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城市軌道交通和綜合管廊均屬于城市地下空間開(kāi)發(fā)利用，分別解決“人通行”和“物占位”的空間問(wèn)題，為避免道路反復(fù)開(kāi)挖，降低成本，將兩者結(jié)合同步規(guī)劃建設(shè)，有效開(kāi)發(fā)地下空間是一個(gè)新的探索方向，目前國(guó)內(nèi)大規(guī)模與軌道共建管廊的研究成果不多，本文從綜合管廊在軌道交通車站主體、附屬以及區(qū)間等三處節(jié)點(diǎn)著手，通過(guò)兩者結(jié)構(gòu)及形式的相互改變，探討了兩者在豎向高程及空間位置關(guān)系，提出了幾種典型的共建方案，可為類似工程設(shè)計(jì)提供參考。


作者簡(jiǎn)介：何建軍(1983— )，男，湖北荊州人，碩士，深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司 高級(jí)工程師，主要從事水環(huán)境治理、海綿城市、綜合管廊設(shè)計(jì)。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)城市軌道交通行業(yè)快速發(fā)展，新運(yùn)營(yíng)里程持續(xù)擴(kuò)大。據(jù)軌道交通協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，截至2017年6月底，中國(guó)內(nèi)地31個(gè)城市開(kāi)通運(yùn)營(yíng)城市軌道交通，共計(jì)133條線路，運(yùn)營(yíng)線路總長(zhǎng)度達(dá)4400公里。全國(guó)軌道新線規(guī)劃審批也同步加快，58個(gè)城市軌交通規(guī)劃獲批，規(guī)劃線路總長(zhǎng)達(dá)7305.3公里，尚有1668.8公里規(guī)劃未建。

軌道交通和城市綜合管廊均屬于城市地下空間開(kāi)發(fā)利用，前者主要解決“人通行”空間問(wèn)題，后者主要解決“物占位”空間問(wèn)題。而地下空間是城市重要的空間資源，合理利用開(kāi)發(fā)是解決城市日益嚴(yán)重的土地緊缺、環(huán)境惡化、交通擁塞、能源浪費(fèi)、防災(zāi)安全等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)性發(fā)展的重要戰(zhàn)略舉措。因此兩者結(jié)合同步建設(shè)合理開(kāi)發(fā)地下空間，成為當(dāng)前城市建設(shè)新方向。

1.共建管廊案例

在日本和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)，綜合管廊的建設(shè)十分注重與軌道交通同步實(shí)施，其經(jīng)驗(yàn)表明綜合管廊可以與軌道交通同步開(kāi)發(fā)建設(shè)。

臺(tái)北市信義線綜合管廊全長(zhǎng)約6.0km，與捷運(yùn)軌道交通共同建設(shè)，分為盾構(gòu)和明挖結(jié)構(gòu)，收納管線有電力、電信、自來(lái)水等，其中盾構(gòu)隧道段3.13km，明挖段1.89km，特殊部位28個(gè)。

北京王府井地下綜合管廊將與正在建設(shè)的北京軌道交通8 號(hào)線三期同時(shí)建設(shè)，是北京軌道交通建設(shè)中首次嘗試，該管廊工程位于王府井大街，沿道路地下敷設(shè)。線路北起軌道交通8號(hào)線三期工程右線設(shè)計(jì)起點(diǎn)，南至東單三條路口北，總長(zhǎng)度915m。其中，與王府井北站共構(gòu)段長(zhǎng)度308m，在區(qū)間隧道上方段長(zhǎng)約607m。此外，還將在王府井北站南側(cè)設(shè)置地下綜合管理中心，建筑面積603m2。

廣州市沿11號(hào)軌道交通線地下管廊線路總長(zhǎng)48公里，平均井間距為0.98公里，主線沿地鐵11號(hào)線敷設(shè)，長(zhǎng)44.9公里，設(shè)46座出地面井;支線工程沿科韻路敷設(shè)，線路長(zhǎng)約3.1公里，設(shè)4座出地面井。地鐵11號(hào)線共線長(zhǎng)度占了70%，地鐵結(jié)合建設(shè)井24座，結(jié)合率75%。

包頭市地鐵1號(hào)線、2號(hào)線(一期)沿線綜合管廊工程是包頭市重點(diǎn)工程，由包頭市地下綜合管廊管理有限公司負(fù)責(zé)建設(shè)，工程全長(zhǎng)37.3km，根據(jù)規(guī)劃條件采用1～3艙斷面形式，入廊管線包括給水、中水、熱力、電力、通信等五類管線，建設(shè)周期為2017年至2020年。

2.共建管廊斷面形式選擇

適用于與軌道交通共建的管廊斷面形式主要為矩形、馬蹄形、圓形斷面。一般明挖采用單層矩形斷面或雙層矩形斷面，盾構(gòu)采用圓形斷面。典型“燃?xì)?綜合+污水+電力”四艙管廊斷面詳見(jiàn)圖1，典型“污水+燃?xì)?電信+綜合+預(yù)留”雙層管廊段詳見(jiàn)圖2，典型圓形斷面詳見(jiàn)圖3.共建管廊段管線入廊分析

原則上電力、通信、給水、再生水、熱力以及壓力雨水和壓力污水管等市政管線均可入廊。

與常規(guī)入廊管線略有差別的是，軌道交通是城市建設(shè)中大重要的基礎(chǔ)設(shè)施，是人員流動(dòng)為密集公共場(chǎng)所，其安全性要求高，與軌道共建管廊不僅要考慮與軌道相互空間高程及位置，還要考慮安全風(fēng)險(xiǎn)，故重力流雨水、污水以及有爆炸風(fēng)險(xiǎn)的燃?xì)猓鶓?yīng)因地制宜，綜合分析比較后方確定其是否入廊。

(1)雨水：?jiǎn)渭冝D(zhuǎn)輸或過(guò)境雨水建議不入共建管廊，若結(jié)合海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃，根據(jù)地形條件及道路實(shí)際情況，確有條件時(shí)，可考慮將初期雨水收集池、雨水調(diào)蓄池等海綿城市設(shè)施與管廊結(jié)合建設(shè)，有效提高軌道作為重要市政基礎(chǔ)設(shè)施的雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)。

(2)污水：污水入廊要考慮與街區(qū)預(yù)留污水接駁問(wèn)題，要考慮避免污水有機(jī)物在運(yùn)輸過(guò)程中被厭氧微生物分解為無(wú)機(jī)爆炸性氣體的通風(fēng)問(wèn)題，還要考慮每隔一段距離的清淤問(wèn)題，因此污水入廊對(duì)共建管廊影響非常大。建議污水為主管(DN≥500)且在大距離范圍(≥200m)內(nèi)標(biāo)高確實(shí)合適的可入廊，考慮單艙、外層設(shè)置，便于接駁、通風(fēng)和清淤;若在過(guò)車站節(jié)點(diǎn)繞行入廊的污水艙室有條件的，建設(shè)時(shí)優(yōu)先考慮污水艙繞行，污水艙室無(wú)法繞行車站時(shí)建議污水直埋敷設(shè)。

(3)燃?xì)猓涸瓌t上次高壓天然氣(0.4-1.6MPa)盡量考慮不入共建管廊，若已規(guī)劃入廊的，建議與規(guī)劃部門(mén)對(duì)接調(diào)整次高壓天然氣規(guī)劃路徑，無(wú)法調(diào)整時(shí)需提前組織安全評(píng)估，軌道車站段天然氣管道與車站建筑物安全凈距需滿足相關(guān)規(guī)范要求。

4.管廊與軌道共建設(shè)計(jì)探討

為詳細(xì)研究綜合管廊與軌道交通共建設(shè)計(jì)，根據(jù)兩者豎向標(biāo)高及空間位置關(guān)系，將其分為以下3個(gè)部分進(jìn)行研究探討：

(1)管廊過(guò)軌道車站主體結(jié)構(gòu);

(2)管廊過(guò)軌道車站附屬結(jié)構(gòu)(出入口和風(fēng)亭);

(3)管廊過(guò)軌道區(qū)間段。本文是以某市城市軌道交通與綜合管廊共建設(shè)計(jì)方案為依據(jù)，進(jìn)行了分析和探討。

4.1管廊過(guò)軌道車站主體結(jié)構(gòu)

軌道車站一般指的是不與線網(wǎng)中其他線路進(jìn)行換乘的車站，此類車站結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般為地下兩層站，路中布置，可明挖和暗挖實(shí)施，明挖車站頂板埋深多在3～3.5 m，暗挖車站頂板埋深多在6～8m以上。暗挖一般要求地質(zhì)條件好，地下水位低，開(kāi)挖面具有一定的自穩(wěn)性和穩(wěn)定性，工作面土體的自立時(shí)間，應(yīng)足以進(jìn)行初期支護(hù)作業(yè)，一般南方地區(qū)站體暗挖較少，北方多，本文暫不考慮暗挖站體情況。

4.1.1 管廊位于車站主體結(jié)構(gòu)上方

1)正常理想情況：在軌道站體埋深大，覆土深，有空間從其上方敷設(shè)綜合管廊時(shí)，可優(yōu)先考慮從站體上方過(guò)管廊，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮放置管廊后，管廊頂板結(jié)構(gòu)離道路路面至少應(yīng)0.7m的道路路基層有效回填深度。圖4為某站點(diǎn)設(shè)計(jì)的典型布置形式，該管廊為(6.2+2)×3.5雙艙斷面，敷設(shè)時(shí)避開(kāi)軌道1.1m高的上翻梁結(jié)構(gòu)，并預(yù)留兩者間0.5m墊層。


該過(guò)站方式要求站體埋深大，對(duì)明挖站體而言，埋深大意味著工程施工難度加大，造價(jià)增加，據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，一個(gè)長(zhǎng)約200m的標(biāo)準(zhǔn)地下站體每增加1m埋深，其造價(jià)約增加500萬(wàn)元。故控制站體埋深，對(duì)軌道及管廊來(lái)說(shuō)，在節(jié)約投資降低施工難度均有重要意義。多數(shù)軌道明挖站體覆土為3-3.5m，考慮結(jié)構(gòu)反梁，有效覆土更小。設(shè)計(jì)管廊斷面形式及尺寸一般根據(jù)容納管線種類、數(shù)量、斷面規(guī)模、遠(yuǎn)期預(yù)留需求，施工工法綜合確定，筆者從收集相關(guān)設(shè)計(jì)案例來(lái)看，一般含結(jié)構(gòu)厚其高度在5m左右。正常軌道站體很難這樣大尺寸覆土要求。

2)管廊左右拆分：由于管廊納入管線多，艙室多，管廊寬度大，在車站頂上方有限空間無(wú)法整體建設(shè)時(shí)，可考慮將管廊多艙室拆分成兩個(gè)或三個(gè)，分左右同步過(guò)站。

某站點(diǎn)車站頂板覆土5.5m，管廊凈高3.8m，污水埋深約4.5m左右，考慮入廊。規(guī)劃管廊斷面為(2.8+3.1+1.9)×2.8三艙，含結(jié)構(gòu)約9.4m寬。該站為X和Y兩條線換乘站，考慮后期盾構(gòu)的實(shí)施，在結(jié)構(gòu)上預(yù)留了盾構(gòu)井，管廊敷設(shè)避開(kāi)預(yù)留盾構(gòu)井位置，由于地鐵出入口與Y號(hào)線預(yù)留盾構(gòu)井間距僅7.4m，無(wú)法放置整個(gè)管廊，將管廊拆分為2部分。從出入口與Y號(hào)線預(yù)留盾構(gòu)井7.4m空間敷設(shè)2.8x2.8單獨(dú)污水艙，從X號(hào)線與Y號(hào)線兩預(yù)留盾構(gòu)井間9.2m空間敷設(shè)( 3.1+1.9)×2.8綜合艙和燃?xì)馀摗Ｔ斠?jiàn)圖5。


3)管廊上下疊起：若軌道站體只有一側(cè)有實(shí)施管廊空間，但按管廊平鋪建設(shè)又無(wú)法完全放下時(shí)，可對(duì)管廊采取雙層疊起，減小管廊凈寬后再敷設(shè)。某站點(diǎn)設(shè)計(jì)，風(fēng)亭與建筑物地下室邊凈距為11.7m，規(guī)劃管廊為(2+4.6+2.8)x2.9三艙斷面，平鋪無(wú)法通過(guò)，因重力流管未入廊，可對(duì)管廊采用雙層疊加布置，變?yōu)?.1x6.25雙層形式，含結(jié)構(gòu)凈寬6m，滿足通過(guò)凈寬。實(shí)施管廊時(shí)，軌道邊圍護(hù)樁先打，后期圍護(hù)樁可共用。4)車站主體設(shè)凹槽：一般在管廊橫跨車站主體結(jié)構(gòu)時(shí)，可考慮局部一跨降板，滿足管廊過(guò)站埋深，其降板深度必須經(jīng)軌道建筑和暖通專業(yè)復(fù)核計(jì)算。圖7為某站點(diǎn)，車站頂板覆土3.5m，規(guī)劃管廊為(2+2.7+1.8)x3.15三艙斷面，含結(jié)構(gòu)寬7.9m，管廊橫跨車站位置采用局部一跨(跨長(zhǎng)9.75m)降板2.3m，且采用頂板逆作法施工。


5)車站主體設(shè)下翻梁：車站公共區(qū)下管線少結(jié)構(gòu)梁可下翻，設(shè)備區(qū)下管線多一般要求梁上翻，上翻梁為縱向突出結(jié)構(gòu)，一般站體上方有多條平行縱向翻梁，對(duì)管線改遷和管廊實(shí)施影響較大。

某站點(diǎn)設(shè)計(jì)，規(guī)劃管廊為(2.7+2.6+4.1+2)x2.9四艙斷面，污水埋深4.2m，考慮入廊過(guò)站，管廊置于頂板結(jié)構(gòu)上方，為避免站體2道平行上翻梁對(duì)管廊影響，將站廳層高加高0.65m，取消1m高上翻梁，車站頂板覆土5.15m。詳見(jiàn)圖8，該方案：①節(jié)省0.45m空間剛好能滿足污水通行標(biāo)高，②將原2道上翻梁分割空間化零為整便于管廊整體敷設(shè)，③層高加大軌道造價(jià)將增加。


6)車站主體設(shè)單跨：根據(jù)站臺(tái)寬度不同，車站一般采用單柱雙跨或雙柱三跨箱形結(jié)構(gòu)。車站站廳層及站臺(tái)層公共區(qū)柱子密布降低美感，影響視野及客流。結(jié)構(gòu)上翻梁影響市政管線回遷，下翻梁影響車站內(nèi)部管線布置。當(dāng)站臺(tái)寬度小于9m 時(shí)，車站標(biāo)準(zhǔn)斷面可采用無(wú)柱單跨箱形結(jié)構(gòu)，無(wú)上下翻梁，無(wú)上翻梁時(shí)利于道路管線改遷及管廊敷設(shè)，無(wú)下翻梁時(shí)可提升公共區(qū)凈高，便于裝修。且站廳公共區(qū)的樓扶梯及電梯布置不受主跨影響，站臺(tái)層人流不被柱子隔阻，視野通透。

4.1.2 管廊位于車站主體結(jié)構(gòu)下方

該方案技術(shù)上可行，但管廊埋深大，造價(jià)高，施工困難，一般在大型換乘車站且與站體結(jié)構(gòu)采用合建形式，或是采用圓形盾構(gòu)形式，本文暫不敘述。

4.2 管廊過(guò)軌道車站附屬結(jié)構(gòu)

相比主體結(jié)構(gòu)，出入口及風(fēng)亭等軌道附屬結(jié)構(gòu)尺寸小，覆土一般4.6~5m，與管廊共建靈活性強(qiáng)，是常用建設(shè)形式。限于篇幅，本文軌道附屬僅以出入口為例。

1)管廊位于出入口上方：出入口覆土能滿足管廊敷設(shè)時(shí)，直接設(shè)計(jì)即可;若覆土不夠，又要考慮主體結(jié)構(gòu)標(biāo)高不降時(shí)，可對(duì)出入口局部段進(jìn)行下壓一定深度(不超過(guò)1.5m)滿足管廊敷設(shè)，但出入口做成倒虹式對(duì)人員通行會(huì)帶來(lái)不便，需軌道、消防及通風(fēng)專業(yè)復(fù)核計(jì)算，如圖9所示。特殊情況可合建共用底板結(jié)構(gòu)來(lái)減小通道下壓深度。


2)管廊位于出入口下方：若出入口通道下壓都無(wú)法滿足管廊敷設(shè)時(shí)，可考慮管廊從出入口下方穿行。該方案管廊埋深大，一般在10m以上。管廊可結(jié)合軌道施工工序采用開(kāi)挖或盾構(gòu)施工。

某站點(diǎn)設(shè)計(jì)，規(guī)劃入廊管線采用“高壓+綜合+電信”三艙矩形斷面，從出入口下方穿行，見(jiàn)下圖10(a)，與地鐵站體同步開(kāi)挖施工。若要降低軌道施工工序?qū)芾冉ㄔO(shè)影響，可將管廊斷面改為圓形，采用盾構(gòu)施工，但兩者必須預(yù)留抗擾動(dòng)安全間距，見(jiàn)下圖10(b)。4.3 管廊過(guò)軌道區(qū)間段

1)區(qū)間段合建：區(qū)間段軌道與管廊合建時(shí)，可采用左右雙洞建設(shè)形式，鋼筋混凝土管片內(nèi)徑需增加，同時(shí)還得建造大直徑盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。如圖11(a)和11(b) 所示，圖a中下層為軌道通道，上層為管廊通道;圖b中上層為軌道通道，下層為管廊通道。該合建方式復(fù)雜，管廊及軌道相互運(yùn)行及維護(hù)影響大，且盾構(gòu)內(nèi)徑大造價(jià)高，需專項(xiàng)研究，包括結(jié)構(gòu)、通風(fēng)、消防、管廊進(jìn)出線等均要全方面比較。目前此種圓形結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間有限，結(jié)合方式僅局限于纜線管廊，對(duì)有條件可考慮方形盾構(gòu)同步建設(shè)管廊與軌道。


2)管廊矩形斷面明挖施工：若矩形管廊在軌道區(qū)間段，豎向及平面均滿足一倍軌道洞徑距離，可對(duì)管廊進(jìn)行大開(kāi)挖施工;若根據(jù)地質(zhì)條件及軌道施工工序，對(duì)不滿足相關(guān)安全施工間距的管廊可采用支護(hù)開(kāi)挖施工，如圖12所示。