2.5盾构管廊关键节点(盾构综合竖井) 根据《城市综合管廊工程技术规范》(GB50838-2015):“综合管廊的每个舱室应设置人员出入口、逃生口、吊装口、进风口、排风口、管线分支口等满足管廊必要性功能的口部设施,如电力舱逃生口间距不宜大于200m,管廊吊装口最大间距不宜大于400m等”。可见这些口部设施的规范间距并不一致(非强制性要求),然而对于采用盾构法施工的管廊,若仍按规范要求的间距设置口部设施,则盾构管廊需不大于200m设置一处盾构竖井,不仅没有起到降低施工影响的作用,也大大增加管廊的工程造价。
因此,盾构管廊应利用盾构竖井,将人员出入口、逃生口、吊装口、通风口、管线分支口、通风机房、管廊分控室、变配电房、排水泵坑等集成在一起,即满足管廊基本功能需求,又有效地减少了盾构竖井数量,进而降低管廊建设投资和施工影响。
以广州市天河智慧城地下综合管廊为例,该项目为广州申报2016年国家综合管廊试点项目之一,总长约19.4km,其中盾构管廊约8.6km,根据入廊管线种类及规模,管廊外径采用6m(内净尺寸为5.4m),分上下2舱,上舱室为高压电力舱,下舱室为供水通信舱,管廊断面如图1所示。
图 1 盾构管廊标准断面图(6m外径,上下分2舱)
盾构综合竖井分3层布置,负三层为管廊区(综合舱、电力舱)和排水泵坑,负二层管廊内管线出舱区、通风机房等,负一层为管廊变配电房、分控室、通风机房等,地面上为吊装口、人员出入口及通风口(见图2)。
a. 顶层布置图
b. 负一层布置
c. 负二层布置
d. 负三层布置
e. 剖面1
f . 剖面图 2
图2 盾构综合竖井示意
盾构始发井现场施工照片见图3。盾构施工现场照片见图4。
图3 盾构始发井现场施工照片
图4 盾构施工现场
2.6盾构管廊附属系统
综合管廊附属系统一般包括消防、通风、供配电、监控与报警、排水、标识系统,与常规明挖管廊相比,盾构管廊附属系统的具体设计也有其特点。
2.6.1 供配电系统 综合管廊一般每隔1~ 1.5km需设置一处管廊专用变电所,用于给管廊内通风、消防、排水、监控与报警、照明等系统供电,基于对盾构工法及盾构综合竖井设置原则的认知,管廊变电所应纳入盾构综合竖井,与其他附属设施共建。
2.6.2 监控系统 综合管廊一般每隔2km设置一处分控室,同管廊供配电系统一样,管廊分控室也应纳入盾构综合竖井,与其他附属设施共建。
2.6.3 消防系统 (1) 防火分隔:根据《城市综合管廊工程技术规范》(GB50838-2015):“天然气管道舱及容纳电力电缆的舱室应每隔200m采用耐火极限不低于3.0h的不燃性墙体进行防火分隔”。考虑到盾构管廊的通风口结合盾构综合竖井设置,间距远大于200m,因此盾构管廊防火门应采用常开式防火门,通风系统的通风区间跨越防火分隔,采用纵向通风方式。
(2) 逃生设置:如上文所述,盾构管廊的逃生口结合盾构综合竖井设置,考虑到盾构管廊埋深较深,事故逃生、救援难度较明挖管廊大,因此,在条件允许时,应在盾构管廊各舱室之间设置逃生通道。
2.6.4 通风系统 与传统明挖管廊通常采用不跨防火分隔通风(见图5)不同,盾构管廊的通风口结合盾构综合竖井设置,管廊通风需跨越多个防火分隔采用纵向通风方式(见图6),通风间距除受限于盾构综合竖井距离外,还与防火隔墙处的跨防火门风速有关。此外,考虑到事故后机械排烟,防火隔墙上还应设置全自动防烟防火阀。
图5 明挖管廊常规通风形式 示意图(不跨防火分隔通风)
图6 盾构管廊常规通风形式示意图(跨防火分隔通风)
2.6.5 排水系统 考虑到盾构管廊埋深较深、且通向地面的逃生口(结合盾构综合竖井设置)间距较大,对于纳入供水管、再生水、热力管等存在爆管风险的盾构管廊,应特别注重排水系统设计,包括隧道段排水方向、排水泵选型等。
在确定了盾构综合竖井数量和位置后,盾构管廊排水方向通常有以下3种形式:
(1) 盾构管廊排水方案1(见图7):管廊埋深最小处(>1.5D)位于盾构综合竖井,管廊排水汇集在两盾构竖井之间的隧道段。该方案的优点是盾构竖井埋深最小,管廊造价最低。缺点是管廊排水需在隧道内敷设压力管至综合竖井处方能排出管廊,一方面增了加水泵扬程,另一方面,在爆管工况下,积水区位于隧道段,故无法通过事故应急排水泵从盾构综合竖井处排出管廊,管廊存在水淹风险。而此时若有人员位于爆管点与排水泵坑之间,则逃生难度极大。故从安全的角度,设计时应尽量规避该排水方案。
图7 盾构管廊 排水方案1——盾构竖井埋深最小
(2) 盾构管廊排水方案2(见图8):为避免排水泵坑位于隧道段,管廊坡向可从一个盾构综合竖井坡向相邻的盾构综合竖井。该方案在最低处的盾构综合竖井内设置排水泵坑,排水泵出水管通过盾构综合竖井排出管廊,在爆管工况下,可通过事故应急排水泵从盾构综合竖井排出管廊积水,可有效避免爆管次生危害。在地势平坦的地区,低处的盾构综合竖井埋深较大,施工难度增大,工程造价较方案1高。该方案对有一定的地形坡向的地区较为适合。
图8 盾构管廊排水方案2——盾构竖井埋深最大
(3) 盾构管廊排水方案3(见图9):管廊埋深最小处(>1.5D)位于隧道段,隧道坡向两边的盾构综合竖井,排水泵坑设于盾构综合竖井内。该方案同样既规避了方案1排水泵坑位于隧道段的问题,又避免了方案2中某个盾构综合竖井埋深过深的问题,对地势平坦的地区较适宜采用该方案。
图9 盾构管廊排水方案3——盾构竖井埋深居中
本文详细内容参见2019年1月《中国给水排水》第2期《盾构施工综合管廊设计要点探讨》,作者:仲崇军,李胜,张玉珠,戴超;单位:北京市市政工程设计研究总院有限公司广东分院
该文标准引用格式:
仲崇军,李胜,张玉珠,等. 盾构施工综合管廊设计要点探讨[J]. 中国给水排水,2019,35(2):67-71,78.
Zhong Chongjun, Li Sheng, Zhang Yuzhu,et al . Discussionon the design key points of shield utility tunner[J]. China Water & Wastewater ,2019,35(2):67-71,78 (in Chinese).