城市核心區(qū)地下道路與綜合管廊共建模式研究1

李少杰，史一鳴，羅建暉，張春光上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司

0 研究背景

交通擁堵、馬路拉鏈、環(huán)境惡化等是城市發(fā)展過程中的常見問題，尤其在城市核心區(qū)，情況尤為突出[1]。而通過市政設施的地下化（如地下道路、綜合管廊及地下物流等），一定程度上緩解了以上問題。但隨著城市開發(fā)體量、密度的不斷增大，如何集約化利用地下空間已成為擺在眼前的問題，其中地下市政設施的集約化共建技術也在各大城市間進行著探索和嘗試。秦方方[2]、王壽生[3]等分別結合工程案例對明挖隧道和盾構隧道與綜合管廊的共建進行了研究，表明地下道路與綜合管廊一體化設計在技術上是可行的；劉劍春[4]、王玉[5]等對綜合管廊與軌道交通的一體化建設進行了研究，均提出了軌道交通盾構區(qū)間段分建、車站明挖段共建的同步建設方案，可有效提高空間利用效率，避免反復開挖；朱旻[6]、張晉勛[7]等對綜合管廊與地塊地下空間的共建進行了研究，提出二者共建可實現(xiàn)地下空間的資源共享，是綜合管廊開發(fā)建設的一種良好模式；張一航[8]等提出綜合管廊與地下其他基礎設施進行一體化建設不僅能夠充分利用地下空間，而且能夠減少地下管線遷改、地面綠化遷移和對道路的破壞，還能夠縮短施工工期，降低建造成本。

從國內(nèi)研究現(xiàn)狀可以看出，我國城市開發(fā)建設過程中，對地下市政設施的集約化共建進行了不少嘗試，具有良好的借鑒意義。但該類研究多結合工程案例進行，受項目建設條件制約因素，未能進行系統(tǒng)性梳理。

本文擬從地下道路與綜合管廊的共建需求出發(fā)，系統(tǒng)性分析明挖工法下地下道路與綜合管廊的共建形式及適用性。

1 共建需求及必要性

眾所周知，地下道路是用于解決城市交通問題的地下設施；綜合管廊是城市管道的綜合走廊，是支撐城市高質(zhì)量建設、運營的地下市政設施。二者的共建條件可從以下幾個方面進行歸納。

（1）敷設路徑多重疊

在城市核心區(qū)，因交通流量大，往往需通過立體交通模式解決車輛出行問題，如建設地下道路；而這些區(qū)域因開發(fā)密度高、體量大，往往也是管線密集、管廊建設需求高的地方。二者在敷設路徑上多存在重疊。

（2）埋設深度相一致

地下道路因需與地面溝通，埋設深度越淺越好，且也可以減少投資；綜合管廊服務于地下市政管線，并需對兩側地塊提供服務，因而一般也設置于地下淺層空間（豎向埋深在-1F層或-2F層）。因此，從投資和功能使用的角度看，二者均適宜埋設在淺層空間。

（3）空間資源較缺乏

城市核心區(qū)土地資源寶貴，地下道路與綜合管廊作為地下市政基礎設施，一旦建成，將難以改造，且對其他地下設施形成制約。因此，在二者敷設路徑重疊、埋設深度相近、空間資源緊缺情況下，自然形成二者共建的充分條件。

（4）建設時序較統(tǒng)一

地下道路與綜合管廊同屬于城市地下基礎設施，按照“先地下，后地上”的城市開發(fā)原則，兩類設施均需先期實施，并為后續(xù)地面開發(fā)奠定基礎。因此，從建設時序?qū)用鎭砜矗吖步ǖ目尚行暂^高。

（5）合建成本可降低

地下工程基坑支護費用占工程費用的比例較高，一般可達50%左右。地下道路與綜合管廊的結合建設，相比二者單獨建設可大大降低基坑支護成本，大幅縮減工程投資。此外，二者通過合并建設時序，建設周期也可進一步壓縮，節(jié)省了人力物力成本以及外部成本。

2 共建模式主要類型

地下道路與綜合管廊的主要共建模式可概況為以下三種情況。

（1）豎向共建：管廊位于地下道路上方

如圖1所示，地下道路與綜合管廊采用豎向共建模式，管廊位于上方、地下道路位于下方。該類型共建模式在武漢王家墩商務區(qū)核心區(qū)地下環(huán)廊工程、義烏老城更新區(qū)地下環(huán)路工程、棗莊市商務中心（金沙江路）管廊工程等項目中得到了應用。

圖1 管廊位于地下道路的上方

（2）豎向共建：管廊位于地下道路下方

在豎向共建模式中，綜合管廊也可以設置在地下道路下方，如圖2所示。此種斷面布置在北京中關村西區(qū)管廊、鄭州市民公共文化服務區(qū)核心區(qū)地下交通系統(tǒng)項目、雄安容東片區(qū)基礎設施工程等項目中得到了應用。

圖2 管廊位于地下道路的下方

（3）水平共建：管廊位于地下道路一側

除了豎向共建模式外，綜合管廊也可設置于地下道路一側，采用水平共建的模式，如圖3所示。該類型在日照淄博路地下道路、天津中央大道海河隧道、金華—義烏—東陽市市域軌道交通商城大道區(qū)間段等項目中得到了應用。

圖3 管廊位于地下道路的一側

3 特點及適用性分析

以上三種共建模式均屬于地下市政設施的集約化共建技術，通過結構共用、基坑共用、空間集約共享等措施，在大幅降低工程投資的同時，實現(xiàn)功能的復合。但不同模式的特點、適用性各不相同，如何合理選取需結合建設條件、各自功能需求等因素綜合考慮。

3.1 豎向共建模式的特點及適用性

豎向共建模式的最大特點在于斷面尺寸小、水平占地面積小，但需占用更多的豎向空間，埋設深度一般相對較大，一般適用于用地受限且綜合管廊、地下管道二者寬度較為接近的情況。豎向共建模式中，二者的上下關系對共構體的功能發(fā)揮及適用性有著重要影響。

（1）管廊位于上層、地下道路位于下層

如圖4所示，該工況下，管廊覆土淺，建設條件與單建管廊相當，有利于管廊分支口、吊裝口、逃生口及通風口等設施的布置，養(yǎng)護維修方便。此外，管廊結構寬度往往小于地下道路，可利用地下道路上方的結構空腔設置公用風道、風機房等設施，實現(xiàn)斷面的集約化利用。但綜合管廊的集水坑由于受下方結構體的限制，需采用外掛形式設置于結構體側面。對地下道路而言，受上方綜合管廊的布設，埋設較深，但兩側空間不受限制，能夠?qū)崿F(xiàn)與兩側地下空間（-2F、-3F地下車庫）的便捷聯(lián)系。

圖4 管廊位于地下道路上層的通風節(jié)點設置

適用情況：該工況更加有利于管廊的設置，適用于有一定長度規(guī)模、滿足一定覆土深度要求的地下道路，但對于短距離下立交而言不太適合。因此對于城市核心區(qū)中長距離的地下道路以及用于串聯(lián)核心區(qū)地下車庫的聯(lián)絡道等工程可考慮采用。

（2）管廊位于下層、地下道路位于上層

如圖5所示，該工況下，管廊埋置較深且上方空間受限，管廊分支口需采用下出線或上部增設夾層的方式實現(xiàn)，此外吊裝口、逃生口、通風口等附屬設施均受到一定限制，需在地下道路兩側設置管井，以滿足綜合管廊通風、逃生、檢修等需要，管井深度較深，給管廊運營維護帶來不便。對地下道路而言，埋置深度小，接地出入口設置方便，其雨廢水泵房需結合下部管廊的尺寸協(xié)調(diào)設置。

圖5 管廊位于地下道路下層的通風節(jié)點設置

適用情況：該工況下，地下道路除雨廢水泵房需結合下層管廊協(xié)調(diào)設置外，其余均不受影響。但綜合管廊因其節(jié)點多、出地面設施多的特點受到較大限制，故該工況更適用于地下道路長度規(guī)模小或因用地受限局部節(jié)點穿越時的特殊工況。

3.2 水平共建模式的特點及適用性

將綜合管廊設置于地下道路的一側，如圖6所示，管廊可根據(jù)艙室情況采用單層或疊層布置，結構與地下道路同高，共基坑實施。該模式下共構體結構寬度較大，單基坑開挖深度較淺，綜合管廊上方、下方空間均不受限，實施條件較好。對于地下道路而言，其受管廊共建的最大影響在于相鄰側出入口匝道的設置，當匝道數(shù)量較少時，也可采用局部節(jié)點結構分建的措施滿足匝道設置條件。

圖6 管廊位于地下道路一側的通風節(jié)點設置

適用情況：該斷面布置形式適用于用地條件不受限、埋設深度不宜太深且地下道路兩側基本無出入口的情況。對于城市核心區(qū)常見的地下車庫聯(lián)絡道，因其與地塊的橫向接口眾多，不適宜采用水平共建模式。

綜上而言，豎向及水平共建模式的各自特點及適用性如表1所示。

表1 綜合比選表

4 結 語

（1）地下道路與綜合管廊的共建可有效減少城市核心區(qū)市政設施對土地資源的占用，大幅降低工程投資，降低工程實施期間對周邊環(huán)境的影響，是集約化開發(fā)利用地下空間典型代表。

（2）本文從地下道路與綜合管廊的空間關系出發(fā)，提出了二者存在的三類共建模式，并結二者功能需求對不同模式下的特點進行分析，提出了不同模式下的工程適用性，可為工程方案的選取提供指導。

（3）地下道路與綜合管廊共建模式選取的影響因素眾多，應結合沿線建設條件、管廊規(guī)模、地下道路規(guī)模、二者功能需求及工程投資等實際情況合理選取，亦可根據(jù)沿線具體條件分段采用不同共建模式。