雨水管渠人廊设计要点探讨

 张国钟

 （福州市规划设计研究院，福建福州350108）

摘要：以福州东部新区福泉高速A标段三舱综合管廊设计为例，参考相关规范和国内类似工程，并结合海绵城市雨水调蓄理念，分析综合管廊断面布置、管道准入原则、综合管廊设计方法和要点，采用真空冲洗系统解决人廊雨水管道淤积问题，可为类似工程提供借鉴。

关键词：综合管廊；设计方法；雨水调蓄；真空冲洗系统

中图分类号：TU990.3  文章编号：1004-4655( 2016) 02-0056-04

1工程背景

 2015年8月国务院关于同意设立福州新区的批复，提出建设好福州新区作为实施国家区域发展总体战略，同时国办《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》明确指出在36个大中城市开展地下综合管廊试点。福州新区以福州东部三江口片区福泉高速公路连接线拓宽改造工程（A段）试点综合管廊建设。

 福州东部三江口片区规划综合管廊共有8条，包括福泉高速连接线、横一路、横四路、横六路、横八路、纵二路、纵四路、三江路（见图1）。其中福泉高速连接段（A标段）为唯一的三舱综合管廊，总长度约0.6 km，其雨水管渠纳入综合管廊中，雨水利用管廊本体结构排入下游粱厝河。

 鉴于福泉高速连接段（A标段）的服务片区及定位，结合三江口片区各管线专项规划，本段道路敷设较多管道，包括高压电力电缆、低压电力电缆、通信电缆、给水管道、温泉管道、燃气管道以及雨污水管道等。新区规划中确定敷设综合管廊，以统筹安排管道敷设，节约地下空间，对于美化城市环境，提升城市基础设施现代化水平，均起到良好示范和推动作用。

2综合管廊设计

 本文主要介绍福泉高速连接段（A标段）管廊设计思路及做法。

2.1综合管廊断面布置

2.1.1入廊管道种类

 根据各管线专项规划，福泉高速连接段（A标段）敷设的管线包括高压电力电缆、低压电力电缆、通信电缆、给水管道、热力管道、燃气管道以及雨污水管道等。执行GB 50838-2015《城市综合管廊工程设计规范》，具体管道入廊则要根据工程设计边界条件、产权单位入廊意愿、建设成本、维护管理等具体情况确定。 

1)燃气管道。纳入综合管廊应独立敷设舱位，并采取有效的安全措施。福泉高速连接线（A标段）敷设DN200燃气管道，若纳入综合管廊则需要2.0 m×1.8 m左右的断面，相比燃气管道直埋敷设，增加建设投资，故本工程不考虑燃气管道纳入综合管廊。

 2)污水管道。福泉高速连接段（A标段）污水管道走向与道路坡向相悖，其若纳入综合管廊将造成综合管廊整体埋深加大，增加综合管廊建设投资。故本工程不考虑污水管道纳入综合管廊。

 3)热力管道。福泉高速连接线（A标段）敷设DN200温泉管道，其为热水介质，无需设置独立舱位，与通信电缆、给水管道合仓纳入综合管廊。

 4)高压电力电缆。根据该片区规划，需敷设110 kV高压电缆，与低压电力电缆合仓纳入综合管廊。

 5)雨水管渠。福泉高速连接段（A标段）雨水管道走向与道路竖向均坡向梁厝河，考虑本工程距离下游梁厝河较近，根据河底标高、道路竖向标高、管道坡度等边界条件，结合新区作为海绵城市试点，将雨水舱底部容积作为雨水调蓄池，做到海绵城市与综合管廊有机结合。

 6)其他管道。通信电缆、给水管道、低压电力电缆均纳入综合管廊。

 因此，综合管廊敷设的管线为DN400给水管道、DN200温泉管道、110 kV高压电力电缆、16孔10 kV电力电缆，16孔通信电缆及雨水管渠等。

2.1.2断面布置选优

 综合管廊断面形式根据实际情况采用明挖施工，矩形断面。矩形断面具有施工方便、综合管廊内部空间充分利用等优点。

 本工程综合管廊需敷设110 kV高压电缆，根据GB 50217-2007《电力工程电缆设计规范》中相关规定，高压电缆与热力管道不能同沟敷设，且根据GB 50838-2015《城市综合管廊工程设计规范》中规定热力管道不应与电力电缆同舱敷设。故综合管廊设计横断面采用三舱，分别为电力舱、综合舱、雨水舱。其中电力舱敷设高低压电力电缆；综合仓敷设温泉管道、给水管道、通信电缆；雨水舱敷设雨水管渠。

 1)雨水舱位与综合管廊其他舱位组合。可分为3种类型，具体断面布置见图2。

 (1)A型组合：雨水管渠利用管廊结构本体排除雨水，与其他管廊舱位水平并列布置。

 (2)B型组合：雨水舱内敷设雨水管道，与其他管廊舱位水平并列布置。

 (3)C型组合：雨水管渠利用管廊结构本体排除雨水，与其他管廊舱位垂直布置。

 根据福泉高速连接段（A标段）工程实际情况，雨水采用重力流直接排人下游梁厝河。综合管廊上游最小埋深应考虑雨污水支管、燃气支管等从综合管廊顶部穿越的情况以及绿化种植等要求，控制覆土约2.5 m。同时考虑综合管廊内部净高、下游梁厝河河底标高，以及采用较小雨水管渠坡度0.08%推算，C型组合雨水管渠末端雨水舱低于河底标高，需增设雨水泵站系统。而A型组合相对B型组合，虽雨水舱断面尺寸较大，但考虑结合新区作为海绵城市综合试点，海绵城市的核心思想“蓄一滞一渗一净一用一排”，A型组合雨水舱位下部可作为雨水调蓄容积，做到海绵城市中的调蓄理念与综合管廊雨水舱位的有机结合。故本工程雨水舱位与综合管廊其他舱位推荐采用A型组合。

 2)综合管廊断面。雨水舱断面尺寸根据道路周边雨水系统汇水面积计算出雨水量，再根据综合管廊内雨水舱有效深度及坡度，计算出雨水舱断面尺寸。在电力舱内，高压电缆与低压电缆分开，双侧设置支架、管道，检修通道净宽最小净距≥1.0 m。综合舱内管道位置遵循以下原则：将通信电缆布置于管廊上部，给水管道、温泉管道布置于管廊底部，管廊内管道以中间人行检修通道（净宽最小净距≥1.0 m）为界对称布置。综合管廊内部管道之间距离，管道与管廊内壁、顶部及底板的距离等必须满足相关规范的规定，便于施工及检修。

福泉高速连接线（A标段）综合管廊内部容量及布置如图3所示。

2.2综合管廊主体设计

2.2.1平面位置及线形设计

 本工程结合道路横断面及综合管廊本身的特点，顶部需设置检查口、吊装口、通风口等各类孔口，便于维护需经常开启，同时为了减少对地面景观环境的影响，福泉高速连接段（A标段）综合管廊平面敷设在道路东侧绿化带下，其平面线形与道路一致。

2.2.2纵断面设计

 综合管廊最小埋深应考虑雨污水支管、燃气支管等从综合管廊顶部穿越的情况以及绿化种植等要求，覆土控制2.5 m，考虑道路竖向标高以及河道河底标高等边界条件，综合管廊坡度与雨水管渠的坡度一致，为0.08%，坡向梁厝河。

2.2.3主要工艺设计

 1)通风口设计。通风口设计一般正常通风换气次数≥2次／h，事故通风换气次数≥6次／h。本工程通风口设计换气数采用6次／h，综合管廊沿线≤200 m布置一处通风口，通风口处加设5 mm×5 mm网孔的金属格网，防止小动物进入综合管廊。综合管廊舱室内发生火灾时，发生火灾的防火分区及相邻的防火分区的通风设备应自动关闭。

 2)防火分区设计。根据综合管廊的特点，管廊舱室长度≤200 m，采用耐火等级≥3.0 h的不燃性墙体进行防火分隔。防火分区内应设置防火墙、甲级防火门、阻火包等进行分隔。每个防火分区设8个MF/ABC5手提式灭火器。

 3)吊装口（兼逃生口）设计。综合管廊沿线≤200 m设置1个吊装口。本工程综合管廊吊装口与逃生口合建，吊装口由矩形通用吊装口和圆形逃生井组成。矩形通用吊装口是给水管、温泉管、电力电缆的进料通道，为减少综合管沟外露部分对景观的影响，矩形吊装口采用暗埋式，通过设置预制盖板辅以防水措施，将吊装口埋在绿化带地面以下10 cm，需要时揭开使用。圆形逃生井同时可作为电信等细缆进仓通道，设置防止从外侧入侵设施。矩形通用投料尺寸为1.2 m×6.5 m，圆形逃生井直径为1.0 m，井盖采用弹性自锁防盗井盖。

 4)管线分支口。综合管廊沿线≤150 m以及规划路口预留设置管线分支口，其支线引出主要包括高低压电力电缆、通信电缆、温泉管道、给水管道等。各管线均采用直埋出线，各专业管线通过综合管廊侧壁与外部相连接，管线出线后与预埋过路套管衔接。管线分支舱口考虑电力电缆、通信电缆的转弯半径加高拓宽处理，方便电缆从管廊内引出。

 5)集水坑。综合管廊沿线≤200 m为一个排水分区，综合管廊的综合舱和电力舱每个排水分区最低点均设置集水坑及排水潜水泵，以排除管廊内的积水。排水集水坑尺寸1.2 m×1.0m，深1.5 m。排水潜水泵设置在排水集水槽内，设水泵2台，单泵流量Q= 30 m3／h,扬程H=15m，电机功率Ⅳ=2.2 kW，一用一备。排水潜污泵的备用采用库备的方式。排水潜污泵采用软管移动式安装，用一根软管接至DN80PE出水管，PE出水管沿综合管廊内壁同定安装。排水潜水泵开启方式为自动启动，在排水潜水泵出水管上安装同口径小阻力柔性橡胶圈、止回阀和检修手动蝶阀，水出综合管廊后就近排人城市道路雨水系统。排水泵的开停由集水坑内的液位继电器控制，高液位开泵，低液位停泵，超高液位报警。综合管廊内横断面地坪以1%的坡度坡向排水沟，排水沟纵向坡度与综合管沟纵向坡度一致，排水沟坡度坡向排水集水坑。

 6)消防设计。综合管廊电力舱容纳高低压电力电缆，应设置自动灭火系统。而综合舱内不易发生火灾，仅考虑在综合管廊沿线、人员出入口、逃生口等处设置灭火器，且间距≤50 m。

 (1)电力舱灭火系统选择。可以选用湿式自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统和七氟丙烷气体灭火系统，但由于设备存在一定缺点，本工程综合管廊采用超细干粉灭火装置，其设置应符合福建省地标DB 35/T1153-2011《超细干粉自动灭火装置设计、施工及验收规范》的规定。

 (2)超细干粉设计灭火用量。用量计算公式见式(1)。

式中：M为超细干粉灭火剂实际用量，kg；V为保护对象（电缆仓）的计算体积，m3；C为灭火设计浓度，kg/m3，取0.12；K1为配置场所危险等级补偿系数，轻危险级取1.2：K2为防护区不密封度补偿系数，取1.1。

 防火分区取200 m计算：M=248.37 kg。由于FZXA3/1.2-JAD产品保护空间为25m3，按每2m设置1个，n= 100。n≥M/3.0且，n≥25/( 2.8×2.8)。因此，每个防火分区设置100套FZXA3/1.2-JAD。

 7)雨水管渠设计。综合管廊雨水舱高度同其他舱位，坡度为0.08%，宽度为1.8 m，其中下部1.0 m为蓄水部分，全线合计约1 080 m3，作为初期雨水调蓄容积。雨水管渠进入综合管廊前，设置检修闸门，雨水管渠排人梁厝河前设置闸门。雨水管渠沿着综合管廊沿线≤90 m设置检查井，检查井井盖宜采用具有排气兼防盗功能。

2.3综合管廊与其他工程矛盾与协调

 1)与螺城路污水干管的矛盾。本工程综合管廊与螺城路交叉位置穿越螺城路DN1000污水干管。根据螺城路DN1000污水干管管内底标高为0．0m，其管顶外壁标高为1.1 m，而该处综合管廊沟底标高为1.6 m，与污水干管交叉，穿越间距小于最小间距1.0 m。因此需整体加固处理，确保各构筑物安全。

 2)与道路雨水临时连通箱涵之间的矛盾。福泉高速连接段（A标段）道路多处存在雨水临时连通箱涵，其箱涵底标高与综合管廊顶部标高冲突。为此抬高雨水临时连通箱涵底标高，保证其从综合管廊顶部穿越，箱涵穿越段进行整体加固处理。

2.4雨水管渠冲洗

 目前国内已建成运行的雨水管渠人廊的工程相对较少，根据重庆茶园新区通江大道综合管廊管委会反应，综合管廊内雨水管渠普遍存在淤积、渣运困难、造成管渠内淤堵等问题，设计时需考虑对雨水管渠进行冲洗设计。

 1)冲洗系统的选择。目前常见的雨水管渠冲洗方法有翻斗式冲洗、射流冲洗、真空冲洗系统等。其中翻斗式冲洗、射流冲洗所需设备均安装在雨水管渠内部，易引起故障。而真空冲洗系统则是利用暴雨后雨水管渠中的水量增加，水位升高时，进入存水室，后启动真空泵，抽空存水室中的空气使得雨水管渠中的水进入存水室。待存水室内空气被抽空，存水室内水位达到一定高度，隔膜阀打开，空气迅速填补真空，迫使存水室内的储存水进入雨水管渠，有效地清洗雨水管渠底部的淤泥杂质，并在下游段设置潜污泵抽排。

 2)冲洗系统的设置。本工程采用一体化玻璃钢真空冲洗系统对综合管廊中的雨水管渠进行冲洗。真空冲洗系统布置见图4。

 本工程雨水管渠总长度约600 m，宽度1.8 m，坡度0.08%。设置2个冲洗点，冲洗长度300 m，单个冲洗容积25m3，冲洗水头5m，一体化玻璃钢冲洗箱直径2.5 m。

3结语

 根据已建或在建的工程来看，综合管廊在设计及使用过程中主要面临以下几个问题。

 1)应重视前期综合管廊规划，综合管廊建设应以综合管廊工程规划为依据。

 2)缺乏综合管廊国家建筑标准设计体系，需加快编制标准设计体系，提高我国城市综合管廊建设设计水平和工作效率，保证施工质量，推动城市综合管廊建设的可持续。

 3)雨水管渠人廊普遍存在淤积，加之管廊内淤积渣运困难，造成管渠内淤堵，建议设置雨水管渠冲洗系统。

 4)后期管道安装问题多，综合管廊设计时，通常以主体土建设计为重点，忽略后期管道和设备安装问题，给后期工作带来诸多不便。

 5)缺乏强有力的管线人廊执行机构，缺乏管线人廊运行维护相关政策。