[分享]特殊区域里的地下综合管廊设计方案汇总

发表于2018-09-27    1236人浏览    1人跟帖    总热度:227  

污水处理厂地下管廊设计规定

1、管廊的作用及设置管廊的意义管廊是位于污水处理厂的地下构筑物,在大型污水处理厂内应设置地下综合管廊

管廊的作用是把埋设在地下的各种压力管线综合在一起,以减少管道交叉处理的麻烦;而且可以避免管道迂回曲折,有利于管线布置,减少占地,并对日后的维修管理也十分方便。

随着经济的高速发展,越来越多的污水处理厂都开始设置地下管廊,人们也逐渐认识到管廊设置所带来的方便。目前,国外一些中小型污水处理厂也采用了管廊。

现就高碑店污水处理厂综合管廊的设计问题综述如下。

2、管廊平面布置、断面的确定及节点设计平面布置由于在大型污水处理厂中为了尽可能地压缩占地,处理构筑物型式大部分采用方形池子。

因此,综合管廊可利用各处理构筑物的间隙,紧靠池壁布置,也可设在输、配水(泥)渠道下面,即节省占地,又利用空间;施工时还可与构筑物、建筑物同时开槽施工,不增加开槽土方量。

2.2 断面尺寸的确定在确定管廊断面尺寸时,首先应确定设置在此段管廊内管线的种类、数量,然后根据管线种类(水管、泥管或电缆)、管径大小、管线坡度要求、管理便利等因素来布置。原则上应尽可能地把同性质的管线布置在一侧,电缆、控制、通讯线路布置在另一侧;当管线种类多,不能满足上述要求时则尽可能把电缆、控制、通讯线路设在上侧;横穿管廊的管线应尽量走高处,以不妨碍通行为准;管线之间的上下间距及左右间距应满足工艺要求;当断面应一些因素限制不可能加大而管线又太多布置不开时,还可将小口径管线并列布置,中间留出一定的人行通道宽度。

确定管廊通行宽度时,需考虑维修管理时便于通行,局部地段受条件限制可适当压缩,但应满足人能通行。一般高度应不小于1.8m,有条件处可做到2.0-2.5m.中间人行通道宽度应不小于1.0-1.5米。根据高碑店污水处理厂管线种类繁多以及电缆敷设的要求,一般管廊宽度在2.0-3.0m,最宽处为5m.

2.3 节点设计管廊会合、转弯处称为管廊节点。节点的形式亦分为十字型、丁字型及转折型等。管廊内的管线亦在节点处出现交叉。当交叉管线发生矛盾时,一旦现有交叉口不能容纳通向各方向管线,可适当加以调整,以便于布置管线。具体办法有:

① 如果交叉管廊断面高度不一样,可将较矮管廊在交叉口前后5米左右范围内的高度加高到与高管廊一致。

② 如果交叉管廊高程不一样,可将低高程管廊断面加高到与高程较高管廊顶平。

③ 加宽节点断面。

3、管廊内管线的种类及选择

3.1 管线的种类污水处理厂内有管线二、三十种,管径也大小不等,从φ50mm到近φ2000mm直径,依据工艺管线的介质不同、压力不等,选择管线布置在管廊中,应注意避免把输送有害气(液)体的管线设在管廊内。

高碑店污水处理厂管廊内布置了以下几种管线:

① 上水管② 中水管③ 混合污泥管④ 剩余污泥管⑤ 电缆(电力、通讯、照明、控制、广告电缆等)⑥ 氯气管⑦ 采样管4、管廊排水由于管廊内布置了众多管线,使用或维修中难免会有跑、冒、滴、漏,因而不能忽视管廊排水。为了便于尽快将积水排除,在管廊内设置单侧排水边沟,积水经排水边沟排至管廊外的排水管中。排水边沟的设计应同管廊设计联系起来。

当管廊有纵向坡度时:使排水边沟与管廊坡向一致,于管廊最低点的排水边沟处设集水坑,将排水边沟内的水排出管廊,接人管廊排水管中。

当管廊纵向没有坡度即为平坡时:在管廊外靠排水边沟一侧,平行于管廊设一条管廊排水管,管廊排水管为重力流管,设计同污水管。于管廊排水边沟上,在管廊排水边沟与管廊排水管检查井平行处设积水坑,从积水坑至检查井设排水管以排掉管廊积水。积水坑间距与检查井一致,在两个积水坑之间的排水边沟中间设高点,坡向积水坑。

管廊横断面也应设有坡度,一般为2%左右,以把步道一侧的积水引向另一侧的单侧排水边沟;另外,管廊内因经常有积水存在,除需设置管廊排水系统外,还应加设人行步道,以防止因积水而影响通行。为此,可采用п形钢筋混凝土预制板块铺砌步道。

4、管廊附属设施

4.1 通风装置因管廊位于地下,空气流通不畅。加上管廊内有些管线(如泥管)可能会有些泄漏,臭味在管廊中不易散去,因而必须设置通风装置以达到换气的目的;管廊内如有散热的管道(如空气管),也需设通风装置以达到散热的作用。

①通风方式:采用屋顶风机,并在两个抽风机之间设进气孔进气。

②通风机的风量确定:按换气量计算:以每小时换气五次计,求出风量……按散热量计算:以设备或管道散热量,求出风量。

取两个计算结果的较大值。

③通风机之间的间距:100米左右。

设计中应注意的几个问题:

①管廊断面风速以0.5m/s左右为好,最大不超过1m/s.

②可利用管廊出入口作为进风孔。

③进风孔应尽量设在能够形成空气对流的位置。

④布置通风机、进风孔时,应注意它们与地面建筑物、构筑物、道路之间的关系,使之与周围协调。

4.2 管廊出入口出入口均匀分布,间距100-200米左右。

为防止下雨时雨水流入管廊,同时从管理方便的角度出发,在人口处盖房屋,设大门并加锁。由于管廊还与建筑物相通,可把建筑物的进出口作为管廊的进出口。

4.3 吊物孔当某些设备尺寸较大,不能从管廊出入口进入管廊,同时为便于施工时设备、管线的安装及维修时对其进行更换,应设置吊物孔。吊物孔应尽量靠近设备及大管径管线安放处,尺寸以满足设备最大件或最大(长)管道的进出为好;吊物孔数量可视具体情况确定。吊物孔不需使用时,加上采光罩,以作采光之用。

5、其他

(1)泄空管及建筑物的污水管均应接入厂区污水管;地下或地下泵房的排水管可接人管廊排水管。

(2)确定管廊高度时,能满足管线安排及行人通行即可。高度不易太大。管廊在地下所占纵向高度太大将影响管廊外其他管线的通行。

(3)管廊有坡度时,其坡向应与厂区地势、道路坡向一致。

(4)穿行管廊的管线在穿墙处应做柔性处理。

(5)设在管廊内的管线(如空气管)若散发热量,需作隔热处理。

(6)管廊内的所有管线及设备应根据其不同功能按规定的色标标上不同颜色,以便于工作人员维护管理时识别。

(7)因管廊内比较潮湿,当选择设备仪表时,需考虑防潮。

① 有些仪表带自动加热功能,当管廊内湿度太大时,可以起防潮作用。

② 设备或仪表加外罩,在罩内设加热系统,也可以防潮。

③ 在安放设备或仪表的管廊段的进气孔处,设干燥剂,使进入管廊的空气得以干燥。

园区类管廊设计要点

2、综合管廊设计方案

2.1管廊位置选择

根据三期工程规划设计方案,三期工程内规划建设一条南北向的十七号路主干道,道路红线宽20 m,机动车道宽10 m;四号路、五号路两条东西向支路,道路红线宽度10 m,道路红线与地块用地红线重合。一纵两横道路把三期校区划分为8个地块,主要的市政管线接口均在十七号路东西两侧,市政管线主管主要布置在十七号路道路红线内。三期工程建设先启动建设十七号路道路以及道路下市政管线的干管,预留各分支管线接口,为避免对各地块建设的影响,主干管的敷设路由全部在十七号路机动车道宽10 cm内解决。因此,综合管廊优先考虑布置在十七号路机动车道下。

2.2管廊埋深

综合管廊覆土需考虑管廊外的雨水、污水分支穿越道路的高程,根据北京地区冻土要求,雨污水管线管顶覆土不应小于800 mm,分支管线最大管径暂按DN300考虑,分支管线坡度按5‰考虑;同时考虑管廊顶板与雨污分支管线之间需有500~800 mm的净距,因此管廊顶板外高程与道路面层之间覆土至少应预留2 000 mm。

综合管廊上方十七号路按市政道路要求进行设计,道路的基层以及面层至少需要700 mm的覆土高度,在道路施工过程中,管廊顶板外覆土必须回填压实后才能进行道路结构施工,压实度不应小于95%,为保证回填的压实度以及管廊顶板结构安全,管廊顶板与道路垫层之间覆土考虑按500 mm设计。综合管廊断面设计除了热力管线分支跨越电力舱以及电力分支管线跨越热力舱局部高出1 500 mm外,其他部分管廊断面为矩形断面。因此,综合管廊顶板外高程与道路面层之间覆土至少应预留2 700 mm。

综合考虑雨水、污水分支管线、道路与管廊顶板之间的最小覆土要求,综合管廊顶板与道路面层之间覆土至少应预留2700 mm。综合管廊断面及跨越设计分别见图1~图3。


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2.3综合管廊宽度

综合管廊宽度设计必须综合考虑管廊内管线布置要求、人防通道面积要求、机动车道宽度等因素影响,通过综合分析确定合理的管廊宽度。综合管廊布置在机动车道下,机动车道宽度为10 m,为了不影响人行道上的绿化、路灯等布置,综合管廊宽度不能大于10 m。

综合管廊分为热力舱和电力舱两部分,其中电力舱内布置电力管线与电信管线,电力线缆与弱电线缆分别布置在不同的墙上,防止电力线缆产生的磁场干扰弱电信号;热力舱内布置DN350一次水热力管线2根,DN350二次水热力管线2根,DN150中水管线1根,DN150消防给水管线1根,其中热力管道布置在上层,中水管线、消防给水管线布置在热力管道支架下方,热力管道中间适当预留检修空间,综合管廊宽度为7.3 m,其中热力舱宽为3.8 m,净宽3.325 m,电力舱宽3.5 m,净宽3.025 m。综合管廊断面见图1。

综合管廊作为人防通道的一部分,综合管廊宽度在满足管道布置、安装、检修空间的同时,需同时满足人防通道的建筑使用面积要求。人防通道批复建筑面积9 500 m2,其中综合管廊建设8 015.37 m2,人防分支通道为1 484.63 m2,综合管廊建设长度为897.3 m。经过综合计算综合管廊建筑面积、各分支位置通道建筑面积,综合管廊宽度设为7.3 m,可以满足人防通道的要求。

2.4管廊高度

从管道布置、施工安装、检修、人员通行的角度考虑,半通行管廊高度1.2 m就可以,通行管廊高度不低于1.8 m就满足,本项目综合管廊高度除了满足正常的通行管沟的要求外,还必须考虑人防通道的通行高度要求,根据人防的相关规范要求,人防通道通行净高不应低于2.2 m。

综合管廊在设计时,将2.2 m以下净空作为人防通道使用,管廊上部作为管道以及附属设施的布置空间,在考虑各种管道的施工安装、检修维护以及附属通风管道、排水管道等附属设施安装空间的相应要求后,综合管廊净高最后确定为3.8 m。从以往不同类型的综合管廊项目来看,如此之高的综合管廊较少见。

2.5管廊分支出口设计

综合管廊分为热力舱与电力舱,热力舱内与电力舱内管线均需从综合管廊出来接至各地块。为避免电力舱内的电力、弱电线缆与热力舱内的热力、中水、消防水管线的相互交叉影响,分支管线出口均设为上出口。在每一处热力分支或电力分支处,热力舱或电力舱局部升起1.5 m,这样热力或电力分支管线就可以跨越电力舱或热力舱,这样水、电这两种类型的管线就不会在管廊内交叉,产生不必要的安全隐患,同时也可以避免管廊净高加大。具体的分支断面设计见图2、图3。

2.6安装口设计

安装口指用于将各种管线和设备吊入综合管廊内而开设的洞口,一般采用上下开口长度相等的直立式洞口,安装口开口长度能够满足最长管线水平投入管廊的吊装要求,开口宽度满足最大外形尺寸设备吊装宽度要求。综合管廊内最长管道为6 m,最大外形设备为1 000 mm×300 mm的通风管道和400 mm×800 mm的电力配电柜,综合考虑安装口与综合管廊接口处设计,安装口按7 000 mm×900 mm设计,能够满足综合管廊土建施工完成后其他管道以及设备的安装使用要求。安装口断面设计见图4。

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2.7通风口设计

综合管廊按照每200 m长度设置一个防火分区,在每个防火区间设置机械通风系统并兼作排烟系统,综合管廊内设置风机房,布置风机设备,地上设置通风口。地上通风口净尺寸满足通风设备进出的最小允许限界要求,通风口高出室外设计地面1.35 m,并设置防雨百叶窗,综合管廊内应急出口与通风口结合设计,通风口内设爬梯供人员紧急逃生用。通风口断面设计见图5。

2.8其他辅助设计

综合管廊内除了设计正常的电力照明、应急照明、污水排水、消防系统外,还根据人防要求设置了一氧化碳气体监测系统,保证在使用过程中减少安全隐患。综合管廊内热力仓与电力舱之间设置甲级防火门隔开,避免两仓之间发生火灾时相互影响,同时在热力仓内设计应急逃生口,发生火灾危险时可以通过应急逃生口迅速脱离危险。综合管廊与各单体建筑的分支通道之间设人防密闭门进行隔断,解决人防通道调法等级与各单体人防设防等级不一致的问题。

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2.9存在的遗憾

综合管廊连接三期工程的所有地块,并且廊内有人防分支通道与各建筑单体地下人防连接,一旦整个三期工程建设完成,综合管廊具备条件开放作为平时的人行通道使用,学生通过综合管廊往返于南北校区以及穿梭于各教室、学生公寓、食堂等场所,解决校区十七号路内人流、车流混行的交通状况。但是由于综合管廊的中部有一条现状的市政道路即良乡东路,综合管廊不可以断路施工,造成综合管廊被分为南北两段,不能连通在一起,也就不能作为人行通道供学生平时往返南北校区使用,无法进一步提升利用率,闲置时间比较长,投资收益比较低。

为解决学生往返南北校区的通行,从交通安全以及交通便捷的角度出发,需在三期校区重新规划建设一座人行天桥,需额外增加一部分建设投资,造成一定程度的投资浪费。

山地城市综合管廊建设方案

摘要

以吉首市高铁片区金坪路综合管廊设计为例,介绍了入廊管线种类、跨河段管廊处理方案、管廊分支引出方式、交叉口形式、管廊施工工艺、支吊架和管廊锚固连接方式等设计要点,以期为综合管廊在我国山地城市推广建设提供参考。

1工程概况

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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

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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。

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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。

2.3相关节点处理方案

2.3.1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。

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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。

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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。

2.3.2管廊分支引出方式

2.3.2.1分支引出原则

经同业主及相关市政管线单位充分沟通后确定本次设计支管引出原则。给水管:每隔≤120 m的距离,设置DN150市政消火栓引出管,每隔≤300 m的距离,设置DN300给水支管;再生水管:每隔200 m左右的距离,预留再生水支管;电力、通信管线:每隔200 m左右的距离,引出电力、通信支管。

2.3.2.2分支引出方式

对于管廊分支引出,目前通常有支廊引出和管线直埋引出两种方式。

支廊引出:支廊与主廊形成立体十字交叉口。为满足支廊和直埋排水管道交叉问题,支廊道一般位于下层,主廊道位于上层。支廊需同步考虑通风问题,一般在支廊的端头设置自然进风口。

管线直埋引出:管廊分支引出口处局部加宽、加高,管线从管廊双侧侧墙出廊,与预埋的过路套管衔接,并接至各类管线预留支井内,供道路两侧地块需求。

两种方式特点见表2。管线直埋引出方式在不更换、不增加套管的情况下,无需开挖路面,埋设深度较小,具有石方开挖量小、工程投资少、施工周期短的优点。在多次征求业主及专家意见后,本工程采取管线直埋的方式分支引出。需要注意的是,分支引出管线规模需预留充分,避免日后翻挖道路;分支引出管线定位及标识应清晰明确,以避免误挖。

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 2.3.3交叉口形式

综合管廊交叉口的设置主要需要考虑两条道路综合管廊交叉的问题,包括管廊和管廊交叉的结构形式以及管线与管线交叉的交汇方式。

交叉口形式、大小、高度由相交管廊内管线数量、尺寸、交互方式决定。一般遵循以下规则:①节点处市政管线多做上跨下穿处理,并保证管线敷设安装及人员维护操作空间;②规模较大的管廊优先考虑直接通行;③不同形式的舱室之间不联通,并设置夹层,夹层设置应保证不同舱室各防火分区的完整性。

十字交叉口平面交叉方式如图6所示。交叉口采用加宽加高断面的方式为管线提供通道。管线通过分层敷设的方式来满足管线交错、跨越的安装要求。所有缆线在节点顶板下敷设,给水管线采用倒虹形式敷设于节点地面以下管道夹层内。交叉口处下层管廊最低点应设置集水坑。

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十字交叉口立体交叉方式如图7所示。上层管廊采用直线形式,下层管廊采用倒虹形式下穿直线管廊。管廊交叉处通过爬梯及自动液压井盖相连,以便于维护人员上下穿越。相交处管廊板面根据需要预留孔洞,满足管道上下穿越、连接的要求。交叉口处下层管廊最低点须设置集水坑。

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两种交叉方式对比见表3。

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为便于管线交叉处理及防火分区独立,综合管廊交叉口采用上下双层的立体交叉结构,上下层管线通过连通孔沟通。连通孔采用耐火极限达3 h以上的防火材料严密封堵。上下层管廊设置1 m×1 m人孔。人孔上覆耐火极限3 h的中间层防火盖板。

2.4施工工艺选择

综合管廊主体一般采用现浇施工或预制成品拼装施工,其特点见表4。现浇施工造价较低,但因基坑支护时间长,在施工过程中存在一定的安全隐患。预制成品拼装施工造价稍高,但施工工期较短,对现状道路影响小,成品质量有保证,接头和墙体防水性能好,内壁光滑。金坪路建设时间节点紧迫,综合考虑工程施工周期、基坑支护安全、管廊防水性能等影响因素,综合管廊标准段优先选用预制结构拼装施工。节点部分由于尺寸多样,从节省模具造价出发,采用现浇施工。

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2.5支吊架和管廊锚固连接方式

综合管廊支吊架和管廊锚固连接方式一般有两类,一类为管廊结构施工完成后以锚栓形式连接;另一类为管廊结构施工完成前预埋连接件。预埋件有板式预埋、预埋螺套和预埋槽道等形式。

早期综合管廊支架一般是在管廊结构施工完成后,打锚栓连接。会带来如下问题:钻孔破坏混凝土结构,损害混凝土配筋,影响结构安全;管廊埋在地下,钻孔可能导致其地下水渗透、裂纹、漏水;钻孔安装时效率低下,经常发生孔位偏差,施工质量无法保证;钻孔使廊内粉尘量过大,不利于工人施工安全。而预埋连接件可避免后打螺栓连接方式带来的问题。

管廊内管道规模按远期规划预留,为方便后期管道安装,本次设计采用预埋槽道的形式,如图8,后期安装可灵活调节管道支架间距位置。

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3小结

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结合本工程案例,对山地城市综合管廊相关设计问题进行如下总结:

(1)关于排水和燃气管道是否入廊,应因地制宜,结合工程实际确定,不可不加分析,一味机械入廊。

(2)山地城市综合管廊遇到河道及深沟,相对高差较大时,可采用直埋方式随桥敷设,以降低工程难度及造价。

(3)管廊分支引出选择直埋套管的形式,在山地多石方的城市有施工周期短的优势,但直埋套管应预留充足并标识清晰。

(4)管廊立体交叉相比平面交叉具有管线交叉处理简单,相交管廊防火分区独立的优势。

(5)国家正大力推行节能减排,预制装配化技术是我国建筑业转型升级的一个契机。建议推广综合管廊预制拼装技术,改善生产生活条件,提高施工效率和实体工程质量,消除安全隐患,实现市政工程建设标准化。

(6)建议大力推广可调节成品支吊架,方便后期管道安装。

核电站地下综合管廊设计方案

1 概述 

AP1000核电站主厂房和核电厂配套设施(BOP厂房)之间由于系统和功能的设计接口,需要布置大量的给排水、工艺管线和电缆。为减少施工和维修过程中对厂区反复开挖和回填,通常采用地下综合管廊形式。三门核电一期工程综合管廊围绕主厂房封闭布置,与BOP厂房之间设置支线管廊,综合管廊总平面布置如图1所示。除设计两个主要人员出入口外,综合管廊每70m还设置一个人员逃生口,用于火灾或管道大破口情况下人员的疏散,以及消防人员的救援进出。为满足综合管廊内管道和桥架的安装需求,设置吊装孔用于管道、桥架等施工材料和施工设备的引入。 

综合管廊内主要布置有厂用水管道、生产水、生活水、消防水、除盐水、压缩空气等工艺管线以及在最上方电缆桥架中的中低压电缆、控制电缆和仪表电缆,中部留设人员巡检和通行空间。

二、 大件设备运输与吊装区域综合管廊设计 

三门核电一期工程综合管廊结构设计荷载,除覆土荷载外,大部分区域考虑路面或地面均布荷载20kN/m2和汽车-20级荷载(不同时作用)。因AP1000三代核电采用模块化和开顶平行施工法,在车间、现场预制拼装的大型模块和设备将通过起重设备吊装至核岛厂房内,仅核岛厂房就有20多个超过100吨的设备或模块。为满足大件设备和模块吊装的需求,在靠近核岛厂房一侧设计有吊装场地,且部分吊装场地区域位于综合管廊上方。

AP1000核岛大件设备和模块吊装一般先通过液压平板拖车经厂区的重型道路将其运输至综合管廊外侧的起吊点,再由位于吊装场地“T形”台的大型起重设备吊至厂房的最终安装位置。因为大件设备和模块运输和吊装荷载不会直接作用在综合管廊上方路面,所以与吊装场地交叉段综合管廊设计时主要考虑路面大型起重设备空载行走荷载,即考虑起重设备从综合管廊外侧检修场地行走至吊装场地时的路面荷载。考虑到后续机组的建设,三门核电自主采购了LTL2600B型履带式吊车用于大件设备和模块的吊装。吊装场地区域综合管廊设计时考虑结构加固,路面荷载值取履带式吊车空载行走荷载(约290kN/m2),加固范围与吊装场地尺寸保持一致。 

经计算,三门核电一期工程常规岛大件设备运输、吊装作业时,设备运输通行区域地面均布荷载将达到60.8kN/m2,超过综合管廊结构设计的地面允许均布荷载值(20kN/m2)。现场最初计划采用扣件式钢管脚手架对综合管廊进行加固,但在实施过程中发现该加固方案在狭窄的管廊内部实施较困难,同时还会影响综合管廊内电缆桥架、管道的施工。因综合管廊内与倒送电相关电缆施工进度不能延误以及后期运行阶段大修时也会有常规岛大件设备运输和吊装需求,三门核电一期工程对于已经完成施工且需要加固的综合管廊区域采用增设立柱和梁板结构的加固方案。该方案需要重新对加固区域管廊两侧开挖,并对下部回填土进行处理以满足地基承载力要求。为避免上述施工问题,可在设计时综合考虑上部大件设备运输路径与吊装荷载,通过局部增大结构尺寸和配筋方式对综合管廊结构进行加固,大件设备运输与吊装时不需再做处理,同时也能避免影响综合管廊内管线和电缆桥架的施工。AP1000核电站综合管廊加固段的选择和结构顶板上部荷载的确定主要综合考虑下面两个方面:

(1)核岛厂房一侧设计有大件设备吊装场地,设备吊装通常在综合管廊外侧起吊,因此综合管廊交叉段加固主要考虑大吊车空载行走荷载,加固范围与吊装场地相匹配;

(2)汽机房一侧吊装的大件设备较多,且吊装位置也不相同。在综合管廊设计开始前,需要结合汽机房侧主要大件设备的重量、外形尺寸、运输平板车的尺寸和转弯半径以及设备吊装方案确定大件设备运输和吊车行走路线,尽可能减少与综合管廊的交叉,避免设置过多的加固段。综合管廊加固段荷载主要考虑吊车行走、平板车运输设备总重量以及设备吊装临时措施对综合管廊的荷载,加固段长度结合大件设备运输平板车尺寸和吊车尺寸来确定。根据三门核电一期工程的经验,地下综合管廊加固段设计需考虑的大件设备主要有汽机房东侧吊装的除氧器水箱、除氧器,西侧吊装的凝汽器本体模块,南侧及西南侧吊装的发电机定子、汽水分离再热器、主变压器、发电机转子、低压缸转子。 

三、综合管廊与临近建、构筑物的接口设计 

3.1 与汽轮机厂房和循环水泵房接口设计 

综合管廊设计与厂房在结构上脱开,汽轮机厂房和循环水泵房地下室外墙上预留悬挑的管廊连接段,并增加布筋加固,综合管廊与厂房预留悬挑结构连接接口处设置变形缝和止水带。为避免管廊内水系统管道破裂时积水流入厂房地下室和减少厂房外墙结构较大尺寸的开洞,综合管廊与厂房之间可考虑空间上不直接相通,厂房外墙施工时预留套管,穿墙管道和电缆完成施工后对孔洞缝隙进行封堵。与厂房连接处的综合管廊节点设计如图5所示:    

3.2 与气体绝缘输电线路(GIL)沟道交叉段设计 

主变与GIS设备厂房之间若采用GIL沟道敷设方式,则沟道在平面布置上将与主厂房四周封闭的综合管廊存在交叉,因此在综合管廊设计时,需根据GIL沟道的平面布置与标高资料,调整交叉段的综合管廊顶板标高。非基岩区域的沟道一般会进行地基处理以避免GIL母线出现不均匀沉降,所以在交叉段综合管廊的顶板可设计与GIL沟道底板共用,综合管廊顶板结构预留GIL沟道插筋。GIL沟道处的综合管廊节点设计如图6所示,除上述主要的设计接口外,综合管廊设计还需要考虑厂区其他工艺管道、实物保护电缆沟和围栏基础、循环水管道和重型道路的布置,合理确定综合管廊的平面和竖向布置,并为后续机组的综合管廊预留接口。 

四、综合管廊排水和消防设计 

AP1000核电厂综合管廊内安装有大量水系统的管道,包括厂用水系统的管道(DN750mm)、生产水、生活水、消防水和除盐水等。这些水系统管道在运行过程中通常难以避免出现泄漏问题,因此在管廊底部应设置排水找坡层,将泄漏水排至集水井中。为避免出现管道破裂、泄漏导致管廊被淹的情况,可考虑设置集水坑液位报警设施,在管道破裂情况下可发出报警信号提醒运行人员现场确认,并及时启动潜水泵将积水排出至附近的雨水井中。综合管廊上方两侧布置有大量电缆托架和电缆,防火设计需要考虑电缆可能出现的火灾危险。管廊直线段应采用物性条件符合要求的电缆,并设置火灾报警设施;交叉口电缆桥架因层数增加,火灾危险相应增大,因此不同层电缆桥架之间需添加实体隔离或桥架包覆物,降低下层火焰传播至上层桥架电缆的可能性,同时设置自动报警设施。在直线段和交叉口之间还需要增加防火封堵,避免火灾蔓延。若AP1000核电同一机组的厂用水泵控制电缆均通过综合管廊桥架敷设至泵房,而综合管廊内发生火灾可能会使互为冗余的两列厂用水系统失效,进而引起设备冷却水丧失,最终导致电厂停堆。为解决该问题,可考虑采用综合管廊内设置纵向防火墙隔离的方案,使两个厂用水序列分割开来,但管廊的宽度需要相应增加,同时在交叉口处电缆桥架超过规范要求的还需增加喷淋设施。若厂区平面布置的限制无法保证设置防火隔墙所需的管廊宽度,也可考虑将其中一个序列的电缆移出管廊采用直埋敷设方式,并对该序列的厂用水管道进行包裹。 

五、总结

综合管廊能够使厂区工艺管道和电缆进行统一规划和布置,避免厂区重复开挖和管线布置混乱的问题,同时便于对管廊内的设备定期维护和检修。在AP1000核电站地下综合管廊设计时需要综合考虑厂房的布置、模块化施工特点、厂区其他沟道和管廊内部管道、电缆敷设要求等多方面的因素,才能最终确定合理的布置和结构设计。总结三门核电一期工程地下综合管廊设计和建造过程中的经验,希望能为其他电厂综合管廊在加固段设计、节点设计以及排水和消防设计方面提供参考。 

古城区

1  工程概况

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1.1工程背景

聊城古城区是聊城市作为历史文化的核心体现区,始建于北宋时期,呈正方形,东西、南北总长均为1 km,平面结构严谨、规整。以建于明朝初年、木质结构的光岳楼为中心,形成了东、西、南、北方向贯通的大“十”字形的4条大街,并由此4条大街将古城分成4个片区;每个片区又以 小“十”字形次级街道为界,再次划分为4个组团。这大“十”字形的4条大街和4个片区的小“十”字次级街道,使整个古城呈现为“十”字叠加“井”字的垂直交叉、棋盘式方格状的道路骨架。4条大街规划的道路红线宽度为18 m,次级街道的道路红线宽度仅有7 m。在保护与改造提升时,各种市政公用管线如采用传统的直埋敷设方式,地下空间条件是无法满足的。当时,出于必须保护古城历史文化和尊重古城地上空间的愿望,决定探索和研究实施可容纳各种管线的地下综合空间。

1.2工程简要

按照《聊城市古城区基础设施规划》,在大“十”字形的4大街和“井”字形的次级街道的地下,规划、设计建设了现代化、集约化的综合管廊。管廊总长度为6.3 km,内部敷设给水、热力及通信等3种管线,同时预留了热水及再生水管线的安装条件。总体设计3种断面形式:一是普通综合管廊,总长度约为4 970 m;二是与人防通道合建的复合综合管廊,总长度为560 m;三是可兼具敷设管线、人防通道及观光旅游3种功能的多功能综合管廊,总长度为770 m。综合管廊位置示意见图1。

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图1综合管廊位置示意

2  设计理念及总体设计

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本工程设计始于2009年1月,当时尚无可依据的国家及行业标准规范,只能参考相关的规定要求。该综合管廊的规划设计是古城区保护与改造的关键,街道现状繁复多样,场地局促,而规划标准较高,涉及的协调因素十分复杂。在综合管廊的设计过程中,多方多次征求了规划、消防、人防及各管线单位和相关主管部门的意见,在尽可能减少投资的情况下,创造性地解决了大量的技术难题:如与历史文化保护的关系、管廊类型及断面设计、敷设管线布置、人防工程设计、旅游观光人员进出通道、管线进出管沟的条件设施、与地上总体规划和建(构)筑物及绿化设施等的配合、与沟外管线的协调处理、施工过程中的降水支护等等。

2.1与历史文化的辩证关系

对古城区的保护性改造提升,是传统文化肌理的延续与现代生活品质的改善之间的辩证统一。历史文化保护的主要任务是传承与还原古城区的传统风貌与历史遗存,综合管廊的建设是完善市政基础设施和满足居民生活需求。传承与创新并不对立,而是相互协调和包容的。二者的关系主要体现在2个方面。

2.1.1理念的融合

倡导“宜居城市”的理念,古城区确定为以居住功能和文化展示为主,结合文化旅游、休闲旅游功能的综合发展模式。在物质层面,是保护古城区整体格局和文化遗存,强化历史风貌,以提升空间品质,特色鲜明的历史文化环境要素增加了古城区的吸引力;而在社会层面,则是改善古城区内居住生活环境,优化功能,提高生活品质,健全的市政设施为其中的居民提供较高的现代生活条件,综合管廊的建设是完善市政设施的重要方式。以人为本,“引进来,还要留得下”的人脉环境才能更好地激发历史文化名城的无限活力。

2.1.2形式的协调

古城区的整体景观视线范围内,应强化古朴典雅的传统风貌和建筑界面,弱化综合管廊及其他现代市政设施的元素符号,以保证改造还原总体风格。具体有以下3种手法:

(1)所有检查井、人孔、投料口甚至风井均作成隐秘式,不延伸出地面。施工完成后的井盖与路面的青条石铺装风格相统一,图2为通风口和人孔示意。

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(2)其中一部分综合管廊人员主要出入口与临街建筑相结合,直接设在室内。

(3)另一部分管廊人员主要出入口直接设在街边,但其建设风格与背景建筑形成巧妙的协调统一。

2.2管廊总体设计

古城四周被东昌湖所环绕而导致地下水位较高。由于历史发展的限制使得道路红线宽度较窄,且道路两旁历史建筑遗迹以及古树较多,在道路两侧直埋敷设有雨水管、污水管、燃气管以及缆线管廊。为还原历史风貌,路面为青条石铺装。基于诸多设计条件,与有关方面多次对接,经技术经济的综合论证,确定管廊总体设计如下。

2.2.1管廊布局

考虑施工所涉及到的地下空间限制性利用等因素,本综合管廊断面形式设计为单舱矩形。将管廊设置于道路中间正下方,以满足道路两侧地块内建筑对公用管线的需求,也便于实现所有管廊在地下相互贯通的技术要求。四大街主要道路下为干支线混合管廊,次级街道路下为支线管廊。

2.2.2管廊断面

分析古城自然条件的限制和各种管线安全敷设与利用空间,确定普通综合管廊的断面净尺寸为2 m×2 m。与人防通道合建的复合综合管廊断面净尺寸为3 m×2.6 m,兼具旅游观光功能的多功能综合管廊断面净尺寸为4 m×2.6 m。

廊内一侧敷设给水管道及通信电缆,给水管在下,通信电缆在上;另一侧敷设热力管道,其上方预留热水及再生水管线安装条件;廊内中间考虑0.9 m的检修通道。

2.2.3廊顶覆土

为避免管廊施工开挖对古建筑及树木的影响,减少施工降水难度,缩短施工周期,节省造价,设计时要尽可能地提高廊顶高程。但道路结构和路下横穿管道等又必需留有必要的廊顶覆土空间。经综合论证,管廊顶覆土埋深为1.2 m。

本工程采用钢管桩支护的方式进行施工。虽成本较高,但有施工速度块、施工作业面较小、现场湿作业少、不需泥浆池、桩体尺寸小等多方面优势,对于该工程现状是比较适宜的方案,实际施工效果,反映良好。

2.2.4交叉处理

如前所述,综合管廊设置于道路中间下方,道路两侧还敷设有排水管、燃气管以及缆线管廊,各类口部又均设置在道路两侧的人行道内,这势必会形成口部与管廊之间的通道和其他管线(尤其排水管线)的交叉;另外,管廊的棋盘式网格状走向使得管廊之间产生了9处相交,管廊相交处与排水管、缆线管廊也不可避免多次交叉。为此,在综合管廊与外部雨、污水管道交叉时,将管廊或各种通道均下翻绕行排水管。以下对各类交叉处理进行详细介绍:

(1)通风口、人孔及投料口等口部与管廊之间的通道和其他管线交叉时,综合管廊向下折翻,既要确保通道净高(不小于1.5 m)的前提下保证通道顶在排水管以下(每一处都要结合排水管网施工图详细计算),又要避开通道在管廊开口处的管线遮挡以免局部管廊埋深和净高加大。为减小管廊局部下卧深度,以便减小施工难度、降低建设投资,各口部及通道均设在给水及电信线缆一侧。口部通道与管廊连接示意见图3。

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(2)管廊相交节点处的处理方式较为复杂,一方面管廊内两侧大部分管线要在此处对调,要考虑管线交叉安装转弯半径需要的空间,管廊断面的深度需相应增加;另一方面管廊相交处亦是道路交口处,也是各种排水管线交叉处。因此要对各类管线、管廊标高仔细核对,以免冲突。作为旧城改造项目,其中的建筑物各类需求已基本稳定,各类管线位置、走向及管径、标高等信息掌握也相对准确,计算数值及空间控制可以比较精准。9处交口标高值以及管线管径、走向均不相同,对其逐一分别计算。根据计算值进行廊局部加深。管廊相交示意见图4。

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图4管廊相交示意体

2.3管线设置

管线设置应满足16个街坊的各类市政系统供应需求。主要设计内容概括为以下3个方面。

2.3.1管线系统

为保证古城区供水要求,供水管道由北城门、西城门、东城门3个位置分别进入综合管廊,管径均为DN200,运行压力0.25 MPa,通过管廊形成环形供水管网。

热力管线规划为从古城区北城门和西城门各引入一路市政一次管网,直接敷设在4条大街的管廊内;在4个片区各建设1座热力站,经换热处理后的二次管网仍然要在管廊内敷设,再接至各组团内的取暖用户。

综合管廊内设计建设有联通、移动、电信、广电及古城区监控线路,满足了古城内商户及居民的多方面通讯需求。

管廊内同时预留再生水的安装位置。在管廊适合的位置预留了进出管线位置(套管)。

2.3.2管线对调布置

由于管廊内仅能容纳设计限定的管线,且支管只能从管线设置的“本侧”引出,而不能在管廊内的对侧引出。又因为管廊顶覆土仅为1.2 m,各类管线支线在管廊内本侧引出后,只能为本侧建筑服务,无法跨越到另侧。

为解决无法两侧“互跨”引出的问题,设计时将管廊内的管线进行巧妙设置:每个片区内的小“十”字次级道路下的管廊内管线设置均相对调,各类管道的相对位置形成“风车式”的安排布置,图5表示的是热力管道的敷设及引出位置示意图(箭头所示一侧),其他管线亦作对应设置。这样则可保证各类管线仅在本侧接出,而每个组团内的建筑也能满足各类管线的配给服务,实现每个组团内均有直接对应的管线接口,而不必折返、交叉或重叠。

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图5热力管道位置示意

各种管线在管廊相交处通过管廊局部下卧加深,在管廊上部顶下安装而实现位置的调换,见图4。

这样既实现了管廊断面小、覆土浅、投资低的目标,也较好地克服了古城区场地限制,解决了供应与需求的综合性矛盾。

2.3.3引出管线过路

如前所述,综合管廊均设在道路中间地下,管线出廊至街坊两侧建筑之间的管线均敷设在道路下方,对此段管线过路和敷设方式确定为:各管道做单独的过路钢套管(加强防腐处理),从管廊引至路边的检查井内,该套管较敷设的管线大两号,如图6。

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图6过路套管示意

主要是考虑作为旧城改造项目,其中的建筑物各类需求已基本确定,各类引出管线位置、走向及管径、标高等信息也相对准确,可以较精准的设计预埋各条过路套管。

2.4人防设计

在规划设计阶段,楼东大街供销社及楼南大街海源阁附近发现近代砖砌防空洞,按照人防相关要求,新建或改扩建市政建设不应减少人防设施的现有规模,经与聊城市人防办协商,确定将部分综合管廊与人防设施合建。又分为与人防通道合建的复合综合管廊和兼具旅游观光功能的多功能综合管廊两种情况,在设计过程中形成诸多技术创新,具体如下。

2.4.1结构设计

人防合建管廊外墙、顶板和地板均考虑人防荷载即按核6级设防设计,墙体进行加厚。人防通道与普通管廊连接处将防火墙设计为临空墙,防火门处临战封堵。

2.4.2人员出入口

与人防通道合建管廊段,增设人员出入口:在复合综合管廊的每个分区内,另设一个人防出入口,出入口与管廊之间的通道净尺寸为1.2 m×1.2 m。对于多功能管廊的每个分区,另设一个观光出入口,出入口与管廊之间的通道净尺寸为2.7 m×2.1 m。人员出入口建于临街建筑内或室外另建与临街建筑风格浑然一体,管廊与通道连接处设有防护密闭门门框,临战时安装防护密闭门;各人员出入通道均设有门槛(挡鼠板)。在人员出入口通道处,综合管廊需向下折翻,技术处理方法及要求同上。人防人员出入口通道示意见图7。

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图7人防人员出入口通道示意

2.4.3通风设计

普通管廊与人防合建复合综合管廊均为机械排风、自然进风;具有观光功能的多功能管廊利用双速风机机械排风兼排烟、自然进风。与通风道连通的与人防合建管廊的侧壁上加装防爆波活门。

2.4.4套管设计

各类管线过人防合建管廊侧壁处,均设计安装防护套管。供水、再生水及热力管道过人防通道外墙或临空墙时,其内侧加设防爆波阀门。

机场内

管廊施工没什么不同,消防系统要这样处理

某大型机场扩建工程中修建航站楼地下管廊及市政综合管廊工程,该工程分为一段南北线和两段东西线,南北线由南向北贯穿整个机场区,东西线分别在南北工作区各一段,整体呈“U”形。管廊总长5Km,管廊截面有单舱、两舱和三舱等形式,分仓设置的原因是将强电与弱电分开。宽度在3.2~11.9m之间,截面高度在4~6m之间,管廊顶覆土高度在3~8.5m之间。根据该工程的特点,结合目前国内外消防技术的发展情况,主要从被动防火和主动防火的角度开展了相关的研究,提出了相应的设计方案。

1 管廊防火分区及结构材料燃烧性能设计

该综合管廊根据飞行区、工作区和航站区使用以及安防等要求,分为十四个防火分区,防火分区间距从300m~900m不等,防火分区面积控制在2500m2左右。对于断面较小的管廊防火间距大,主要考虑风机的设置,排风口的布置、运营维护等综合因素进行防火分隔,防火分区之间设置防火墙、甲级防火门、阻火包等进行防火分隔。

2 自动灭火方式的选择

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电缆接头处火探管布置示意图

由于本工程强电与弱电分开,强电仓内所有电缆均为阻燃型,水、暖仓内无可燃物,从灭火方式上考虑,设计仅考虑强电仓内电缆接头处可能因为发热而产生火灾危险性,因此只在电缆接头部位设置气体灭火进行局部保护,工程中选择火探管灭火方式。

设计时在电缆接头处外包一圈薄壁不锈钢管,对局部进行相对密封处理,在密闭空间内设置火探管。当电缆接头处发生火灾时,距离火源上方经充压火探管的最薄弱处发生爆破,从而引发火探管装置启动并释放二氧化碳,实现达到自动控火、灭火的目的。当设备启动时,由于火探管内失压,终端压力止回阀自动将气体压力信号转换为干接点信号,与火灾报警系统进行联动。图2为火探管设置的示意图。

3 火灾报警系统

综合管廊内平时无人值守,一旦发生火灾,只有靠监控设施及时发现,因此,综合管廊内设置了火灾自动报警系统。对于强电仓,设置了缆式线型感温火灾探测系统,可以及时监测电缆的运行情况,避免电缆着火造成损失。对于其他仓室,则设置防潮型点式感烟探测器。

此外,综合管廊按中危险级设置手提式灭火器MF/ABC4,在直通地面的疏散出口处放置2具灭火器,其他区域每隔40m设置2具灭火器,单具最小配置灭火级别为2A。


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 发表于2018-09-27   |  只看该作者      

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地下综合管廊的设计方法

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