盾構形式地下綜合管廊設計要點

林 濤，李明飛,賈珊珊 張旭濱

（天津市政工程設計研究總院有限公司，天津市 300392）

0 引言

隨著我國綜合管廊建設的不斷推廣，綜合管廊建設進入了高速發展期。近年綜合管廊建設多采用明挖支護形式，建設位置以各城市新區建設為主，以降低綜合管廊建設成本及建設難度。在中心城區內建設綜合管廊由于涉及較多現狀建筑、現狀管道的保護及遷改，實施難度較大。因此在中心城區采用非開挖形式進行管廊建設是一種較好的實施方式[1-3]。

本文結合沈陽南運河某綜合管廊工程建設實例，對盾構形式綜合管廊設計要點進行歸納梳理，為同類型綜合管廊建設提供參考經驗。

1 工程概況

沈陽市南運河地下綜合管廊起點位于南運河文體西路，終點位于和睦公園，全長約12.8 km，工程為沈陽綜合管廊規劃中“一環、一橫、二縱、三射”的綜合管廊布局的重要段。

綜合管廊沿線沿南運河沿線文藝路、東濱河路、長安路敷設，途經多處公園。入廊管線包括10 kV 電力電纜、通信管道、給水、中水、供熱、天然氣管線。綜合管廊全線采用盾構工法形式建設，共設置29 座工藝節點井。綜合管廊平面線位見圖1。

圖1 綜合管廊平面線位圖

2 總體設計

本綜合管廊在沈陽中心城區建設，沿線南運河為重要景觀排澇河道，沿河公園為周邊居民重要休閑場所，綜合管廊的建設對交通、周邊環境的影響需降到最小。對比明挖法、礦山法、盾構法等多種施工方法，明挖法建設實施難度較大，礦山法地表沉降不易控制施工風險大等特點，為減小施工影響，綜合考慮安全性與經濟性，管廊標準段全線采用盾構法施工。

工程采用單圓盾構機進行掘進施工，盾構圓內徑D=5.4 m，雙線同時盾構。

根據上位規劃中入廊管線需求，綜合考慮管廊圓形艙室的形式，入廊管線如下：10 kV 電力電纜24根、通信管道24 孔、給水管線DN 1000，中水管線DN 1000、供熱管線DN 900、天然氣管線DN 600。

綜合管廊標準斷面見圖2。

圖2 綜合管廊標準斷面圖（單位：mm）

每條線的單圓結構內均分為三個艙。

左線：熱力艙、天然氣艙及專用逃生通道；

右線：水信艙、電力艙及專用逃生通道。

3 平面設計

綜合管廊平面線位主要在沿河道路、沿河綠地公園下布置。平面控制點主要為沿線道路兩側地下建、構筑物，南運河及其橋梁、主要地下管線等，綜合管廊距離周邊地下建筑滿足安全距離。

按照盾構施工要求，綜合管廊全線共設置7 個盾構井。盾構井一般布置于道路、運河一側公園綠化帶內。同時為滿足綜合管廊人員出入、管線設備吊裝、管線分支出線、通風配電等需要，綜合管廊沿線設置22 座工藝節點井。

4 縱斷面高程設計

考慮盾構工法要求，綜合管廊標準段的最小覆土采用6 m，標準段高程主要控制因素為已運營地鐵、在建地鐵高程、在建地下道路南北二干線高程、南運河河道及沿線道路市政管道。

綜合管廊縱段設計中，與運營、在建地鐵2 號線、10 號線交叉時，將綜合管廊上抬避開地鐵隧道，地鐵隧道位于深層，管廊埋深約12 m。與規劃地鐵相交時，綜合管廊預留規劃地鐵隧道實施條件。

綜合管廊與在建南北二干線地下道路交叉時，綜合管廊下沉穿越南北二干線，管廊埋深約28 m。

綜合管廊沿線多處下穿南運河及周邊水系，管廊頂面與河底一般保證凈距3 m以上。

綜合管廊沿線縱斷設計最小坡度0.2%，最大坡度3.4%。

5 工藝節點井設計

5.1 工藝節點井設置要求

本綜合管廊沿線地面現狀情況較為復雜，人員出入口、吊裝口、通風口等出地面口部頻繁設置較為困難。本工程采用盾構法施工，為減小頻繁設置口部節點而破拆盾構管片，增加綜合管廊結構風險的問題，經充分論證后，管廊按每隔400～600 m間距設置一座工藝節點井，工藝節點井將雙線綜合管廊進行連接，并將綜合管廊所需的人員出入口、逃生口、吊裝口、進風口、排風口、及管線分支口等口部功能進行有機整合，在一座工藝節點井內統一實現各個功能。

5.2 工藝節點井設置

工藝節點井設置位置主要考慮以下四點因素：

（1）專業管線分支出線需求；

（2）人員出入口、逃生口、逃生通道出入口設置要求；

（3）各入廊管線的吊裝距離要求；

（4）變電間供電距離要求。

綜合管廊全段共設29 座工藝節點井，包含22座節點井及7 座盾構井。

以D 3 盾構井～D 5 盾構井區段為例，區間內設置3 個盾構井，7 個工藝節點井，其中6 個井位設置于公園綠地內，2 個井位設置于水域中，2 個井位由于道路兩側無綠化帶，設置于文藝路道路上。工藝節點井設置位置見表1 和圖3。

表1 D3 盾構井～D5 盾構井區段工藝節點井位置

圖3 D3 盾構井～D5 盾構井區段工藝節點井布置位置圖

5.3 工藝節點井內部結構布置

工藝節點井將管廊所需的人員逃生、設備吊裝、通風等功能整體實現，其內部分為多個功能分區，設置出入口間、吊裝間、出線井、通風機房、通風井、配電間等功能間。根據各功能間要求，設計中以盡量緊湊的形式對節點井進行布置，節點井平面內尺寸一般采用21 m×21 m。工藝節點井井深根據管廊建設深度設置為地下三層、四層或五層。

以四層節點井為例，工藝節點井地下三、四層為管廊層，連接兩條盾構管廊，地下一、二層為地下設備層，布置各功能間。各層及各功能間布置見圖4～圖7。

圖4 節點井地下一層平面圖

圖5 節點井地下四層平面圖

圖6 節點井A-A 剖面圖

圖7 節點井B-B 剖面圖

管廊出入口間連接管廊艙室及其他功能區。出入口間設置于節點井中部，其內布設樓梯，通向地面。燃氣艙根據規范要求單獨設置出入口間及樓梯。

吊裝間是為了解決安裝管廊內工程管線及設備運輸安裝所設置，位于節點井中部，每層樓板處設置吊裝口，每個吊裝口上平時采用預制砼蓋板封蓋，吊裝間兩側墻壁預留可拆卸墻體，專業管線通過吊裝口進入管廊內部，安裝完成后可封閉墻體。

出線井是為管廊內工程管線分支出線需求所設置，位于節點井兩側，出線井在工藝節點井每層均設置于相同位置，其中每層樓板設置出線洞口。各專業管線在出線井內豎向垂直敷設，向下連接管廊內專業管線，向上連接道路下直埋管線。

通風機房內布置通風機及風管，用于滿足綜合管廊內各艙室通風需求。通風機房設置于地下一層、地下二層，通風機通過土建風道與地面風亭相接，在地面風亭通風口上布設百葉風口引入新鮮空氣，排出管廊內氣體，在突發事故發生時，通風系統運轉將各艙室內產生的煙氣迅速排出至管廊外。綜合管廊燃氣艙根據規范要求單獨設置燃氣通風風亭及燃氣通風風道。

配電間內安裝電源變壓器、配電柜等電源設備，以滿足綜合管廊艙室用電設備需求。配電間設置于地下一層或地下二層。

5.4 工藝節點井基坑支護

綜合管廊工藝節點井采用兩柱三跨矩形鋼筋混凝土框架結構，工藝節點井深度一般在18～27 m。基坑支護采用φ800@ 1 200 鉆孔灌注樁加鋼管內支撐作為基坑支護結構，樁頂設冠梁，坑外大口井降水。樁間采用掛網噴射混凝土保持樁間土穩定。圍護樁入土深度約為7～10 m，插入比按不小于0.40 控制。基坑支護形式見圖8。

圖8 基坑支護形式圖（單位：mm）

6 結語

本工程綜合管廊為雙線單圓盾構管廊，在沈陽中心城區建設，建設條件較為復雜。因此對于管廊線路走向及工藝節點井位置有較為嚴苛的要求。在實際設計中，設計人員通過多次實地踏勘，對管廊平面線位及節點井位置進行多次優化調整，以適應管廊建設的復雜要求。

由于工藝節點井建設投資可達整個管廊土建建設費用的1/3 左右，通過對工藝節點井內部合理布局，在滿足管廊各項需求的前提下，充分利用了內部空間，盡量將節點井尺寸做小，以適應盾構工法建設綜合管廊的特殊要求，節約工程投資。