東莞濱海灣新區東灣大道綜合管廊設計研究

李學松

（東莞濱海灣新區工程建設中心，廣東 東莞 523120）

1 項目概況

東灣大道綜合管廊與新建道路同步進行，呈東西走向，西起于福海路，東至交椅灣大道，全線長約3 700 m。根據《東莞市濱海灣新區市政專項規劃（2018—2035）》，東灣大道綜合管廊是濱海灣新區的干線綜合管廊，該管廊的走向和具體地理位置如圖1 所示。

圖1 綜合管廊規劃及本段綜合管廊位置

根據區域城市總體規劃，綜合管廊沿線兩側規劃有商業、居住、工業、科研用地、文化娛樂、綜合發展等功能用地，沿線地塊對市政管網的服務需求旺盛，綜合管廊建設具有較強必要性。結合新建道路契機，可同步實施綜合管廊。

2 綜合管廊總體設計

2.1 入廊管線

根據《東莞市濱海灣新區市政專項規劃（2018—2035）》，經征詢管線單位意見，本次綜合管廊設計納入管線見表1。

表1 入廊管線種類及規模

2.2 標準斷面

根據入廊管線需求，結合《城市綜合管廊工程技術規范》（GB 50838—2015）[1]相關規定和要求，按照以下主要原則進行標準斷面設計。

（1）應分別設置獨立艙室用于敷設天然氣管道、熱力管道和110 kV 及以上電壓等級電力電纜；

（2）應按照入廊管線的類別、規模及數量、安裝要求(轉彎半徑、操作空間)等因素確定綜合管廊內部凈高度，一般最小值宜控制在2.4 m；

（3）綜合管廊內部應留有便于人員通行、物料運輸的通道，當艙內兩側敷設有管線時，通道凈寬最小值宜按1.0 m 進行控制，當艙內單側敷設有管線時，通道凈寬最小值宜按0.9 m 進行控制。

按照上述原則，結合不同段管線需求變化，按照經濟性原則分段設計綜合管廊標準斷面，具體如圖2至圖4 所示。

圖2 綜合管廊標準斷面設計一（單位：mm）

圖3 綜合管廊標準斷面設計二（單位：mm）

圖4 綜合管廊標準斷面設計三(單位：mm）

2.3 道路下位置

綜合管廊設置在道路下的相對位置宜遵循以下原則：

（1）應與道路橫斷面(坡度、設施帶等)、地下其余不入廊市政管線(排水管、路燈、智慧管等)和地下空間利用情況(軌道交通、地下連通道等)等相協調；

（2）干線型綜合管廊在道路的位置一般宜優先選擇在機動車道、綠化帶下。

為滿足綜合管廊使用需求，一般沿綜合管廊需要設置多種功能性節點和出地面口部，因此當道路有較寬綠化帶時綜合管廊宜首先布置在綠化帶內。本文綜合管廊工程所在道路標準橫斷面設計有12 m寬綠化帶，兩側各設計有2 個1.5 m 寬樹池。道路兩側1.5 m 寬樹池不具備綜合管廊出地面口部設計要求。

綜上分析，該次綜合管廊擬置于道路中央綠化帶內，綜合管廊中心線同道路中心線，如圖5 所示（以四艙斷面為例）。

圖5 綜合管廊在道路下位置（單位：m）

相對于將綜合管廊置于道路兩側的方案，本設計方案具有以下優勢：

（1）便于綜合管廊出地面功能性節點的布置和設計，后期方便對出地面口部的建筑景觀化設計進行處理；

（2）該次道路紅線寬度達60 m，綜合管廊至于道路中央綠化帶內，可以避免長距離過路排管；

（3）綜合管廊至于道路中央綠化帶內，可以有效避免綜合管廊功能性節點頂板局部（一般為地下兩層結構）與道路結構層的沖突，避免后期可能的沿綜合管廊邊線的道路縱向變形；

（4）綜合管廊至于道路中央綠化帶內，為排水設計和其余零星管線敷設騰出了大量地下空間。

2.4 縱斷設計

綜合管廊相對于道路的埋深一般宜考慮以下因素：

（1）綜合管廊上部的綠化種植的覆土厚度有一定的要求方可以滿足綠化種植的覆土厚度要求，同時應考慮為樹池和溢流井預留空間。由于綜合管廊沿線設置較多功能性節點，均為兩層結構，結構頂板距地面的距離宜考慮預留，確保道路上綠化種植的連續性，避免對景觀造成影響，如圖6 所示。

圖6 綜合管廊沿線節點橫剖面(含夾層)（單位：m）

（2）結構抗浮計算需要一定的覆土深度，一定厚度的覆土可以輔助結構抗浮，減少混凝土用量。

（3）綜合管廊與橫穿道路的排水管線以及其他市政管線的交叉關系。

（4）附屬設施如通風口內部人員操作及設備安裝空間的要求所需要的空間。

綜合上述因素，本文綜合管廊標準段頂板埋深取3.0 m。

考慮廊內排水需要，綜合管廊縱向坡度不應小于0.2%，設計上綜合管廊縱斷一般隨道路縱斷，綜合管廊標準段相對埋深保持不變。沿線遇豎向障礙物需要用倒虹方式避讓時，縱向坡度一般不宜大于25%，坡度在10%～25%之間，應在人員通道部位設置防滑地坪或臺階。在艙室的每個防火分區最低點設置集水坑，收集綜合管廊內積水，通過排水設計排至廊外市政排水系統。

2.5 平面系統及節點設計

綜合管廊系統平面布置主要考慮以下兩個因素：一是綜合管廊日常安全運營維護的需求；二是綜合管廊服務功能的實現。

為滿足綜合管廊日常安全運營維護的需求，總體設計主要解決綜合管廊通風區間、防火分區、逃生間距、吊裝口間距、分變電所、控制中心連接通道的布置。

一般規范要求：

（1）對于有天然氣管道和10 kV 及以上電壓等級電纜入廊的艙室，應采用耐火極限不低于3.0 h 的防火耐燃墻體進行隔斷，最大間距按200 m 進行控制。防火隔斷處應安裝防火門，耐火極限不應低于防火隔斷。

（2）綜合管廊逃生口的設置應符合下列規定：a.有10 kV 及以上電壓等級電纜入廊敷設的艙室，最大逃生口間距宜按200 m 控制。

b.有天然氣管道入廊敷設的艙室，最大逃生口間距宜按200 m 控制。

c.有熱力管道入廊敷設的艙室，最大逃生口間距宜按400 m 控制。當熱力管道內為蒸汽介質時，最大逃生口間距應嚴格按照100 m 進行控制設計。

d.當逃生口為正方形時，內凈尺寸不應小于1.0 m×1.0 m，當為圓形時，內徑不應小于1.0 m 。

（3）綜合管廊沿線應設施吊裝口，最大間距宜按400 m 進行設計控制。

根據通風專業要求，并考慮綜合管廊出地面口部數量，本次綜合管廊通風區間按不大于400 m 設計，綜合管廊通風節點的平面布置間距以此為依據，并考慮出地面口部與道路的關系間距做適當調整。本次綜合管廊工程通風節點設計兼顧管線（道）以及設備的吊裝功能，因此吊裝口間距與通風區間長度一致。通風節點設人員逃生口，亦可為日常臨時的人員出入口，如圖7 所示。

圖7 綜合管廊通風口設計

對于本次綜合管廊的綜合艙、高壓電力艙和燃氣艙，根據規范要求，在通風區間內按不大于200 m間距設置防火分隔，防火分隔耐火極限不應低于3.0 h，防火分隔處設甲級防火門。正常使用情況下，通風區間兩端（通風節點處）防火門處常閉狀態，通風區間中部防火分隔處防火門為常開狀態，火災事故下，防火門可電控關閉。

如圖8 所示，綜合管廊附屬系統設計包括電氣、自控、消防排水、通風、建筑。總體按按通風區間不大于400 m，消防分區不大于200 m 為依據進行設計。根據電氣專業需求，本次綜合管廊沿線共設3 個分變所，每個分變電所分別可服務兩側4 個防火分區。

圖8 綜合管廊附屬系統設計

為滿足綜合管廊服務地塊的功能的實現，總體設計主要解決管線分支口的布置。綜合管廊市政管線服務（引出）通過沿線設置的管線分支口實現，主要分為兩類，第一類是沿線相交路口的管線分支口，主要起到綜合管廊內管線與相交道路下管線相連接的作用；第二類是路口間的管線分支口，主要起到綜合管廊內管線引出至道路邊服務地塊的作用。

本工程管線分支口布置原則如下：（1）路口處根據已設計相交道路或規劃相交道路管線資料布置管線分支口，分支口管線引出順序與相交道路下管線布置對應，避免引出后再次交叉；（2）路口間距大于200 m 時，在路口間布置管線分支口，路口間管線分支口按間距不大于200 m 控制；（3）在特別需求處，設管線分支口，用于管線接入，如供熱站、匯聚機房等市政設施處。

設計圖如圖9 所示，管線引出口出設過路排管，采用鋼筋混凝土包封，鋼筋混凝土包封頂按相對標高-1.300 m 控制，底標高按相對-2.600 m 控制。東灣大道沿線排水管頂標高-3.000 m，管線引出過路排管標高與排水管線不沖突。

圖9 管線分支口設計

綜合管廊總體平面布置典型段三維示意如圖10所示。

圖10 綜合管廊總體平面布置典型段三維示意

3 地基處理與基坑設計

本次綜合管廊工程與道路新建工程同步實施，綜合管廊地基處理及基坑圍護設計方案均與道路新建工程統籌，最大限度降低造價。

擬建工程場地淺層分布的土層主要為填土、可塑狀黏性土、砂性土，雜填土、淤泥未經處理不宜作為道路天然地基持力層。且淤泥較厚，道路路基承載力要求不小于120 kPa，因此路基處理擬考慮施工周期較短、強度較高的素混凝土樁處理，素混凝土樁需穿透軟土進入穩定持力層，樁間距采用2.2 m，正方形布置。

綜合管廊基坑開挖深度7.3 m，坐落于流塑狀的淤泥中，設置2～4 個艙室，結構寬6.3～12 m，要求承載力不小于120 kPa，經比選，本工程地基處理選用D500CFG 樁地基處理方案，與道路處理工法一致，易于二者協調變形和協同施工，間距采用2 000 mm×2 000 mm 正方形布置，平均樁長15 m，穿透淤泥質土層進入持力層不小于1.5 m，如圖11 所示。

圖11 綜合管廊地基處理設計縱剖圖（單位：mm）

地基處理有利于控制綜合管廊工后及使用階段的不均勻沉降，防止變形縫處損傷漏水，對提高綜合管廊使用階段品質具有重要意義。

為降低工程造價，統籌道路建設與綜合管廊施工，結合道路部分換填土，有效降低基坑深度約1.5 m左右，場地整平后，標準段綜合管廊基坑開挖深度約6.0 m 左右，基坑開挖范圍內土層主要是雜填土和淤泥，場地周邊環境較簡單。

根據施工組織，為考慮坑外土體加強對基坑的有利作用，先施工道路路幅范圍內的地基處理樁，后施工圍護樁和坑底加固樁并進行基坑開挖施工。基坑開挖深度不超過7m 范圍采用拉森鋼板樁支護，鋼板樁穿透軟土進入黏土層，平均樁長18～21 m，坑底被動土體采用攪拌樁進行裙邊加固處理，提高基坑整體穩定性、抗變形能力等，如圖12 所示。

圖12 綜合管廊基坑圍護及地基處理設計剖面圖（單位：mm）

4 安全韌性設計

綜合管廊是城市生命線工程，安全等級為一級，因此需進行基礎設施防災減災及安全韌性設計，主要包括抗震安全和防雨水倒灌，概述如下。

按照2011 年住建部頒布的《市政公用設施抗震設防專項論證技術要點（地下工程篇）》及《地下結構抗震設計標準》（GB/T 51336—2018）[2]，本次綜合管廊的抗震性能要求分成下列四個等級：

I 級性能要求：綜合管廊處于正常使用狀態，從抗震分析角度，廊體結構可視為線彈性體系。在預期（多遇）的地震動作用下，結構一般不受損壞。

II 級性能要求：廊體結構整體處于彈性工作階段，在預期（多遇）的地震動作用下，廊體結構僅有局部的輕微損傷且應保證可快速修復后正常使用。

III 級性能要求：廊體結構進入彈塑性工作階段，在預期（偶遇）的地震動作用下，廊體結構發生一定的非彈性變形，但應控制在可修復的范圍內。

IV 級性能要求：廊體結構進入彈塑性工作階段，在預期(罕遇)的地震動作用下，廊體結構可發生較大塑性變形，但應不發生倒塌。

按照上述評價方法，采用三維建模，按照位移法計算理論，對本次綜合管廊斷面進行初步抗震性能評價，結果顯示，本次綜合管廊工程滿足抗震性能要求，計算結果如下圖13 至圖14 所示（以三艙為例）。

圖13 多遇地震下綜合管廊橫斷面反應

圖14 偶遇地震下綜合管廊橫斷面反應

圖15 罕遇地震下綜合管廊橫斷面反應

本次綜合管廊置于道路中央綠化帶內，綠化帶內均設計有綠化景觀（堆土高出周邊路面）。綜合管廊沿線敞開口部主要為通風口，設計通風口高出周邊地面600 mm,考慮綠化堆土，口部高出地面至少在800～1 000 mm，可以滿足防雨水倒灌要求。

5 結語

本綜合管廊工程結合道路新建工程同步實施，設計過程中與道路總體設計、管線規劃需求、路基處理與基坑設計等各方協調中均遇到了不少難題，但最終均通過精細化的設計予以統籌，最終實現項目落地，為后續新區發展奠定了良好的市政供給基礎。

在平縱橫設計優化、基坑與地基設計處理、綜合管廊安全韌性等各方面的設計經驗總結如下。

（1）作為線性工程，本次綜合管廊工程根據沿線入廊管線需求變化，優化標準橫斷面設計，分段進行設計，達到經濟與合理之目的；

（2）對綜合管廊置于道路下不同位置進行比較，最終選擇綜合管廊布置在中央綠化帶方案，減少對道路工程影響，同時便于出地面口部的景觀化處理與消隱；

（3）基于場地地質條件，結合道路新建工程，統籌道路與綜合管廊地基處理、協調道路表層土換填與綜合管廊基坑開挖深度，達到方案設計經濟合理、施工作業方便可行；

（4）重視工程減災與防災設計，對綜合管廊結構抗震、廊體防雨水倒灌等安全韌性要求進行了相應設計。