結(jié)建式整體管廊結(jié)構(gòu)方案研究

1、    結(jié)建式整體管廊結(jié)構(gòu)方案研究    朱旻【摘 要】本文提出結(jié)建式整體管廊概念，以解決綜合管廊覆土厚度及內(nèi)部空間要求高、后期運(yùn)營(yíng)統(tǒng)一管理難度大的問(wèn)題。在介紹上海西岸傳媒港管廊總體方案的基礎(chǔ)上，對(duì)管廊結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行平面及空間建模計(jì)算，由相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證方案的可行性及對(duì)結(jié)建式整體管廊結(jié)構(gòu)方案的分析研究。【關(guān)鍵詞】地下空間；綜合管廊；結(jié)建式整體管廊；有限元計(jì)算【abstract】this paper presents the combined built utility tunnel， which can solve the two main proble

2、ms 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 s

3、tructural plan of the utility tunnel is feasible and analyzed.【key words】underground space； utility tunnel； combined built utility tunnel； the finite element calculation1 概述綜合管廊指建于城市地下，用于容納兩類及以上城市工程管線的構(gòu)筑物及附屬設(shè)施。大力建設(shè)地下綜合管廊是我國(guó)近年來(lái)的國(guó)家戰(zhàn)略，從2013年到2016年底，國(guó)務(wù)院、住建部出臺(tái)了多項(xiàng)指導(dǎo)意見(jiàn)和補(bǔ)貼獎(jiǎng)勵(lì)政策來(lái)推進(jìn)綜合管廊建設(shè)。綜合管廊建設(shè)正在我國(guó)如火如荼地展開(kāi)1-3。

4、然而，綜合管廊主要存在以下兩大問(wèn)題亟待解決：（1）綜合管廊對(duì)于覆土及內(nèi)部空間要求較高。由于綜合管廊中的各類管線集中敷設(shè)，為避免各管線在接入接出處碰撞，管廊需要較厚的覆土空間和較大的管廊內(nèi)部空間。（2）綜合管廊中的各類管線集中布置且權(quán)屬于不同單位，管線敷設(shè)及后期運(yùn)營(yíng)統(tǒng)一管理難度較大。因此，本文提出結(jié)建式整體管廊概念，以克服綜合管廊的上述弊端。結(jié)建式整體管廊指設(shè)置于道路下方結(jié)合地下空間建設(shè)，主要采用獨(dú)立分艙方式敷設(shè)市政管線支線，承擔(dān)干線與用戶之間輸送作用的整體管廊。與典型的支線綜合管廊不同，結(jié)建式整體管廊一方面結(jié)合市政道路和地下空間共同建設(shè)；另一方面，各類管線獨(dú)立分艙，管線接入接出互不干擾，可減小

5、覆土厚度和內(nèi)部空間。后期運(yùn)營(yíng)及管理模式也相對(duì)獨(dú)立，具備各管線單位各自管理的條件。2 結(jié)建式整體管廊總體方案簡(jiǎn)介2.1 工程背景上海徐匯濱江商貿(mào)區(qū)的龍耀路以南區(qū)域?yàn)槲靼秱髅礁?，?guī)劃范圍北起龍耀路、南至龍水南路、西靠云錦路、東臨龍騰大道，規(guī)劃用地面積約為30.5ha。西岸傳媒港以東方夢(mèng)工廠項(xiàng)目為標(biāo)桿和核心，大力吸引各類傳媒網(wǎng)絡(luò)、文化創(chuàng)意、商務(wù)辦公、研發(fā)培訓(xùn)等項(xiàng)目入駐，發(fā)展綜合性的文化傳媒集聚區(qū)，規(guī)劃形成城市未來(lái)嶄新的文化地標(biāo)。西岸傳媒港的開(kāi)發(fā)以集約化的資源整合為理念，在地上各個(gè)小地塊出讓，各地塊權(quán)屬獨(dú)立的條件下，地下空間及地上公共區(qū)域整體開(kāi)發(fā)，實(shí)行“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理”的 “四

6、個(gè)統(tǒng)一”的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)模式。在這種創(chuàng)新開(kāi)發(fā)模式下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于市政配套的整體優(yōu)化。東西向道路中在龍文路和規(guī)劃九路敷設(shè)管廊，避免直埋敷設(shè)管線交叉時(shí)覆土較大的問(wèn)題，同時(shí)管廊與地下空間結(jié)構(gòu)合建，降低管廊豎向高度和覆土厚度，保證下方b1層的凈高。2.2 管廊平面布置龍文路和規(guī)劃九路管廊位于西岸傳媒港內(nèi)，傳媒港開(kāi)發(fā)以集約化的資源整合為理念，區(qū)域內(nèi)部六條道路下方均進(jìn)行了地下空間整體開(kāi)發(fā)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)地下空間的集約化高效使用，保證商業(yè)空間的凈高，對(duì)道路下方的管線布局和覆土空間進(jìn)行了整體優(yōu)化。沿龍文路和規(guī)劃九路敷設(shè)管廊，由于豎向空間有限，在高度受限的條件下，難以按照支線綜合管廊形式集中布置。經(jīng)過(guò)前期研究、外部征詢和

7、方案評(píng)審，確定采用結(jié)建式整體管廊形式，與地下空間合建。管廊采用獨(dú)立分艙方式敷設(shè)市政管線支線，共設(shè)6個(gè)艙室，入廊管線有雨水、污水、給水、通訊、電力和燃?xì)?，其中龍文路管廊長(zhǎng)460m，規(guī)劃九路管廊長(zhǎng)420m。2.3 管廊橫斷面布置根據(jù)詳細(xì)規(guī)劃中的管線需求，對(duì)管廊進(jìn)行橫斷面設(shè)計(jì)，進(jìn)入管廊的管線為電力、通訊、給水，燃?xì)?、雨污水，其中除雨污水并倉(cāng)布置在道路兩側(cè)外，其余各倉(cāng)均為獨(dú)立成倉(cāng)布置。橫斷面內(nèi)凈滿足安裝、維護(hù)要求，以及照明、通風(fēng)、排水、消防等設(shè)施所需空間。管廊頂板覆土1m。3 結(jié)建式整體管廊結(jié)構(gòu)方案研究3.1 管廊下方地下空間結(jié)構(gòu)概況管廊下方地下空間為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，主要柱網(wǎng)尺寸為8.4m

8、5;8.4m。頂板結(jié)構(gòu)體系為單向主次梁結(jié)構(gòu)，次梁間距2.1m，次梁方向與管廊走向垂直。板厚250mm。與管廊走向平行方向主梁上翻，上翻高度為700mm。3.2 管廊結(jié)構(gòu)方案管廊結(jié)構(gòu)方案根據(jù)管線平面和橫斷面的布置要求，通過(guò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和裂縫、變形計(jì)算確定。管廊結(jié)構(gòu)形式采用現(xiàn)澆矩形鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu)，各段結(jié)構(gòu)尺寸如下：管廊斷面為6孔箱涵，下部與地下空間頂板合建，覆土厚度1m，頂板厚度300mm，外側(cè)墻厚度300mm，內(nèi)隔墻厚度250mm。3.3 管廊結(jié)構(gòu)計(jì)算及分析采用荷載結(jié)構(gòu)法分別建立平面及空間模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，計(jì)算參數(shù)及荷載標(biāo)準(zhǔn)值如下： （1）混凝土容重：25kn/m3；土容重：18kn/m3；水壓

9、力：10kn/m2。（2）靜止土壓力系數(shù)：0.5。（3）地面超載：20kpa。（4）雨水艙素砼填高：1.5m。（5）設(shè)備及管道荷載：7kn/m3。3.3.1 平面模型計(jì)算及分析因管廊具有很長(zhǎng)的縱向軸，故符合平面應(yīng)變問(wèn)題的特性4，可簡(jiǎn)化為平面應(yīng)變問(wèn)題力學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算。管廊頂板、內(nèi)外側(cè)墻、地下空間頂板均設(shè)為梁?jiǎn)卧M(jìn)行計(jì)算，地下空間頂板框架柱及側(cè)墻處簡(jiǎn)化為固定支座。由上述計(jì)算結(jié)果可知：最不利點(diǎn)出現(xiàn)在一側(cè)管廊外側(cè)墻根部和某內(nèi)側(cè)墻根部，兩處的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值分別為191.74kn·m/m及-180.97kn·m/m，剪力標(biāo)準(zhǔn)值分別為109.08kn/m及152.63kn/m。根據(jù)規(guī)范5，綜

10、合管廊的結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，將上述計(jì)算結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)值轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)值進(jìn)行配筋計(jì)算，則兩處最不利處的實(shí)配鋼筋分別可采用d22200+d25200（hrb400級(jí)鋼筋），配筋率為1.45%及d25100，配筋率為1.96%。故本管廊結(jié)構(gòu)方案可滿足荷載條件的要求。因本平面模型忽略了地下空間頂板結(jié)構(gòu)體系中的主次梁，故頂板結(jié)構(gòu)剛度減小，與實(shí)際情況略有不符，會(huì)影響到計(jì)算的結(jié)果，故下文采用有限元空間模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算分析。3.3.2 有限元空間模型計(jì)算及分析管廊頂板、內(nèi)外側(cè)墻、地下空間頂板均設(shè)為殼單元進(jìn)行計(jì)算，頂板主次梁設(shè)為梁?jiǎn)卧M(jìn)行計(jì)算，地下空間頂板框架柱及側(cè)墻處簡(jiǎn)化為固定支座。最不利點(diǎn)位置與平面計(jì)算一致，將上述

11、計(jì)算結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)值轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)值進(jìn)行配筋計(jì)算，則兩處最不利點(diǎn)處的實(shí)配鋼筋可采用d20100（hrb400級(jí)鋼筋），配筋率為1.05%及d20100，配筋率1.26%。4 結(jié)論（1）結(jié)建式整體管廊能夠有效地解決綜合管廊覆土厚度及內(nèi)部空間要求高，后期運(yùn)營(yíng)統(tǒng)一管理難度大的問(wèn)題。是在城市中心區(qū)建設(shè)市政管廊可供選擇的方式之一（2）西岸傳媒港結(jié)建式整體管廊的結(jié)構(gòu)方案能夠滿足結(jié)構(gòu)荷載條件。（3）地下空間結(jié)構(gòu)方案對(duì)于管廊結(jié)構(gòu)內(nèi)力有一定的影響，在管廊結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮地下空間結(jié)構(gòu)對(duì)其的影響。（4）應(yīng)對(duì)管廊下方地下空間結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行比選，使之與管廊結(jié)構(gòu)形成較為合理的結(jié)構(gòu)體系，最終達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性和經(jīng)濟(jì)性的要求。【參考文獻(xiàn)】1王彤.創(chuàng)新城市建設(shè)造福千秋萬(wàn)代大力推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)j.