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地下雨水箱涵改造为综合管廊的工程设计案例
时间: 2018-6-12 来源: 给水排水 作者: 孙明亮等
      本文是地下雨水箱涵改造成综合管廊的实例,可提高地下设施的利用率节省资本,尤其是对于中小城市尤其重要。工程以淄博市博山区中心路在河治理改造为例,在河道改造的同时与综合管廊建设结合,实现雨、污分流和弱电缆线敷设,大大降低工程造价,使改造后的综合管廊作用得到充分发挥,同时保证行洪和管线的运行安全。

1 工程概况

      中心路现状地下雨水箱涵为羊栏河地下河,起点(进水口)位于中心路泰和花园小区对面自然水沟,终点(出水口)至孝妇河西岸,总长度为1.82 km,走向基本同中心路,其中约1.10 km位于行车道下。雨水箱涵大致分为砖石砌筑拱和钢筋混凝土盖板两种结构形式,断面尺寸为5 m×3 m。根据博山城区防洪工程规划,羊栏河防洪标准50年,排涝标准20年。

      现场调查发现,雨水箱涵结构基本良好,但部分段落存在桥台台身脱空、桥底铺砌冲毁、盖板板底露筋、桥身片石松动、河底淤泥沉积、雨污混流等问题。

      为确保道路交通和雨水箱涵结构安全,充分利用雨水箱涵空间,工程对雨水箱涵进行维修加固,并以河道改造为契机,实施雨污分流,增设弱电管线,将地下雨水箱涵改造为综合管廊。

2 设计思路

      首先对河道进行清淤疏浚,对地下雨水箱涵存在的墙体基础、铺砌冲毁严重以及河底淤积等各种病害问题进行维修加固处理,实施雨污分流,减少污水对河流污染。为保证地下雨水箱涵的泄水能力,减小因建设综合管廊压缩雨水箱涵断面尺寸,在地下雨水箱涵顶部采用600波纹钢管对弱电管线进行保护,建设缆线管廊。

      为避免开挖现有路面,降低交通影响,每隔一定距离在绿化带和人行道内设置弱电人孔、管廊逃生口、排风口,以方便后期管线维护,保证河道清淤、疏浚和维修时人员作业安全。

3 综合管廊设计

      在综合管廊工程建设中,除了考虑综合管廊的系统布局之外,最重要的技术问题是通过科学分析,确定综合管廊内容纳管线的种类和数量。根据《城市综合管廊工程技术规范》(GB 50838—2015),弱电线缆、电力电缆、燃气管道、给水管道、再生水管道、热力管道、排水管渠等市政公用管线可纳入综合管廊内。

      结合项目所在片区地下管线现状、各管线专项规划以及地下管线综合规划,通过现场调查、征求建设单位、产权单位等各方意见,对管线是否纳入综合管廊进行研究分析,确定综合管廊的断面布置。

3.1 入廊管线分析

      根据博山城区防洪工程专项规划,羊栏河防洪水位高度1.8 m,而雨水箱涵断面尺寸为5 m×3 m,可充分利用雨水箱涵剩余空间改造为综合管廊,同时满足雨水排放要求。

      目前中心路排水系统为雨污混流,污水以羊栏河地下雨水箱涵为泄水通道排入孝妇河,极易造成水体污染。按照博山区排水专项规划要求,以雨水箱涵维修改造为契机,对排水系统进行雨污分流。由于中心路位于博山城区,2013年已进行道路路面维修,且目前道路下直埋管线错综复杂,管位紧张。若采用直埋污水管道,将对路面进行开挖,影响周边居民出行,造成不良社会影响。中心路地势西高东低坡向孝妇河,坡度较大,地下雨水箱涵依道路坡度修建,能够满足重力流排水要求,将污水管道纳入雨水箱涵并不增加现状雨水箱涵的坡度,因此从使用功能和经济合理性上都适宜将污水管道纳入综合管廊。

      由于综合管廊以地下雨水箱涵为依托,雨季仍为泄洪通道,通风降温、防火防灾、散热防潮能力较差,若将电力、热力、燃气、给水纳入综合管廊,势必压缩泄洪通道断面,带来泄洪与管线运行安全隐患,克服诸多技术难题,增加工程投资造价。同时征求建设方及各管线单位意见,本次将管井间距大、维修操作相对简单、安全性高的弱电管线纳入综合管廊。

3.2 污水管道设计

      根据排水专项规划,设计污水管道主要用于收集道路两侧地块区域内污水。污水经管道收集后接入孝妇河西岸污水主管。

      现状污水支管与设计污水管道接入处需凿挖雨水箱涵墙身,两管道之间采用玻璃钢夹砂管和弯脖连接,管道安装完成后采用C40混凝土浇筑。

      设计污水管道采用Ⅱ级钢筋混凝土承插管,C25混凝土基础,管顶至箱涵底高度不小于0.5 m,污水管道敷设后采用C40混凝土浇筑,维持箱涵的整体结构稳定性。检查井采用1 m×1 m矩形混凝土检查井,C25钢筋混凝土井盖,井内刷环氧树脂漆2遍进行防腐。为方便检修养护,在靠近污水管道处采用C40片石混凝土砌筑B×H=1 m×0.5 m的检修道。

3.3 弱电缆线设计

      结合建设单位和各管线单位意见,共需4根10 cm×10 cm塑料格栅管。为保证地下雨水箱涵的泄洪能力,尽量减小因建设综合管廊压缩雨水箱涵断面尺寸,在雨水箱涵上部设计波纹钢套管对弱电管线进行保护。

3.3.1保护管结构本体设计

      保护管采用φ600波纹钢管结构,布置在地下雨水箱涵左侧上方,缆线管廊两端做封堵处理。

      波纹钢套管采用半圆板片拼装形式,为防止超出最高洪水位的河水渗入保护管内,主体外部板缝及螺栓拼接处采用泡沫密封垫做防水处理。

3.3.2穿线检查口设计

      由于地下雨水箱涵断面形式复杂多样,为方便后期电(光)缆管线敷设方便,在波纹钢套管的外侧,每隔30 m以及拐弯处设置1处穿线检查口。穿线口净尺寸为φ300。在法兰片与检查口盖连接处采用泡沫密封垫防水措施。

3.3.3弱电敷设

      弱电管线采用九孔格栅塑料管形式敷设,为便于后期穿线及管线归属单位的划分,在穿线检查口处格栅管做断开处理,断开长度50 cm。在断开处,各弱电管线单位作相应的标识。九孔格栅塑料管采用塑料扎带固定在波纹钢管内的长螺栓支撑上,见图1。



3.3.4检查口设计

      为方便后期维护管理,结合雨水箱涵断面形式,在绿化带和人行道上每隔一定距离设置检查口。检查口采用砖砌结构形式。为及时排除雨水箱涵结构渗漏水、检查口井盖处外来雨水等,在检查口底部设置φ100不锈钢管,并在不锈钢管上增设止回阀。检查口内有积水时,止回阀自动打开,积水排入河道内;雨季来临时,河水不进入检查口和缆线管廊内,见图2。



3.4 标准断面布置

      根据现状雨水箱涵断面形式和尺寸,考虑纳入综合管廊的管线种类与数量、管线敷设、维护操作空间、人员通行空间以及雨季行洪等主要因素,经研究分析,确定综合管廊管线横断面中各专业管线布置情况如图3所示。



4节点及附属设施设计

      雨水箱涵改造后的综合管廊须设置相应的节点和附属设施,以保证管廊运行维护期间及河道清淤、疏浚维修时的人员作业安全和便于操作。

4.1 人员出入口、逃生口及通风口

      为避免开挖现有路面,尽量降低交通影响,在绿化带和人行道内每隔一定距离设置弱电人孔和管廊逃生口。本次设计人员出入口与逃生口结合设置,逃生口兼具出入口功能。人员逃生口设计采用圆形,内径尺寸为1 m,综合管廊的人员逃生口处的检查井盖设计采用“五防”井盖。井盖设置内部使用时易于人力开启,且在外部使用时非专业人员难以开启的安全装置。

      本项目地下雨水箱涵仍须维持泄洪功能,故对雨水箱涵不做封闭处理。由于现状地下雨水箱涵断面尺寸复杂,在设计通风口时尽量选择在绿化带和人行道内的单孔雨水箱涵处。为保证后期河道清淤、疏浚和维修时的作业安全,在地下雨水箱涵每隔约500 m设置1座机械排风口。排风口外观设计和装饰采用绿色大理石,与绿化景观协调一致。

4.2 电气工程

4.2.1供电电源

      本工程用电负荷按二级负荷设计,设置2台箱式变压器,从节能角度考虑箱变设置在负荷中心点,2路独立的高压电源由当地供电部门负责提供。

4.2.2电力配电系统

      (1)低压配电系统采用220 V/380 V放射式与树干式相结合的方式,低压电源电缆自箱变引出,利用逃生孔进入管廊。

      (2)电缆利用喷塑铝合金桥架在管廊内部吊装敷设,桥架的吊装支架安装间距不大于2 m,支架采用膨胀螺栓固定在管廊顶部。

      (3)自消防风机电控箱至风机的电源线及控制线由厂家配套,并做好穿线管的预埋。

      (4)所有穿线管在施工完成后,做好防水、防火封堵;所有电缆接头、终端头均采用防水型,施工完成后做好防水措施。

      (5)10 kV高压电源回路由当地供电部门敷设实施。

4.2.3照明系统

      (1)本工程为利用既有排水雨水箱涵改造项目,夏季有行洪需求,综合考虑安全及成本等因素,不在洞内设置照明灯具。照明采用检修临时照明方式,仅在洞内需要检修时,安装临时照明设施,检修完毕后即撤出;电源引自洞外配电箱安全隔离变压器的24 V供电回路。

      (2)在地面每个逃生孔附近设置1座照明配电箱,该电源配电箱负责雨水箱涵清淤以及管廊维护时的临时照明用电。

      (3)临时照明灯具采用有资质企业的合格产品,并提供CCC认证标志及合格标志。

5 工程投资分析

      中心路地下雨水箱涵改造综合管廊工程主要包含主体结构加固、雨污分流改造以及附属设施建设。工程建设总投资2 320万元,造价约1 300万元/km(含管廊内部管材、支架等费用)。

6 问题讨论

      设计中仍存在一些需要优化改进的问题。

6.1 雨水未独立分舱

      受到河道现状情况限制,雨、污水管道和弱电缆线须同处一舱,当暴雨来临超过洪水位时,可能存在雨水从井盖渗漏至污水管道和雨水冲毁弱电线缆的情况。另外,弱电波纹钢套管长期处于潮湿环境,易受腐蚀。

      在设计中,污水检查井盖应做好固定并严格密封处理,在管道转弯处和管道高程有突变处设置通风设施;增加弱电波纹钢套管外壁防腐处理的频率。

6.2 附属设施不尽完备

      由于本工程既为综合管廊又为河道行洪通道,仅在综合管廊中配置通风系统、供电和照明系统,未设置消防系统、监控与报警系统等,不能对各管道运行进行监测。

      综合管廊运行维护期间,人员进入管廊前须增加通风换气次数,提前进行有毒气体监测和预防。

 

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