青岛河东路综合管沟工程设计.docx

管网设计与运行 青岛河东路综合管沟工程设计宋丽丽张建强秦淑辉(青岛市市政工程设计研究院有限责任公司 ,青岛 266071)摘要结合青岛高新区河东路综合管沟工程 ,阐述了综合管沟的优缺点 ,介绍了综合管沟的设计思路和方法 。重点阐述了综合管沟交叉和支沟末端等特殊节点的设计 ,对支线管沟预留问题提出 了设计建议 。详细介绍了其消防 、通风 、投料口 、人孔 、排水 、供配电 、自动控制等附属工程设计 。关键词综合管沟设计方法特殊节点附属工程Design of ut il ity tunnel of Hedong Roa d in Qingda o CitySo ng L ili , Zha n g J ia nqia ng , Qi n Sh u h ui( Q i n g d ao M u ni ci p a l E n g i nee ri n g D es i g n & R ese a rc h I ns t i t ute Co . , L t d. , Q i n g d ao 2 66 071 , C hi n a)Abstract : Ta ki n g t he e n gi nee rin g of utilit y t u n nel of H e do n g Ro a d i n Q i n gdao Cit y a s a ca sest u dy , t hi s a r ticle co m me nt s o n t he a dva nt a ge s a n d di sa dva nt a ge s of utilit y t u n nel , i nt ro d uce s t he de sign met ho d s of utilit y t u n nel , e mp ha tically de mo n st ra t e s t he de sign of t he sp ecial joi nt s , such a s co mp re he n sive dit ch joi nt s a nd sub si dia r y dit c h e nd poi nt s , a nd ma ke s sugge stio n s fo r t he sub2 si dia r y dit ch re se r vatio n . The de si gn of t he a ncilla r y wo r k s a re i nt ro duce d i n det ail s , such a s fi re p reve ntio n , ve nt syst e m , i nlet , ma n hole , drai na ge , elect ric po we r supp l y syst e m , a uto matic co n2 t rol , et c .Key words : U tilit y t un nel ; De si gn met ho ds ; Sp ecial poi nt s ; A ncilla r y wo r k s1工程概述河东路位于青岛市高新区 ,是贯穿高新区中部 重要的东西向干道 。该路西起岙东路 ,东至滨河路 ,沿线与 12 条道路平交 ,路线全长约 4 440 m 。河东 路规划为城市主干路 ,承担的交通 、管线通道的作用重大 ,同时有较高的景观要求 。根据高新区各专业 管线规划 ,沿河东路敷设的管线均为主干管道 。2管线综合设计根据高新区各专业规划 ,河东路需敷设电力电 缆 (含 110 kV 12 孔及 10 kV 18 孔) 、通信光缆 ( 18孔) 、给水管线 ( D N 600) 、再生水管线 ( D N 400) 、蒸 汽 管 线 ( D N 300 , 凝 水 管 D N 100 ) 、燃 气 管 线( D N 400) 雨 水 管 线 ( 600 800 mm ) 、污 水 管 线( 300400 mm) 。2 . 1管线敷设形式的确定 国内外管线综合的布置形式分为直埋及综合管沟两种主要形式 。管道直埋形式是将各种市政管线按照不同的平 面位置 ,保证竖向不产生冲突的情况下 ,各自开挖沟 槽 ,独立埋设在城市道路下 ,是目前国内普遍采用的 管线综合方式 。综合管沟则是将多种市政管线集于一体 ,实行 集约化敷设和管理的一种管线敷设方式 。综合管沟的优点主要体现在以下方面 :(1) 能避免因埋设 、维修管线而导致道路反复 开挖 ,提高路面使用寿命 ,并确保交通运输畅通 ,减少管线故障对沿线地区 、工矿企业生产 、商业营业及居民生活出行的影响 。(2) 能有效集约化地利用道路下的空间资源 ,为城市发展预留宝贵空间 。(3) 由于管线增设 、扩容较方便 ,管线可分阶段 敷设 ,管线建设资金可分期投资 。给水排水 Vol1 36 No1 4 2010 105(4) 沟内的管线由于不直接与土壤 、地下水 、道路结构层的碱性物质接触 ,可减少腐蚀 ,延长管线使 用寿命 。(5) 为各种管线综合管理 、监视提供了可能 ,能及时发现隐患 ,及时维护管理 ,提高管线的安全性和 稳定性 ,提高城市的安全度 。(6) 管沟结构具有一定的坚固性 ,能抵御一定程度的冲击荷载 ,具有较好的防灾性能 ,能保证水 、 电 、通讯等城市重要命脉的安全 。综合管沟的缺点 : 综合管沟的一次性投入较 大 ,而且各单位如何分担费用问题较复杂 ,当综合管 沟敷设的工程管线较少时 ,管沟建设费用所占比重大 ; 综合管 沟 涉及 的管 线种 类 较多 , 有 不同 的 权 属 ,管理运营难以协调 ; 必须正确预测远景规划 , 以免造成容量过大或不足 ,致使浪费 。道路所处区 域 地基 情况 为 经人 工改 造 滨 海 浅 滩 ,土壤为盐碱土 ,不利于植物生长 ,须对其进行排盐碱改良 。根据规划方案 ,河东路各种专业管线布 置在道路两侧人行道及绿化带内 。由于高新区为新 开发区域 ,建设周期长 ,市政管线不可能一次建设到 位 ,如果反复开挖道路建设市政管线 ,必将破坏整个 绿化带的排盐碱设施 。同时 ,根据地质资料 ,河东路 沿线的软土层平均厚度约为 2 m ,地基承载力不满足管线敷设要求 ,须对其进行地基处理 。河东路管线如 果采用综合管沟形式敷设 ,相应的地基处理范围为道 路红线外 10. 2 m ,比直埋方式减小 3. 3 m ,这在一定 程度上拉近了建设综合管沟与管线直埋的投资差额 。 经测算 ,河东路建设综合管沟投资估算比直埋方式提高约 23 % ,两者差值为 1. 49 万元/ 道路延米 ,若考虑 路基处理投资 ,两者差值为 1. 33 万元/ 道路延米 。由 此可见 ,在河东路建设综合管沟具有较大的优势 。经 综合比较后 ,确定在河东路建设综合管沟 。2 . 2 管线综合设计参考国内外成功的综合管沟建设经验 ,本工程 确定将电力 、通信 、热力 、给水 、再生水管线纳入综合 管沟 。燃气管线属于易燃易爆管线 ,纳入管沟存在 极大安全隐患 ,因此 ,燃气管线直埋敷设 。雨 、污水 管线为重力流管线 ,埋深较大 ,若纳入综合管沟 ,必将使综合管沟埋深加大 ,增加投资 ;同时考虑到一旦 排水管道冒溢 ,将会对沟内给水管道造成不良影响 ,容易发生饮用水污染事故 ,因此 ,雨 、污水管线直埋敷设 。河东路管线综合横断面如图 1 所示 。图 1 河东路管线综合横断面3综合管沟设计3 . 1平面设计根据管线综合设计 ,河东路综合管沟位于道路 南侧人行道及绿化带下 ,其平面线形基本与道路一 致 ,转弯处设沉降缝 ,管沟转角须满足沟内管线折角要求 ,同时考虑与河道桥梁 、相交规划道路的平面位 置相协调 。3 . 2纵断面设计 河东路综合管沟纵坡大部分与河东路道路的纵断面一致 。在与雨水过路涵 、河道等相交时 ,综合管沟从涵 (河) 底穿过 。综合管沟纵坡不宜太大 ,应满 足各相关规范的 要 求 。电 力 工 程 电 缆 设 计 规 范 ( GB 50217 2007) 第 5 . 5 . 9 条规 定 :“高 落差 地段 的电缆隧道中 ,通道不宜呈阶梯状 ,且纵向坡度不宜大于 15”,同时考虑到方便安装人员在管沟内搬运管件 ,本工程将综合管沟最大坡度定为 10 % ;为满足综合管沟内地面排水需要 ,管沟纵坡不小于0 . 15 % 。管沟埋深不宜太大 ,沟顶覆土能够满足管 沟外管线穿越即可 ,河东路综合管沟标准段覆土厚 度控制在 1 . 5 m 。纵断面见图 2 。图 2 河东路综合管沟局部纵断面示意106 给水排水 Vol1 36 No1 4 20103 . 3横断面设计横断面设计原则 :在满足使用功能的前提下 ,力 求经济合理 。城市 工 程 管 线 综 合 规 划 规 范( GB 50289 98) 第 2 . 3 . 3 条规定 “:电电缆管线必须分开设置电信电缆管线与高压输”河东路规划电力电缆包括 110 kV 输电电缆 ,基于上述规范规定 ,综合管沟采用双室的断面形式 ,电力电缆及中水管道同 室布置 ,通信 、给水 、蒸汽及凝水管道设于另一室 。综合管沟内管线之间的距离 、管线与管沟内壁 、 顶板及底板之间的距离以及管沟内人形通道宽度应 考虑管道安装和检修的需要 ,必须满足相关规范的规定 ( 如 : 城市热力网设计规范( CJJ 34 2002 ) , 热力管沟内管道保温表面与沟墙 、沟顶及沟底净距 及管道保温表面净距均不小于 0 . 2 m ,人行通道宽 度不应小于管道外径加 0 . 1 m; 电力工程电缆设计 规范( GB 50217 2007) 第 5 . 5 节对电缆沟内各种布置尺寸做了相应规定) ,同时还需为管线扩容预留 适当的空间 。综合考虑上述因素后 ,确定河东路综 合管沟净断面尺寸为 : 电力室为 2 . 2 m 2 . 5 m ,另 一室为 2 . 8 m 2 . 5 m ,断面形式如图 3 所示 。图 4综合管沟交叉平面图 3 河东路综合管沟横断面3 . 4特殊节点设计3 . 4 . 1综合管沟交叉节点设计 为避免管线施工对车行道的反复开挖 ,在河东路与其他道路相交路口处设支沟 ,以实现河东路综合管沟内管线与相交道路上相应管线的衔接 。同时 为满足道路沿线两侧地块对市政配套管线的需求 ,在河东路综合管沟上每隔 200 m 左右设支沟 ,以向道路两侧地块 接 入 市 政 配 套 管 线 。支 沟 与 主 沟 为 “十字”型交叉 ,通过“出线井”衔接 (见图 4 、图 5) ,出图 5 出线井线井为两层结构 ,主沟位于 1 层 ,支沟与地下 1 层相 接 。在 1 层底板上开设材料 ( 设备) 吊装孔 ( 兼作人 孔) ,2 层综合管沟内管线通过穿越 1 层底板进行衔接 。在出线井处管沟需加宽 ,以满足各管线穿越底 板的需要 。出线井设计要遵循经济适用的原则 ,各给水排水 Vol1 36 No1 4 2010 107种尺寸不宜过大 ,能够满足安装要求即可 。3 . 4 . 2支沟末端出线节点设计根据管线综合规划 ,与河东路相交的部分道路 市政管线为直埋敷设 ; 为沿线地块服务的支线综合 管沟在末端引出管线后也是采用直埋方式敷设 ,为 实现沟内管线与相应直埋管线的衔接 ,本工程在支 沟末端设“喇叭口”(见图 4 、图 6 、图 7) ,使支沟上下重叠的管线平铺 ,以利于出沟后直埋管线的安装 。规范 ,参照建筑设计防火规范、人民防空工程设计防火规范、电力工程电缆设 计规 范等有 关规 定 ,综合管沟每个防火分区面积控制在 2 000 m2 以内 。同时由于综合管沟各类孔口 (投料口 、通风孔及人孔等) 均以防火分区为单位进行设置 ,考虑到通风 及方便人 员进 出等 因 素 , 每个 防火 分 区不 宜太 长 。 因此 ,河东路综合管沟按 200 m 左右设置 1 个防火分区 。相邻防火分区由防火墙隔开 ,墙上设有甲级 防火门 ,各种管线从防火墙穿过 ,管线穿墙时须用防 火材料封堵 。3 . 5 . 2人孔设计综合管沟内布设了多种市政管线 ,为了各种管 线的维护管理 ,方便沟内管线的更换 ,在每个防火分区的两端结构顶板上 ,两室各设 1 个人孔 ,以利于人员进出 。根据民用建筑电力设计规范电力沟人孔 最大间距不应大于 75 m 2 的要求 ,电力室加设电力 人孔 ,间距不大于 75 m 。人孔设爬梯 ,人孔内径为70 c m 。为了安全及美观 ,人孔平时需加盖 ,保持与 路面一致 ,井盖采取防盗措施 。3 . 5 . 3投料口设计为了方便管沟内材料的投入 ,每个防火分区设 置一组投料口 ,尽可能设置在每个防火分区的中间 位置 ,同时应避开港湾车站 、路口等 。投料口尺寸需满足设备材料进出综合管沟的需要 。根据城市热 力网设计规范( CJJ 34 2002) ,通行热力管沟安装 孔宽度不应小于 0 . 6 m 且应大于最大一根管道的外 径加 0 . 1 m , 长 度应 保 证 6 m 长的 管 材进 入管 沟 。 河东路综合管沟内给水管道按球墨铸铁管设计 ,根据国标 ,其每节管长为 6 m (管径 D N 1 000) ,同时 根据管道接口及管件尺寸 ,并考虑设备进出的需要 , 投料口尺 寸 确 定 为 : 电 力 室 7 m 0 . 7 m , 另 一 室7 m 1 m 。投料口采用特殊防水盖板覆盖 。3 . 5 . 4通风系统设计 参照城市热力网设计规范、电力工程电缆设计规范等的相关规定 ,综合管沟应有良好的通风条件 ,以保证空气温度不超过 40 ,并为沟内工作人 员提供新鲜空气 ,同时发生火灾时 ,能够及时排烟 。 河东路综合管沟采用自然通风与机械通风相结合的通风方式 ,在每个区间两端分别布置机械排风口及 自然进风口一处 ,风口均安装防火阀 (常开 ,手动 、电图 6 支沟标准断面图 7 喇叭口端墙横断面3 . 5附属工程设计 为满足综合管沟运行管理的需要 ,还需在管沟内设置防火墙 、人员及材料出入口 、通风系统 、排水系统 、供配电系统 、照明系统 、自动监测及控制系统 等附属工程 。3 . 5 . 1防火分区划分 由于目前还没有专门针对综合管沟的防火设计108 给水排水 Vol1 36 No1 4 2010动控制) 。风机选用 SW F - - N O . 7 . 5 系列混流式风机 ,风量 15 776 m3 / h ,全压 208 Pa 。 由于综合管沟内平时基本无人 ,因此沟内平时进行自然通风 。沟内设感温探头 ,当沟内温度达 39 时 ,联动风机开启 ,低速运行 ,低于 35 时 ,联动风机 关闭 ;人员进沟前须开启风机强制通风 ;当报警发生 火灾时 ,报警防火分区间的排风口 、进风口防火阀全部关闭 ,当火灾警报解除后 ,所有防火阀联动开启 ,排风机高速运转 ,保证短时间内排烟完毕 。 通风口高出地面部分高度 1 . 2 m ,四周侧壁设1 . 2 m 0 . 5 m 的防雨百叶窗及防虫网 , 以利于通 风 ,并防止小动物进入 ( 见图 8 、图 9) 。通风口可结合景观进行设计 ,做成休息椅或景观小品 。3 . 5 . 5 消防系统设计综合管沟内主要是一些市政管线 ,其中热力 、自 来水 、中水管线均为市政用水管线 ,基本无发生火灾的可能 ;通信管线属于弱电基本上也不会发生火灾 ;唯一可能发生火灾的 就是 电 力管 线尤 其 是高 压电 缆 。因此综合管沟的防火重点就是高压电缆 。结合本工程的具体情况 ,在本次综合管沟初步设计中消防主要考虑如下设计 :(1) 电力管线采用阻燃型电缆 ,通信管线采用 光缆 。(2) 设置必要的灭火装置 ,沟内每隔 30 m 设置 一处手提式干粉灭火器 ,每处三具 ,每具灭火器的灭火等级为 5A 。(3) 每个防火分区 ,设置烟感装置 1 套 ,对综合 管沟进行 24 h 监测 ,当发生火灾时 ,及时关闭防火 阀 。待火灾结束后 ,及时开启排烟风机进行排烟 。3 . 5 . 6 沟内排水设计由于综合管沟内管道维修时的放空以及管道发 生泄漏等情况将造成一定的沟内积水 ,综合管沟内 需要设置必要的排水设施 ,以排出沟内的积水 。本 次设计在综合管沟内的一侧设置排水边沟 ,断面尺 寸采用 0 . 15 m 0 . 1 m ,综合管沟横向坡采用 2 % , 每个防火分区在最低处及出线井内均设置一处集水坑 (1 . 2 m 1 . 2 m) ,由潜水泵将积水排入市政雨水 管道 。3 . 5 . 7供配电系统设计 综合管沟内用电负荷等级为二级 ,照明系统负荷为 50 kW ,动力系统为 450 kW ,照明 、动力分别供电 。根据负荷分布和性质 ,控制中心需设置变配电所 1 座 ,综合管沟需设置 3 台景观式箱式变电所 ,由控制 中心提供 10 kV 电源两路 ,环网供电 。箱式变电所经 变配电后供综合管沟用电 。综合管沟内每个防火区 段设置一台动力配电箱 ,配电电压为 220 V/ 380 V ,安装在人孔内 ,提供防火分区内通风 、排水设备及照明 用电 。综合管沟内每个区段设置一个照明配电箱 ,电 源引自本区段动力配电箱 ,配电箱设在人孔或进出 风口处 。综合管沟内照度标准为 15 l x 。本工程每 隔 8 m 设置一处隧道灯 ,灯具功率为 22 W 。3 . 5 . 8自动检测及控制系统设计 综合管沟内敷设有各种管线 ,附属设备多 ,为了图 8自然通风口图 9机械通风口给水排水 Vol1 36 No1 4 2010 10931 51 81 5 仪表系统防雷和接地为防止由于现场控制单元电源遭雷击或过电压 引起设备故障 ,在上述自控设备电源入口处安装电源防雷过电压保护装置 。3 . 6 节能光源应尽 量 采 用 节 能 型 光 源 , 照 明 采 用 集 中 控制 ,根据不同防火分 区 采取 分区 、分 组控 制 。给排水 、送排 风 系 统 设 备 及 电 动 机 等 采 用 符 合 国 家 现行有关 标 准 的 效 率 高 、能 耗 低 性 能 先 进 的 电 器 产品 。4 设计探讨(1) 综合管沟作为各种管线的载体 ,管沟标准 段 、出线井及喇叭口等尺寸应满足各种管线的安装要求 ,各种管线的布置应尽量减少对管线运行的不利影响 。给水管道为压力流 ,管道转弯会增加水头 损失 ,因此 ,在出线井处应尽量保证给水主管道的走 向与标准段一致 ,从而减少弯头的使用 ;由于热力管道自身有热补偿的需要 ,在出线井处使用弯头的角 度应尽量满足热力补偿的角度要求 。出线井 、喇叭 口尺寸以及井内管线布置应充分考虑上述因素 。(2) 综合管沟一旦建成 ,就不宜再在其主体结 构上凿洞 ,因此 ,设计前应充分研究规划 ,分析沿线 区域的发展情况 ,尽量合理地确定预留支沟 ( 或接出管线) 的位置 ,避免重复建设 。(3) 在竖 向 设 计 中 应 处 理 好 综 合 管 沟 与 相 交 重力流管 线 的 矛 盾 , 优 先 考 虑 重 力 流 管 线 的 敷 设 要求 。方便管理 、增强安全性和防范能力 ,根据综合管沟结构形式 、管线及附属设备情况和日常管理需要 ,配置 综合管沟检测仪表和控制管理系统 。31 51 81 1 火灾报警系统在综合管沟纵向轴线上等距 ( 11 m) 布置 防 潮 点型光电感烟火灾探测器 。火灾的报警以防火分区 为单位 ,在每个报警点设置 1 套火灾显示盘 ,布置在综合管沟入口处 。并在控制中心设置 1 套火灾报警 控制器 (联动型) 。同时 ,在每个防火分区间隔 60 m 设置 1 套手动火灾报警按钮 。在每个防火分区间隔25 m 设置 1 套火灾声光警报器 。31 51 81 2测系统由于综合管沟内各种管线较多 ,可能出现缺氧 及产