管廊过河设计方案比选
1工程概况
金坪路位于吉首市高铁片区,规划为城市主干道。高铁片区位于吉首市乾州东南部,主要功能定位为“经济新区、产业基地、生态片区”。道路通行区属于构造剥蚀溶蚀丘陵区,主要为寒武系碳酸盐岩构成的丘陵地貌工程,相对高差较大,道路最高设计标高274.7 m,最低设计标高200.7 m;地形相对复杂,依次通过万溶江、跳岩河、焦柳铁路、X047县道、联合村深沟。工程设计主要内容包括道路、桥梁、综合管廊、道路排水、道路照明等。其中综合管廊设计主要包括管廊工艺、结构及附属工程(消防、供电及照明、监控、通风、排水)等。
2设计问题探讨
2.1入廊管线种类
根据吉首市各管线专项规划,设计道路下主要管线有电力电缆、通信管线、给水管、再生水管、燃气管、污水管、雨水管等,就上述管线进行入廊分析。
(1)电力、通信、给水、再生水管道。电力、通信、给水、再生水管道维修次数多,将其纳入综合管廊经济合理,目前国内外相应技术比较成熟,本次设计均收纳至廊内。
(2)燃气管道。目前我国《城市综合管廊工程技术规范》(GB 50838-2015)是允许燃气管道进入综合管廊的,但应在独立舱室内敷设,并采取多种措施,确保管线的安全可靠运营。
(3)排水管道。对排水管道是否入廊,主要基于以下考虑:一是排水管道为重力流,若排水管道坡度与道路坡度不一致,会导致综合管廊埋设深度加大,增加工程投资;二是排水管道口径较大,将增大综合管廊断面尺寸,同样增加工程投资;三是由于污水管自身会产生有毒有害气体的特点,管廊内相应增加硫化氢、甲烷、氧气等气体的环境监测,增加了造价、运行成本,增大了管理复杂程度。
(4)方案比选。根据入廊管线种类,提出两种方案:方案一只考虑电力、通信、给水、再生水管线入廊;方案二所有管线均入廊,见图1,图2。主体结构造价:方案一为24 200元/m,方案二为49 600元/m。
在遵循当地综合管廊规划的基础上,设计综合管廊收纳管线种类为电力、通信、给水、再生水管线。
2.2管廊平面、纵断面、横断面设计
(1)管廊平面。本工程道路有4.0 m中分带,将综合管廊布置在中分带下,由于中央分隔带较宽,有灌木遮挡,通风口等节点设置不影响道路美观,同时通风口等节点设于管道正上方,综合管廊构造较简单,节点造价较低。
(2)管廊纵断面。一般综合管廊应尽量减少覆土高度,以降低造价和施工难度。本次设计管廊考虑到各市政工程过路管线的敷设要求,管廊覆土一般按照2.0~2.5 m控制,局部按照实际加深或减少覆土厚度。设计坡度力求同道路坡度一致,最小坡度0.5%,最大坡度5.6%。
(3)管廊横断面。综合管廊横断面尺寸的确定主要考虑以下几个因素:管道的种类和数量、管道的安全距离、管道敷设维护操作空间、人员通行空间、工程经济性等。设计将10 kV电力管、DN500给水管置于一侧,通信管、DN300再生水管置于另一侧,断面尺寸2.7 m×2.8 m,见图1。
3过河穿越方案
本工程道路依次穿越万溶江、跳岩河、焦柳铁路、X047县道、联合村深沟,均通过桥梁的形式穿越,桥梁段道路纵坡如图3~图5所示。可以看出,山地城市与平原城市相比,河道底或深沟底同道路设计标高差较大,最深处达25 m以上。
根据《城市综合管廊工程技术规范》4.2.5条,道路与铁路或河流的交叉处,宜采用综合管廊。本工程综合管廊穿越河道提出下穿河道方案、上跨河道方案和管线直埋方案。以穿越万溶江为例,各方案优缺点见表1。
表1通过对比,管廊下穿河道、上跨河道施工难度较大,造价较高,不一定适合山地城市。而管线直埋的方式随桥敷设,优势明显。通过桥梁两侧端井,可方便管线在廊内、外转换及人员检修进入。随桥直埋管线检修维护只需局部打开桥梁人行道板即可实现。
1工程概况
根据国家“十三五”规划,厦门新机场将被打造成东南沿海重要的国际干线机场和区域性航空枢纽港,是实现“一带一路”战略的具体措施。厦门新机场选址于厦门市翔安区大嶝岛上(详见图1),与翔安区浅湾相隔,根据规划,大嶝岛上的水、电、通信、燃气等市政服务均需要从翔安区引入。考虑到过海段各类市政管线的安全保障性和智能管理性,规划设计了过海段综合管廊,管廊内承载了各类城市基础设施管线,因此本次过海段市政综合管廊成为保障新机场及大嶝片区生活、生产的市政生命线通道。根据建设进度计划,过海段综合管廊已经开工建设,预计2018年建成投入使用。
图1厦门新机场区位
2过海段综合管廊规划要点分析
综合管廊建设必须规划先行,通过工程规划及设计的有机结合,最终确保综合管廊的顺利实施及良好运行。因此厦门市规划委组织开展了《翔安新机场片区综合管廊专项规划》(以下简称“专项规划”)的编制工作,以准确指导新机场片区综合管廊的建设。
根据综合管廊规划原则,主要分析上位市政专项规划、土地利用规划、交通规划来综合考虑最适合建设综合管廊的过海通道和路段。规划进岛一共有5个通道,由西向东分别为大嶝大桥通道、溪东路通道、南港特大桥通道、货运通道、东进场路通道,根据上位《市政专项规划》成果,每个进岛通道的主要管线如表1。
表1进岛主要通道市政管线规模
大嶝大桥、南港特大桥是最主要的进岛市政管线通道,因此这两个道通有将各种主要管线集中维护、管理的需求,是最适合建设综合管廊的进岛通道。根据翔安新机场的定位,规划将大嶝片区的综合管廊系统布置为双干线通道的布置形式。但综合管廊仅仅作为主要管线的输送通道是不够的,还应服务周边地块,尤其是居住密集的空港新城。因此规划在空港新城周边布置了环状支线综合管廊系统,不但服务了周边地块,还联络了干线综合管廊内的管线,进一步提高了市政管线的安全保障水平,最终大嶝片区的综合管廊系统形成了“一环双通道”的布局形式(见图2)。
图2新机场片区综合管廊系统布局示意
对于过海段综合管廊,“专项规划”明确了管廊内承载的市政管线种类和规模,初步分析了管廊过海线路位置和断面布置形式,这为下一步过海段综合管廊的相关问题研究和深化设计提供了规划依据。
3过海段综合管廊主要相关研究
3.1综合管廊工程可行性研究报告
为控制过海段综合管廊的建设风险,并为后续运维创造较好的条件,工程可行性研究报告(以下称工可)阶段对过海段规划入廊管线进行了研究,开展了相关的选线工作,从施工工法、风险、工期和投资等方面对项目范围内的方案进行了对比和研究。
大嶝大桥过海段综合管廊纳入4回110 kV高压电力、12回10 kV电力、12孔通信管道、DN800给水主干管,并适度预留远期发展空间。根据入廊管线情况采用双舱断面,推荐采用顶管方案,顶管长度为700 m,断面尺寸均采用d3 000钢筋混凝土管,分别为市政舱、电力舱。
过海段路线及施工方法的选择是工程可行性研究报告的重点及难点,工可阶段经过大范围海底物探,结合两侧相邻工程(大嶝大桥)的地质资料对工程所在区域的路线进行了研究,最终确定了比较顺直的平面线位。工可报告对盾构、管桥、明挖围堰、大开挖沉管和顶管施工方案进行了比选,经过地质资料分析,最终推荐采用顶管法作为综合管廊过海段的主要设计施工方案。
3.2过海段综合管廊工程路由勘察评价
为了明确设计线路的可行性,建设单位组织编制了《厦门市大嶝大桥过海段综合管廊工程路由勘察报告》,路由勘察报告分析了本区域海底地形和地质条件,推荐了具体线路方案,并报厦门市海洋及渔业局评审和审批。批复意见明确了工程线路用海符合该区域的用途管制要求;路由区域暂时没有计划设置其他不能兼容的海域使用权,同意勘察报告提出的工程路由方案,并要求尽快办理施工许可证和海域使用权证后,方可施工。
3.3综合管廊工程海洋环境影响论证
为了控制工程对海洋环境的影响,建设单位组织编制了《厦门市大嶝大桥过海段综合管廊工程海洋环境影响报告书》,报告书分析了顶管施工工艺对海洋环境的影响,并报厦门市海洋及渔业局评审和审批。批复意见要求工程严格执行《厦门市海洋环境保护若干规定》,要求做好工程管控措施,防止污染海域水质,同时本工程处于中华白海豚外围保护地带,要求落实白海豚保护措施,避免对白海豚产生伤害;要求施工期和运营期要在工程保护范围内合理设置识别标志,采取有效措施减少对周边船舶的影响。
3.4综合管廊工程海域使用论证
为了取得工程海洋使用权,并妥善处理和用海项目利益相关者的关系,建设单位组织编制了《厦门市大嶝大桥过海段综合管廊工程海域使用论证报告》,并报厦门市海洋及渔业局评审和审批。专家评审意见提出项目建设存在工程地质灾害、燃气管道事故等风险,须注意防控;工程区域附近有军用电缆,应与该军缆所有方加强沟通协调,避免工程建设对国家利益造成影响。
3.5综合管廊工程航道通航条件影响评价
为了确认管廊所在海域的通航标准,控制综合管廊顶部高程,采取有效通航安全保障措施,建设单位组织编制了《厦门市大嶝大桥过海段综合管廊工程航道条件与通航安全影响评价报告》,并报厦门港航道管理站组织评审和审批。批复意见提出:通航标准选用150 t散货船和200 t杂货船作为综合管廊过海段航道的代表船型,规划航道底高程为-7.5 m;根据航道底高程、船舶抛锚入土计算、航道地质和安全富裕等因素综合核算,要求综合管廊顶标高不高于-12.98 m;要求综合管廊的设计与建设应充分考虑船舶抛锚、沉没可能引起管廊自身安全的影响
3.6综合管廊工程对现状大嶝大桥安全评价
设计综合管廊路由距离现状大嶝大桥距离净距为40.5 m,为了确保大嶝大桥的安全运营,建设单位组织编制了《厦门市大嶝大桥过海段综合管廊工程对现状大嶝大桥安全评价报告》,并报厦门市公路局征询意见。公路局提出为了保障大嶝大桥运营安全,过海段综合管廊内不得走燃气管道;工程过程中若需采用爆破破碎措施,则需编制专项爆破方案,确保大桥安全;施工过程中需对大嶝大桥进行监测和监控,确保大嶝大桥安全运营。
4过海段综合管廊设计要点分析
目前,国内已有的跨河道、海湾的综合管廊大多结合大型交通隧道共同建设,如:厦门翔安隧道、上海崇明越江隧道、珠海市横琴新区马骝洲交通隧道等,此类综合管廊的线路及工法选择、综合防灾等可结合交通隧道一并考虑,而单独建设跨河道、海湾的综合管廊案例较少。本次设计大嶝大桥过海段综合管廊长约700 m,设计要点主要在于线路及施工工法选择、土建方案设计、综合防灾等。
4.1工程环境条件
4.1.1工程地质
过海段两端顶管工作井位于已造地陆域内,过海段海域内主要生长水草,无人工养殖,海底表层分布厚约3.5 m的淤泥层,沿线地层主要由填土层、海积层、第四系全新统冲洪积、第四系上更新统坡积层、残积层及下部燕山晚期倾入的中粗粒花岗岩构成。主要岩土设计参数见表2。
表2主要岩土设计参数
4.1.2水文地质
过海段海域内地下水位与海域水力联系较密切,水位、水量受潮汐影响较大,设计水位按历史最高潮位4.50 m取值。按照《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)表3.5.2评价:海域段地表水环境类别属四类,地表水对建筑材料的腐蚀性评价结果见表3。
表3水质分析成果与腐蚀性评价
4.2线路及工法选择
为节省工程投资、控制过海段的建设风险,并为线路的运营创造较好条件,设计阶段对跨海段开展了详细的选线工作,并对施工工法进行了多方案比选。
4.2.1选线原则
原则应遵循:①线路宜顺直,以利后期运营(通风、排水、管道运输等);②尽可能位于单一地层内,以利施工(盾构、顶管);③考虑项目建设的经济和安全问题。
4.2.2线路选择
项目中综合管廊平面线路的主要影响因素有:①现状大嶝大桥主桥为预应力混凝土连续刚构箱梁,下部为板式薄壁桥墩,基础为钻孔灌注桩,总长931 m;②大嶝大桥西侧为规划轨道3号线桥梁的位置;③大嶝大桥东侧(净距15~23 m处)有1根DN600原水管;④东侧需预留远期大嶝大桥加宽的空间。综合考虑上述因素的影响,线路最终确定位于大嶝大桥东侧,平面采用直线线形(如图3所示)。
图3大嶝大桥过海段综合管廊路线平面示意
4.2.3施工工法选择
设计阶段主要从工法适应性、施工风险、运营条件、造价和工期等方面对选线范围内的可能施工工法进行对比、分析和研究。在前期研究阶段综合考虑片区景观、海域环境的要求排除了明挖围堰、管桥、沉管方案,采用暗挖隧道方案。经过对选线范围内的地质资料的分析,沿线顶进深度范围地基土主要由残积砂质粘性土和全风化花岗岩层构成,局部为砂砾状强风化花岗岩,施工工法采用顶管、盾构相对难度低,技术上均较为可行。而顶管法投资较为节省(约为9.15万元/m),施工设备摊销费用相对较低,方案最终推荐采用顶管法进行施工。
综合管廊采用顶管施工的竖向布置重点考虑了海域的航道底高程、最大水压力及地质情况等因素。在过海段平面线路走向方案确定后,根据核算的航道底高程-7.5 m、船舶抛锚、安全富裕等因素进行综合论证,综合管廊管顶高程应位于航道底以下3.0 m以上。同时,根据顶管沿线的地质情况,主要选择在残积亚粘土层进行穿越,考虑沟内排水及顶管施工的要求,纵段面设计采用单向坡,根据场地北高南低的地势情况,纵坡由北向南降坡,坡率为0.3%,跨海段综合管廊的外顶标高最终确定位于-10.52~-10.85 m。
4.2.4断面设计
过海段的断面布置根据顶管施工工艺的要求及功能需要分为市政综合舱及高压电力舱。市政综合舱尺寸为d3 000钢筋混凝土圆管涵,舱内纳入1根DN800给水管、DN400原水管、16孔通信管道及预留空间;高压电力舱尺寸为d3 000钢筋混凝土圆管涵,舱内纳入4回110 kV高压电力、12回10 kV电力及预留空间。大嶝大桥过海段综合管断面见图4。
图4大嶝大桥过海段综合管廊断面
4.3工程的重点及难点
4.3.1通风排烟
跨海段上部为海域,不具备设置露出海面通风换气构筑物的条件,风井的数量及设置方式将直接影响工程方案,需对跨海两侧沉井内设置机械通风排烟设施的方案进行验算。经计算,可不在海域中间设置综合管廊的通风排烟口。根据综合管廊内部热空气、烟气自动往高处流通的原理,在高程低处设置机械进风,高程高处设置机械排风;排风沉井距离地面高差达20 m,设计采用在沉井内部设置2台排风机进行接力排风的方案。
4.3.2消防及人员逃生
参照相关规范要求,敷设电力电缆的舱室,逃生口间距不宜大于200 m。因此,跨海段按不超过200 m设置1个防火分区,内部设置常开的甲级防火门,火灾时自动关闭,发生火灾时的人员的逃生疏散则以防火分区为区间。
市政舱内给水管、原水管、通信线缆均为不燃或难燃材质,沿线仅设置手提式干粉灭火器。给水管、原水管为压力管线,主要风险在于如发生爆管等突发事件,将威胁管廊安全,设计考虑在顶管两侧沉井设置集水坑,一旦出现爆管,泄水顺着管廊坡度排至集水坑内,同时报警启动,以保障事故时检修人员及廊内其他管线的安全。
电力舱则重点考虑电力管线可能发生火灾的风险,设置超细干粉自动灭火装置。防护区发生火灾时,区域灭火控制器确认火灾信号后发出声光报警信号,经设定的延时时间(0~30 s可调)后,廊内检修人员撤离至相邻的防火分区逃生,之后启动该区域内灭火装置灭火。
4.3.3结构本体耐久性
过海段综合管廊与普通陆地段有所不同,其地下水与海水联通,具有高腐蚀性、后续维修难等特点,因而保障结构本体的耐久性是本工程的关键,重点采取以下措施:①在国标《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》(JC/T 640-2010)基础上提高了顶管管材要求,采用C50密实性防水混凝土,抗渗等级采用P8,并添加混凝土耐腐蚀剂;②顶管管节的承口外环钢板采用10CrMoAl海水耐腐蚀钢板;③顶管管节承插口处采用双橡胶圈止水,提高接口防水的可靠性,减少渗漏海水对综合管廊耐久性的影响。
1.共建管廊断面形式选择
适用于与轨道交通共建的管廊断面形式主要为矩形、马蹄形、圆形断面。一般明挖采用单层矩形断面或双层矩形断面,盾构采用圆形断面。典型“燃气+综合+污水+电力”四舱管廊断面详见图1,典型“污水+燃气+电信+综合+预留”双层管廊段详见图2,典型圆形断面详见图3。
2.共建管廊段管线入廊分析
原则上电力、通信、给水、再生水、热力以及压力雨水和压力污水管等市政管线均可入廊。
与常规入廊管线略有差别的是,轨道交通是城市建设中最大最重要的基础设施,是人员流动最为密集公共场所,其安全性要求高,与轨道共建管廊不仅要考虑与轨道相互空间高程及位置,还要考虑安全风险,故重力流雨水、污水以及有爆炸风险的燃气,均应因地制宜,综合分析比较后方确定其是否入廊。
(1)雨水:单纯转输或过境雨水建议不入共建管廊,若结合海绵城市专项规划,根据地形条件及道路实际情况,确有条件时,可考虑将初期雨水收集池、雨水调蓄池等海绵城市设施与管廊结合建设,有效提高轨道作为重要市政基础设施的雨水设计重现期标准。
(2)污水:污水入廊要考虑与街区预留污水接驳问题,要考虑避免污水有机物在运输过程中被厌氧微生物分解为无机爆炸性气体的通风问题,还要考虑每隔一段距离的清淤问题,因此污水入廊对共建管廊影响非常大。建议污水为主管(DN≥500)且在大距离范围(≥200m)内标高确实合适的可入廊,考虑单舱、最外层设置,便于接驳、通风和清淤;若在过车站节点绕行入廊的污水舱室有条件的,建设时优先考虑污水舱绕行,污水舱室无法绕行车站时建议污水直埋敷设。
(3)燃气:原则上次高压天然气(0.4-1.6MPa)尽量考虑不入共建管廊,若已规划入廊的,建议与规划部门对接调整次高压天然气规划路径,无法调整时需提前组织安全评估,轨道车站段天然气管道与车站建筑物安全净距需满足相关规范要求。
为详细研究综合管廊与轨道交通共建设计,根据两者竖向标高及空间位置关系,将其分为以下3个部分进行研究探讨:
(1)管廊过轨道车站主体结构;
(2)管廊过轨道车站附属结构(出入口和风亭);
(3)管廊过轨道区间段。本文是以某市城市轨道交通与综合管廊共建设计方案为依据,进行了分析和探讨。
4.1管廊过轨道车站主体结构
轨道车站一般指的是不与线网中其他线路进行换乘的车站,此类车站结构简单,一般为地下两层站,路中布置,可明挖和暗挖实施,明挖车站顶板埋深多在3~3.5 m,暗挖车站顶板埋深多在6~8m以上。暗挖一般要求地质条件好,地下水位低,开挖面具有一定的自稳性和稳定性,工作面土体的自立时间,应足以进行初期支护作业,一般南方地区站体暗挖较少,北方多,本文暂不考虑暗挖站体情况。
4.1.1 管廊位于车站主体结构上方
1)正常理想情况:在轨道站体埋深大,覆土深,有空间从其上方敷设综合管廊时,可优先考虑从站体上方过管廊,设计时应考虑放置管廊后,管廊顶板结构离道路路面至少应保证0.7m的道路路基层有效回填深度。图4为某站点设计的典型布置形式,该管廊为(6.2+2)×3.5双舱断面,敷设时避开轨道1.1m高的上翻梁结构,并预留两者间0.5m垫层。
该过站方式要求站体埋深大,对明挖站体而言,埋深大意味着工程施工难度加大,造价增加,据相关工程经验,一个长约200m的标准地下站体每增加1m埋深,其造价约增加500万元。故控制站体埋深,对轨道及管廊来说,在节约投资降低施工难度均有重要意义。多数轨道明挖站体覆土为3-3.5m,考虑结构反梁,有效覆土更小。设计管廊断面形式及尺寸一般根据容纳管线种类、数量、断面规模、远期预留需求,施工工法综合确定,笔者从收集相关设计案例来看,一般含结构厚其高度在5m左右。正常轨道站体很难保证这样大尺寸覆土要求。
2)管廊左右拆分:由于管廊纳入管线多,舱室多,管廊宽度大,在车站顶上方有限空间无法整体建设时,可考虑将管廊多舱室拆分成两个或三个,分左右同步过站。
某站点车站顶板覆土5.5m,管廊净高3.8m,污水埋深约4.5m左右,考虑入廊。规划管廊断面为(2.8+3.1+1.9)×2.8三舱,含结构约9.4m宽。该站为X和Y两条线换乘站,考虑后期盾构的实施,在结构上预留了盾构井,管廊敷设避开预留盾构井位置,由于地铁出入口与Y号线预留盾构井间距仅7.4m,无法放置整个管廊,将管廊拆分为2部分。从出入口与Y号线预留盾构井7.4m空间敷设2.8x2.8单独污水舱,从X号线与Y号线两预留盾构井间9.2m空间敷设( 3.1+1.9)×2.8综合舱和燃气舱。详见图5。
3)管廊上下叠起:若轨道站体只有一侧有实施管廊空间,但按管廊平铺建设又无法完全放下时,可对管廊采取双层叠起,减小管廊净宽后再敷设。某站点设计,风亭与建筑物地下室边净距为11.7m,规划管廊为(2+4.6+2.8)x2.9三舱断面,平铺无法通过,因重力流管未入廊,可对管廊采用双层叠加布置,变为5.1x6.25双层形式,含结构净宽6m,满足通过净宽。实施管廊时,轨道边围护桩先打,后期围护桩可共用。详见图6。
4)车站主体设凹槽:一般在管廊横跨车站主体结构时,可考虑局部一跨降板,满足管廊过站埋深,其降板深度必须经轨道建筑和暖通专业复核计算。图7为某站点,车站顶板覆土3.5m,规划管廊为(2+2.7+1.8)x3.15三舱断面,含结构宽7.9m,管廊横跨车站位置采用局部一跨(跨长9.75m)降板2.3m,且采用顶板逆作法施工。关于召开管廊中国·综合管廊投融资建设管理高峰论坛及综合管廊行业发展报告编制启动会的通知
5)车站主体设下翻梁:车站公共区下管线少结构梁可下翻,设备区下管线多一般要求梁上翻,上翻梁为纵向突出结构,一般站体上方有多条平行纵向翻梁,对管线改迁和管廊实施影响较大。
某站点设计,规划管廊为(2.7+2.6+4.1+2)x2.9四舱断面,污水埋深4.2m,考虑入廊过站,管廊置于顶板结构上方,为避免站体2道平行上翻梁对管廊影响,将站厅层高加高0.65m,取消1m高上翻梁,车站顶板覆土5.15m。详见图8,该方案:①节省0.45m空间刚好能满足污水通行标高,②将原2道上翻梁分割空间化零为整便于管廊整体敷设,③层高加大轨道造价将增加。
6)车站主体设单跨:根据站台宽度不同,车站一般采用单柱双跨或双柱三跨箱形结构。车站站厅层及站台层公共区柱子密布降低美感,影响视野及客流。结构上翻梁影响市政管线回迁,下翻梁影响车站内部管线布置。当站台宽度小于9m 时,车站标准断面可采用无柱单跨箱形结构,无上下翻梁,无上翻梁时利于道路管线改迁及管廊敷设,无下翻梁时可提升公共区净高,便于装修。且站厅公共区的楼扶梯及电梯布置不受主跨影响,站台层人流不被柱子隔阻,视野通透。
4.1.2 管廊位于车站主体结构下方
该方案技术上可行,但管廊埋深大,造价高,施工困难,一般在大型换乘车站且与站体结构采用合建形式,或是采用圆形盾构形式,本文暂不叙述。
4.2 管廊过轨道车站附属结构
相比主体结构,出入口及风亭等轨道附属结构尺寸小,覆土一般4.6~5m,与管廊共建灵活性强,是常用建设形式。限于篇幅,本文轨道附属仅以出入口为例。
1)管廊位于出入口上方:出入口覆土能满足管廊敷设时,直接设计即可;若覆土不够,又要考虑主体结构标高不降时,可对出入口局部段进行下压一定深度(不超过1.5m)满足管廊敷设,但出入口做成倒虹式对人员通行会带来不便,需轨道、消防及通风专业复核计算,如图9所示。特殊情况可合建共用底板结构来减小通道下压深度。
2)管廊位于出入口下方:若出入口通道下压都无法满足管廊敷设时,可考虑管廊从出入口下方穿行。该方案管廊埋深大,一般在10m以上。管廊可结合轨道施工工序采用开挖或盾构施工。
某站点设计,规划入廊管线采用“高压+综合+电信”三舱矩形断面,从出入口下方穿行,见下图10(a),与地铁站体同步开挖施工。若要降低轨道施工工序对管廊建设影响,可将管廊断面改为圆形,采用盾构施工,但两者必须预留抗扰动安全间距,见下图10(b)。
图10 管廊过出入口通道下方
4.3 管廊过轨道区间段
1)区间段合建:区间段轨道与管廊合建时,可采用左右双洞建设形式,钢筋混凝土管片内径需增加,同时还得建造大直径盾构掘进机。如图11(a)和11(b) 所示,图a中下层为轨道通道,上层为管廊通道;图b中上层为轨道通道,下层为管廊通道。该合建方式复杂,管廊及轨道相互运行及维护影响大,且盾构内径大造价高,需专项研究,包括结构、通风、消防、管廊进出线等均要全方面比较。目前此种圆形结构的内部空间有限,结合方式仅局限于缆线管廊,对有条件可考虑方形盾构同步建设管廊与轨道。
2)管廊矩形断面明挖施工:若矩形管廊在轨道区间段,竖向及平面均满足一倍轨道洞径距离,可对管廊进行大开挖施工;若根据地质条件及轨道施工工序,对不满足相关安全施工间距的管廊可采用支护开挖施工,如图12所示。
3)管廊圆形断面盾构施工:开挖施工困难,而两者间距能满足盾构实施条件时,管廊可选择圆形断面盾构施工,详见图13,对有条件也可考虑方形盾构同步建设。但大直径盾构对周边构筑物影响加大,对地质要求高,造价高,施工风险加大。值得注意的是,管廊盾构穿越轨道围护结构时,轨道围护设计应考虑盾构穿越的预留条件,对围护结构可采用玻璃纤维筋等措施。