城鎮(zhèn)化地區(qū)公路下綜合管廊設(shè)計探討

岳 峰，邱莎莎

[濟南市市政工程設(shè)計研究院（集團）有限責任公司，山東 濟南 250003]

0 引 言

近年來，我國各省城市化進程加速發(fā)展，山東省政府辦公廳印發(fā)了《山東省深入推進新型城鎮(zhèn)化三年行動方案（2021—2023 年）》，提出將未來3 a 作為全省新型城鎮(zhèn)化高質(zhì)量發(fā)展的集中突破期，全省常住人口城鎮(zhèn)化率年均提高1 個百分點左右。2021年，山東將加大新型城鎮(zhèn)化和城鄉(xiāng)融合發(fā)展推進力度，全省常住人口城鎮(zhèn)化率達到62%以上，到2023年全省常住人口城鎮(zhèn)化率達到66%以上。

隨著新型城鎮(zhèn)化和城鄉(xiāng)融合發(fā)展的推進，原先位于城市郊區(qū)的公路逐漸納入城市規(guī)劃范疇，具備了城市化特征，演變?yōu)槌鞘械缆穂1]。隨著公路市政化改造的進行，同步敷設(shè)給排水、強弱電、燃氣熱力等市政管線，為沿線城鎮(zhèn)居民及兩側(cè)地塊的城市開發(fā)服務(wù)。然而，由于歷史和體制的原因，我國的公路和市政道路在管理部門、功能定位、分級標準、技術(shù)規(guī)范等方面存在著很大差異，因此，在管理單位、功能定位變更之前對公路進行市政化改造，存在體制上和技術(shù)上的問題。如何在滿足遠期規(guī)劃的同時，滿足公路相關(guān)規(guī)范、管理條例，對既有公路進行市政化改造，具有普遍而實際的意義，本文以山東省青島市某國道管廊建設(shè)項目為例，在設(shè)計層面提出關(guān)鍵技術(shù)問題，結(jié)合案例給出解決方案。

1 工程概況

隨著新型城鎮(zhèn)化和城鄉(xiāng)融合發(fā)展的推進，青島市某城鄉(xiāng)結(jié)合部市政配套不足問題日益凸顯，特別是區(qū)域電力保障不足日益嚴重，成為制約發(fā)展的瓶頸，為破解該問題，決定啟動外電引入等市政配套工程。

本次配套管廊全長約15 km，敷設(shè)路徑為某國道，該國道權(quán)屬單位為公路局，路面寬24 m，雙向4車道，外側(cè)為硬路肩，兩側(cè)有邊溝，中分帶為2 m 寬混凝土護欄。遠期規(guī)劃為市政主干路，道路中心線與現(xiàn)狀基本一致，紅線寬38 m，綠線寬98 m，中分帶寬2 m，北側(cè)綠化帶內(nèi)規(guī)劃三艙綜合管廊，入廊管線包括電力、通信、給水、燃氣、熱力，兩側(cè)人行道規(guī)劃有雨水、污水。但是，公路兩側(cè)為成片村莊，民房緊靠公路，近期無整村改造計劃，徹底的市政化改造難以推進。

2 市政化改造設(shè)計

本次管廊建設(shè)的難點在于公路未移交至市政部門，在不改變公路性質(zhì)的條件下進行市政建設(shè)，既要滿足《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50838—2015）[2]，又要滿足公路相關(guān)規(guī)范和管理規(guī)定。根據(jù)《山東省涉路工程技術(shù)規(guī)范》（DB 37/T 3366—2018）[3]，一級公路路基范圍內(nèi)，不應(yīng)設(shè)置與公路并行的涉路工程，除租用中央分隔帶預(yù)埋管道以外，路面以下不應(yīng)敷設(shè)與公路平行的地下管線，特殊情況下應(yīng)經(jīng)專項論證。

經(jīng)過深入研究涉路規(guī)范并征詢多位公路專家意見，建議將現(xiàn)狀混凝土護欄中分帶按改造為2m 寬中央綠化分隔帶，利用中央綠化帶建設(shè)市政設(shè)施，既滿足遠期規(guī)劃，又避免在路基下設(shè)置與公路并行的涉路工程。

2.1 道路改造

道路平面設(shè)計以最大程度擬合舊路既有中線為原則，縱斷設(shè)計維持現(xiàn)狀標高和縱坡，盡量避免路面標高調(diào)整，同時保證縱斷面平順，滿足規(guī)范指標、保證行車安全。道路橫斷面結(jié)合管廊的敷設(shè)，考慮近遠期斷面結(jié)合，避免重復(fù)建設(shè)。路基、路面寬度維持現(xiàn)狀不變，結(jié)合遠期規(guī)劃斷面，在道路中心增設(shè)中央分隔帶，保證管廊結(jié)構(gòu)敷設(shè)于中央分隔帶內(nèi)。

現(xiàn)狀道路橫斷面布置形式：0.75 m 土路肩+3.5 m硬路肩+2×3.75 m 車行道+2.0 m 中間帶+2×3.75 m車行道+3.5 m 硬路肩+0.75 m 土路肩，路基寬25.5 m，路面寬24 m。

改造后橫斷面布置形式：0.75 m 土路肩+2.75 m硬路肩+2×3.75 m 車行道+0.75 m 路緣帶+2.0 m中央分隔帶+0.75 m 路緣帶+2×3.75 m 車行道+2.75 m 硬路肩+0.75 m 土路肩，路基路面寬度維持現(xiàn)狀。經(jīng)過改造，道路斷面同時滿足《公路工程技術(shù)標準》（JTG B01—2014）[4]和《山東省涉路工程技術(shù)規(guī)范》（DB 37/T 3366—2018）[3]。

遠期規(guī)劃為市政主干路，橫斷面布置形式：2.0 m人行道+2.5 m 非機動車道+2.0 m 生物滯留帶+0.5 m路緣帶+3×3.5 m 機動車道+0.75 m 路緣帶+2.0 m中央分隔帶+0.75 m 路緣帶+3×3.5 m 機動車道+0.5 m 路緣帶+2.0 m 生物滯留帶+2.5 m 非機動車道+2.0 m 人行道，紅線寬度38 m。遠期按照規(guī)劃斷面實施時，可保留中央分隔帶及車行道，僅需進行拓寬改造。

2.2 管線橫斷面設(shè)計

為避免重復(fù)建設(shè)，管線橫斷面的設(shè)計應(yīng)充分結(jié)合遠期規(guī)劃。遠期規(guī)劃三艙綜合管廊，包括電力艙、水信艙、燃氣艙，短期無法實施。本次優(yōu)先解決最緊迫的缺電問題，在中分帶下按照規(guī)劃容量單獨建設(shè)電力管廊，并根據(jù)中分帶寬度壓縮電力管廊尺寸，保證管廊位于中分帶之外，避免在路基下設(shè)置與公路并行的涉路工程。遠期僅需在綠化帶中建設(shè)水信艙和燃氣艙。近遠期結(jié)合的管線橫斷面見圖1。

圖1 管線橫斷面圖（單位：m）

3 管廊設(shè)計

管廊位于中央分隔帶，施工期間對交通影響較大；建成后，通風口、人孔位于中分帶，且通風口高于地面，日常養(yǎng)護、檢修、電纜穿線均對公路管理造成影響，因此對管廊通風、排水、出線、結(jié)構(gòu)等進行針對性設(shè)計，滿足公路管理規(guī)定。

3.1 通風口設(shè)計

為降低對公路的影響，每個通風區(qū)間包含兩個防火分區(qū)，自然進風與機械排風相結(jié)合，進風口與排風口分別設(shè)于通風區(qū)間兩端，相鄰?fù)L區(qū)間的進風口或排風口相鄰設(shè)置。

通風口通常設(shè)于管廊上方，也可引至外側(cè)綠化帶，要求進風口設(shè)置在空氣潔凈的地方，排風口避免直接吹到行人或附近建筑。本工程道路兩側(cè)距離民房近，且以商業(yè)為主，人流大，不宜將通風口引至道路外側(cè)，同時避免后期道路拓寬時拆除重建通風口，本次將通風口設(shè)于管廊上方中分帶內(nèi)。

中分帶寬2 m，依據(jù)《公路交通安全設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（JTG D81—2017）[5]，設(shè)置波紋梁護欄，護欄立柱橫向凈距0.74 m，波紋梁凈距1.34 m，立柱縱向間距2 m。為滿足波紋梁護欄設(shè)置要求，將通風口與波紋梁護欄相結(jié)合進行特殊設(shè)計：通風口由合體式改為分體式，在兩個通風口之間設(shè)置立柱，保證波紋護欄立柱連續(xù)設(shè)置；由于波紋護欄限制，通風口空間受限，為滿足設(shè)備安裝及日常維修所需操作空間，加大覆土，增加夾層。通風口設(shè)計見圖2。

圖2 通風口設(shè)計圖（單位：cm）

3.2 排水設(shè)計

排水包括中分帶排水和管廊內(nèi)部排水，為減少排水管橫穿公路次數(shù)，將中分帶排水與廊內(nèi)排水結(jié)合處理。為保證中分帶排水通暢，在路床頂部設(shè)置縱向碎石滲水盲溝，在道路縱斷面低凹處、橋涵段等隔斷處，設(shè)置橫向排水管，橫向排水管與縱向盲溝通過排水井連接，盲溝集水通過橫向鋼筋混凝土排水管排出路基，經(jīng)急流槽流入路堤邊溝。廊內(nèi)排水通過潛污泵提升至管廊頂部排水井，通過橫向鋼筋混凝土排水管排至邊溝。排水設(shè)計見圖3。

圖3 排水設(shè)計圖（單位：cm）

3.3 人孔井設(shè)計

本工程接收單位為電力部門，根據(jù)當?shù)仉娏Σ块T要求，按照電力隧道標準設(shè)計。人孔井同時起到電纜穿線、人員進出、逃生等作用，為便于后期養(yǎng)護工作，人孔井間距控制在50～100 m，采用圓形人孔井，內(nèi)徑0.9 m。

3.4 電纜接頭室設(shè)計

入廊電纜包含110 kV、220 kV 高壓電纜，電纜接頭大，設(shè)計電纜接頭室以滿足安裝要求。接頭室長25 m，比標準艙室加寬2 m，加高1 m，每隔250 m 設(shè)置一處。

3.5 管廊分支口設(shè)計

根據(jù)遠期規(guī)劃，全線需在規(guī)劃路口設(shè)置11 處管廊分支，本管廊擔負輸、配電功能。但是近期無整村改造計劃，相交道路暫不實施，近期管廊只擔負輸電功能，因此綜合考慮投資、交通及施工難度，本次僅在相交路口預(yù)留分支接口，暫不實施支廊。

管廊分支口出線形式分為支廊出線和直接出線，本次考慮支廊出線。在滿足管線銜接和人員通行基本要求的同時，著重考慮縮小溝槽開挖的深度和寬度，降低對公路的影響。因此本次設(shè)計未采用局部加高、加寬、設(shè)置夾層的常規(guī)作法，而是采用支廊平交的方式，在支廊交口處設(shè)置吊攀架高電纜，滿足人員通行要求。管廊分支口設(shè)計見圖4。

圖4 管廊分支口設(shè)計圖（單位：cm）

3.6 支架設(shè)計

110 kV 電 纜 截 面 主 要 有500 mm2、800 mm2、1 000 mm2、1 200 mm2、1 600 mm2等，每層支架布設(shè)3 根電纜，考慮豎向支架寬100 mm，電纜夾具最大尺寸180 mm，則支架長度為640 mm，建議支架長度按不小于700 mm 設(shè)計。220 kV 電纜截面主要有1 000 mm2、1 200 mm2、1 600 mm2、2 000 mm2、2 500 mm2等，每層支架布設(shè)3 根電纜，考慮豎向支架寬100 mm，電纜夾具最大尺寸275 mm，則支架長度為925 mm，建議支架長度按不小于1 000 mm 設(shè)計。

電纜線路運行過程產(chǎn)生較大的熱脹冷縮，采用蛇形敷設(shè)，支架設(shè)置應(yīng)滿足

蛇形敷設(shè)安裝要求。110 kV 電纜水平支架間距為2.0～3.0 m，220 kV 電纜水平支架間距為4.5～5.5 m。豎直支架用于固定水平支架，其設(shè)置間距為2.0～3.0 m，敷設(shè)110 kV 電纜時，每個豎向支架在對應(yīng)位置均安裝水平支架，敷設(shè)220 kV 電纜時，豎向支架對應(yīng)位置的水平支架間隔安裝，滿足蛇形敷設(shè)安裝要求。

3.7 結(jié)構(gòu)設(shè)計

為減少對交通影響，本次設(shè)計標準段采用預(yù)制拼裝管廊，每片預(yù)制管廊長2 m，采用企口形式預(yù)應(yīng)力筋連接。預(yù)制管廊在產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)周期、施工進度、工程造價和環(huán)境社會效益方面具有明顯優(yōu)勢。

3.8 供電負荷

根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB 50052—2009）[6]的規(guī)定，綜合管廊內(nèi)的消防設(shè)備、應(yīng)急照明設(shè)備、監(jiān)控與報警設(shè)備應(yīng)采用二級負荷供電。根據(jù)《電力電纜隧道設(shè)計規(guī)程》（DL/T 5484—2013）[7]的要求，排水泵也屬于二級負荷，且要求低壓配電系統(tǒng)宜采用專用變壓器雙電源供電。根據(jù)當?shù)仉娏Σ块T要求，不允許通過蓄電池、移動式柴油發(fā)電機的方式解決二級負荷供電，而是采用雙變壓器供電，采用雙主干電纜，雙主干電纜到末端切換。

4 結(jié) 語

既有公路在不改變公路性質(zhì)和權(quán)屬單位，道路兩側(cè)也沒有實施空間的情況下進行綜合管廊建設(shè)，通過優(yōu)化設(shè)計，使管廊既能滿足功能要求和遠期規(guī)劃，同時也符合公路相關(guān)規(guī)范和管理規(guī)定，主要有以下幾點可供參考：

（1）在滿足公路機動車道和硬路肩設(shè)置標準的前提下，增設(shè)中央綠化帶，利用中央綠化帶敷設(shè)市政設(shè)施，避免了在路基下設(shè)置與公路并行的涉路工程，實現(xiàn)道路改造和管線配套的近遠期結(jié)合。

（2）改進通風口設(shè)計，將通風口與波紋梁護欄相結(jié)合，滿足公路波紋護欄設(shè)置要求。

（3）改進排水設(shè)計，將中分帶排水與廊內(nèi)排水相結(jié)合，減少排水管橫穿公路次數(shù)。

（4）改進人孔井等設(shè)計。人孔井間距50～100 m，同時起到電纜穿線、人員進出、逃生等作用。設(shè)置電纜接頭室，間距250 m，滿足電纜安裝要求。

（5）改進分支口設(shè)計。采用支廊平交的方式，在支廊交口處設(shè)置吊攀架高電纜，滿足人員通行要求，縮小溝槽開挖深度和寬度，降低對公路的影響。