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关键词:城市地下综合管廊;防水;结构物;防水涂料;橡胶止水带;聚脲
中图分类号:TU984 文献标识码:A
1.地下综合管廊防水特点
城市地下综合管廊属于市政工程,主要结构为钢筋混凝土结构,开挖支护形式有放坡锚喷以及钢板桩支护,防水主要采用防水涂料加卷材防水。工程具有使用寿命长、入廊管线多、埋深相对较深、后期维护困难等特点。结合以上工程自身特点,相应对于防水有以下特点:(1)防水材料要根据结构物使用寿命具备相应的使用年限;(2)由于入廊管线存在高压线等各类管线,出于安全方面考虑,要绝对保证防水的可靠性;(3)由于埋深较深,地下水位往往高于管廊底板高度,防水需要保证全方位无渗点;(4)后期维护困难,防水需遵循“防、排、截、堵”相结合原则,但重点在于防。
2.地下综合管廊施工注意事项
地下工程后期维护非常困难,因此必须在施工时尽量避免出现漏洞,施工时控制好相关技术要点,按规范施工,做到“防、排、截、堵”相结合,施工时应做好“防、排”工作。地下综合管廊在防水方面主要有以下几个重点部位:施工缝、变形缝、对拉螺栓、防水涂料、防水卷材、交叉节点的防水处理。
施工缝位于一、二次浇筑结合部位,一般位于底板以上30cm~50cm之间,主要防水措施为钢板止水带。首先要保证钢板止水带符合技术要求,两边都有V字形折角,宽度符合相关规范要求,在施工时严格控制止水钢板中心线位置因与上下两个结构分割线重合,钢板止水带搭接宽度2cm以上,搭接部位必须满焊,且注意不得因为焊接出现对穿洞。施工缝位置,为保证两个部分完整结合,需要在下部结构完成后进行凿毛,二次结构施工时先用高标号砂浆浇筑,后期方可用同等级混凝土浇筑。
变形缝位于两段结构物中间,主要采用边止水带进行防水,需注意钢边止水带安装位置,中心应于变形缝中心线相重合,不得出现偏移现象。特别需要注意的钢边止水带的连接,一般连接橡胶部分采取热焊,两侧钢边采用铆钉锚固的方法,也可以采用成品环状钢边止水带。一般情况下禁止使用冷粘法,冷粘法不能保证橡胶连接强度。一条变形缝只允许有一处焊接点,且焊接点应尽量处于管廊上方。变形缝处缝隙采用双组分硫化物密封膏进行填充,底部采用遇水膨胀止水条。施做时,应按要求进行调配密封膏,且保证填充密实,遇水膨胀止水条严禁施做前遇水,失效后的遇水膨胀止水条严禁使用。
对拉螺栓是为防止内外模板变形而设置的,要求对拉螺栓具有止水功能,因此对拉螺栓中间设有止水垫片,止水垫片为5×5cm正方形。止水螺栓制作过程中要保证止水垫片与对拉螺栓紧密结合,不允许出现漏洞。后期处理外露部分对拉螺栓时需要注意,严禁用锤子击打,必须用切割机切除,切除后表面涂上防水砂浆。
防水涂料必须均匀喷涂,喷涂用量为0.4kg/m2,施工前,应清除表面浮浆、油污,用清水冲洗干净。施工防水层前检查混凝土外观,应确保墙面无露筋、暴牙等现象,否则应采用机械打磨予以清除,有较大坑洼处采用环氧砂浆先修补填平,以确保基面的整体平整度。防水涂料施工必须保证均匀布置,不能出现漏涂现象。防水卷材施工基层表面应坚固、平整、干燥、干净、无灰尘、油污,无起灰、起砂、无浮浆。转角处应做成50mm×50mm的坡角或r≥50mm的圆弧。涂刷基层处理剂:在合格基层上均匀涂刷基层处理剂,涂刷前应将处理剂充分搅拌,涂刷时应厚薄均匀,不漏底、不堆积,遵循先高后低,先立面后平面的原则。当涂刷的基层处理剂干燥时即可施工。滚铺自粘胶膜防水卷材:在非固化橡胶沥青防水涂料在基层上涂刷完成后,立即滚铺自粘胶膜防水卷材,滚铺时轻刮卷材表面,排出内部空气,使卷材与液体橡胶牢固的粘接在一起。自粘胶膜防水卷材搭接宽度为80mm,搭接边应用压轮滚压严密。穿墙螺栓:穿螺栓应进行抹灰处理,并涂刷非固化橡胶沥青防水涂料,然后用自粘胶膜防水卷材进行包裹,密封严密。预留翻边为地下结构防水重点处理部位,也是地下室渗漏最易出现的部位,若处理不当将造成严重渗漏危害。卷材收口用金属压条和钢钉固定,再用密封膏密封。卷材收头应高于±500mm。防水施工完成后,须进行全面自检,及时修补破损部位。防水层隐蔽前应进行通过自检、专检、交检在现场进行检查验收,并指导修补破损位置,待合格后方可隐蔽防水层。阴阳角附加层做法如下,附加层总宽度为500mm,每侧250mm。结构物外墙铺贴及顶部防水甩茬做法,图集要求为150mm,考虑到接头错开,确定甩茬长度为500mm。必须涂刷油性基层处理剂,且基层处理剂完全干燥后方能涂刮非固化橡胶沥青防水涂料。非固化橡胶沥青防水涂料熔化成液体状态和规定的热用温度时才能进行施工作业。刮涂非固化橡胶沥青防水涂料的同时滚铺自粘胶膜防水卷材,注意卷材搭接边的粘接效果。
3.对于地下综合管廊防水的一些看法
目前地下综合管廊主要为现浇,但是未来的发展方向必定为预制,预制结构将对管廊防水带来新的挑战。一方面预制结构对于橡胶的使用年限方面要求更加苛刻,且对变形缝如何设置止水带有了更高要求。普通现浇结构设置一道橡胶止水带,对于橡胶损坏后的防水将无能为力,如果采取预制结构,可以考虑在变形缝位置设置两道可活动止水带,如发生损坏可进行更换,如果最终成型将会解决一系列地下防水难题。另一方面,要着重于材料研究,解决材料自身瓶颈问题,特别是橡胶老化问题,是否可以用新型材料去替代橡胶,成为我们以后重点思考问题。另一方面,目前大多数地下结构采用卷材防水,但是卷材防水缺陷很多,一方面卷材寿命有限,另一方面出现漏水点极难判断漏水位置,因为水在卷材内部会流动,三是目前我国施工队伍素质参差不齐,防水施工往往达不到规范要求,不可避免出现部分漏水现象。为了改善卷材防水缺陷,很多机构开始着眼于高性能的防水涂料,比较有代表性的是一种聚脲的防水涂料,聚脲是由异氰酸酯组分与氨基化合物组分反应生成的一种弹性体物质。分为纯聚脲和半聚脲,他们的性能都是不一样的,聚脲的最基本的特性就是防腐、防水、耐磨等聚脲是由半预聚体、端氨基聚醚、胺扩链剂等原料现场喷涂而成。它疏水性即强,对环境湿度不敏感,甚至可以在水(或者冰)上喷涂成膜,在极端恶劣的环境条件下可正常施工,表现特别突出。聚脲的出现,完全打破了传统的防腐和防护观念,为材料保护行业树立了一个更高的标准。聚脲涂层柔韧有余、刚性十足、色彩丰富,它致密、连续、无接缝,完全隔绝空气中水分和氧气的渗入,防腐和防护性能无与伦比。它同时具有耐磨、防水、抗冲击、抗疲劳、耐老化、耐高温、耐核辐射等多种功能,因此应用领域十分广泛。地下综合管廊为百年工程,防水方面一味采用存在诸多问题的旧设计将会产生严重后果,应当与时俱进采取新的方法来突破瓶颈。应加快各种防水材料开发,降低新型材料成本。
结语
总之,管廊是百年工程,是造福子孙的良心工程,要干好管廊关键是做好防水,在施工工艺以及设计、材料方面目前需要改进很多,对于新兴材料必须用于尝试,突破常规,才能取得飞跃性成功。
参考文献
[关键词]综合管廊;土地资源;财政支持
中图分类号:TU990.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)04-0238-01
现如今,我国经济发展迅速,现代化进程也不断加快,为了更好地规划管理城市,我国开始在全国推广市政综合管廊建设。市政综合管廊能够将各类市政管线综合起来,统一进行管理,这种建设方案能够减少城市道路的重复开挖,避免资源的浪费和环境的污染,提高管线管理及资源利用的效率,为以后的发展预留地下空间。
我国政府也正是因为看到这点优势,越来越重视推广综合管廊,现在已经投入大量财力和精力来建设市政综合管廊,发改委、财政部等都下发了各类文件来支持综合管廊的建设。但由于建设时间过短,缺乏经验,不能清楚地认识这个建设项目,所以在实际实施过程中出现了一些问题,例如体制不完善,计划不准确等,本文为了更好地进行市政综合管廊建设,积极分析了我国市政综合管廊建设中存在的主要问题,并结合实际提出相应对策。
1.市政综合管廊建设概况
1.1 发展历程
我国综合管廊发展历史较短,主要是开始于上个世纪九十年代,最主要的成就是在上海浦东新区建设了第一条规模较大城市地下综合管廊,而此时俄罗斯、日本等国家的综合管廊的发展到了一定规模,并积累了大量的理论与实践经验。政府在意识到综合管廊建设的必要性之后,开始采取了相应措施。2015年8月10日,我国公布了《国务院办公厅关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》,提出了一些关于建设综合管廊的目标。
1.2 概念
每个城市每一天都有很多工程在运行,工程的实施也就意味着各种管线的出现,而综合管廊就在这时发挥了它的作用,作为市政公共基础建设项目,它能将市政工程的管线集中起来进行统一管理,为城市的高效运行奠定基础,最终实现市政管线的统一规划和综合设计。
1.3 综合管建设益处
我国通过上海、苏州等地区试点推行发现市政综合管廊建设能给城市的发展带来许多益处。首先,一旦管线出现了损坏,工作人员就能直接通过综合管廊来进行维修,不需要再重新开挖道路,避免资源的浪费,也避免了对市民生活造成的种种不便。其次,大部分管道都被安置在地下,如果失去了综合管廊的保护,管线就会和土地和地下水直接接触,时间一长,管线容易被腐蚀或者被其他物质损害,降低管线使用寿命。
综合管廊建设还有一个显著的优势就是节约土地资源。因为传统的管线埋设要求管线和管线之间必须保持一定的距离,这就造成了管线之间有许多空隙,浪费土地资源,而通过综合管廊这种集中埋设的方式,土地资源被充分地利用了起来。尽管综合管廊建设有很多优势,但事实上,目前我国市政综合管廊推广情况不是很理想,要想加快步伐,冲破阻碍还需要找出有针对性的方法来解决现有矛盾。
2.建设市政综合管廊中存在的问题
2.1 法律法规不完善
由于我国市政综合管廊发展时间较短,所以相应的法律法规也不是很完善,在考虑城市规划或者城市基础设施建设的时候也时常忽略综合管廊的建设发展。表面上看,我国在法律层面对综合管道的发展有一定的进步,《城市综合管廊工程技术规范》(GB50838-2015)、《城市工程管线综合规划规范》( GB50289-98)和《电力工程电缆设计规范》(GB50217-94)等都规范了综合管廊的建设,但这并不意味着综合管廊的实际实施情况就完全符合技术规范。经过调查,我们发现,许多城市执行力度差,实际施工情况往往和技术要求有或多或少的偏差,更严重的是许多普通城市不重视综合管廊建设,没有意识到其重要性,偏差的原因除了技术水平实在不能达到一定高度以外,也包括城市建设者忽视综合管廊建设,没有严格按照法规条文来建设市政综合管廊这个因素,政策往往不能落实到位使市政综合管廊建设进度停滞不前。
2.2 初期投入成本大
虽然市政综合管廊建设具有种种益处,但在其实施前期需要大量钱财来支撑,初期投入成本太高也使得一些中小型城市没有实力来推进综合管廊建设。挖掘隧道和铺设管线都是一笔不小的费用,在初期建设就要投入如此大的一笔费用会让许多缺乏国家财政支持的小城市从一开始就缺乏市政综合管廊建设的前期条件。
2.3 技术水平不到位,材料选择失误
首先,综合管廊的设计需要一定的技术支撑,因为初期设计时需要统筹考虑整个城市的工程系统,将各种管线集中在一起,同时还要考虑新旧工程系统之间的联系,有的新分支也需要和原来的路线进行对接,将原来的管线改建到新的综合管廊中难度颇大,种种需要考虑的因素夹杂在一起,无意间就提升了技术难度,而中小型城市没有相应技术人才,就很难完成整体设计。
3.解决市政综合管廊建设问题的对策建议
3.1 提高工作人员技术水平
有关部门应重视提高设计人员的专业素质,进行组织培训,给他们提供一定的学习平台。设计人员在设计时要注意考虑问题的全面性,包括所选择的材料、新旧管道的联系、区域的扩充等都需要仔细思量。
3.2 综合管廊重要性普及
一个城市的态度就能反映出这个城市建设者的态度,一个城市对综合管廊概念的茫然就能反映出这个城市建设者对综合管廊建设的忽视。所以要想推进市政综合管廊的建设,最主要的还是让所有城市管理者意识到综合管廊建设的重要性,让他们多加关注最新出台的相关的法律法规和政策,普及市政综合管廊的概念意义,让城市管理者清楚知道综合管廊的设计及建设方法。同时,国家也要注意政策的落实情况,积极督促各级城市综合管廊建设进度。
3.3 国家财政支持
由于初期投入过大致使中小城市难以推进建设,国家应该在最初阶段加大财政在综合管廊方面的投入来增加城市的资金预算。为了提高资金利用率,可以先在部分城市进行试点,等到情况稳定并摸索到一定经验的时候就可以继续推广了。
3.4 加强综合管廊管理力度
我国综合管廊建设的责任分担制度不完善,不同的管道建设归属于不同的机构来进行管理,这就增加管理的难度。当管道建设出现问题时,无法问责到具体部门,没有部门来承担责任自然也提不出完备的解决方案。除此之外,利益纠纷也是建设过程中经常出现的问题。要想解决这些问题,加强综合管廊的管理力度,就需要设立出独立的机构来专门管理工程建设,这个机构需要负责制定准确的责任分配制度,承担综合管廊的维护和管理工作,并且根据规章制度及时协调利益就纠纷,给综合管廊的正常运营提供保障。
4.结束语
市政综合管廊建设能提高城市土地资源利用率,延长管线的使用寿命,虽然短期之内需要投入一笔较大的资金,但是经过长期发展能得到相应回报。只有解决了以上出现的问题,综合管廊的建设才能真正步入正轨,并推动城市现代化进程。
参考文献
Abstract: Utility tunnel with its intensive features, is the main trend of China's sustainable development and is one of the hallmarks of modern infrastructure. The utility tunnel currently has low level of development, and the implementation has been affected by a variety of factors. From the angle of its development, this article analyzed the relevant technology, economy, policy, and summarized the affecting factors of utility tunnel development in China. It used DEMATEL model to analyze the relationship between these factors, found out the key factors, and made recommendations, hopping to provide ideas for the promotion of the utility tunnel.
关键词:综合管廊;关键影响因素;DEMATEL模型
Key words: utility tunnel;key factors;DEMATEL model
中图分类号:TU990.3 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)18-0222-03
0 引言
地下综合管廊是指配置有多种管线的地下隧道,从而构成具有整体性的市政管线系统;换而言之,也就是把城市的给水、排水、燃气、热力、电力、通信等各种管线集于一体,形成集约化设置、规范化管理的现代化市政基础设施[1]。
回顾国外发达城市的建设历史,自从1832年巴黎创造性地把煤气管、通讯电缆等布置进以排水为主的管道中,地下综合管廊便以其可持续发展的巨大优越性,受到发达国家的青睐,并逐步得到推广。然而,我国自从1958年在北京天安门广场建设第一条综合管廊后,直到1994年底上海浦东新区综合管廊,这才建成了第一条我国初具规模的综合管廊[2]。然而,20多年来,我国的综合管廊建设一直没有取得较大的进步,综合管廊的建设无论是长度还是密度,都与国外有一定差距。
随着城市现代化建设的推进,地下空间资源越发重要,综合管廊的优越性也逐渐凸显,各方对于综合管廊的建设也越发重视。2013年以来,国务院加大了对市政管廊的推广力度,下发了多项指导意见,从试点起步,逐步发展到明确规定应划定建设区域,同步建设地下综合管廊。
关于综合管廊在我国推广的影响因素,很多学者进行了探讨。
邱端阳等[3]以广州大学城综合管廊实例为背景,从垄断机关、法律的缺失、各方协调困难提出制约我国综合管廊广泛推行的影响因素。何培根[4]则从法律、机构、融资、管理、技术5方面对阻碍我国综合管廊发展因素进行了分析。徐秉章[5]除了法律、政策、技术方面因素外,他还认为投资主体不明确也是重要因素之一。施卫红[6]则仅从体制机制和资金两个方面概括了综合管廊推广困难的原因,同时以发达国家为例,提出发展建议。
更多的学者把重点放在某一方面。桂小琴等[7]从政府角度出发,他们认为我国综合管廊建设的难点主要集中在管廊建设资金需求量大而市政建设费用投入不够,并提出融资激励机制。李平等[8]阐述国内外发展趋势和现状,并首先提出专业化管理建设队伍的缺乏也是阻碍综合管廊发展的因素之一。梁荐等[9]将问题重点放在了规划方面,以“无大规划、小规划随意改线”概括出我国综合管廊缺乏科学规划的现状。于晨龙等[10]通过比较中外综合管廊的建设实例,提出合适的管理模式在综合管廊发展中的重要性。邱端阳等[11]通过分析国内外已建设综合管廊的经验,认为现有的投资运营模式已经不能适应不断发展的综合管廊建设运营管理的需求。王贝贝等[12]认为,各方存在着诸多的矛盾,政府部门和管线部门之间的利益诉求不一样,这是制约综合管廊发展的重要因素。
综上所述,关于综合管廊在我国推广的影响因素的分析还是不够全面、透彻的。首先,研究范围较小,没有多全面地进行分析。其次,研究不够深入,缺少以定性与定量相结合的方法对影响因素进行分析。
1 影响因素的确定与分析
通过整理大量学者的研究,来确定关于综合管廊在我国推广的影响因素,结果由表1可知。
由表1可知,关于综合管廊在我国推广的影响因素,学者的研究是不够全面的。例如谭春晓[13]从财力方面、管理体制方面讨论了影响综合管廊发展因素,但是忽略了缺乏相应的城市规划、设计保守、现有的政策吸引力不足等方面对综合管廊发展的影响。为了能够全面了解影响综合管廊在我国发展的因素,现对统计出的影响因素进行分析并归类。
综合管廊的推广是比较复杂的,需要多方面的分析。因此,本文从多角度探讨,全面地对综合管廊在我国推广的影响因素进行分析。
1.1 技术因素
技术对综合管廊的建设是至关重要的。而目前我国综合管廊建设技术水平较低,且在技术上没有形成完整的产业链,更缺乏具有指导意义的技术规范,致使设计保守。此外,缺乏专业化的管理建设队伍,使得建设效率低下,使综合管廊的发展受到很大程度上的制约。
1.2 经济因素
借鉴发达国家成功推行综合管廊的经验可知,强有力的资本支持是综合管廊顺利推行必不可少的条件。然而,在我国目前基础建设资金日趋紧张的情况下,综合管廊的融资渠道相对单一,社会资本支持力度不够。因此,这对我国综合管廊的发展有较大的影响。
1.3 政策因素
为推进综合管廊的发展,2013年以来,国务院加大了对综合管廊的推进进度,了多项政策,但仍存在一些政策上的问题,例如缺乏相应的法律法规保障体系、缺乏配套的经济技术政策支持等使得综合管廊发展过程中缺少推力。
通过以上分析,将影响因素进行归类统计,综合管廊在我国推广影响因素指标,如表2所示。
2 关键影响因素分析
DEMATEL方法及实施过程:DEMATEL方法通过研究系统各因素之间的逻辑关系,构建直接影响矩阵,并对矩阵进行一系列运算,得出各个指标,从而确定各影响因素之间的因果关系和在系统中的重要程度[14-16],找出关键影响因素。
针对上述14个因素设计调研问卷,采取等级打分制,分为5级:0为Fi对Fj没有影响,1为Fi对Fj低影响,2为Fi对Fj中影响,3为Fi对Fj高影响,4为Fi对Fj极高影响。调查问卷发放350份,收回312份,有效问卷305份,回收率87.14%,回收问卷的有效率100%。评分经过算术平均后,构建出直接影响矩阵X(X=[xij]n×n)。
计算规范化直接影响系数,得到规范化直接影响矩阵G(G=[gij]n×n)和综合影响矩阵T(T=[tij]n×n)。
其中,中心度mi用来衡量因素在系统中的作用大小,原因度ni是用来衡量系统中其他因素受某个因素影响程度大小,原因度大于零,表明在综合管廊在我国推广的影响因素中,该因素对其他因素产生作用,是原因性因素;原因度小于零,表明在综合管廊在我国推广的影响因素中,该因素受到其他因素影响,是结果性因素。
计算结果由表3可知。
对表3分析可知:
①影响度与被影响度方面。影响度:缺乏相应的法律法规保障体系影响度最大,其次是现有的政策吸引力不足,再然后是管理协调机制尚不健全。被影响度:投融资渠道相对单一被影响度最大,其次是各方投资动力不足和费用摊销不明。
②中心度和原因度方面。其中的关键影响因素主要有:各方投资动力不足、其次是投融资渠道相对单一、投资成本相对较高、缺乏相应的法律法规保障体系。
3 促进综合管廊发展的建议
针对上述分析结果,提出以下几点建议:
3.1 健全相关法律法规
相关法律政策文件的出台对推动综合管廊的发展具有显著的推动作用。目前,由于相关法律法规的缺乏,使得权利与责任难以区分,往往依靠行政手段来解决。同时,由于行政手段的特殊性也很难保证投资者的权益,沉重打击了资本市场的投资兴趣。
3.2 逐步建立相适应的技术规范
目前,我国缺乏专门针对综合管廊的技术规范,这也使得综合管廊的建设效率、建设质量难以保证,更加剧综合管廊的投资成本。因此必须从国内已建成的综合管廊项目中吸取经验,再结合发达国家积累的经验,编制出符合我国国情的技术规范。
3.3 建立多元化融资运营机制
由于综合管廊建设成本较高,而且其后续的运营维修也是一大难题,就势必建立一个以政府部门为主导,同时引入社会资本的多元化融资运营机制。这不仅大大缓解了政府部门的资金压力,还可以引导社会资本参与基础设施的建设,使社会资本迸发新的活力。
4 结语
在我国地下空间日趋紧张的背景下,综合管廊以其可持续发展的巨大优势值得大力推广,而我国还处在综合管廊发展初级阶段。本文借助DEMATEL方法从多方面分析了综合管廊在我国推广影响因素,通过分析得出我国对综合管廊的推行缺乏相关法律法规保障体系、管理协调机制尚不健全、投融资渠道相对单一、缺乏具有指导意义的技术规范是影响综合管廊在我国推广关键影响因素,并根据分析结果提出建议,为我国综合管廊的推广提供科学的决策。
参考文献:
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[2]桂小琴,王望珍,章帅龙.地下综合管廊建设融资的激励机制设计[J].地下空间与工程学报,2011(04):633-636+732.
[3]邱端阳,唐圣钧,叶彬.建设适宜深圳的综合管廊投资运营模式的思考[J].给水排水,2016(01):123-127.
[4]何培根.国内综合管廊发展困境剖析与应对策略探讨[A].2012城市发展与规划大会论文集[C].中国城市科学研究会、广西壮族自治区住房和城乡建设厅、广西壮族自治区桂林市人民政府、中国城市规划学会,2012:6.
[5]徐秉章.建设市政综合管廊中存在的主要问题及对策[J].中国市政工程,2009(04):72-74,84.
[6]施卫红.城市地下综合管廊发展及应用探讨[J].中外建筑,2015(12):103-106.
[7]桂小琴,王望珍,章帅龙.地下综合管廊建设融资的激励机制设计[J].地下空间与工程学报,2011(04):633-636,732.
[8]李平,曲东.浅谈综合管廊建设[J].山西建筑,2011(06):204-205.
[9]梁荐,郝志成.浅议城市地下综合管廊发展现状及应对措施[J].城市建筑,2013(14):286-287.
[10]于晨龙,张作慧.国内外城市地下综合管廊的发展历程及现状[J].建设科技,2015(17):49-51.
[11]邱端阳,唐圣钧,叶彬.建设适宜深圳的综合管廊投资运营模式的思考[J].给水排水,2016(01):123-127.
[12]王贝贝,戴素娟.浅谈我国城市地下综合管廊建设的必要性以及发展前景[J].安徽建筑,2015(06):43,159.
[13]谭春晓.我国城市地下管线综合管廊建设前景展望[J].价值程,2015(10):311-312.
[14]王伟,高齐圣.DEMATEL方法在高校教学设计中的应用[J].现代教育技术,2009(03):31-33.
关键词:综合管廊;案例;规划
引言
目前国内越来越多城市都开始尝试综合管廊的建设试验和规划,但把综合管廊看做一项城市基础性设施,对其进行专项规划和论证研究的城市还是比较少的,考虑到综合管廊建设发展势在必行,为了避免综合管廊建设的无序和投资浪费,对城市综合管廊进行专项规划也已显得十分迫切和重要。因此各级政府应开始提高意识,充分重视综合管廊的建设发展,把它作为一项城市重要的市政基础设施来对待,2011 年福建省住建厅出台的 《福建省城市综合管廊建设指南》明确提出“管廊专项规划是城市规划的一部分,是城市管线综合规划、地下空间开发利用规划的重要内容。管廊专项规划的编制应当符合本市城市总体规划,坚持因地制宜、远近兼顾、统一规划、分期实施的原则。”
一、国内外案例
综合管廊于十九世纪发源于欧洲,最早是在圆形排水管道内装设自来水、通讯等管道。在国内起步相对较晚。1958年北京在天安门广场敷设了一条长1076米的综合管沟,1977年配合“纪念堂”施工,又敷设了一条长500米的综合管沟。此外,大同市自1979年开始,在九座新建的道路交叉口都敷设了综合管廊。
1国外案例
为了改善城市环境,法国巴黎市1833年开始规划市区下水道系统网络,至今巴黎市区及郊区的综合管沟总长已达2100公里;英国于1861年在伦敦市区内开始建设综合管沟,收容管线包括燃气管、自来水管、污水管、以及电力电信管线,至今伦敦市区已有22条综合管沟;为了避免道路反复开挖,前东德于1964年开始建设综合管沟,到1970年共完成15公里以上的综合管沟,并开始运营及拟定全国推广综合管沟网络系统计划;美国自1960年代起开始综合管廊的研究。1971年开始建设综合管廊,并针对美国独特的城市型态,评估其可行性。较具代表性的综合管廊为纽约市从束河下穿越并连接Astoria和Hell Gate Generatio Plants的隧道(Consolidated Edison Tunnel)。该隧道长约1554m,高约6~7m,收容有345kV输配电力缆线、电信缆线、污水管和自来水管;为了避免经常开挖道路影响交通,日本1926年开始建设综合管沟。后颁布“综合管沟特别措施法”至2001年,已建成超过600公里的综合管沟。
2国内案例
1中关村西区
中关村西区综合管廊采用以地下综合管廊+地下空间开发+地下机动车环行隧道三位一体形成地下综合构筑物的模式。
中关村西区地下综合管廊分为三层,其地下一层为环形行车隧道,全长1500m,净宽7.2m,净高3.2m,设计为单向两车道,允许小型汽车行驶,其主通道与周围市政主干道相连,并通过分支连接通道与各地块的地下车库相连。
地下二层为市政管道支管管廊及地下空间开发层。这一层设置了机动车分支连通道,将地下一层环形车道的车辆,引至各地块的地下二层车库;同时设置了22处市政管道支管廊,将设置在地下三层的市政总管的支户线引至各地块的设备用房。在剩余的空间部分,当周围地块用于商业开发时,此部分空间就设计为商业开发;当周围地块是地下车库时,此部分空间就设计为地下车库。此外该部分空间净高为4.5m,一方面能够满足商业空间要求,另一方面又能够满足双层停车库的要求。
地下三层为市政主管管廊层,主管廊全长1900m,标准段断面净尺寸为12.7m×2.2m,距地面约14m,共分五舱。将电力、电信、给水(DN600mm)、再生水(DN300 mm)、天然气(DN400mm)、热力(后期敷设)、冷冻水(后期敷设)管线敷设其中,并在中关村大街、北四环与周围市政主干线相连。
2上海
1994年,上海市规划建设了大陆地区第一条真正现代意义上的地下综合管廊―浦东新区张杨路综合管廊,收容了燃气、通信、给水、电力等管线。2006 年底,上海的嘉定安亭新镇地区也建成了全长 7.5 km的地下管线综合管廊。
2010年,世界博览会在上海召开,上海市在世博园区建设中,重点推广建设了地下综合管廊,建设长度约6.6km,入舱管线为电力、通讯、给水。
4广州
广州大学城位于广州市东南部的番禺小谷围岛及其南岸地区,西邻洛溪岛、北邻生物岛、东邻长洲岛,规划范围43.3km2。
2003 年底,广州大学城开发建设中,在其中环路的中央隔离绿化带下,建成了全长约17.9km、宽为7 m、高为2. 8 m、主要结构布置分为3舱的综合管廊。其中收纳了供电、供水、供冷、电讯、有线电视5种管线,并预留部分管孔空间以备将来发展所需。
通过对国内外各地区建设、管理形式的汇总,只有少量局部地区综合管廊结合城市地下大型排水通道建设,埋设较深,后期各国建设的综合管廊一般只敷设压力流管道、电力电缆、通讯电缆等,规划布局主要结合在新建道路或区域,结合地下空间利用及城市重要管道的实施建设综合管廊,多数布设于城市主干道、城市重要区域,例如商业区、金融区。
二、案例介绍
1 案例背景
泉州市地处福建东南沿海,是国务院首批公布的 24 个历史文化名城之一, 海峡西岸经济区中心城市之一,也是现代化工贸港口城市。2011 年,根据福建省人民政府办公厅 1 月 6 日的工作通知,在 2011 年城建战役重点任务中,明确在福州、厦门、泉州市开展综合管廊建设。《泉州市中心城区综合管廊布局规划》即在这种情况下组织编制完成的。
2 北峰组团综合管廊布局规划
北峰片区规划定位为泉州市重要的综合交通枢纽、发展文化、旅游业的生态新城。片区现状人口规模为 7. 8 万人,规划人口规模为 11. 1 万人。北峰组团在 “组团式”规划结构基础上,形成 “两轴、三带、七功能区”的规划结构。组团内建有泉州高铁交通枢纽站、江滨水厂、泉三水厂等城市重要市政基础设施.
2.1选线策略
2.1.1入廊管线种类分析
城市综合管廊主要分成如下几种类型。
⑴干线综合管廊:一般设置于机动车道或道路中央下方,主要连接原站(如自来水厂、 发电厂等)与干支线综合管廊。一般不直接服务于沿线地区。
⑵干支线综合管廊:一般设置于较宽的城市道路下方,介于干线综合管廊和支线综合管廊的特点之间,它既能克服干线管廊不宜设置接口的问题,同时又可避免支线管廊多处接口的问题。
⑶支线综合管廊:主要用于将各种供给从干线综合管廊分配、输送至各直接用户。其一般设置在道路的两旁,容纳直接服务于沿线地区的各种管线。
⑷缆线综合管廊:主要负责将市区架空的电力、通信、广播电视、道路照明等电缆容纳至埋地的管道中。
结合规划区内市政规划、控规、电力十二五规划等相关规划,根据以上四个层次,分别从电力走廊( 110 kV 与 220 kV )、原水管道、市政给水、轨道交通和高强度开发地块四个方面,结合重要基础设施布点,进行规划管廊的选线和确定。
2.1.2 片区管廊规划布局研究
⑴干线综合管廊规划分析
连接原站的干线管廊主要考虑 500 kV 及220 kV 变电站超高压或高压进线。另外原水管道是连接城市水厂与水源地间的供水通道,是维系整个城市供水系统正常运作的重要一环,作为城市生命线管道之一,规划也考虑整合其进入综合管廊内。
北峰组团内规划220 kV 电力通道为:500 kV晋北变至220 kV 螺阳变高压走廊;500 kV 大园变、500 kV 晋北变及220 kV 江南变至 220 kV 井山变高压走廊。组团规划原水管道主要是泉南水厂原水供水管道,根据规划区内路网的分布情况,将该原水管道纳入 307 省道干线综合管廊内。 经综合分析,区域内干线综合管廊的线路规划布置在丰州路、丰州大道、 经四路与省道 307 上。
⑵干支线综合管廊规划分析
结合上述对干支线综合管廊的分类,规划考虑对 110 kV 电力走廊、供水主干管、地下管线复杂市政道路进行管廊建设适应性分析。110 kV 电力走廊一般为变电所之间点对点连接的通道,且需要对周边地块分流 10 kV 出线,适宜作为干支线综合管廊进行规划整合。同时市政给水干管主要是承担水厂出水干管向其服务区域内各用水点的给水支管进行配水或承担跨区域转输供水的主要通道,因此对规划区内管径不小于 DN800 以上市政给水管道的线路也作为干支线综合管廊进行规划整合。另外结合组团市政管线综合规划等有关规划资料,对各片区内给水管道(规划管径不小于 DN300)、电力管道(规划电缆孔数不少于 12孔)或电信管道(规划电缆孔数不少于 12 孔)等规格以上的市政管线分布集中的通道进行梳理分析,作为干支线综合管廊的比选线路。根据分析,组团内满足上述要求的市政道路有站前东西路、丰州路、307 省道、丰州西路、丰州大道、经四路和站前南北路等。
经整合分析后,组团内干支线综合管廊的规划线路分布在丰州路、丰州大道、经四路、站前南北路与省道 307上。
⑶支线综合管廊规划分析
支线综合管廊主要一般选择人流密集、交通繁忙的商务区、服务管理中心等区域与地下空间开发区域内规划支线管廊。支线综合管廊整合对象主要为服务于各片区内的各种管线工程。北峰组团规划定位为泉州市重要的综合交通枢纽、发展文化、旅游业的生态新城。支线综合管廊规划建设选择在人流密集、交通繁忙和建设投资大的商务区,主要是以泉州高铁车站为依托,建设成泉州火车站的高铁站前商务区,并成为重要的城市门户区。主要承担商业金融、商务办公、文化娱乐、少量居住等功能。
⑷线缆综合管廊规划分析
线缆综合管廊主要负责将市区架空的电力、通信、广播电视、道路照明等电缆容纳至埋地的管道中。结合各组团市政综合管线规划情况,重点针对路幅断面宽度 50 m 以上新建或改建道路(规范要求 50 m 以上道路应双侧布管)同步敷设缆线管廊。在建道路(规范要求 50 m 以上道路应双侧布管)同步敷设缆线管廊。
2.3综合管廊布局规划原则研究
根据北峰片区综合管廊布局规划论证研究情况,本文提出管廊布局的原则如下:
⑴应尽量选择土地开发强度大、交通量大、地下管线复杂、人口密集及地下空间规划利用前景较好的新建城区进行安排,并且考虑到方便今后建设管理和维护,应优先考虑选择土地价值、城市化水平及地下空间利用程度较高的大型城建项目(如总部经济区)同步进行开发建设。
⑵城市综合管廊工程隶属于城市地下空间开发利用的一部分。城市地下空间建设涉及城市公建、市政设施等多种不同性质和类别的地下建设项目,如果不进行统筹规划,并与地面建筑进行有序的立体开发,对城市地下空间资源的浪费不可估量,同时对地面建筑的安全也将构成威胁。因此,我局建议尽快启动市域范围内城市地下空间开发利用专项规划的前期调研和方案论证工作,为下阶段泉州市综合管廊布局详细规划的编制和审查工作提供指导和借鉴。
⑶因为地下空间开发的成本一般较高,整合地下空间资源和统筹安排项目建设时序有利于集约化利用地下空间资源和节约工程投资,综合管廊应结合各个片区相关的大型地下工程建设时序合理安排近、中、远期建设规划。例如应与其他重大地下基础设施如地铁、大型引水管道工程等项目进行合并建设。
⑷按照系统性要求,综合技术、经济合理的角度,规划编制单位应综合考虑需要纳入统一布设综合管廊的其他项目。例如,结合高压电缆下地,城市广场建设、地下商业街等。
3 综合管廊规划布局引申探讨
3.1 生命线工程应优先管廊化
维系城市民众生命线的管道优先管廊化,充分发挥综合管廊防灾功能,在发生地震等自然灾害的情况下,保证城市民众生命线管道的正常运行。城市中的各种市政管线是城市的生命线,不仅对城市功能的正常运转有着十分重要的作用,而且对城市防灾抗灾能力的提高有着重大的意义。
市政管线设置于综合管廊内,是对管线加了一层钢筋混凝土保护层,可抵御各种自然灾害,在适度预留人员通行空间条件下设置人防功能,并与周围建筑人防工程相连接,可提高城市人防工程的防护能力。传统直埋管道施工,在地震时管线容易受到破坏,若将各种管线设置于综合管廊内,因综合管廊整体刚性较大有利于抗震,能将灾害造成的损失控制在最小范围内。据有关资料介绍,1995年日本阪神地震,所有直埋市政管线受损严重,而综合管廊内管道基本完好无损,只是管廊内墙面出现裂缝,不影响管线正常使用,所以综合管廊在抗震防灾方面对保护城市生命管线工程上具有十分强大的优越性。
3.2 重要道路地下管线优先管廊化
选择在交通量较大、道路断面较宽的区域和主要道路,满足综合管廊的建设需求。并可减少路面开挖对交通的影响,保证道路畅通,使城市正常运转。为将来道路地下空间的发展预留一定的余地。
⑴在交通量大,减少路面开挖对交通的影响;
⑵道路断面宽,满足综合管廊的建设需求,并为将来道路地下空间的发展预留一定的余地;
⑶临近现有道路,为建设综合管廊提供方便;
⑷配合近期建设工程,城市道路新建之际兴建综合管廊,将多数管线一并纳入管沟,一劳永逸。
3.3 结合重大基础设施建设综合管廊
选择土地开发强度较大,用地性质经济价值较高区域。开发强度大的区域,其交通量比较大,管线需求变化比较大、对空间的使用率高。在这些区域设置综合管廊不仅有条件,而且有必要,并且可以结合地下空间节省综合管廊设置的造价。
⑴管线本身需要较大的开挖断面,同时纳入综合管廊,减少开挖道路断面的次数;
⑵不产生易燃易爆气体,以防止对综合管廊的安全带来影响;
⑶需要经常检修维护的管道,减少因检修需
要开挖道路;
⑷维系城市民众生命线的管道,充分发挥综合管廊防灾功能,在发生地震等自然灾害的情况下,保证城市民众生命线管道的正常运行;
⑸不确定因素较大的管道,随城市发展,管道可能发生较大变化的管道,充分发挥综合管廊管道易安装拆卸的特点。
3.4 重要片区地下管线管廊化
兴建综合管廊,由于建设经费庞大,选择适当时机建设有其经济上的需求,一般而言,配合其他重大工程建设如地下轨道交通,地下商业街,地下停车场等重大工程建设时,配合建设综合管廊,可以大幅度降低工程造价。综合管廊主要是配合城市发展与管线发展而布设,可以是大区域的网路系统或局部地区的封闭系统,而各种地下管线均已有其独立的系统网络,综合管廊系统将现有及未来将布设的管线系统经由科学方法整合,寻求优化的设计。
参考文献
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[2]王军,汤捷,徐刚. 城市综合管沟建设问题与思考[J].城市道桥与防洪, 2007(5): 173-178.
[3]沈荣.城市综合管沟投融资模式研究[J].建筑经济, 2008(S2): 4-7.
关键词:城市地下空间工程;综合管廊;吉林省
0前言
城市地下综合管廊,又称共同沟,即在城市地下建造一个隧道空间,将市政、电力、通讯、燃气、给排水等各种管线集于一体,设有专门的检修口、吊装口和监测系统,实施统一规划、设计、建设和管理,彻底改变传统的拉链马路即以往各个管道各自建设、各自管理的零乱局面。城市综合管廊是各个城市的生命线工程系统,我国现多个省市均如火如荼地开展了城市综合管廊的建设,而各个城市的综合管廊建设根据该省市规模、经济、市政公用及地理地质条件的不同,所建设的特点也不尽相同。
1吉林省城市地下综合管廊建设特点
1.1建设规模
吉林省作为国家首批综合管廊建设试点省,不少城市都作为了首批管廊试点城市。长春、四平、松原、公主岭等4个城市共获得全国第一批管廊贷款正式授信167.34亿元,白山、通化、珲春3市也陆续完成SPV公司组建工作。此外,7个城市还与22家央企对接,吸引社会资本参与全省管廊建设中来。并且采取了政府和社会资本合作(PPP)模式,通过特许经营、购买服务、股权合作等形式,积极吸引社会资本和境外资本参与管廊建设。按照住建部近期通报排名,吉林省开工规模位列全国第二位。
1.2设计要点
省内大部分在建管廊为矩形断面,多舱管廊,管廊几乎可以容纳目前所有地下铺设管线,但是考虑管线间的相互影响,需分别作设计安置以达到设计使用要求。给水、再生水管道属于压力管道,对其他管线影响较小且维修频率较高,可入廊并灵活布置;而雨水、重力污水管道设计方面需要有一定排水坡度,要求每隔一段距离设置检查井,污水管道中污水可能含有有害化学物质侵蚀管壁,因此,不宜设置在管廊中,如必须入廊,需进行更加细致严格的设计;热力管道本身散发热量会使廊内温度升高,并影响其他管线,所以需要做保温隔热处理人廊且不得与电力电缆同仓;电力电缆管线由于相互影响大,受温度限制则需分开布置;燃气管道应考虑安全问题入廊。由于不同管线的布置条件以及性能,应普遍设置多舱管廊满足使用要求。
在管廊制作方面,不同城市需要不同的施工方法和管廊制作方法。对于新城区,多采取明挖现浇法施工,造价相对较低,例如白山、四平的新城区;而在长春这种城市体系几乎完备的省会城市,直接开挖基坑或者沟槽会对交通产生严重影响,应该采取暗挖或者顶管盾构的施工方法,并配合地铁建设、城市地下综合体共同施工,并且做好支护,避免对周边建筑物以及路面造成影响。除现浇施工,对于拥有足够空间设置预制管片生产以及大型机械工作的地区,采取预制管片拼装可以缩短工期,提高施工效率。
在土体性质以及地下环境影响方面,首先要做好防水处理,比如,吉林市管廊施工(见图4),由于该管廊临近松花江,地下水位较高,水量较大,给降水带来困难,该工程在雨季除了景点降水,设计了坑底、坡面排水等多种降水措施。管廊必须进行抗震设计,并且对于吉林省,浅埋深的管廊应考虑冻胀对管壁的影响。埋设在道路下方的管廊对道路面荷载应充分考虑。
在管廊布局方面,与城市功能分区、建设用地布局和道路网规划相适应;应结合城市地下管线现状,在城市道路、轨道交通、给水、雨水、污水、再生水、天然气、热力、电力、通信等专项规划以及地下综合规划的基础上确定布局;宜布置在道路两侧地块对公共管线需求量较大的一侧;尽可能满足综合管廊与其他管线的交叉要求;充分满足道路规划对综合管廊管位的要求;综合管廊的投料口、通风口、出入口等设施与道路景观及功能的结合。
【关键词】地下空间;综合管廊;结建式整体管廊;有限元计算
【Abstract】This paper presents the combined built utility tunnel, which can solve the two main problems of normal utility tunnel: thick cover soil and high internal space; difficulty of operations management. On the base of introduction on the utility tunnel of Shanghai west bund, the structural plan of the utility tunnel is modeled and calculated. According to the results of the calculation, the structural plan of the utility tunnel is feasible and analyzed.
【Key words】Underground space; Utility tunnel; Combined built utility tunnel; The finite element calculation
1 概述
综合管廊指建于城市地下,用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属设施。大力建设地下综合管廊是我国近年来的国家战略,从2013年到2016年底,国务院、住建部出台了多项指导意见和补贴奖励政策来推进综合管廊建设。综合管廊建设正在我国如火如荼地展开[1-3]。
然而,综合管廊主要存在以下两大问题亟待解决:(1)综合管廊对于覆土及内部空间要求较高。由于综合管廊中的各类管线集中敷设,为避免各管线在接入接出处碰撞,管廊需要较厚的覆土空间和较大的管廊内部空间。(2)综合管廊中的各类管线集中布置且权属于不同单位,管线敷设及后期运营统一管理难度较大。因此,本文提出结建式整体管廊概念,以克服综合管廊的上述弊端。
结建式整体管廊指设置于道路下方结合地下空间建设,主要采用独立分舱方式敷设市政管线支线,承担干线与用户之间输送作用的整体管廊。与典型的支线综合管廊不同,结建式整体管廊一方面结合市政道路和地下空间共同建设;另一方面,各类管线独立分舱,管线接入接出互不干扰,可减小覆土厚度和内部空间。后期运营及管理模式也相对独立,具备各管线单位各自管理的条件。
2 结建式整体管廊总体方案简介
2.1 工程背景
上海徐汇滨江商贸区的龙耀路以南区域为西岸传媒港,规划范围北起龙耀路、南至龙水南路、西靠云锦路、东临龙腾大道,规划用地面积约为30.5ha。西岸传媒港以东方梦工厂项目为标杆和核心,大力吸引各类传媒网络、文化创意、商务办公、研发培训等项目入驻,发展综合性的文化传媒集聚区,规划形成城市未来崭新的文化地标。
西岸传媒港的开发以集约化的资源整合为理念,在地上各个小地块出让,各地块权属独立的条件下,地下空间及地上公共区域整体开发,实行“统一规划、统一设计、统一建设、统一管理”的 “四个统一”的创新开发模式。在这种创新开发模式下,可以实现对于市政配套的整体优化。东西向道路中在龙文路和规划九路敷设管廊,避免直埋敷设管线交叉时覆土较大的问题,同时管廊与地下空间结构合建,降低管廊竖向高度和覆土厚度,保证下方B1层的净高。
2.2 管廊平面布置
龙文路和规划九路管廊位于西岸传媒港内,传媒港开发以集约化的资源整合为理念,区域内部六条道路下方均进行了地下空间整w开发。为了实现对地下空间的集约化高效使用,保证商业空间的净高,对道路下方的管线布局和覆土空间进行了整体优化。沿龙文路和规划九路敷设管廊,由于竖向空间有限,在高度受限的条件下,难以按照支线综合管廊形式集中布置。经过前期研究、外部征询和方案评审,确定采用结建式整体管廊形式,与地下空间合建。管廊采用独立分舱方式敷设市政管线支线,共设6个舱室,入廊管线有雨水、污水、给水、通讯、电力和燃气,其中龙文路管廊长460m,规划九路管廊长420m。
2.3 管廊横断面布置
根据详细规划中的管线需求,对管廊进行横断面设计,进入管廊的管线为电力、通讯、给水,燃气、雨污水,其中除雨污水并仓布置在道路两侧外,其余各仓均为独立成仓布置。横断面内净满足安装、维护要求,以及照明、通风、排水、消防等设施所需空间。管廊顶板覆土1m。
3 结建式整体管廊结构方案研究
3.1 管廊下方地下空间结构概况
管廊下方地下空间为钢筋混凝土框架结构,主要柱网尺寸为8.4m×8.4m。顶板结构体系为单向主次梁结构,次梁间距2.1m,次梁方向与管廊走向垂直。板厚250mm。与管廊走向平行方向主梁上翻,上翻高度为700mm。
3.2 管廊结构方案
管廊结构方案根据管线平面和横断面的布置要求,通过结构强度和裂缝、变形计算确定。管廊结构形式采用现浇矩形钢筋混凝土箱涵结构,各段结构尺寸如下:
管廊断面为6孔箱涵,下部与地下空间顶板合建,覆土厚度1m,顶板厚度300mm,外侧墙厚度300mm,内隔墙厚度250mm。
3.3 管廊结构计算及分析
采用荷载――结构法分别建立平面及空间模型进行结构计算,计算参数及荷载标准值如下:
(1)混凝土容重:25kN/m3;土容重:18kN/m3;水压力:10kN/m2。
(2)静止土压力系数:0.5。
(3)地面超载:20kPa。
(4)雨水舱素砼填高:1.5m。
(5)设备及管道荷载:7kN/m3。
3.3.1 平面模型计算及分析
因管廊具有很长的纵向轴,故符合平面应变问题的特性[4],可简化为平面应变问题力学模型进行计算。管廊顶板、内外侧墙、地下空间顶板均设为梁单元进行计算,地下空间顶板框架柱及侧墙处简化为固定支座。
由上述计算结果可知:最不利点出现在一侧管廊外侧墙根部和某内侧墙根部,两处的弯矩标准值分别为191.74kN・m/m及-180.97kN・m/m,剪力标准值分别为109.08kN/m及152.63kN/m。根据规范[5],综合管廊的结构安全等级为一级,将上述计算结果的标准值转换为设计值进行配筋计算,则两处最不利处的实配钢筋分别可采用D22@200+D25@200(HRB400级钢筋),配筋率为1.45%及D25@100,配筋率为1.96%。故本管廊结构方案可满足荷载条件的要求。
因本平面模型忽略了地下空间顶板结构体系中的主次梁,故顶板结构刚度减小,与实际情况略有不符,会影响到计算的结果,故下文采用有限元空间模型进行结构计算分析。
3.3.2 有限元空间模型计算及分析
管廊顶板、内外侧墙、地下空间顶板均设为壳单元进行计算,顶板主次梁设为梁单元进行计算,地下空间顶板框架柱及侧墙处简化为固定支座。
最不利点位置与平面计算一致,将上述计算结果的标准值转换为设计值进行配筋计算,则两处最不利点处的实配钢筋可采用D20@100(HRB400级钢筋),配筋率为1.05%及D20@100,配筋率1.26%。
4 结论
(1)结建式整体管廊能够有效地解决综合管廊覆土厚度及内部空间要求高,后期运营统一管理难度大的问题。是在城市中心区建设市政管廊可供选择的方式之一
(2)西岸传媒港结建式整体管廊的结构方案能够满足结构荷载条件。
(3)地下空g结构方案对于管廊结构内力有一定的影响,在管廊结构计算时应考虑地下空间结构对其的影响。
(4)应对管廊下方地下空间结构方案进行比选,使之与管廊结构形成较为合理的结构体系,最终达到结构设计安全性和经济性的要求。
【参考文献】
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[2]陈雪峰.十城市试点建地下综合管廊“雨后观海”现象有望消失[J].建材发展导向.2015(16).
[3]王平.苏州城市地下综合管廊的建设经验[J].建筑经济. 2016(02).
曾经的“中国铜城”――甘肃省白银市,作为西北地区的一座资源枯竭型城市,正在以PPP模式打造城市地下综合管廊,并入选财政部第二批PPP示范项目。
记者日前赶赴白银,实地探访地下管廊如何提升白银市城市建设管理水平和综合承载能力,以及PPP为这座西北小城注入了怎样的建设活力。
示范项目亮点
在技术层面创造了“五最”
2015年4月,经过财政部和住建部组织的竞争性评审和答辩,白银市在全国34个申报城市中成功进入全国首批地下综合管廊试点城市行列, 也是西北地区唯一获此“殊荣”的城市。从2015年到2017年的三年间,白银市每年可获得中央财政3亿元的专项资金补助。
入围试点城市后,白银市主政者铺就了一张地下管廊的白银蓝图:投资22.38亿元,用三年时间在白银城区7条道路建设26.5公里地下综合管廊和两座中央控制中心。项目建成后,地下综合管廊将辐射中心城区及银西新区面积40平方公里,受益人口35万人, 占城区总人口的90%。 “地下综合管廊建设是创新城市基础设施建设的重要举措,也是利国利民、造福子孙后代的好项目、大项目。” 白银市委副书记、市长张旭晨说。
2015年10月,白银市政府与山东华达建设工程有限公司(下称“山东华达”)、中国一冶集团有限公司正式签订了白银市地下综合管廊试点项目PPP项目合同书及备忘录,成立白银市城市综合管廊管理有限公司(下称“管廊公司”),开创了全国管廊试点城市中唯一以混合所有制形式投资、建设、运营、管理项目的先河。
其中,白银市政府以地下空间作价出资5556万元,占项目公司10%股权,社会资本方以现金出资5亿元,占项目公司90%股权。项目采取建设―运营―移交(BOT)的运作方式,特许经营期30年(含建设期)。根据市场平均水平测算,社会资本方投入资本金的收益率不超过8%。
截止到10月底,项目已完成管廊规划建设7条路中4条管廊的建设。《中国经济周刊》记者日前来到白银市综合管廊北环路项目施工现场,蓝天白云下,地下管廊雏形“身姿”尽显伟岸。进入施工现场,工人们头戴安全帽,身穿工装,切割木料,搬运钢筋,浇筑水泥,操作塔吊……每一个管廊建设者都有条不紊地在工作岗位上紧张忙碌着。
记者沿着入口的阶梯一直向下走,地下堪称管线的世界,电力、热力、通信、供水、燃气等多条管线规整地排列在管廊内,整个地下空间干净整洁,一目了然 。此外,在地下管廊中还设有专门的检修口、投料口和监测系统,未来能够有效解决市政管线维修之难。
作为西北地区唯一进入全国首批地下综合管廊试点的城市,白银这个甘肃小城在综合管廊的技术层面创造了“五最”。白银市住建局副局长王东燕告诉《中国经济周刊》:设计理念最优,首次将高压电力线及燃气管线统筹纳入管廊;入管廊线种类最全,纳入给水、雨水、污水、再生水、热力、燃气、电力、通信8类管线;管廊附属设施设计最新,附属消防系统、通风系统、排水系统、标识系统、电气系统、监控与报警系统六大系统;管廊断面结构尺寸最大,银山路断面达到68平方米;入廊热力管径最大,银山路热力主管径达到1.2米。
“全国的地下管廊试点城市我基本都去了,白银绝对是一流的。”管廊公司董事长、山东华达董事长郭凤泉说。
示范项目意义
对资源枯竭转型城市来说,可规避财政风险
以往中国城市建设中新建、改扩建道路工程反复开挖、长期施工的现象,令广大群众着实烦恼,白银也不例外。记者在走访中了解到,当得知这一次的开挖,是要在城市地下建造一个隧道空间,从此城市将彻底告别开挖的现象时,许多市民对此项工程表示期待。白银市民李先生说:“长痛不如短痛,如果这是最后一次挖路,我们都会理解支持,老百姓期待工程早日建成。”
支撑起白银市民巨大期望的,是省市两级政府举全力建设白银地下管廊的决心。据白银市政府人士介绍,甘肃省委、省政府高度重视,书记、省长亲自指导,多次过问。甘肃省财政厅主要负责人和白银市党政领导多次带队赴财政部汇报衔接,甘肃省住建厅也多次向住建部汇报有关工作。
在市级层面,白银市成立了地下综合管廊工作领导小组,制定了管廊设施建设工作方案和管理运营办法,由各相关部门主要领导直接负责本部门的项目推进工作,形成了有效的工作联动机制、监督机制,同时与雨污水管、生活给水管、燃气管、电力电缆、通信电缆等相关管线单位签订初步的意向入廊协议,确保项目高标准建设和运营。
事实上,作为典型的资源枯竭转型城市,白银市、县区两级财政都属于“吃饭财政”。
甘肃省统计局披露数据显示,2015年白银市一般公共预算收入为25.49亿元,一般公共预算支出达到30.73亿元。在地方财政压力巨大的背景下,白银地下管廊项目的PPP模式更具特殊意义。在白银市官方看来,市政府以地下空间作价出资5556万元,按照政府授权的主体与选定的投资人1:9的股权比例合资组建项目公司,可以规避政府财政风险。
对社会资本而言,地下综合管廊的“经济账”无疑是他们关注的核心命题。白银市政府在测算本项目的收益后做了具体“安排”:预计项目建成后,项目公司在获得合理回报和支付融资本息情况下,每年资金需求量为8290万元,为确保项目运营后产生的收益能够还本付息,保证社会资本的投资收益,项目公司可以获得初期入廊费和以后年度管廊租赁使用费,管廊租赁经营收益为2800万元/年;基础设施配套费补助1500万元/年;政府预算资金补助4000万元/年。“以上费用合计现金流8300万元/年,基本能够保障项目公司的合理收益。”
示范项目难点
融资难是民企参与PPP重大挑战
在白银地下管廊项目中,由民企控股的“民企+国企”联合体中标,这在全国各地同类项目中并不多见。白银市财政局副局长张太明对《中国经济周刊》表示,民营企业有管理效率高和决策流程快的特点,依托国企雄厚实力、先进技术和高信誉度,对缩减项目建设周期、降低项目运作成本和资产负债率都作用明显。
张太明称,联合体涵盖了地下综合管廊投融资、规划设计、地下空间施工、管廊信息化等核心业务领域,充分发挥了其资源调动与项目承接能力突出的优势,确保了方案的可实施性。
身兼项目公司和民营资本的法人代表,管廊公司董事长、山东华达董事长郭凤泉今年在全国考察了多个地下管廊PPP项目,他最大的感受是政府单方面压缩造价是普遍现象,而动辄几个亿的压缩,却不是所有人都承受得起。“对央企控股的PPP项目公司来说,就当赔钱买个信誉,而我们民营企业,真的承受不了。”
在郭凤泉看来,融资难是民营企业参与PPP项目的另一个重大挑战。例如,农业发展银行甘肃省分行对项目公司融资需求的反馈是:借款主体不符合农业发展银行政策要求,管廊项目借款主体必须白银市城司才能运作,对于民营企业控股的项目公司,农业发展银行政策上有资格准入限制。
“政策性银行融资落实不到位,是造成白银管廊试点项目融资推进缓慢的主要原因。” 甘肃省财政厅PPP管理中心主任武晓岗说,“建议国家在PPP项目融资贷款方面放宽准入门槛,加快审批流程,给综合管廊试点项目解决融资难题。”
记者观察到,与国有大型银行对民营企业参与PPP项目的融资“高门槛”相比,城市商业银行就显得颇为“灵活”。旨在“服务地方、服务市民”的甘肃本地银行――兰州银行,通过投资银行部对白银管廊项目公司资本金方面提供金融支持1亿元,兰州银行白银分行对作为社会资本方的山东华达发放贷款4亿元,满足PPP项目融资需求。
关键词:复杂条件;地下综合管廊;深基坑支护技术;研究
综合管廊就是在城市地下建设一个隧道空间,将城市地下建设的排水设施、供热设施、供气设施、通信设施等各种类型的工程成为一个整体,一般情况下均设置有监控系统、吊装口及检修口等,对于各种类型的设施一般均进行统一的管理、设计及规划,对于保证城市正常运行非常关键,做好地下综合管廊深基坑支护施工,对于保证综合管廊深基坑的整体运行质效非常关键。
1复杂条件下地下综合管廊深基坑支护技术要点
地下综合管廊包含的内容相对较多,特别是随着城市功能的不断丰富,深基坑的范围在持续增加,支护难度也在持续提升,图1是地下综合管廊建设示意图。从图1可知,地下综合管廊所面临的支护环境相对复杂,支护对象相对于普通的深基坑支护也表现出较大的不同。从当前复杂条件下地下综合管廊深基坑支护情况来看,需要重点把握好如下施工技术要点:1.1施工流程从地下综合管廊深基坑支护情况来看,施工流程主要有施工降水井,分两个阶段对边坡进行开挖,在边坡进行喷锚支护,进行钻孔灌注桩施工,之后开展高压旋喷桩施工,完成之后开展冠梁施工,结合施工现场情况开展安装钢支撑。钢支撑完成之后,开展钻孔灌注桩之间的土方开挖,在开挖完成之后,开展基坑排水沟置换开挖,之后涉及到的支护施工主要有管廊屋面料槽支撑,进行混凝土回填,按照设计要求分层回填到设计标高。
1.2支护施工技术要点首先是打围。打围是开展深基坑支护施工的第一步,在进行。
1复杂条件下地下综合管廊深基坑支护技术要点
地下综合管廊包含的内容相对较多,特别是随着城市功能的不断丰富,深基坑的范围在持续增加,支护难度也在持续提升,图1是地下综合管廊建设示意图。从图1可知,地下综合管廊所面临的支护环境相对复杂,支护对象相对于普通的深基坑支护也表现出较大的不同。从当前复杂条件下地下综合管廊深基坑支护情况来看,需要重点把握好如下施工技术要点:
1.1施工流程
从地下综合管廊深基坑支护情况来看,施工流程主要有施工降水井,分两个阶段对边坡进行开挖,在边坡进行喷锚支护,进行钻孔灌注桩施工,之后开展高压旋喷桩施工,完成之后开展冠梁施工,结合施工现场情况开展安装钢支撑。钢支撑完成之后,开展钻孔灌注桩之间的土方开挖,在开挖完成之后,开展基坑排水沟置换开挖,之后涉及到的支护施工主要有管廊屋面料槽支撑,进行混凝土回填,按照设计要求分层回填到设计标高。
1.2支护施工技术要点
首先是打围。打围是开展深基坑支护施工的第一步,在进行围栏时应当按照具体行业标准、企业标准及地方标准,在进行围栏时,应当设置足够的警示标志,同时,安排专门人员开展交通分流,在城市交通主干道,还应当制定出对应的专项交通分流方案。其次是施工降水井。根据施工对象的试井资料、地质勘探资料等,技术人员进行降水计算,一般情况下,在基坑的底部、顶部每间隔20m的位置设置一口降水井。具体的管井降水施工流程为:技术人员进行管井测量定位,安装钻机,开展钻井施工,提升下放井管,回填井底砂垫层、冲洗井,在井管内安装水泵,泵送控制回路。第三是开展短钉网喷锚支护施工。按照设计要求,第一层开展土方支撑运用短钉挂网喷锚法进行施工。选择使用机械作业和人工作业相结合的方式进行边坡的修正,在完成了边坡的修正之后,进行排水孔安装。在完成排水孔的安装后,开展第一层细石混凝土喷涂,喷涂完成之后,进行钢网片安装,并将短钉打入到其中。打钉施工完成后,开展第二层细石混凝土喷涂。在将混凝土喷涂完成之后,开展混凝土养护。施工示意图见图2所示。第四是开展锚杆挂网锚喷。根据具体设计要求,开展第二层土方支护,在进行第二层土方支护时,结合地下管廊深基坑支护要求,一般情况下,均选择使用锚网喷射混凝土与锚网支护相结合的施工方式,在进行钢丝网锚喷施工时,首先选择使用机械作业与人工作业的方式进行边坡的修正,结合具体工程实际,安装排水孔,并将细石混凝土注入到其中,选择使用螺栓进行钻孔,安装锚杆,并进行第二次灌浆,在进行灌浆之后,安装钢筋网片,网片全部安装到位之后,结合工程实际,可安装横向拉杆,通过拉杆的安装,全面提升支护的实际效果,并注入第二层细石混凝土,结合混凝土施工情况,开展混凝土养护作业。第五是开展钻孔灌注桩。在两级边坡支护之后,为了更好提升深基坑支护效果,均需要开展钻孔灌注桩施工。具体施工技术要点为:制作钢筋笼,在钢筋笼制作完成后开展测量,测量结束后进行定位,定位精准之后旋挖钻机,全部钻到位之后埋设桩壳,在桩壳安装到位后进行位置的重新测量,根据测量结果进行桩壳中心与桩位之间的偏差的纠正,纠正完成之后进行导管的安装,安装导管之后进行混凝土管桩。通过采取钻孔灌注桩的方式进行施工,对地下水可实现有效的控制。图3为钻孔灌注桩施工技术流程图。
2复杂条件下地下综合管廊深基坑支护监控要点
通过对深基坑支护情况进行监控,可实现对支护效果的第一时间掌握,对出现的新情况、新变化第一时间进行反馈,并根据反馈情况对施工过程进行指导。通过对坑壁支撑应力、变形进行测量的方式,可对支护系统进行重新的设计与修正。根据测量数据信息,对设计信息参数进行修改,并根据现场实际情况,在基坑边坡的顶部或者附近建筑物设置观测点,必要情况下应当拍照保存证据,并根据计划开展连续监测,从而更好控制基坑,这个过程中应当做好沟渠渗水的有效控制,更好提升坑壁稳定性。在基坑监测的过程中,应当从施工之前就应当开始监测,在地下工程全部竣工之后,监测结束。在基坑开挖之后对于各个项目的初始值进行测量,在挖掘的快速卸载阶段,技术人员应当每天对各个关键数据进行测量。
关键词:预制装配;移动支护;节能减排;效益
1 项目概况
1.1 项目背景
随着我国建筑技术的提高,以现浇为主的传统建筑产业并不能满足节能减排的建筑理念。我国开始推行建筑工业化,并明确提出成都为四川省建筑产业现代化试点城市之一。成都北改线B标段综合管廊工程作为工业化装配式施工试点的示范性项目,采用中交二航局自主研发的具有专利产权的预制拼装地下廊道双模掘进机,优化管廊结构形式,配合基于该设备的机械化快速施工方法进行施工,相比传统明挖现浇施工,可节省能耗,减少污染物排放。
1.2 项目内容
综合管廊主廊施工范围全长约1068m,其中预制段长度为760 米,共389 环管片,采用掘进装配一体化施工技术施工;剩余308 米采用明挖法现浇施工。
2 节能减排原理
利用掘进装配一体化施工技术代替传统的施工技术,降低设备使用量,节省围护结构、耗油量,减少了污染物排放量,达到节能减排的目的。
3 技术内容
3.1 实施方案
浅埋廊道掘进装配一体化施工技术工艺流程主要为:管片进场管片拼装前舱支护板内土方开挖设备顶推同步注浆尾舱支护板内土方回填。该技术主要通过以下两方面达到节能减排的效果:预制标准段采用新设备,双模掘进机自带支护板,节省了围护桩,节约围护结构施工所需的机械设备油耗,减少碳排放;预制标准段采用新工艺,能提高工效、缩短工期。图1 设备实物图图2 设备效果图
3.2 技术特点
(1 )新技术-浅埋廊道掘进装配一体化施工技术浅埋廊道掘进装配一体化施工技术主要依靠中交二航局自主研发的预制拼装地下廊道双模掘进机及配套的机械化快速施工方法。集开挖支护、管片拼装、吊装、顶进、同步注浆、土方回填等功能于一体。基坑采用设备自带的支护板进行支护,支护板随设备推进而推进,达到移动支护的效果,可减少传统明挖挖法施工给地面交通带来的不利影响,同时具有施工组织灵活,施工效率高等特点。(2 )新设备-预制拼装地下廊道双模掘进机为了实现浅埋廊道掘进装配一体化施工技术,中交二航局自主研发的预制拼装地下廊道双模掘进机,是一种用于分片预制装配化地下管廊的管片拼装设备,该设备已申请专利。(2 )管廊预制管片采用“马蹄形”断面结构设计预制管片采用“马蹄形”断面结构设计,具有结构受力更合理,断面利用率高等特点。构件结构尺寸更小,有利于工业化预制生产及运输。通过增加竖向隔墙,可实现单仓变双仓,双仓变三仓的自由组拼,有利于管片预制生产工业化,断面示意详见图5-7 。管片接头处采用止水橡胶密封止水,设计使用寿命可达100 年。与传统矩形节段预制管廊相比,分片式预制管廊整环结构重量减轻了40%,大幅降低了运输安装的难度和成本3.3 技术关键点采用预制拼装地下廊道双模掘进机进行施工,该设备其主要结构由开挖支护舱、管片拼装舱、回填支护舱等五大结构、七大系统和其他配套系统组成。可同步进行土方开挖、管片吊拼装与廊道延伸、土方回填等多道工序,它将传统施工工艺升级并应用到分片预制管片的施工中,能极大的提高施工效率,也能很好的控制成本。设备结构如图8 。
4 推广应用条件
4.1 应用条件
浅埋廊道掘进拼装一体化施工技术是国内首次采用分片预制、掘进机装配一体化施工的一种全新的地下综合管廊建造技术,具有高效节能、质量更优、绿色环保等多项优点。适用于埋深8 米,曲线半径大于300m的分片式地下综合管廊建设。根据应用总结,该技术适用于粘土、粉质粘土、松散卵石等地质情况。
4.2 存在问题
浅埋廊道掘进拼装一体化施工技术,减少了基坑暴露时间,对周边建筑物影响较小,噪音污染小,减少了城区施工对周边居民的打扰,但仍存在一些问题仍需改进:(1 )复杂的地上、地下管线对设备顶进影响较大;(2 )同步回填功能暂未达到预期效果。
4.3 推广建议
(1 )增加自掘进功能,取代挖机开挖,提高开挖工效,减少排放。(2 )增加皮带传送机,搭配设备自掘进功能,提高同步回填工效。(3 )增加可调挡板,实现不迁改管线,设备即可通过。
5 效益分析
5.1 节能效益
结合传统的综合管廊现浇施工经验,从地基处理、围护结构施工、主体结构施工直至覆土回填完成,相比浅埋廊道掘进装配一体化施工技术,其中主要耗能过程分别为围护桩施工、喷射混凝土,则本项目760m预制段若采用传统现浇施工方案施工,所产生的能耗如下表2 。浅埋廊道掘进装配一体化施工技术:本项目760m预制段共389 环预制管片,根据截至目前的耗电量取平均值,设备每拼装掘进1 环耗电量为150KW,则760m预制段施工该设备耗电量为389*150=58350KW电能标准煤转换系数为0.33 。则760m预制段施工消耗的标准煤为58350 ×0.33/1000=19.3t柴油比重按0.86kg/L计,标准煤按每吨柴油折标准煤系数1.4571,替代燃油量为19.3*1000/1.4571/0.86=15401.7L节省耗油量:84005.7-15401.7=68604L节约标准煤:68604*0.86*1.4571/1000=85.9t二氧化碳减排量:85.9 ×2.4567=211.03t则采用浅埋廊道掘进装配一体化施工技术每延米节省耗油量90.3L,每延米节约标准煤0.113t,每延米二氧化碳减排量0.28t。
5.2 经济效益
对传统现浇施工方案与分块预制装配施工方案的投资费用作对比,测算表详见表3 、表4 ,含预制拼装地下廊道双模掘进机设备摊销费用。根据测算,蜀龙五期综合管廊340m现浇段总投资额3109.14 万元,340m现浇段总成本2953.68 万元,760m预制段总投资额4552.58 万元,760m预制段项目总成本4324.95 万元,则可得以下结论(1 )采用浅埋廊道掘进装配一体化施工技术,每延米节省投资为3109.14/340-4552.58/760=3.15 万元采用浅埋廊道掘进装配一体化施工技术,每延米利润为(4552.58-4324.95 )/760=0.3 万元预制拼装地下廊道双模掘进机设备购置费用1288 万元,则设备投资回收里程为1288/0.3=4.3Km