综合管廊结构设计要点PPT58

中国市政工工程西南设设计研究总总院有限公公司让世界更畅通综合管廊结结构设计要要点中交综合管管廊典型图图集结构设设计引言地下管道电力隧道给排水埋地地矩形管道道综合管廊引言建于城市市地下用用于容纳纳两类及及以上城城市工程程管线的的构筑物物及附属属设施即即综合管管廊。其结构形形式类似似于电力力隧道或或厂区内内矩形管管廊。引言传统地下下矩形管管道与综综合管廊廊的不同同点：1、设计标标准定位位不同——综合管廊廊设计使使用年限限为100年，结构构安全等等级一级级。2、功能构构造不同同——综合管廊廊往往具具有多个个舱室，，同时根根据功能能需要还还有许多多形式各各异的节节点如通通风口、、吊装口口、出线线口、交交叉口、、人员出出入口等等。3、包含专专业不同同——不同于电电力隧道道或净水水厂或污污水厂厂厂区内管管廊，综综合管廊廊根据其其纳入管管线，给给排水、、强弱电电、燃气气热力、、通讯、、建筑及及结构等等诸多专专业都参参与其中中相互配配合。#引言尽管有着着以上的的不同，，但它们们的结构构形式仍仍是相近近的，其其在结构构计算上上有相互互参考的的价值。。针对电力隧隧道及厂区区内管廊有有专门的结结构设计规规范：《电力电缆隧隧道设计规规程》（DL／T5484-2013）《给水排水工工程埋地矩矩形管管道道结构设计计规程》（CECS145-2002）而针对综合合管廊的规规范《城市综合管管廊工程技技术规范》（GB50838-2015）中仅第8章对综合管管廊结构设设计做的简简要规定。。可与前两本本规范进行行结构计算算方法的统统一，比如如计算简图图的确定：：净宽不大于于3.0m时，地基基反力可按按均匀分布布计算；当净宽大于于3.0m时，视为弹弹性地基上上的闭合框框架或排架架计算。Contents目录.二、综合管廊结构计算四、综合管廊地基处理三、综合管廊防水设计五、综合管廊沉降指标及控制技术一、综合管廊结构设计标准一、综合管管廊结构设设计标准1、结构设计计规范依据据综合管廊结结构分析《城市综合管管廊工程技技术规范》《给水排水埋埋地矩形管管道结构设设计规程》结构方案的的确定综合管廊截截面设计《混凝土结构构设计规范范》《给水排水工工程构筑物物结构设计计规范》配筋及构造造要求综合管廊抗抗震验算《建筑抗震设设计规范》《室外给水排排水和燃气气热力工程程抗震设计计规范》《城市轨道交交通结构抗抗震设计规规范》地震效应、、抗震措施施综合管廊其其他规范《建筑结构可可靠度设计计统一规范范》《混凝土结构构耐久性设设计规范》《地下工程防防水技术规规范》《建筑结构荷荷载规范》《建筑地基处处理技术规规范》。。。。。。设计标准耐久性设计计防水设计荷载取值地基处理。。。一、综合管管廊结构设设计标准2、耐久性设设计《城市综合管管廊工程技技术规范》中8.1.3强条规定：：综合管廊廊工程的结结构设计使使用年限应应为100年。针对100年设计使用用年限的要要求，不同同规范耐久久性设计规规定不同，，体现在《混凝土结构构设计规范范》及《混凝土结构构耐久性设设计规范》要求更严，，《城市综合管管廊工程技技术规范》要求较为宽宽松。《城市综合管管廊工程技技术规范》一、综合管管廊结构设设计标准《混凝土结构构设计规范范》一、综合管管廊结构设设计标准《混凝土结构构耐久性设设计规范》一、综合管管廊结构设设计标准3、安全等级级《城市综合管管廊工程技技术规范》中8.1.6条规定：综综合管廊的的结构安全全等级应为为一级，结结构中各类类构件的安安全等级宜宜与整个结结构的安全全等级相同同。《混凝土结构构设计规范范》《建筑结构荷荷载规范》一、综合管管廊结构设设计标准4、抗震设防防分类《城市综合管管廊工程技技术规范》中8.1.5条规定：综综合管廊工工程应按乙乙类建筑物物进行抗震震设计，并并应满足国国家现行标标准的有关关规定。综合管廊的的抗震等级级建议按照照《建筑抗震设设计规范》14.1.4条中乙类确确定。一、综合管管廊结构设设计标准5、裂缝控制制《城市综合管管廊工程技技术规范》中8.1.7条规定：综综合管廊结结构构件的的裂缝控制制等级应为为三级，结结构构件的的最大裂缝缝宽度应小小于或等于于0.2mm，且不得贯贯通。以及在8.1.8条规定：防水等等级应为二二级。应注意综合合管廊的裂裂缝控制标标准高于一一般水池结结构，水厂厂构筑物最最大控制裂裂缝宽度为为0.25mm，污水厂构构筑物最大大控制裂缝缝宽度为0.2mm；均不得贯贯通。一、综合管管廊结构设设计标准6、防水等级级《城市综合管管廊工程技技术规范》中8.1.8条规定：综综合管廊防防水等级标标准应为二二级，并应应满足结构构的安全、、耐久性和和使用要求求。《地下工程防防水技术规规范》一、综合管管廊结构设设计标准《地下工程防防水技术规规范》一、综合管管廊结构设设计标准《给水排水构构筑物工程程施工及验验收规范》《给水排水工工程构筑物物结构设计计规范》一、综合管管廊结构设设计标准7、抗浮稳定定性验算《城市综合管管廊工程技技术规范》中8.1.9条规定：对对埋设在历历史最高水水位以下的的综合管廊廊，应根据据设计条件件计算结构构的抗浮稳稳定。计算算时不应计计入综合管管廊内管线线和设备的的自重，其其他各项作作用应取标标准值，并并应满足抗抗浮稳定性性抗力系数数不低于1.05。尤其需要注注意内部大大空间、浅浅覆土节点点如人员出出入口、吊吊装口等的的抗浮稳定定性问题。。二、综合管管廊结构计计算1、设计范围围《城市综合管管廊工程技技术规范》中3.0.9条规定：综综合管廊工工程设计应应包含总体体设计、结结构设计、、附属设施施设计等，，纳入综合合管廊的管管线应进行行专项管线线设计。因此综合管管廊设计时时首先需要要明确设计计范围是否否包含管线线的设计，，如包含应应充分注意意以下两个个问题：1）应充分重重视热力管管线入廊的的条件，尤尤其针对热热力管道的的方形补偿偿、Z型补偿对结结构布置的的影响以及及热力管道道主固定墩墩的较大的的推力影响响，同时对对于固定墩墩所在位置置的管廊节节段，应采采取加强抗抗滑移措施施。2）重视管道道支吊架的的设计，须须按照《GB50981-2014建筑机电工工程抗震设设计规范》第3、8章补充管道道支吊架的的抗震设计计。考虑目目前管廊的的设计标准准提高，推推荐考虑使使用专业厂厂家成品的的支吊架。。二、综合管管廊结构计计算二、综合管管廊结构计计算2、结构计算算《城市综合管管廊工程技技术规范》中8.4.1条规定：现现浇混凝土土综合管廊廊结构的截截面内力计计算模型宜宜采用闭合合框架模型型。作用于于结构底板板的基底反反力分布应应根据地基基条件确定定，并应符符合下列规规定：1）底层较为为坚硬或经经加固处理理的地基，，基底反力力可视为直直线分布；；2）未经处理理的软弱地地基，基底底反力应按按弹性地基基上的平面面变形截面面条计算确确定。理解：按照照1）条进行设设计可行，，但对于2）条中未经经处理的软软弱地基，，即使地基基承载力勉勉强满足，，其变形控控制验算仍仍难以通过过。二、综合管管廊结构计计算标准截面的的闭合框架架模型计算算二、综合管管廊结构计计算此方法简单单明了，利利于进行快快速计算，，但是设计计者往往忽忽略节点的的弯矩平衡衡对构件厚厚度及实配配钢筋的要要求。二、综合管管廊结构计计算此方法简单单明了，利利于进行快快速计算，，但是设计计往往忽略略节点的弯弯矩平衡对对构件厚度度及实配钢钢筋的要求求。二、综合管管廊结构计计算另外针对一一些集约化化孔口布置置的地段，，其计算模模型需要注注意按实际际进行调整整。适宜的做法：二、综合管管廊结构计计算另外针对一一些集约化化孔口布置置的地段，，其计算模模型需要注注意按实际际进行调整整。欠妥的做法：二、综合管管廊结构计计算3、抗震计算算目前针对综综合管廊工工程的抗震震计算方法法规范中未未予以明确确，现根据据依据规范范的不同有有两种主流流抗震计算算方法：1）《室外给水排排水和燃气气热力工程程抗震设计计规范》（GB50032-2003）及《构筑物抗震震设计规范范》（GB50191-93）中采用的的惯性静力力计算方法法。此计算方法法不用考虑虑结构与周周围土体的的实际受力力状态，将将地震力直直接转换为为惯性静力力，采用静静力方法进进行地震作作用的计算算。上述规范抗抗震计算包包括了用于于标准横断断面的横向向抗震验算算，以及管管廊在纵向向地震作用用下的变位位或变形的的计算。#二、综合管管廊结构计计算2）《建筑抗震设设计规范》（GB50011-2010）（2016年版）和《城市轨道交交通结构抗抗震设计规规范》（GB50909-2012）第14章提及的的的反应位移移法。此计算方法法能较为准准确的反应应结构与周周围土体的的实际受力力状态，在在计算模型型中引入地地基弹簧来来反映结构构周围土层层对结构的的约束作用用，同时可可以定量表表示两者间间的相互影影响。反应位移法法特别适用用于周围地地层分布均均匀、规则则且具有对对称轴的纵纵向较长的的地下建筑筑，与综合合管廊的特特点相符。。以《城市轨道交交通结构抗抗震设计规规范》6.6节规定反应应位移法为为例：从4个方面考虑虑地震的作作用：土体体约束、土土层位移、、土层剪力力及结构惯惯性力。二、综合管管廊结构计计算土体约束地基弹簧刚刚度可按下下式计算：：其中：K为土体基床床系数L为垂直于结结构横向的的计算长度度d为土层沿管管廊纵向的的计算长度度二、综合管管廊结构计计算土层位移土层地震反反应位移应应取地下结结构顶底板板位置处自自由土层发发生最大相相对位移时时刻的土层层位移。最大相对位位移时刻土土层位移可可参照附录录E.0.1计算。二、综合管管廊结构计计算土层位移土层位移沿沿深度变化化规律：式中：μmax为地面峰值值位移，可可按表5.2.4-1及表5.2.4-2确定。H为设计地震震作用基准准面的深度度，应注意意6.1.3条中规定设设计地震作作用基准面面到结构的的距离不宜宜小于结构构有效高度度的2倍。二、综合管管廊结构计计算土层剪力二、综合管管廊结构计计算结构惯性力力结构惯性力力可按下式式进行计算算式中：为为结结构顶底板板位置处自自由土层发发生最大相相对位移时时刻相对于于结构i单元位置处处的加速度度。二、综合管管廊结构计计算反应位移法法计算示例例（吊装口口）二、综合管管廊结构计计算反应位移法法计算示例例（吊装口口）吊装口孔洞洞较多且大大，用静力力方法进行行计算繁琐琐，采用MIDASGen进行有限元元建模计算算。二、综合管管廊结构计计算反应位移法法计算示例例（吊装口口）对模型分别别按照正常常使用极限限状态组合合以及地震震组合进行行计算。对于此吊装装口位于天天府新区，，抗震设防防烈度7度，考虑结构重重要性系数数以及抗震震承载力调调整系数后后，仍为标准组组合下裂缝缝宽度对结结构设计起起控制作用用。二、综合管管廊结构计计算同时应注意意，管廊在在水平地震震作用下的的纵向水平平弯曲不应应忽略，建建议按照《城市轨道交交通结构抗抗震设计规规范》中6.8节中隧道纵纵向地震反反应计算的的反应位移移法进行计计算。三、综合管管廊防水设设计1、现阶段综综合管廊防防水存在的的问题现阶段已竣竣工的综合合管廊较突突出的质量量问题方面面就是渗水水问题，在在伸缩缝甚甚至池壁处处均存在不不同程度渗渗水现象。。三、综合管管廊防水设设计1、现阶段综综合管廊防防水存在的的问题由于现行规规范未对综综合管廊中中的永久性性防水材料料（橡胶止止水带、防防水卷材等等）的使用用年限做出出明确的规规定和要求求，与综合合管廊设计计使用年限限存在差异异。设计使用年年限是指设设计规定的的结构或结结构构件不不需进行大大修即可达达到其预定定目的的使使用年限，，即一个构构建筑物在在正常设计计、正常施施工、正常常使用和一一般维护下下所应达到到的使用年年限，当构构建筑物达达到设计使使用年限后后，经过鉴鉴定和维修修，可继续续使用。因因此同一构构建筑物中中不同专业业的设计使使用年限可可以不同，，例如：保保温、给排排水管道、、室内外装装修和防水水措施等均均可有不同同的设计使使用年限。。三、综合管管廊防水设设计2、针对存在在问题的对对策——提高设计标标准1）管廊位于于绿化带下下或下穿水水景区域时时，综合管管廊顶板提提高为一级级防水。2）采用钢边边止水带橡胶止水带带在混凝土土试件做拉拉拔试验时时大部分破破坏形式为为从混凝土土中拔出而而非止水带带本身破坏坏，因为混混凝土和橡橡胶的粘结结力较差，，同时橡胶胶柔软使混混凝土浇筑筑难以密实实，混凝土土凝固后因因橡胶止水水带受拉变变形从而锚锚固效果更更差。钢边止水带带断面采用用非等厚结结构，分锚锚固区和防防水区。镀镀锌钢板与与混凝土的的良好粘接接，不易拔拔出，且钢钢板对于止止水带的固固定成型明明显优于纯纯橡胶止水水带。三、综合管管廊防水设设计2、针对存在在问题的对对策——提高设计标标准3）采用易替替换的防水水堵漏措施施由于综合管管廊的中置置式橡胶止止水带不能能更换，因因此在管廊廊内侧增加加一道外贴贴可拆换式式止水带构构成双层止止水带的加加强防水构构造。三、综合管管廊防水设设计2、针对存在在问题的对对策——提高设计标标准4）施工缝位位置增设后后期堵漏注注浆预埋管管四、综合管管廊地基处处理1、管廊地基基处理的特特殊性综合管廊纵纵向长度大大，横向宽宽度小的带带状结构，，多属于单单层地下箱箱涵结构，，预压地基、、碎石桩、、挤密桩、、强夯等地地基处理方方法由于其其处理范围围需要根据据处理地层层厚度沿管管廊宽度成成倍提高处处理范围，，不适用于于单一综合合管廊的地地基处理，，如能结合合管廊所在在地域的其其他道路、、地坪统一一处理也可可采用此类类处理方法法。四、综合管管廊地基处处理1、管廊地基基处理的特特殊性除去覆土荷荷载外结构构自重基本本小于同体体积土体重重量。两舱管廊三舱管廊四舱管廊六舱管廊管廊总宽（m）5.658.411.615.2管廊总高（m）4.34.13.94.1管廊底板厚（m）0.50.50.50.5管廊侧壁厚（m）0.40.40.40.4管廊分隔壁厚（m）0.250.250.250.25管廊顶板厚（m）0.40.40.40.4单位长度管廊自重226.375303387.25516管廊内均布荷载5.658.411.615.2单位长度土重（kN/m）437.31619.92814.321121.76管廊重/土重0.5305730.5023230.4897950.473542四、综合管管廊地基处处理2、管廊地基基处理方法法1）天然地基基或换填地地基需要注意满满足地基变变形要求，，换填地基基除要求换换填材料、、压实系数数及承载力力外，须注注意换填宽宽度要求。。不论从基坑坑开挖宽度度，以及换换填地基质质量方面看看，换填地地基的厚度度是有限的的。四、综合管管廊地基处处理2、管廊地基基处理方法法2）复合地基基处理根据综合管管廊的结构构特点，推推荐采用不不超过管廊廊底板宽度度的处理方方案。针对单一的的综合管廊廊地基处理理，优先推推荐采用桩桩型：水泥泥搅拌桩及及CFG桩。优点：根据据建筑地基基处理技术术规范要求求，这类桩桩直接在管管廊底板面面积范围内内布桩，不不增加开挖挖跨度，且且处理工艺艺成熟。不足：可处处理的土层层范围受限限制。水泥泥搅拌桩不不适用于欠欠固结淤泥泥及淤泥质质土，针对对泥炭土、、有机质含含量高以及及塑性指数数大于25的黏土适应应性受限；；CFG不适用处理理液化地基基类的特殊殊地基。四、综合管管廊地基处处理水泥搅拌桩桩欠固结土是是在现有自自重压力作作用下尚未未完全固结结的土，土土中孔隙水水压力仍在在继续消散散，因此土土的固结压压力pc必然小于现现有土的自自重应力ｐ0。还有一点点从水泥搅搅拌桩的承承载力计算算公式看出出：上述公式中中水泥搅拌拌桩的单桩桩承载力计计算仍然依依赖穿越土土层的侧阻阻力和端阻阻力值。复复合地基压压缩模量若若按照规范范取值往往往偏高，偏偏不安全。。水泥搅拌桩桩还应重点点注意针对对水泥土块块的试验配配比，应该该取用最弱弱的土层进进行水泥掺掺量的室内内配比试验验。尽量采采用高强度度水泥，试试验显示水水泥强度提提高10%，水泥土强强度提高20~30%。四、综合管管廊地基处处理CFG桩CFG桩复合地基基适用于处处理黏性土土、粉土、、砂土和自自重固结已已完成的素素填土地基基。对淤泥泥质土应按按地区经验验或通过现现场试验确确定其适用用性。CFG桩可只在基基础范围内内布桩，并并可根据管管廊荷载分分布、基础础形式及地地基土性状状，合理确确定布桩参参数。目前的CFG桩基本采用用低强度等等级素混凝凝土制作，，承载力等等具备刚性性桩的特点点，其造价价低廉，承承载力适当当且可靠，，具有良好好实用性。。四、综合管管廊地基处处理2、管廊地基基处理方法法3）刚性桩处处理方法刚性桩的处处理方法包包括各类成成孔方式的的混凝土灌灌注桩以及及预制钢筋筋混凝土桩桩。优点：单桩桩承载力大大，适应的的各类地层层土范围广广，施工工工艺可靠。