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1、,开发研制用于市政综合管廊、地下蓄水池的新型混凝土涵管,前 言,前 言,近年来，中国城市化进程突飞猛进，鳞次栉比的高楼大厦成了城市的风景线，但是在高速发展的同时也伴生一系列的“城市病”市政地下管网建设等城市基础设施建设中看不见的部分，长期以来欠账严重，一直存在总量不足、标准不高、运行管理粗放等诸多问题。城市内涝、交通拥堵、垃圾围城、噪声污染等已影响人们的正常出行和工作生活，加强城市基础设施建设迫在眉睫。,国务院发布关于加强城市基础设施建设的意见 国发201336号,意见确定，要从城市道路交通基础设施建设、管网建设和改造、污水和垃圾处理设施建设、生态园林建设这四大领域入手，积极推进新项目开工，以
2、拉动投资和消费增长。这意味着，一场围绕“城市基建”的投资大幕即将拉开。意见明确当前加快城市基础设施升级改造的重点任务是：一是加强城市供水、污水、雨水、燃气、供热、通信等各类地下管网建设和改造。开展城市地下综合管廊试点。到2015年，建设完成污水管网7.3万公里，完成全国城镇燃气8万公里和北方采暖地区城镇集中供热9.28万公里老旧管网改造任务。,二是加强城市排水防涝防洪设施建设，解决城市积水内涝问题。到2015年，重要防洪城市达到国家规定的防洪标准。用10年左右时间建成较完善的城市排水防涝、防洪工程体系。三是加强城市污水和生活垃圾处理设施建设。到2015年，全国所有设市城市实现污水集中处理，城市
3、污水处理率达到85%，生活垃圾无害化处理率达到90%左右，污水处理设施再生水利用率达到20%以上。四是加强城市道路交通基础设施建设。发挥地铁等的公共交通骨干作用，到2015年，全国轨道交通新增运营里程1000公里。积极发展大容量地面公共交通，增强城市路网的衔接连通和可达性、便捷度。尽快完成城市桥梁安全检测和危桥加固改造。加强行人过街、自行车停车等设施建设。,五是加强城市电网建设。到2015年，全国中心城市基本形成500（或330）千伏环网网架，大部分城市建成220（或110）千伏环网网架。推进城市电网智能化，提高电力系统利用率、安全可靠水平和电能质量。六是加强生态园林建设。提升城市绿地蓄洪排涝
4、、补充地下水等功能。到2015年，设市城市至少建成一个具有一定规模，水、气、电等设施齐备，功能完善的防灾避险公园。意见要求，要保持城市基础设施规划建设管理的整体性、系统性，坚决杜绝“拉链马路”、窨井伤人现象。意见明确提出，要坚持“先地下、后地上”的原则。它一改过去城市建设“重地上，轻地下”的思路，有望使城市建设理念实现重要转变。,“先地下，后地上”是城市基础设施建设坚持民生优先原则的体现。相比于地上建造精美的建筑物，地下管网建设与百姓生活的改善更加密切相关。无论是排水排污还是城市排涝，抑或是居民用水用气，每一样都依托于地下管网的建设。“先地下，后地上”的提出，将有力推动政绩观的改变。城市环境和
5、基础设施建设将被视为衡量地方领导干部政绩的重要组成部分。毫不讳言地说，很多城市风貌都融入了“长官意志”。然而，更为科学的政绩观是，不能仅看一个城市盖了多少高楼，拥有多少地标性建筑，更应该看为百姓谋了多少福利，给城市居民的生活提供了哪些便利，城市发生的变化是否有利于城市的长远发展。意见表示，加强城市供水、污水、雨水、燃气、供热、通信等各类地下管网的建设。开展城市地下综合管廊试点，用3年左右,时间，在全国36个大中城市全面启动地下综合管廊试点工程，中小城市因地制宜建设一批综合管廊项目。新建道路、城市新区和各类园区地下管网应按照综合管廊模式进行开发建设。从政府公布的城市基建规模来看，预计带动的投资至
6、少达万亿级别。轨道交通、城市管网等基础建设投资规模大，跨度周期长，对钢铁、水泥、环保设备制造等产业都是重大利好，将带动这些领域市场需求，尤其可以缓解目前钢铁、水泥行业面临的产能过剩。加强城市基础设施建设，顺应人民期盼，既可拉动有效投资和消费，又能增强城市综合承载能力、造福广大群众、提高新型城镇化质量。意见的发表，对我国水泥制品行业提出了从未有过的高度的要求，是水泥制品新的发展机遇。我国水泥制品行业经改革开放以来30年的大发展，已有足够的能力制造用于地下市政综合管廊、蓄水池等城市管网用预制装配化混凝土涵管，能为加强城市基础设施建设作出应有贡献。,地下市政综合管廊,2.1建设地下市政综合管廊的意义
7、,现代化城市土地资源极为匮乏，市政基础设施建设受到土地资源、市政规划、城市景观以及环境保护等越来越严格的限制，制造适于用作地下市政综合管廊的预制混凝土涵管，把各种缆线放置于地下管沟内，使城市更加美丽、地下空间应用更加合理，是我们水泥制品行业响应党中央、国务院的号召，为“美丽中国”建设助力可行的实际行动。所谓“综合管廊（又名共同沟）”，即在地下设置专供各种公用事业摆放缆线、管道的沟道。地下综合管廊是目前世界上比较先进的基础设施管网布置形式，是城市建设和城市发展的趋势和潮流，是充分利用地下空间的有效手段。,2.1.1 地下综合管廊的优点,可以美化城市空间环境，保持路容完整美观，杜绝因敷设和维修各种
8、管线对城市道路、绿地重复开挖，消除了由此造成的资源浪费和对市容、交通以及居民生活的不良影响，大大节省了城市地下空间。现有各种城市基础设施按各自系统直接埋设于土层中，检修不便、容易损坏，地下管线（生命线）的安全难以保证，供应能力经常受到干扰。随着城市规模扩大，各种直埋管线、管网总量增加，尺寸加大，品种增多，地下敷设空间容量日显不足，各种管线产生冲突。建设地下综合管廊，使空间利用更加充分、紧凑、经济，同时能降低各种工程管线维修费用和道路翻修费用。,2.1.1 地下综合管廊的优点,地下空间具有低耗性、易封闭性、内部环境易控性等特点，所以把城市中心区域各种能够放置于地下的基础设施均设于地下，不仅有利于
9、城市基础设施的现代化，而且能能使城市的能量流、物质流、信息流保持畅通，维持城市中心区各项功能的正常发挥。同时，敷设地下综合管廊可以利用地下空间的高防护性，使其抗地震、抗台风等抗灾能力大为提高，在灾害发生的时刻能够保障城市的生命线不受影响或将损失尽量降低。按照输电工程要求，高压线两侧一定宽度内限制使用，称为高压走廊。在城市中寸土寸金，土地是宝贵的资源，输变电网中的架空线路走廊受到土地资源限制，城区电网建设面临诸多困难。通过地下综合管廊，可以把110kV、220kV,甚至500kV高压输电线路直接引入城市中心区域，解决向繁华城区大功率电力输送的难题。城市中高压线也是道路、桥梁施工中发生安全事故的隐
10、患。,2.1.1 地下综合管廊的优点,城市高压走廊宽度规定 表1,2.1.1 地下综合管廊的优点,经济可行。据测算，一条可综合所有管线的地下综合管廊造价与地面道路的造价相当，如果按传统方式敷设各种基础设施管线，其铺设费用、路面破损补偿费用等也是相当可观的。,图1 城市中电力、电信线路对城市土地资源的浪费、景观的损害,2.1.1 地下综合管廊的优点,图2 地下管线改造前后对比,2.1.2 地下综合管廊的缺点,虽然市政综合管廊代表的是一种先进的城市基础设施建设趋势，但自身也有一些缺点，比如，地下综合管廊不便分期修建，一次性投资较大；如果预测远景发展规划不准，造成容量过大或不足，将导致浪费或在管沟附
11、近再敷设地下管线；各种管线综合在一起，容易发生干扰。地下综合管廊这些不足之处，要求我们的规划一定要有前瞻性。地下综合管廊的主要不足点：地下综合管廊造价较高，费用分摊方式涉及到不同企业的利益，分岐较大。建设及维护费用的分摊将给长期维护带来各种不确定因素。,2.1.2 地下综合管廊的缺点,运行维护难度大，事故抢修和责任认定难度大。各种管线共沟必然带来事故几率的增大，地下综合管廊的投资方、建设方、运营方以及各管线单位难以划分清晰运行维护责任，而一旦出现问题，地下综合管廊管理单位不能承担其相应职责，一旦事故抢修不及时，造成重大损失时，责任认定和经济赔偿难度较大。当前城市综合管廊技术规范国家标准尚未正式
12、发布，各类管线在综合管廊中布置及相互间的防护问题，各类管线的分支等技术细节尚需探索。,2.2国外综合管廊建设发展概况,世界上最早的一条地下综合管廊是法国在1833年兴建、英国（1861年）、德国（1890年）、20世纪美国、西班牙、俄罗斯、日本、匈牙利等国也开始兴建地下综合管廊。日本国土狭小，地下综合管廊首先在人口密度大、交通状况严峻的特大城市展开，逐渐扩展到地方中心城市，至1992年日本已建造地下综合管廊310km，目前每年仍以15km以上的速度增长。建设者的目标是在本世纪初期全国80个城市的主干道下建成约1100km地下综合管廊。,2.2国外综合管廊建设发展概况,图3 日本下综合管廊断面示
13、意图,2.2国外综合管廊建设发展概况,欧州是地下空间开发利用的先进地区，特别是在市政设施和公共建筑方面更是如此，1833的法国巴黎在系统规划排水管网同时，即开始建设地下综合管廊。1861年英国伦敦修造了宽12英尺、高7.6英尺的地下综合管廊。1890年德国开始在汉堡建设地下综合管廊。最近期间，巴塞罗那、赫尔辛基、伦敦、里昂、马德里、奥斯陆、巴黎、伦敦、瓦伦西亚等许多城市都研究并规划了各自的地下综合管廊网络。巴塞罗那建设环城地下综合管廊，马德里规划兴建总长100km网格状地下综合管廊。北欧的经验是，由于机械化施工程度不断提高，在许多情况下，城市基础设施建在地下比建在地上还要便宜。地下综合管廊如同
14、建设核防空洞那样，既可用于防御也保护了环境。,2.2国外综合管廊建设发展概况,北美的美国和加拿大，虽然国土辽阔，但城市高度集中，城市公共空间用地矛盾仍十分尖锐，他们都在上个世纪大量建设地下综合管廊，逐步形成了较完善的地下综合管廊系统。如美国纽约市的大型供水系统，完全布置在地下综合管廊内。加拿大的多伦多和蒙特里尔市也有完善的地下综合管廊。,图4 法、德、英地下综合管廊断面示意图,2.2国外综合管廊建设发展概况,俄罗斯的地下综合管廊也相当发达，俄罗斯规定在下列情况下需建设综合管廊：在拥有大量现状或规划地下管线的干道下面；在改建地下工程设施很发达的城市干道下面；需同时埋设给水管线、供热管线及大量电力
15、电缆的情况下；在没有余地专供埋设管线，特别是敷设在刚性基础的干道下面时；在干道同铁路的交义处等。莫斯科有130km长地下综合管廊。,图5 俄罗斯莫斯科地下综管廊断面示意图,（a）单箱综合管廊,（b）双箱综合管廊,2.3国内综合管廊建设发展概况,国内最早是1958年建于北京天安门广场下的综合管廊，总长1576m。上海、广州、济南、沈阳、佳木斯、南京、厦门、大同、无锡等几十个城市都已建成相当规模的地下综合管廊，技术已较为成熟、规模逐渐扩大。通过建设地下管廊实现城市基础设施现代化，达到地下空间的合理开发利用已成为共识。当前，由上海市政工程设计研究总院、同济大学等单位负责制定的国家标准城市综合管廊工程
16、技术规范已完成审批稿，为我国加快建设地下综合管廊创造有利的条件，必将迎来地下综合管廊工程快速建设的新阶段。国标城市综合管廊工程技术规范审议稿中建议当遇到下列情况之一时，市政公用管线宜采用管廊形式规划建设：,2.3国内综合管廊建设发展概况,a 交通运输繁忙或工程管线设施较多的机动车道、城市主干道以 及配合兴建地下铁道、地下道路、立体交叉等工程地段。b 不宜开挖路面的路段。c 广场或主要道路的交叉处。d 需同时敷设两种以上工程管线及多回路电缆的道路。e 道路与铁路或河流的交叉处。f 道路宽度难以满足直埋敷设多种管线的路段。,2.3国内综合管廊建设发展概况,国内主要地下综合管廊建设概况如下：上海市浦
17、东新区张扬路地下综合管廊 1994年建成投入使用，截至2005年共建成11.125km，平均造价2500万元/km，给水、电力、通讯、广播电视、消防等管道和电缆都以层架形式进入管廊，燃气管道置于上方专用管沟。综合管廊内有足够空间供维修和检测人员工作。,图6 上海张扬路地下综合管廊内部图,2.3国内综合管廊建设发展概况,济南泉城路改建中兴建的地下综合管廊 2001年兴建，在道路两侧各设一段地下综合管廊，全长1450m，高2.75m，沟顶埋设深度1.52m，现浇混凝土结构。电力、供水、供暖、电信、交通指挥、有线电视等管线和设施均整合于管廊内，并与周边道路管线衔接和幅射作了周密的考虑，今后将不必因地
18、下管线的铺设而刨掘路面。佳木斯市林海路地下综合管廊 2003年8月开工建设，将自来水、排水、天然气、强电、弱电、供热等市政基础管线整合于混凝土框架空间内。管廊中间是一条通道，两侧墙壁上以水泥板分隔成上、中、下三层，管廊高2.3m、宽3.2m。上层为强弱电区，中层为给排水区，下层为供热、供气区。管廊总长2000m，造价约1200万元/km。,2.3国内综合管廊建设发展概况,佛山市地下综合管廊 佛山市地下综合管廊首期9.37km，形成一个环状综合管廊网，管廊内有三种管线，动力电缆（高压线）、通信电缆、供水管道。动力电缆和通信电缆在管廊的两侧，供水管道在管廊的底部。综合管廊内设施完善，每100m设有
19、防火隔离墙、排水、照明、检测等设备；每200m有一个长2m、宽70cm的投料口，高出地面50cm，方便技术人员进出管廊。首期全长9.37km，宽为3.2m（部分地段4m）、高为2.8m。造价估算为2.3亿元，平均2300万元/km。管廊内有较大空间可供工作人员检测、维修等操作。,2.3国内综合管廊建设发展概况,广州大学城地下综合管廊 管廊建在小谷围岛中环路中间绿化带下，呈环状结构布局，全长17.4km，宽7m、高2.8m，主要布置电力、供水、供冷、电讯、有线电视五种管线，并预留部分空间以备将来发展所需。是目前国内距离最长、规模最大、体系最完善的地下综合管廊。,图7广州大学城综合管廊断面示意图,
20、2.3国内综合管廊建设发展概况,上海世博会地下综合管廊 2010年世博会在上海召开，整个园区地下公用管线以综合管沟的形式为主，设计使用设计年限不低于50年，混凝土抗渗等级S6。全长约6.2km，其中，西环路的综合管沟标准段管节为工厂预制，每节长2m，现场拼装，包括仅纵向拼缝接头和带纵向、横向拼缝接头两种，两者均需施加预应力（施加预应力的方式为或采用预应力筋或弯曲螺栓），为国内首次进行的预制拼装式综合管沟。现浇整体式管廊每25m为一工段，设置一道宽30mm的变形缝。综合管廊每200m设置防火墙进行防火分隔。,2.3国内综合管廊建设发展概况,厦门市翔安南路地下综合管廊 厦门市2012年5月28日翔
21、安南路地下综合管廊工程开工兴建，全长约10km，总投资5.15亿元。工程设计大胆创新，突破矩形断面和圆形断面瓶颈，管节首次采用圆弧组合断面，断面净尺寸分别为BH=43.2m、BH=4.73.2m、BH=6.04.2m、BH=6.74.2m，管节接口采用双O型橡胶圈企口型柔性接口连接，密封性能、抗不均匀沉降性能好，管节安装后即可进行打压试验，测试方便可靠。工程全线预制装配化，现场不需浇注混凝土，无任何湿作业，大大的加快了施工进度。地下综合管廊全线采用预制管节进行组合拼装这在国内乃至国际上尚属首次。,2.3国内综合管廊建设发展概况,圆弧组合断面结构受力合理，克服了圆形断面空间利用率低、高度受限的缺
22、点，具有质量好、施工快、造价低、接口密封性好等优点，该工程的实施将使得综合管廊向简约化、标准化、快速化、工厂化、装配化方向发展，在综合管廊领域具有划时代意义。,图8 厦门翔安南路预制装配化施工双仓弧涵地下综合管廊开工建设,图9 平澶地下综合管廊断面示意图,2.3国内综合管廊建设发展概况,沈阳市浑南新城地下综合管廊 此管廊是2013年全运会服务的重点工程，一期工程建设总长约20千米（全国最长的地下综合管廊），主要纳入220千伏、66千伏电缆及通信电缆。工程施工工期短，质量要求标准高。原设计全部为现浇施工，主线需要穿越沈营路路口、沈中大街路口等多个交通量大人员密集的道路平交路口，采用现浇法施工每个
23、路口至少需要20天的施工时间，而采用预制方涵拼装的施工方法则只用5天就完成了过路段，大大缩短了施工工期，对道路交通造成的影响（交通堵塞、安全通行）也大大减少，因此而产生的无形综合效益是无法用经济数据进行衡量的。,2.3国内综合管廊建设发展概况,管廊一期工程共采用预制拼装方法施工的综合管廊段累计长约1029米，每米造价2万元，工程带来的直接经济效益约480多万元。,图10 沈阳浑南新城综合管廊,国内地下综合管廊工程统计 表2,国内地下综合管廊工程统计 表2,2.4 地下综合管廊施工方法比选,地下工程施工工法当前主要有：开槽施工和不开槽施工；开槽施工工法中又有现浇施工工法和预制装配式施工工法；不开
24、槽施工工法有顶进法施工、浅埋暗挖工法和盾构工法等。盾构施工工法造价较高、只适用于圆形断面结构的施工，受限较多，一般只在特大型地下综合管廊工程中采用。浅埋暗挖工法，工程进度慢、工程结构缺陷多、抗渗水性能不易保证，对整合电、气等多种管线的综合管廊应慎重选用。2.4.1 现浇施工与预制装配式施工工法的比选 当前地下综合管廊施工方法主要是现浇和预制装配两种，两种工法的差异比较如下。,2.4 地下综合管廊施工方法比选,国内采用现场浇筑方法施工的箱形、拱形混凝土涵管，在铁道、交通、水利工程和城市地下市政综合管廊中己得到较多应用，现浇混凝土的缺点是：（1）施工作业时间长、现场湿作业工作量大、需较长的混凝土养
25、护增强时间，开槽后较长时间不能回填，在城市中不利于道路建设缩短施工工期、满足快速放行交通的要求。（2）在现场制作中，地下水对施工有较大影响，需将地下水降至底板标高以下，才能浇筑混凝土基础，增加施工成本，也不利于生态环境的保护。（3）现场制作的混凝土抗渗性能不如工厂内制作的混凝土，容易局部发生渗漏，影响管道的使用功能。,2.4 地下综合管廊施工方法比选,（4）现浇混凝土涵管易出现裂缝（涵体侧壁通裂等）。裂缝会引起渗漏，影响结构应力状态；如结构物所处环境具有侵蚀性介质，介质通过裂隙浸入结构，引起钢筋的锈蚀，影响构筑物承载能力和耐久性，缩短地下综合管廊的使用寿命。（5）现场制作的混凝土涵管按一定长度
26、（约20m）分段，分段间采用橡胶止水带连接，其缺点有：橡胶止水带形式接口抗地基不均匀沉降能力差。涵管在顶部复土及附加荷载作用下,引起涵管接口发生上下错位和翘曲变形,造成涵管接口止水带变形,在涵管接口混凝土与橡胶止水带之间产生裂隙,严重时止水带被拉裂。,2.4 地下综合管廊施工方法比选,混凝土涵管止水带接口施工质量不易保证,往往由于止水带部位混凝土捣固不密实而留下暗渗漏通道,引起涵管接口渗漏。现场制作的管道分段间隔长度大，地基如有不均匀沉降、或受外荷载（如地震）作用，易发行折断，因此要求提高管道纵向基础承载力，涵管纵向配筋量也需加大。现场制作生产条件差，结构计算中要加大安全度，增加材料用量。现浇
27、工法总体造价大于预制装配式施工工法。,2.4 地下综合管廊施工方法比选,2.4.2 上海世博会地下综合管廊现浇工法与预制装配工法工程实例 工期与经济分析上海世博会地下综合管廊选用两种施工工法现浇和预制装配化施工，工程中详细比较了不同工法的施工工期和工程费用，列举如下。整体式现浇段总长6.2km，预制混凝土管廊总长200m，施工工期与施工费用以一个标准段25m长度作为标准施工段工期与成本的分析，研究预制混凝土管廊的经济性。,2.4 地下综合管廊施工方法比选,工期分析 预制混凝土综合管廊可以分为场（现场）内、场外施工两部分，现浇混凝土整体式综合管廊的所有施工作业均为场内施工。两者场内相同施工部分为
28、基坑开挖与支护体系成型（包括素混凝土垫层施工）、地下综合管廊主体结构施工以及回填土方与支护体系拆除等主要环节。在基坑开挖与支护体系成型以及回填土方与支护体系拆除环节中，预制混凝土综合管廊与现浇混凝土整体式综合管廊的施工工艺和技术要求基本相同，没有明显的工期差别。而在地下综合管廊主体结构的施工环节中，两者的施工工艺截然不同，工期差别明显。预制混凝土综合管廊的主体结构施工大部分在场外完成，管节的吊装、拼装等工序施工效率高，所需工期较短。而现浇混凝土整体式综合管廊的主体结构施工则全部在场内完成，占用了大量现场工期，是总工期的重要组成部分。施工中一个标准段对比，预制混凝土综合管廊的施工工期比现浇混凝土
29、整体式综合管廊缩短18d左右，缩短近45%工期。,2.4 地下综合管廊施工方法比选,施工成本分析基坑开挖与支护成本，其中土方费用为一次性费用，不随工期长短发生变化，而钢板桩及其围檩与内支撑的租赁费用一般按租期计算，受施工工期影响较大，且单价相对较贵。一个标准段相比，预制混凝土综合管施工工期约为22d，现浇混凝土整体式综合管廊约为40d，预制混凝土综合管廊的开挖土方与支护费用为4.5万元，现浇混凝土整体式综合管廊为7.0万元，降低2.5万元。主体结构成本一个标准段，预制混凝土综合管廊为25万元，现浇混凝土整体式综合管廊为23.9万元，增加了1.1万元。土建总成本预制混凝土综合管廓为29.5万元，
30、现浇混凝土整体式综合管廊为30.9万元，相比节约1.4万元/25m，低4%左右。,2.4 地下综合管廊施工方法比选,环保对比预制混凝土综合管廊在现场为干作业，施工机械作业噪声低、基本不造成环境污染，施工现场文明、有序而整洁，具有良好的节能环保效益。现浇混凝土整体式综合管廊现场包括大量湿作业，混凝土浇筑与振捣工序噪声污染严重，对周围环境影响较大。预制混凝土综合管廊施工工期缩短的社会效益更是不可估量。从上述对比，地下综合管廊施工工法现浇与预制相比，预制混凝土涵管装配化施工更具缩短工期、降低成本、节能环保等较为显著的优势，应作为建设地下综合管廊的首选施工工法。,2.5 用于地下综合管廊预制装配化混凝
31、土涵管管型比选,1.5.1 常用的地下综合管廊断面形式国外用于地下综合管廊的管型如图11 所示多种多样，他们很多是按进入管廊的管线功能选定管廊的断面形状，而且常以预制构件在现场装配的方法施工。国内目前已建设的地下综合管廊多数是用矩形、部分选用圆形的断面，而且以现浇的施工方法为主。采用预制装配施工方法的有上海、合肥和厦门等城市。如上节所述预制装配化工法有显著的优点，今后的工程中应选用预制装配化施工工法。更多的采用。用于地下综合管廊的预制混凝土涵管的管型对建设综合管廊的工期、建设费用等有重大的影响，应设计、选用适宜用于综合管廊的预制混凝土涵管。,2.5 用于地下综合管廊预制装配化混凝土涵管管型比选
32、,国内用于综合管廊的预制混凝土涵管断面形式如图12图16所示有多种型式，分别为圆形（圆管或管片）、矩形（箱涵）、三圆拱形（三圆拱涵）、四圆拱形（四圆拱涵）、弧线组合形（弧涵）、椭圆形（椭涵）等。可以按要求分割为单仓、双仓或三仓。,图11 国外用于地下综合管廊的断面形状,2.5 用于地下综合管廊预制装配化混凝土涵管管型比选,图12 圆形断面地下综合管廊（a）圆管；（b）盾构,图13 矩形断面地下综合管廊,图14 三圆拱断面地下综合管廊,2.5 用于地下综合管廊预制装配化混凝土涵管管型比选,图15 多弧组合断面地下综合管廊,图17 正在施工安装的双孔弧涵地下综合管廊,图16 四圆拱断面地下综合管廊
33、,2.5 用于地下综合管廊预制装配化混凝土涵管管型比选,1.5.2 地下综合管廊用预制混凝土涵管管型比选（1）断面形状比选 圆形涵管圆形混凝土涵管制造工艺成熟，生产方便，结构受力有利，材料使用量较少，成本较为低廉，因而广泛用于输水管中。然而在地下综合管廊中应用的缺点是，圆形断面中布置管道不尽方便，不能有效利用空间，空间利用率低，至使在管廊内布置相同数量管线时圆管的直径需加大，增加工程成本，也增加了对地下空间断面的占用。为此一些大城市开始开发异形混凝土涵管作为电力、热力等管线的套管和地下综合管廊的管材。,2.5 用于地下综合管廊预制装配化混凝土涵管管型比选,矩形涵管矩形混凝土涵管（称为箱涵或方涵
34、）因其形状简单，空间大，可以按地下空间要求改变宽和高的尺寸，布置管线面积利用充分，因而至今是用得最多的一种管型。缺点是结构受力不利，相同内部空间的涵管，用钢量和混凝土材料用量较多，成本加大；同时大尺寸箱涵难于应用顶进工法施工，只适用于开槽施工工法，限制了其使用范围。当前地下综合管廊大多需建在城市主干道下，大开槽施工对城市和居民生活影响太大，箱涵顶进施工难度大、费用高，限制了箱涵在地下综合管廊中的应用。,2.5 用于地下综合管廊预制装配化混凝土涵管管型比选,异形（三圆拱涵、四圆拱涵、多弧拱涵等）涵管异形混凝土涵管即是为抑制圆形和矩形混凝土涵管的缺点、综合其优点而研制开发适用于地下综合管廊的新型混
35、凝土涵管。这三类涵管的特点，顶部都是近似于圆弧的拱形，结构受力合理，地下综合管廊大多宽度要求大，这三类涵管可以通过合理选用断面形状提高涵管承载力，因而使用这类异形混凝土涵管节省较多材料；可以按照地下空间使用规划，调整异形涵管的宽和高，合理占用地下空间；可按照进入管廊的管线要求设计成理想的断面形状，优化布置，减小断面尺寸；异形混凝土涵管接头全部使用橡胶圈柔性接口，能承受1.02.0MPa以上的抗渗要求，在地基发生不均匀沉降、顶进法施工中发生转角或受外荷载（地震等）作用管道发生位移或转角时，仍能保持良好的闭水性能，抗地震功能极强；也可类似圆管那样，利用其接口在一定转角范围内具有良好的抗渗性，设计敷
36、设为弧线形管道；,2.5 用于地下综合管廊预制装配化混凝土涵管管型比选,这三类涵管外形均可设计成弧线形，因而顶进法施工中降低对地层土壤稳定自立性要求，克服了矩形涵管的缺点、也可使用于顶进法施工工程中。预制异形混凝土涵管都带有平底形管座，相当于在管上预制有混凝土基础，与圆管相比，可降低对地基承载力的要求及提高涵管承载能力；管道回填土层夯实易操作、加快施工速度、保证密实效果，简化施工、减少费用。在不良地基软弱土层中应用，更显其优越性。一般进入综合管廊的高压电力电缆要求单独置仓，避免对通信等设施的干扰，也为保障安全。因而随着综合管廊建设发展，单仓的形式将为双仓及三仓所取代。,2.5 用于地下综合管廊
37、预制装配化混凝土涵管管型比选,圆形涵管如需改为双仓，传统的生产工艺不能用于制造双仓的圆管，如采用立式振动等工艺生产，那么不应再采用圆形断面，可设计为优点更多的异形涵管。生产双仓、三仓异形混凝土涵管工艺上并无难度，分割成多仓后，功能上更能满足进入管廊管线要求，而结构上内力减小，材料用量更少，成本可下降。从上述比选，三圆拱涵、四圆拱涵、多弧拱涵等异形混凝土涵管较圆形和矩形断面涵管在地下综合管廊中应用有更大的优势，在地下综合管廊建设中可更多选用异形混凝土涵管。,2.5 用于地下综合管廊预制装配化混凝土涵管管型比选,（2）接口形式异形混凝土涵管的接口需满足接口抗渗、施工安装方便、可用于开槽施工工法，也
38、能用于不开槽顶进工法施工。图18 所示为用于异形混凝土涵管的接口设计，采用双胶圈密封，主要目的是预制混凝土综合管廊涵管为大型构件，施工中需能即时检查安装质量，确保接口不渗漏，保障建成的综合管廊内干燥、安全运营。设计已在使用厦门千秋业水泥制品有限公司产品的多顶工程中实践使用，管线全线接口达到滴水不漏。尽管异形混凝土涵管形状相对于圆形和矩形较为复杂，但使用此接口设计的涵管，安装仍然非常简便和快捷，一个台班可安装10节（每节2.03.0m长）以上，施工中有地下水也能快速施工，不需降水。,2.5 用于地下综合管廊预制装配化混凝土涵管管型比选,柔性企口型接口异形混凝土涵管和钢承口型接口异形混凝土涵管均能
39、用于顶进法施工，如要求增大顶进距离，可选用钢承口接口的异形混凝土涵管。当前，在顶进法施工中应用异形混凝土涵管，一般采用人工挖掘出土，适宜用于异形混凝土涵管的顶管设备正在设计，不久专用于异形混凝土涵管的顶管设备即将问世，能促进异形混凝土涵管在地下综合管廊中的应用。,图18异形混凝土涵管接口形式（a）柔性企口型；（b）钢承口型,城市地下蓄水池,3.1 加紧修建城市地下蓄水池成为当务之急,2012 年7月21日一场特大暴雨，造成北京77人死亡和重大财产损失，引发广泛关注和对城市安全的担忧，其中焦点之一是我国城市排水系统设计标准过低，排水能力严重不足。我国正处于高速城市化发展阶段，尽快提高城市排水防涝
40、能力，已成为我国城市化发展的当务之急。,图19 北京2012.7.21暴雨后景象,3.1 加紧修建城市地下蓄水池成为当务之急,目前有人提出我国多数城市雨水排水系统设计标准过低，但是，一味扩大雨水排水系统的设计，可能造成其他灾难性的后果。因为上游排水管网扩建，会给下游排水管网造成“压力”，下游排水管网中最薄弱的环节就会产生“顶托”等问题，从地面上能看到的就是雨水井盖被冒出来的水顶到一边形成一个“喷泉”。同时也受下游的河道排水能力限制。此外，地下管网的改造牵一发而动全身，排水管道的扩大，涉及其他管网，比如燃气、自来水等其他管道的挪移，以及地铁等的位置，所以城市很多地方的管道已经不具备大规模改扩建的
41、条件。即使排水管网完成改建，承接雨水的河道的改扩建也非常难，很多城市河道更不具备改扩建条件。,3.1 加紧修建城市地下蓄水池成为当务之急,全面提高城市防涝、防洪和防汛应急处置能力、作为解决城市“内涝”的办法之一，即修筑地下蓄水池，加快雨洪利用工程建设。雨下来以后，让雨水先从积聚的地点进入地下蓄水池，顺利排出去，不造成地面长时间积水。从源头控制雨水的外排水量，从而减轻下游排水管网的压力。构成有效的城市综合防汛抗灾能力，为城市构筑排水防涝、筑堤防洪和实施应急预案等三道坚固屏障。伦敦在供水管道下50多米深处修建了一圈大水库，新加坡的排水管道在地铁下三四十米，日本也修建了可以直接渗漏的地下蓄水设施。中
42、国城市在最初规划下水道网络时，缺少经济基础，国内所有城市的排水管网都是按照最小的代价设计的,都是按照“省钱”的办法来做，无暇顾及后来的城市发展，城市的排水管网埋深只有十米左右，扩展空间十分有限。,3.1 加紧修建城市地下蓄水池成为当务之急,北京市有专家主张在地铁之下，建设一个四、五米直径、长达50公里的廊道积存雨水。造价为地铁的一半，总共需要200亿元。修筑地下蓄水池不仅有集蓄雨水再利用的功能，而且对缓解排水压力、解决城市“内涝”具有重要作用。“排水管道是一代技术，蓄水是第二代技术，把蓄水系统改造成可渗透，也就是第三代技术。而建立地下调蓄水池则刚好弥补了现代城市路面无法透水的难题。北京“721
43、”特大暴雨后的调查发现，在建设了集雨工程的地方，雨水不外泄，道路未形成径流，有效缓解了排水管网和河道的压力。,3.1 加紧修建城市地下蓄水池成为当务之急,2013年3月25日 国务院办公厅下发关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知（国办发201323号）。2013年9月16日国务院发布关于加强城市基础设施建设的意见（国发201336号）。通知要求，2013年汛期前，各地区要认真排查隐患点，采取临时应急措施，有效解决当前影响较大的严重积水内涝问题，避免因暴雨内涝造成人员伤亡和重大财产损失。2014年底前，要在摸清现状基础上，编制完成城市排水防涝设施建设规划，力争用5年时间完成排水管网的雨污分流改
44、造，用10年左右的时间，建成较为完善的城市排水防涝工程体系。,3.1 加紧修建城市地下蓄水池成为当务之急,通知要求加快设施建设，加大资金投入，各地区要提高城市建设维护资金、土地出让收益、城市防洪经费等用于城市排水防涝设施改造、建设和维护资金的比例。发展改革、财政、水利、环保等部门要结合相关资金渠道，对符合条件的城市排水防涝设施改造、建设项目予以支持。健全法规标准，完善应急机制。要在2013年汛期前制订、完善城市排水与暴雨内涝防范应急预案。同时，强化日常监管，加强科技支撑。通知还要求，有关部门要按照职责分工，各司其职，加强配合，共同做好城市排水防涝工作。各地区要把城市排水防涝工作作为改善民生、保
45、障城市安全的紧迫任务，切实落实城市人民政府的主体责任，加强排水防涝工作行政负责制，将其纳入政府工作绩效考核体系。,3.1 加紧修建城市地下蓄水池成为当务之急,“十二五”期间，北京市将投资约1000亿元，规划安排水务建设项目，其中包括结合道路桥梁建设和城市积水点改造，规划建设集雨工程230处地下蓄水池，重点解决下凹式立交桥的排水问题，减小雨洪对城市运行安全的影响。全国各地在国务院办公厅通知的要求下，也必将高度重视，投入资金，建设相应的排水防涝设施。我国水泥制品行业经改革开放以来30年的大发展，已有足够的能力制造用于大型地下蓄水池工程的预制装配化混凝土涵管，能为保障城市安全、改善民生、避免生命、财
46、产重大损失作出应有贡献。应抓住机遇，开发研制适于应用在大型排水管道和地下蓄水池等的新型产品。,3.2 抓住机遇，开发研制适于应用在大型排水管道 和地下蓄水池的新型产品,3.2.1 修筑地下蓄水池工程是预制混凝土涵管的巨大市场当前由政府主持与水泥制品产品相关的大型地下工程主要有三项：地下铁道管片；综合管廊用涵管；收集雨水用地下蓄水池。北京市相关部门确定，2012雨季后至2013年雨季前需在20座下沉式立交桥下修筑防涝蓄水池，但其中只有一座蓄水池采用预制混凝土圆管装配化施工，其余都是开挖现浇的混凝土蓄水池。北京五路居桥雨水泵站位于五路桥西侧，泵站有效容积2090 m3。为解决蓄水池占地问题，采取直
47、径3m、双向150m的排水管作为蓄水功能，代替蓄水池。埋深6m左右，采用顶管施工技术施工。施工简便，不需征地拆迁，社会效益、经济效益可观。,3.2 抓住机遇，开发研制适于应用在大型排水管道 和地下蓄水池的新型产品,当前规划部门正在设计制定用于修筑蓄水池的标准图集，水泥制品企业没有能及时和完整地提供预制装配化施工适宜用于地下蓄水池的涵管产品图纸，以便采纳于图集中。应该说，城市排水防涝工程的涵管用量是相当大的，北京莲花池立交桥下修建容量为10000m3蓄水池，按直径3000mm圆管内孔体积换算，需总长为1415m管道，1年内修筑20座，总量约为30km的3000mm圆管，5年内修筑230处，如果全
48、部采用混凝土管，总需量约为345km。但是由于历史的原因，预制装配化涵管尚未被充分认积，还未广泛应用。建筑产业化工业化生产、装配化施工，已在全国各地蓬勃开展，而更适宜产业化的管道蓄水池，应该在此领域内多做贡献。,3.2 抓住机遇，开发研制适于应用在大型排水管道 和地下蓄水池的新型产品,2.2.2 采用预制混凝土涵管装配化施工修筑地下蓄水池的优点预制装配化地下混凝土蓄水池的优点主要有：经济可行，工程费用低于现场浇筑混凝土结构，总费用可减少4%以上。极大缩短现场施工工期，总天数可减少40%以上，社会效益显著。预制装配化混凝土蓄水池在现场为干作业，施工机械作业噪声低、基本不造成环境污染，施工现场文明
49、、有序而整洁，具有良好的节能环保效益。现浇混凝土蓄水池现场包括大量湿作业，混凝土浇筑与振捣工序噪声污染严重，对周围环境影响较大。,3.2 抓住机遇，开发研制适于应用在大型排水管道 和地下蓄水池的新型产品,现场浇筑混凝土蓄水池的缺点主要是：施工作业时间长、现场湿作业工作量大、需较长的混凝土养护增强时间，开槽后较长时间不能回填，施工工期延长对城市运行有较大不利影响。在现场制作中，地下水对施工有较大影响，需将地下水降至底板标高以下，才能浇筑混凝土，增加施工成本，也不利于生态环境的保护。现场制作的混凝土抗渗性能不如工厂内制作的混凝土，容易局部发生渗漏，影响蓄水池的使用功能。现浇混凝土的构筑物易出现裂缝
50、（涵体边墙通裂等）。裂缝会引起渗漏，影响结构应力状态；如结构物所处环境具有侵蚀性介质，介质通过裂隙浸入结构，引起钢筋的锈蚀，影响构筑物承载能力和耐久性，缩短地下蓄水池的使用寿命。现场制作的整体混凝土蓄水池，地基如有不均匀沉降、或受外荷载作用，易发生变形，因此要求提高基础承载力，增大基础设计等级。,3.3 宜用于修筑地下蓄水池的预制装配化混凝土涵管型式,用于地下蓄水池的预制混凝土涵管的管型对建设地下蓄水池的工期、建设费用等有重大的影响，应设计、选用适宜用于地下蓄水池的预制混凝土涵管。各种预制混凝土涵管，圆形（圆管或管片）、矩形（箱涵）、三圆拱形（三圆拱涵）、四圆拱形（四圆拱涵）、弧线组合形（弧涵
