综合管廊发展状况及现浇和预制管廊比较

1、综合管廊发展状况及现浇和预制管廊比较中泰国际城市综合管廊介绍一、管廊概述二、国内外综合管廊的发展三、现浇和预制综合管廊比较四、研究状况五、典型试验六、案例及研究展望目录1.管廊概述1.1 综合管廊的定义及分类 综合管廊，又名共同沟、共同管道、综合管沟，是指在城市道路下面建造一个市政共用隧道，将电力、通信、供水、燃气等多种市政管线集中在一体，实行“统一规划、统一建设、统一管理”，以做到地下空间的综合利用和资源的共享。干线型综合管廊支线型综合管廊缆线型综合管廊1.管廊概述1.2 为什么要建综合管廊？ 城市消除“拉链路”地下空间开发 海绵城市地下管线安全运营城市环境建设1.管廊概述1.3 常用断面错

2、位箱涵错位单仓并排箱涵错位的双仓箱涵 错位单仓现场施工1.管廊概述1.3 常用断面三个单仓箱涵并排连接立式箱涵混凝土箱涵连接形式主要有两种，构件间带有纵向锁紧装置(纵向串接接口)的连接； 构件间无约束锁紧装置的连接。构件间无约束锁紧装置的连接又分为刚性接口和柔性接口。1.管廊概述1.4 接口形式企口采用承插口柔性连接，能较好的抵御地基沉降的影响。遇水膨胀橡胶圈弹性橡胶密封圈混凝土箱涵连接形式主要有两种，构件间带有纵向锁紧装置(纵向串接接口)的连接； 构件间无约束锁紧装置的连接。构件间无约束锁紧装置的连接又分为刚性接口和柔性接口。1.管廊概述1.4 接口形式1箱涵A；2箱涵B；3预应力钢筋；4锚

3、固螺母；5张拉油缸(a)贯穿式连接(b)相邻箱体式连接混凝土箱涵连接形式主要有两种，构件间带有纵向锁紧装置(纵向串接接口)的连接； 构件间无约束锁紧装置的连接。构件间无约束锁紧装置的连接又分为刚性接口和柔性接口。1.管廊概述1.4 接口形式螺栓连接搭板连接型混凝土箱涵连接形式主要有两种，构件间带有纵向锁紧装置(纵向串接接口)的连接； 构件间无约束锁紧装置的连接。构件间无约束锁紧装置的连接又分为刚性接口和柔性接口。1.管廊概述1.4 接口形式小企口2.国内外综合管廊的发展世界上最早规划建设综合管廊的国家是法国（1832）我国于1958年在北京天安门广场下建设了第一条综合管廊，之后，综合管廊的建设

4、一直没有得到有力的推动上海世博会综合管廊是国内第一条预制拼装施工工艺的综合管廊2.1 发展历史2.国内外综合管廊的发展时间应用概况1993上海政府在浦东规划并建设了我国第一条现代综合管廊张杨路综合管2004广州大学城综合管沟，干线综合管沟，全长约10 公里；5 条支线综合管沟，长度总和约7 公里，是国内目前距最长、规模最大、体系最完善的综合管沟2007天津横跨海河共同沟开始施工，采用盾构掘进，预制管片组装，全长226.5m2010上海世博会园区综合管廊工程在国内首次将预制预应力施工工艺应用于综合管廊结构。园区综合管廊总长约6.4 km，其中预制预应力综合管廊示范段长约200 m2.2 预制拼装

5、综合管廊的应用3.现浇与预制综合管廊比较现浇综合管廊预制综合管廊：抗沉降、抗浮能力差受外荷载（如地震）作用，易发生折断涵管纵向配筋量也需加大良好的抗渗性能“柔性”接头抗震功能强铺设为弧线形管道3.1 结构性能3.现浇与预制综合管廊比较90转角丁字法十字法3.2 预制管廊转角做法项目名称：上海世博会地下综合管廊施工工法：现浇施工、预制装配化施工工程量：现浇段段总长6.2km；预制段混凝土管廊总长200m产品尺寸：外宽3.3m，外高3.8m，长度2m，壁厚300mm分析目的：以25m长度作为一个标准段，对两种施工工法进行工期和成本分析，研究预制箱涵的经济性结果：预制综合管廊应作为建设地下综合管廊的

6、首选施工工法。 项目信息3 现浇与预制综合管廊比较3.3 工程实例对比施工工期施工成本社会效益环保效益预制：土建总成本29.5万现浇：土建总成本30.9万 结果：预制节约1.4万，成本降低4%预制：22d现浇：40d 结果：预制节省18d，缩短45%工期预制：干作业，噪声小，污染小，施工文明有序现浇：湿作业，噪声污染严重 结果：预制环保效益好预制施工快速，可迅速回填、对社会经济影响小现浇：开挖时间长，造成影响大 结果：预制施工社会效益显著3 现浇与预制综合管廊比较不含土石方开挖，仅包括箱涵产品及施工服务的造价对比： 10公里以内：预制超过现浇 10公里：预制低于现浇 对比结果：预制综合管廊应作

7、为建设地下综合管廊的首选施工工法。 3.4 经济效益与社会效益分析4.研究状况4.1 管廊震害 在地下结构中，国内以明挖方式施工的浅埋地下涵管式结构应用广泛，美国和西方国家曾经统计过，埋深越浅，综合管廊受地震破坏越严重。4.研究状况4.2 地震波作用下地下结构的变形4.研究状况4.34.研究状况4.4 综合管廊抗震研究概况编号时间研究者研究内容主要结论11970s高田至郎等共同沟由于填土液化导致的破坏机理治理措施、抗震设计施工方法、抗震加固21990sORourkeEarthquake Resistant Design of Lifeline Facilities and Countermea

8、sures Against Soil Liquefaction土体的大变形和地震波;31990s林皋院士地下结构在地震作用下的反应特性、抗震设计惯性力作用很小考虑变形、延性42009李杰等均匀场地土下共同沟分别在一致激励、非一致激励和瑞利波作用下的地震反应规律的分析研究非一致激励地震作用近似Rayleigh地震波52009汤爱平共同沟结构体系振动台模型试验与分析沟体与沟内管道、管线地震 反应明显不同62011胡翔 薛伟辰预制预应力综合管廊整体结构受力性能试验研究、接头受力性能试验板内的普通钢筋应变较小,接头满足平截面假定, 变形主要由相对转动引起4.研究状况4.5 影响地下综合管廊结构地震响应

9、的因素综合管廊地震响应影响因素接触面饱和土体行波瑞利波非一致激励边界条件4.考虑行波效应，结构的应变有所增大，增大大小与波速有关。Rayleigh波作用下，结构变形通常较大1.主要考虑自由边界和无限单元对计算结构的影响。当边界自由时，结构反应明显偏小3.仅考虑土体为饱和的情况，有效应力法由于考虑了土体中孔隙水的作用，计算结果小于总应力法。5.长线型地下结构非一致激励显著大于一致激励的2.主要考虑不同接触参数的影响。在土体与结构相互作用分析中，不考虑接触面之间的滑移将增大结构的响应5.典型试验5.1 非一致地震激励地下综合管廊振动台模型试验研究试验概况：设计了两个完全相同的模型箱，层状剪切模型箱

10、在消除边界效应和满足土体的水平层状变形方面具有较好的特性采用两个地震激励来代替综合管廊上实际的多点激励横向激振时层状剪切模型箱设计图(单位:mm)纵向激振时层状剪切模型箱设计图(单位:mm)试验中的层状剪切模型箱模型结构接头位置示意345125.典型试验5.2 主要结论非一致纵向激励作用下，模型结构最大应变分布为中部大两端小，且随输入加速度峰值的增大而增大 1 地震激励是其产生纵向应变响应的根本原因，只有在纵向非一致地震激励下，结构才会有纵向内力响应 2 输入加速度峰值的增加，结构的加速度响应会出现大于其周围场地土加速度的情形，而且这种情况在有接头的条件下更为明显 3 目前规范分析中采用场地变

11、形对地下结构纵向地震响应进行设计的方法具有一定的可行性，但具有一定误差。地震动的非一致性和接触面破坏共同导致了结构接头的响应 4 5.典型试验5.3 预制预应力综合管廊受力性能试验研究试验概况：接头试验试件采用1:1足尺模型，由2块1m宽300mm厚的预应力筋连接的预制板带拼接组成计算简图竖向加载示意图5.典型试验5.4 预制预应力综合管廊受力性能试验研究试验概况：整体结构受力性能试验采用1:1足尺模型试件，整体结构模型试件由两个横向预制节段经张拉预应力筋拼装而成破坏机制整体结构试件加载示意图主要结论：试件的最终破坏形态均为角部加腋区外缘混凝土剪切破坏接头刚度对预制预应力综合管沟的正常使用状态

12、有较大影响两试件具有良好的位移延性I接头宜采用预应力筋、螺栓或承插式接头仅带纵向拼缝接头采用的的截面内力计算模型为闭合框架模型带纵、横向拼缝接头的预制综合管廊内力计算模型应考虑拼缝接头影响（旋转弹簧模型K-法） 一般规定：设计使用年限为100年，按乙类建筑物进行抗震设计，裂缝控制等级为三级，最大裂缝宽度限值应小于或等于0.2mm，且不得贯通现浇综合管廊II截面计算模型采用闭合框架模型构造要求III管廊主要承重侧壁的厚度不宜小于250mm，非承重墙和隔墙等构件的厚度不宜小于200mm混凝土保护层厚度迎水面不宜小于50mm，其它部位按混凝土结构设计规范GB50010确定由地震响应结构特点，管廊角部

13、内力较大，该处配筋须加强加密 6 结构设计预制综合管廊6.1 计算模型6 结构设计1综合管廊顶板荷载；2综合管廊地基反力；3综合管廊侧向水土压力；4拼缝接头旋转弹簧现浇综合管廊闭合框架计算模型预制综合管廊闭合框架计算模型现浇、纵向拼缝接头的预制综合管廊综合管廊截面计算模型采用闭合框架模型纵、横向拼缝接头的预制综合管廊内力计算模型应考虑拼缝接头影响（旋转弹簧模型K-法）地基反力按弹性地基梁进行计算，边界条件按弹簧单元支撑，考虑底板设置两个铰支座;6.2 计算模型6 结构设计预制综合管廊闭合框架计算模型6.3 考虑拼缝接头影响抗浮箱涵埋地管道敷设在浸水的土壤中，会受到静水或流水的作用而产生浮力。设

14、计依据：给水排水工程埋地铸铁管管道结构设计规（CECS142:2002） 6.4 箱涵抗浮验算6 结构设计检查井分解示意图检查井应用效果图井盖井圈收口调节圈井室上部井室下部检查井整体示意图6.5 检查井设计6 结构设计管件通过地面投料口进入管廊管件落入投料口内部运至管廊6 投料口设计投料口设计方案6.6 投料口设计国内城市综合管廊建设管理案例详析（二）广州大学城地下综合管廊建设管理案例分析1、概况 大学城综合走廊是广东规划建设的第一条共同管沟，也是目前国内距离最长、规模最大、体系最完整的一共同管沟。该管廊与大学城建设紧密相关，采取统一规划、统一建设、统一布线的方式，集中铺设电力、通讯、燃气、给

15、排水等市政管线。自2003年开始，到2005年共建设综合管廊18公里。大学城主线三仓综合管廊规划在小谷围岛中环路中央隔离绿化地下，沿中环路呈环状结构布局，全长约10公里，沟宽7米，高2.8米；支线管廊8公里。国内城市综合管廊建设管理案例详析（二）广州大学城地下综合管廊建设管理案例分析2、管理主体 大学城管廊作为市政基础设施的一部分由政府主导建设。由财政拨款，建成以后作为资产注入广州大学城投资经营管理有限公司（国有公司）。该公司的主要业务是大学城经营性和准经营性市政公用设施、公共服务设施和高校后勤基础设施以及在大学城城市公共资源范围内相关项目的投资、经营管理及资本运营。公司投资项目涉及大学城的能

16、源供应、市政设施和商业设施。如分布式能源系统、中水厂、信息枢纽等。公司主业是大学城供冷供热系统和中水系统经营，是盈利的。在共沟管理方面，一直处于亏损状态。 大学城投资经营管理有限公司再委托广钢下属的一个机电设备公司进行管廊管理。管理人员约二十多人，实行24小时三班两倒。每年用于维护管理的收费约200万元。其中人工100多万，电费50多万，其它（耗材等）20-30万元。国内城市综合管廊建设管理案例详析（二）广州大学城地下综合管廊建设管理案例分析3、管理主体 大学城管廊作为市政基础设施的一部分由政府主导建设。由财政拨款，建成以后作为资产注入广州大学城投资经营管理有限公司（国有公司）。该公司的主要业

17、务是大学城经营性和准经营性市政公用设施、公共服务设施和高校后勤基础设施以及在大学城城市公共资源范围内相关项目的投资、经营管理及资本运营。公司投资项目涉及大学城的能源供应、市政设施和商业设施。公司主业是大学城供冷供热系统和中水系统经营，是盈利的。在共沟管理方面，一直处于亏损状态。 国内城市综合管廊建设管理案例详析（二）广州大学城地下综合管廊建设管理案例分析管线饮用净水供电通信杂用水供热水截面空间比例（%）12.7035.4525.4010.5815.87金额（万元/年）31.9889.2763.9626.6439.964、相关制度和标准制定 广州于2005年出台了广州大学城综合管沟收费标准（穗价

18、函200577号），该标准对广州大学城综合管沟管线入沟费、综合管沟日常维护费用进行了详细的规定，其中，（1）饮用净水水管（直径600毫米）每米收费标准为562.28元； （2）杂用水水管（直径400毫米）每米收费标准为419.65元；（3）供热水水管（直径600毫米）每米收费标准为1394.09元；（4）供电电缆每孔米收费标准为102.70元；（5）通信管线每孔米收费标准为59.01元。国内城市综合管廊建设管理案例详析（二）广州大学城地下综合管廊建设管理案例分析5、运营状况与原因 大学城管廊初步估计土建成本约4亿元。该管廊预计使用过程中年折旧费用约1000万元，维护运营费用200万元左右。由于

19、没有相关产权，所以只能收取租金，而租金收取由于缺乏相关的政策，各个市政企业也一直没有缴纳，其租金仅200万元左右。对于一个正常的投资主体，投资4亿元的项目通常要求每年10%约4000万元的投资回报，而广州大学城综合管廊希望收取的年租金约200万元，仅仅与运营维护费用相当，尚且未能如愿。 广州综合管廊的建设方提出，关键问题在于缺乏相关的政策法规(控制综合管廊周围的市政直埋、地下综合管廊的租金和转让、办理权属等)，由于相关法律法规的缺失，开发建设管廊之后无法取得相关产权;无法强制市政管线采用综合管廊，发挥综合管廊的优势;出租租金缺乏物价局的规定;而作为上市公司的各管线公司，则希望减少费用，增加固定资产。 综合管廊昆明案列昆明市彩云路广福路地下综合管廊建设管理：1.如何建设综合管廊？谁来建？谁来投资？谁来管理？经多方研究论证，采取了成立管廊专营公司独立运作，负责筹资、建设、运行、维护等工程全过程，目前已建成并投入运行彩云路、广福路综合管廊38公里，大部分已完成销售，投资回收79%，较好地解决了以上问题。2003年8月，昆明市成立昆明城市管网设施综合开发有限责任公司（以下简称“城网公司”），隶属于昆明市城建投资开发有限责任公司，作为专门建设管理运营地下综合管廊的投资建设公司，负责综合管廊的融资、建设、资产管理、运行管理等，注册资本金4.38亿元。2.授权特许经营特许经营期50年，政府在政