧道空間，將電力、通信，燃氣、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，并設有專門的檢修口、吊裝口和消防系統，可實現市政設施供應一體化并節省道路地下空間、減少每次檢修的開挖成本、減少對已經運行的道路通行效率的影響以及環境的破壞。在發達國家綜合管廊也被叫做“共同溝”，并且已經存在了一個多世紀，在中國，隨著城市建設的飛速發展，綜合管廊也逐漸成為了城市發展現代化、科學化的標準之一。在綜合管廊系統日趨完善的同時其規模也越來越大，在統一化的同時也都有著各自的特點。

1 項目概況

橫琴口岸及綜合交通樞紐功能區北連中央商務中心、南接國際文化教育區(澳門大學)、西鄰行政管理中心、東望澳門文娛區，位于“一國兩制”的交匯點和“內外輻射”的結合部，同時也是橫琴新區商務辦公發展軸與綜合服務設施發展軸的交匯點。在區域的主要市政道路——福臨道下，設有一條綜合管廊，管廊內敷設有服務于橫琴口岸及綜合交通樞紐功能區(66 hm2)內的區域集中供冷及供熱管道、市政電力電纜、市政電信弱電通訊、市政給水、市政中水、市政垃圾管道等管線；市政燃氣和市政排水管道不進入綜合管廊。

綜合管廊主廊北起港澳大道南邊線，南至濠江路北邊線，平面長度約830 m，總寬約21.8 m，凈高3.2 m。其中建筑下管廊長693 m。福臨道下共設10處支溝，為周邊地塊提供給水、中水、電力、電信、冷熱源等市政管線。

如圖1所示，綜合管廊以東西中軸線對稱，綜合倉、電力倉南北各劃分3個防火分區，分別設6個防火分區，綜合倉與電力倉每個防火分區分別設置了人員出入口。

本次設計市政綜合管廊位于道路下方中心位置，其上為主體建筑。如圖2所示，管廊分為2倉：綜合倉和電力艙，凈寬分別為16.7 m,2 m。電力倉位于最東側，綜合倉位于西側。管廊與福臨道平行敷設。主管廊內敷設供熱、供冷、給水、中水、電力、通信、垃圾管道和為保證管廊正常使用的消防、排水、照明、通風等管線，以及容納工程維修車輛通行通道。

2 給水管道設計

該綜合管廊內設有DN400市政給水干管和DN300中水干管，同時通過支管廊為附近地塊供水。

在主管南北端部或出支溝的預留支管上設檢修閥門，管徑不大于300閥門上釆用軟密封法蘭閘閥(不銹鋼暗桿)，管徑不小于400閥門釆用軟密封法蘭蝶閥(不銹鋼暗桿)。DN≥300閥門配傳力伸縮節。給水、中水管道在管廊變形縫處設置一個金屬波紋管。閥門和伸縮節下設寬500 mm×240 mm的磚砌支墩或支架固定。

綜合管溝內給水管均架空敷設，用支墩或支架固定。

在主管的隆起點設排氣閥，DN150管上設DN50排氣閥，DN200～DN400管上設DN80排氣閥，排氣閥采用ARX復合式排氣閥。

在主管及支管的低凹處設排水閥，DN150～DN400管上設DN100排水閥，排水閥采用彈性座封偏心旋塞閥，檢修時管道排水間接排入排水溝，如圖3所示。

3 排水設計

為了保證綜合管廊的正常運行，其結構滲漏水及管道檢修時需要及時收集和排除。綜合管廊的綜合倉和電力倉內分別設排水溝，并分別在出線倉設置集水坑，收集和排除結構滲漏水及管道檢修時的排水等。如圖4所示，由于主管廊上方為主體建筑，不同于一般的管廊直接由主管廊接出管線至地面，該工程的管廊出線不能由主管廊直接出線，只能通過下方支管廊內進行管線出線的方式，給排水管線均需由主管廊接至下方的支管廊內后敷設出線，對上下管廊管線的排布和預留預埋增加了難點。因此綜合管廊的排水采用重力預壓力排水相結合的方式，如圖4所示。

綜合管廊的綜合倉和電力倉內分別設0.2 m×0.1 m的排水明溝，排水溝的坡度按0.3%考慮；主溝排水溝在支溝的正上方設置DN100的排水地漏，將主溝的滲水及管道檢修水排至支溝的排水溝，并最終排至集水坑。

每個防火分區在相應的支溝內設一個2 m×1.5 m×1.5 m集水坑，坑內設2臺潛污泵(一用一備)。提升后的壓力排水管部分穿過室內地下室后最終至室外排水檢查井。

4 消防設計

4.1 自動滅火系統

4.1.1 自動滅火系統概述

該綜合管廊火災主要為帶電火災，綜合艙中的電信電纜和電力艙是主要火災源，根據GB 50838—2015城市綜合管廊工程技術規范應設置自動滅火系統[1]。

目前綜合管廊中應用較多的自動滅火系統有如下兩大類：

1)水劑滅火：水噴霧和細水霧兩種[2-3]；

2)氣體滅火：氣溶膠和超細干粉兩種[4]。

這4種類型的滅火系統都有其自身的優勢和不足，設計過程中應當合理選擇。表1簡約列明這幾種常用系統的特點。

表1 綜合管廊常用自動滅火系統比較

由表1可知，水劑滅火系統都具有環保、無毒、滅火效果好且隨時可進行二次滅火的特點，很適合運用在綜合管廊電力電纜溝的消防上。如果系統小，設備房設置困難的話，可以采用氣體滅火系統。具體采用何種滅火系統，不僅僅取決于技術、經濟等方面的因素。有時產權、管理模式也是需要考慮的因素。具體設計時要因地制宜，綜合考慮，才能做出最合理的選擇。

4.1.2 最初方案

從最初收集的資料中了解到，珠海橫琴開發區綜合管溝全長為20.9 km，共設2座水噴霧消防泵房和2座監控中心，每座消防泵房最大服務半徑為6 km。消防泵房各設消防主泵4臺，3用1備，各配設穩壓氣壓水罐1套，穩壓泵2臺，1用1備，氣壓水罐總容積為2.84 m3，調節容積為0.54 m3。消防泵房設消防水池1座，容積211 m3。

橫琴口岸及綜合交通樞紐功能區位于開發區內部，根據以上分析，經濟、安全、維護方便、具有撲滅二次火災能力的水噴霧滅火系統無疑是本工程的最佳選擇。

初步設計中，綜合管廊綜合艙中的電信電纜和電力艙均采用水噴霧滅火系統，消防水源由開發區港澳大道的綜合管廊消防管道提供。

水噴霧滅火系統設計噴霧強度13 L/(min·m2)，持續噴霧時間0.4 h，噴頭最小壓力0.35 MPa，噴頭采用離心式高速水霧噴頭，流量系數K=32，噴頭流量60 L/min，噴頭間距2.8 m。同一時間按一處著火考慮，防火分區最大長度為174 m，同一時間每1個防火分區2組水噴霧系統同時動作，水噴霧系統流量97 L/s。

4.1.3 最終方案

在初步設計完成之后，了解到該地塊土地出讓條件中標明：

承建用地范圍內的城市公共地下空間內的綜合管溝(不含管溝內市政管線)建成后產權均歸用地單位，由政府部門負責經營、使用及管養。

這就表明該綜合管廊日后歸政府部門負責經營、使用及管養。因為該管溝與橫琴開發區綜合管溝總體管溝脫節，不能直接以市政水噴霧消防給水管為水源。這就需要單獨設置水噴霧給水泵房，設備參數如上所述，設備及管網、控制系統綜合造價約300萬元。

甲方本著盡量緊縮本地塊內市政設施占用面積的原則，不愿意為該綜合管廊設置獨立的消防水泵房。本管廊長度僅為830 m，屬于小型管廊，經協商與反復比選，決定采用不需要設備房的氣體滅火系統。由于氣溶膠不具有CCCF認證，在消防驗收時可能會有困難，因此選擇了具有CCCF認證、初投資低，維護周期有可能進一步延長的超細干粉自動滅火系統。

根據CECS 322：2012干粉滅火裝置技術規程，在電力艙內采用全淹沒自動超細干粉滅火系統，綜合倉的電信電纜采用局部淹沒自動超細干粉滅火系統(保護寬度外擴1.5 m)[5]。

根據CECS 322：2012干粉滅火裝置技術規程，計算滅火劑用量及干粉滅火裝置的配置數量。

計算公式：N=VC/m。

其中，N為干粉滅火裝置的配置數量，具；m為單具滅火裝置的充裝量，kg；V為防護區容積，m3，全淹沒系統為防護區凈容積，局部淹沒系統采用假定的封閉體的體積，電信電纜外延1.5 m；C為滅火設計濃度(質量濃度，下同)，kg/m3，不應小于經權威機構認證合格的滅火濃度的1.2倍(考慮干粉滅火劑噴射剩余率5%)。

以綜合管廊內劃分的防火分區作為一個防護區進行保護，系統采用全淹沒(或局部淹沒)滅火方式[6-7]。設計滅火濃度取值為0.18 kg/m3(0.15×1.2 kg/m3)，干粉滅火劑噴射剩余率為5%。

實際運行中采用的超細干粉滅火系統，其滅火劑選用不吸潮、不結塊、不導電、對設備無腐蝕類型，不需要定期更換。但是是否必須滿足消防部門關于滅火器的規定，需要進一步溝通。有可能降低后期運行維護費用。

根據管廊的截面積和滅火裝置的噴射距離、滅火濃度的需要，采用非貯壓懸掛式干粉滅火裝置。該系統各防火分區各自獨立，同時為了節省造價，采用一控多系統。每個防火分區的電控裝置集中在防火分區門口，并引至綜合管廊消防控制中心。一個電控裝置控制的點數不超過8個。但是實際招標中，采用的是一控一系統，導致造價有所增加，但同時提高了滅火裝置動作的靈敏性。

自動無管網干粉滅火裝置內的電啟動器收到感溫信號啟動器或手動、聯動控制裝置的脈沖電信號后，其裝置內的冷氣發生器的固體物質開始氣化極速產生大量氣體，殼內氣壓急劇增加，沖破噴射口的隔膜片，開始噴射出大量滅火干粉，將該防護區內的火災噴滅。

具體布置如圖5，圖6所示。

4.2 滅火器設置

本工程為E類火災，按中危險級設置滅火器，滅火器的最大保護距離為20 m。

綜合管廊、電力艙內均配4 kg手提式磷酸銨鹽干粉滅火器，每隔40 m設2具。注意口部、人孔等主要通行道上都設有方便使用的滅火器。

5 抗震支吊架設計

根據GB 50981—2014建筑機電工程抗震設計規范1.0.4抗震設防烈度為6度及6度以上地區的建筑機電工程必須進行抗震設計。這一點是強條，自2015年8月1日之后的項目必須執行。最近其相關的驗收規范也即將出臺，再也不能以沒有驗收規范為理由，逃避相關設計。但是抗震設計主要是結構受力的計算和設計，對于給排水專業的人來說，畢竟不夠專業，通常需要進行相關二次深化設計。

對于主體設計方來說，可以對深化設計提出控制要求，注明以下幾點：

1)抗震支吊架產品應符合行業技術規范并需提供由國家建筑材料測試中心開具的符合CJ/T 476—2015建筑機電設備抗震支吊架通用技術條件的國家級支架荷載性能檢測報告，并具有國家級檢測單位認證的包含外觀及尺寸公差、部件荷載性能、組件荷載性能等內容的抗震支撐系統型式檢測報告。

2)建筑機電系統須進行抗震設計并采取抗震措施。水平敷設的直徑不小于DN65的給水、熱水、消防、壓力排水管道或重力超過1.8 kN的其他設備必須進行抗震設計；對于重力小于1.8 kN的設備或吊桿長度小于300 mm的懸吊管道可不進行抗震設計。抗震支吊架與主體結構應采取可靠的錨固形式。

3)剛性管道側向抗震支撐最大設計間距12 m，縱向抗震支撐最大設計間距24 m，柔性管道上述參數可減半，最終間距根據現場實際情況在深化設計階段確定。

4)組成抗震支吊架的所有構件應采用成品構件。成品抗震組件/構件應便于安裝檢驗，并應能承受任意方向的地震作用。抗震組件/構件宜采用電鍍防腐，有特殊要求可采用熱浸鍍鋅，當有絕緣要求時應采用噴塑工藝。

6 結語

綜合管廊的給排水設計中應充分考慮給排水管道安裝運行中的排氣、泄水措施以及支吊架(含抗震、固定、滑動等)安裝要求[8]，也要分析運行維護中可能出現的問題，為綜合管廊正常運行提供防災(水災、火災)等方面的保障措施：根據實際工程特點為結構滲水及維修排水設置必要的排水設施(重力、壓力排水相結合)。同時需要考慮到雖然綜合管廊自動滅火系統較多采用水噴霧滅火系統，但是對于小型綜合管廊(不超過1 000 m)，應結合技術、安全、經濟、運營管理等方面因素，選用安全可靠、經濟適用的消防措施。當受到管理、經濟、面積等方面的約束時，采用無管網超細干粉滅火裝置也是可行的，且對干粉也應提出安全性、穩定性、有效期等方面的要求。