[分享]国内首个雨污管道入廊城市的管廊建设成果分享!

发表于2018-06-11    745人浏览    1人跟帖    总热度:260  

概况        

        西宁市为避免由于埋设或维修管线而导致路面重复开挖造成的浪费,提高市政配套服务水平,2015年,启动了地下综合管廊建设。根据规划,西宁市地下综合管廊工程规划范围涉及全市域,合计总长度624公里,规划范围包括西宁市中心城区、多巴新城、甘河工业园区,湟中县、大通县和湟源县城区。

         一期工程共19条管廊,总长约40公里,总投资44亿元,全部工程于2016年3月3日开工。全年完成主体结构约16公里。其中高教路、学院路、泉湾路、毛胜寺路、十四号路、西关大街、五号路和建国南路南段等8条管廊整体完工。20          二期建设方面,共包括30条道路总长约84公里,二期选取了8条管廊采用PPP模式。

         已完成管廊主体建设26公里,其中师大新校区高教路等5条管廊完成竣工验收,五号路等3条管廊整体完工,学院路以及小桥门源路片区有6条路约8公里的综合管廊已投入使用。

          2018年西宁市将制订综合管廊管理办法,新建道路与综合管廊一体设计、同步建设,已建成小区逐步推进管廊建设,完成46公里建设任务。

         就目前来说,西宁的综合管廊建设在全国是属于第一梯队的”“接入管线全,8类管线全部入廊”“是国内首个将雨污水纳入管廊的城市”“管廊建设可满足百年需求”“到2020年西宁综合管廊将初步成网!

国内首个雨污管道入廊城市的管廊建设成果分享!_1

雨污水管线纳入管廊

        学院路地下综合管廊设有雨污水舱,是全国第一个将雨污水管线入廊的舱室,这也是该市综合管廊建设的最大特点,是全国首个将雨污水管线纳入管廊的城市。利用该市西高东低、南北高中间低的地势,利用道路坡度将雨污水采用复合箱涵的形式入廊,既可利用箱涵作为雨水调蓄舱,与海绵城市相结合,收集利用雨水,通过净化,用于道路冲洗和绿化等。同时,也可大大减少出地面井体数量,美化道路景观,而且比管道直接入廊更具经济性。另外,地下综合管廊工程还结合小市政管线建设,将道路上的信号灯、配电箱等相关市政管线一并入廊,充分利用地下空间。


专家评价

        上海市政工程设计研究总院的高宇评价,西宁地下综合管廊主线、支线、缆线层级分明,并配合建设各监控中心,形成了完善的管廊网络,其规划建设水平在全国属于第一梯队,“水平非常高!”

         上海市政工程设计研究总院副总工程师王恒栋认为,这里的综合管廊建设“滴水不漏”。他说,西宁市的地下综合管廊建设规模大,得到了各级政府的高度重视和相关单位大力支持,地方建设积极性非常高,建设质量非常高。


建造办法和特点


中建一局作为中国建设领域唯一荣获中国政府最高质量荣誉——中国质量奖的企业,在西宁管廊项目建设中,秉承“创新、集约、智慧、生态”理念,运用现代信息技术、工艺、物联网技术及海绵城市理念,实现了电力、电信、燃气、给水、雨水、污水等8类市政管线全面入廊。建设中运用了目前行业的最新标准、规范和工艺技术,创造了西宁管廊建造速度,彰显了“百年工程”的中国品质。

截至目前,中建一局西宁管廊项目已申报3项国家专利(城市地下综合管廊中圆管涵的施工模板、地下管廊伸缩缝的防水结构体系及其施工方法【发明型】、地下管廊伸缩缝的防水结构体系及其施工方法【实用新型】)和4项工法(分别是地下管廊带肋塑料模板施工工法(省部级)、地下管廊带肋塑料模板施工工法(集团级)、地下综合管廊变形缝施工工法(集团级)、地下综合管廊成品支架施工工法(集团级)等多项技术成果)。

中建一局西宁城市地下综合管廊项目创造了20天完成400多米的管廊主体结构施工任务,创造了“西宁管廊建造速度”。这种施工方法看似简单,却考验着施工单位的综合统筹布局,以及如何实现快速高效的组织人力、物力、机械和各类资源。

经过不断摸索总结,中建一局西宁城市地下综合管廊项目制定了一套适用于管廊项目的“标准化施工指南”,以1公里左右的工作面划为一个施工区,然后再以250米为一段划为4个小分区,最后以25米变形缝之间为一个流水段,组织两套劳务班组跳舱施工,便于流水及舱内模架材料的倒运并由舱内倒出。

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巡检

防水措施

西宁市地处湿陷性黄土地区,为确保“百年工程”,项目对湿陷性黄土(开挖、支护、)条件进行系统分析,通过实验对影响混凝土耐久性的影响参数进行确定,经过多次配试确定引气剂含量,在施工中研究混凝土抗渗、抗冻、抗侵蚀的质量控制和保障措施。

中建一局西宁管廊项目在建设中为管廊穿上了一层非固化、不成膜的蠕变性材料橡胶沥青防水涂料作为“防腐衣”,这种材料能够始终保持蠕变性、自愈性、压敏性和粘结性,可以与基层始终保持粘附性,不会剥离,避免产生界面窜水现象,同时在内侧为管廊穿上一层水泥基渗透结晶型防水涂料“防水衣”,封闭混凝土毛细孔,在混凝土表面形成一层保护膜,延缓混凝土老化。

中建一局西宁管廊项目借助西宁地区西高东低,南北高、中间低的地理优势,在雨污水管线入廊中,利用道路坡度,采用组合箱涵式入廊,节约了管材,是目前国内唯一采用此种设计的地下管廊,这对管廊防水尤其是变形缝防水提出了极高要求。

西宁管廊主体结构形式为现浇钢筋混凝土结构,为了防止不均匀沉降造成的混凝土开裂变形,中建一局西宁管廊项目每隔约25米设计一处柔性连结变形缝,针对施工中存在的524条变形缝,项目调研了目前在施的管廊工程及相关历史资料,总结出11项影响变形缝质量的因素,并锁定止水带中心环不居中、橡胶止水带的加固存在偏差或未加固和变形缝基层清理不干净两项重要因素。

为了解决上述问题,中建一局西宁管廊项目为管廊为变形缝穿上5层防水衣,确保百年工程质量。首先用2块15毫米厚覆膜多层板做成坡口卡住橡胶止水带中部30毫米止水环,防止混凝土振捣造成止水带偏位,并用木方、钢筋头进行固定防止位移,同时黏贴海绵条防止漏浆,有效提高第一层“防水衣”质量。在此基础上,两侧用低发泡高压聚乙烯闭孔型泡沫塑料进行基层填充,在延缓橡胶止水带老化的同时增加防水保护层,形成第二层“防水衣”。第三步,按照常规施工,第三层“防水衣”用双组份聚硫密封膏进行嵌缝处理,但是可能存在基层清理不彻底,影响变形缝施工质量。项目部通过剔凿、清理、定位和分层灌胶双组份聚硫密封膏为管廊提供第三道防水保护。在此基础上铺设两层SBS改性沥青防水卷材,为管廊穿上5层防水衣,确保百年工程质量。

几项措施有效减少了因加固不善导致的止水带错位及因基层清理不干净致使密封胶开裂等问题,将管廊变形缝处质量控制综合合格率提高到95%,提高近15%。

以塑代木 节材降本保护高原生态

建筑领域是木材消费大户,年消费木材约占全国总消费的1/3。塑料模板作为一种新型绿色建筑材料,具有周转使用次数多、节能环保、可回收利用、轻便易施工等优势。

中建一局西宁管廊项目看到“以塑代木”的环保优势同时,对“以塑胜木”的性能优势进行研究。项目部前期对模架体系选择进行多次策划和对比分析,针对管廊“线性”施工、结构空间较小、流水作业面较长、大型水平运输机械无法使用、混凝土质量要求高等特点,最终决定采用组合式带肋塑料(PC)模板及轮扣式钢管支撑架的模架体系。

塑料模板进场前,中建一局西宁管廊项目组织厂家进行放样、绘制模板设计图,针对结构尺寸进行三维放样,综合考虑定型模板特殊板块的使用率、固定模板对穿螺栓的间距及预埋件位置,设计了最便捷、经济的支撑体系和模板方案。

塑料模板的使用可以明显减少错台、漏浆现象的发生,降低了拆模后二次修补及清理的工作量。模板一次安装后,部分板块不拆分,清理后直接倒运至下一施工段,安装时方便快捷。操作人员在第一段模板施工完成后,安装效率明显提高,形成流水线施工。用塑料模板,使混凝土外观质量得到很大提高,施工操作比钢模板、木模板更方便。

万米管廊施工结构相似,为塑料模板的周转提供了极其便利的先决条件。中建一局西宁管廊项目使用塑料模板进行管廊标准段结构施工,周转次数达到40次,每米单次成本相比木制模板降低近7元。同时塑料模板进场不需要加工,拼装简易,施工效率明显超过传统木模板,节约人工成本投入,使工程综合成本进一步降低。

规划建设中的创新

● 创新一: 率先启用铝合金模板,并将其成功运用到西宁地下现场管廊施工中。铝合金模板是一种新型施工材料,具有重量轻、可周转、易操作等多重优点。经简单拼装既可轻松达到清水混凝土效果,是实现城市地下管廊“工厂式、流水化”施工的关键组成部分;

● 创新二: 综合利用遥感、地理信息系统和全球定位系统等3s和建筑三维信息模型BIM一体化融合技术,实现了地下综合管廊和城市地下空间的精细化设计,并贯穿规划、设计、施工和运营全过程。

● 创新三: 积极推进铝模滑移动体系、叠合板工艺实现建筑工程装配式产业化的发展。利用这些新工艺、新技术,轻松实现雨污水组合,箱涵式入廊,燃气采用两种形式入廊的精妙设计。

● 创新四: 探索总结了湿陷性黄土换填和紧密桩施工,解决了湿陷性黄土地质结构稳定性极差,在其上面建管廊,其产品质量很难保证的难题。


实际案例解析


一 . 设计背景

综合管廊供配电工程是管廊工程中最主要的附属工程,为管廊内照明系统、监控系统、消防系统、通风系统、排水系统提供电力保障。

二.设计原则

•供电点设置

供电范围:综合管廊沿线需设置供电点,规范中明确电源总配电箱宜安装在管廊进出口处。供电点的数量直接关系到供配电工程的造价,从合理性角度出发,供电点设置应在满足供电要求的情况下以数量少,造价低为设计原则。根据文献[1],每处供电点供电防火区间数量为5或6个(供电范围为1km~1.2km),单位造价最低。

•负荷等级

综合管廊内负荷等级的确定直接影响到管廊供配电系统设计选择。文献[1]中仅将应急照明、灭火装置、防火风阀、防火门等归为二级负荷,而将排风机、排水泵、检修插座、正常照明等归为三级负荷,见图1。从节省造价的角度,提出了一路电源作为管廊正常情况下用电,小容量EPS作为火灾情况下应急电源的方案。

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新版规范中,明确指出:综合管廊的消防设备、监控与报警设备、应急照明设备应按现行国家标准《供配电系统设计规范》GB50052规定的二级负荷供电。天然气管道舱的监控与报警设备、管道紧急切断阀、事故风机应按二级负荷供电,且宜采用两回线路供电;当采用两回线路供电有困难时,应另设置备用电源。其余用电设备可按三级负荷供电。

综合管廊除了例行检查、安装及维修外,一般人员不会进入,短时中断供电不会造成人身伤亡及重大损失,但在地下4~5米综合管廊还是存在安全风险。

1.容易聚集有毒有害气体,为确保检修、安装人员的安全,需要加强通风;

2.地下环境中需要确保照明供电可靠,才能确保人员安全出入管沟;

3.管廊积水时迅速将积水排出;

4.在综合管廊发生火灾时,要及时启动报警及联动控制灭火系统;

5.对主要出入口要进行24小时安防、监控。

因此,基于规范本身要求,以及以上几点考虑,在高标准设计要求下,综合管廊内的风机、排水泵、应急照明、监控应定为二级负荷,正常照明,检修电源等定为三级负荷。

•管廊内通风控制要求

为确保综合管沟平时正常运营及火灾后排风,需对管沟内空气温度及通风系统进行监控。采用现场手动及控制中心两级监控。

•正常状态下,综合管沟内温度<38℃,各防火分区两端防火门常闭,排风机同时关闭,进风口处电动风阀及排风口处防火阀常开;

•排除余热通风工况

当综合管沟内某防火分区温度≥38℃,由控制中心自动开启该防火分区排风机进行消除管沟内余热通风;待该防火分区温度降至35℃, 自动关闭排风机;

•巡视检修通风工况

当巡视检修人员进入综合管沟时,需手动开启进入区段的排风机,进行通风换气,以确保工作人员健康安全;

•火灾工况

当确认管沟内某防火分区发生火灾时,由控制中心即刻关闭该防火分区进风口电动风阀、机械排风口处排风机及相应防火阀,进行封闭全淹没式气溶胶灭火。确认火灾结束半小时后,开启进风口电动风阀、排风口防火阀及排风机进行机械排风,恢复正常后,转入自然通风工况。当沟内温度超过70℃,防火阀熔断关闭,信号传输至控制中心,同时连锁关闭相应的排风机。

三.西宁综合管廊实例分析

西宁市已完成整个市内综合管廊的建设规划,实施计划分为2015年、近期2020年和远期2030年三个阶段。本次西宁市城市地下综合管廊建设工程涉及4个片区,12条路,总长度约34.9km,随道路建设实施。管廊容纳电力、通讯、给水、再生水(中水)、热力、燃气、污水、雨水等8类管线,其中通讯管线包含电信、移动、联通、广电等4类管线。各道路下建设综合管廊根据管线现状及专项规划中管线种类布置管廊舱室,管廊舱室为2~3舱。其中有人员进出要求的管廊舱室为1~2舱。图二为西宁综合管廊典型横断面。

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图二  西宁综合管廊典型横断面

•供配电系统电源确定

西宁市综合管廊规划中要求整个城市地下综合管廊建设最终形成管廊干线、支线相结合的系统。从西宁市整体综合管廊规划角度看,选择10kV中压输电系统给管廊供电的方案更为合理。但在本工程实施范围内,各路段综合管廊并非连成整体,且由于征地、施工进度等各方面的原因,实际施工时不同路段综合管廊建成会有先后,而先建成的综合管廊需满足使用条件,让有条件的管线先行搬迁入廊。因此本工程按照各路段综合管廊单独取电进行设计,综合管廊供电点结合人员出入口设置,结合各路段不同路况,按0.8~1.2km布置供电点。每处供电点由两路10kV电源供电。

综合管廊全线约200m设置一个防火区间(其中单舱一个防火分区,双舱两个防火分区),一个防火分区即一个配电区间,每个防火分区两端设防火门。约400m左右作为一个通风区间,每个通风区间两端分别设置自然进风口和机械排风口。

•管廊用电设备供配电设计

电气系统设计时,除需满足综合管廊电气设备可靠性、安全性的使用要求之外,还要兼顾与远期新建管廊电气系统实施时的可扩展性和兼容性。管廊内需要供电控制的设备主要有照明系统、通风系统和排水系统。

1.照明系统

照明系统分为正常照明及应急照明,其中应急照明正常情况下兼作正常照明。正常照明、应急照明均由区段动力箱供电。区段动力箱内设置智能照明模块,并预留智能控制面板、自控系统及火灾报警系统控制接口。在正常情况下通过联动线联动开启关闭正常照明及应急照明。智能控制面板放置于该防火分区各入口处,供人员进出该防火分区时使用;当自控系统检测到发生事故时(爆管、非法入侵等),可自动打开该防火分区照明;火灾报警系统在发生火灾时强制打开应急疏散照明,具有高于手动和自控系统的控制权限。

2.通风系统

综合管廊利用本体作为通风通道,采用自然进风和机械排风结合的通风方式。每个通风分区一端设置排风口及排风机,将管廊内气体排出沟外;另一端设自然进风口,将沟外新鲜空气补入沟内。机械排风机选用防高温双速轴流风机,兼顾自然工况下低速通风换气和火灾结束后高速排烟的功能。

排风机由区段动力箱供电,排风机设置就地控制和远程控制两种控制方式,二次控制回路中预留自控系统及火灾报警系统控制接点。当自控系统检测到某通风区间温度过高,或湿度过高时,自动启动该通风区间内排风机,强制换气,保障综合管廊内设施和工作人员的安全;发生火灾时,为形成“闷烧”,火灾报警系统关闭火灾区域对应排风机和风阀,具有高于手动及自控系统的控制权限。

3.排水系统

在综合管廊每个集水坑处设置两台排水泵,正常工况下一用一备,给水管放空时两用。二次回路接入液位开关信号,自动控制排水泵运行,并且通过远程IO站上传排水泵监控信号及液位开关信号。

•供配电系统接线型式

图三为西宁综合管廊供电网络示意图,综合管廊每处供电点由两路互为热备用的10kV电源供电。低压配电系统共分为三级,第一级为供电点低配柜,为本供电点供电范围内所有用电设备供电。第二级为各防火分区区段动力箱,为该防火分区内所有用电设备供电。第三级为风机、水泵、照明灯具等终端负荷。

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图三 综合管廊供电网络示意图


如图三所示,根据用电负荷要求,风机、水泵负载自区段动力箱馈出两路电源至末端设备控制箱自切。检修电源、基本照明由于是三级负荷,仅一路电源供电即可。图4为管廊配电干线示意图。供电点至各区段动力箱采用树干式供电的配线方式;在每个供电单元,区段动力箱至风机、水泵控制箱,检修电源箱等采用放射式和链式供电相结合的配线方式。                                             

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图四  西宁综合管廊配电干线示意图


区段动力箱设置在防火分区一侧的防火墙上,从为节约线缆成本的角度,按照优先靠近供电点,其次靠近负荷(风机、水泵)的原则进行设置。

采用以上供配电接线型式,可实现电气系统图的标准化。

1.各供电点低压配电柜系统图的标准化

根据综合管廊所需供电舱数,调整馈出至区段动力箱出线回路的数量。同时计算出各回路所带负荷的实际功率,并相应调整配电柜内电气元器件的选型。

2.各配电单元区段动力箱系统图的标准化

根据不同配电单元内实际设备用电情况确定区段动力箱各回路负荷功率,并相应调整元器件的选型。

综合管廊供配电系统整体一致后,图纸表达采用标准系统图结合表格的方法,可清晰地表达各配电柜、区段动力箱回路所带负荷情况,减少施工图纸的数量。

•供配电系统的可扩展性 

由于综合管廊结合道路实施,在某些情况下,一条很长的综合管廊可分几段建设,往往这几段也分为不同标段,由不同施工单位来建设完成。两段管廊相接部分作为一个防火分区,应为一个配电单元,见图5。如果相接的两段管廊各自单独配电,该配电单元内会设置两个区段动力箱,造成电气设备的浪费,于经济角度不合理。采用文中的配电方案,由于区段动力箱已预留了该供电单元内所有设备的接入条件,可在A段综合管廊末端配电单元设置区段动力箱,并完成该配电单元内A段范围内设备的接线。当B段综合管廊土建完工后, 再将B段综合管廊范围内的用电设备接入该区段动力箱。当然,如基于施工标段清晰明确的角度考虑,配电单元内设置两处区段动力箱,各标段单独施工,互不牵扯,也是一种可行的实际操作方案。                                         

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图五  综合管廊端头连接示意图


从系统角度,文中的综合管廊供配电系统设计自身已具备可扩展性,在综合管廊分路段、同一路段又分标段实施等场合,能满足实际需求。

来源:管廊建设

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