综合管廊结构设计要点

中国交建综合管廊设计与施工技术培训-------结构设计要点中交水运规划设计院有限公司苏雨交融天下建者无疆目录

一.预制拼装结构与现浇结构对比

二.基坑支护设计

三.管廊防渗设计

四.管廊抗震分析一.综合管廊预制拼装结构与现浇结构对比

预制整体箱涵预制叠合管廊现浇管廊

地下综合管廊的本体工程施工一般有明挖施工现浇法、明挖预制拼装法、盾构法、顶管法。从施工、造价、工期等方面对明挖预制拼装法与明挖现浇施工进行对比分析。一.综合管廊预制拼装结构与现浇结构对比

一、预制拼装法

明挖现浇混凝土施工在施工质量、建设周期和环境保护等方面都存在诸多不足。相比之下，预制拼装工艺则较好地弥补了上述不足。1、预制拼装法的特点(l)优点：与现浇相比，预制拼装法则可大大缩短施工工期。在地基发生不均匀沉降或受外荷载作用、管道产生位移或折角时，仍能保持良好的抗渗性能，抗地震功能极强。(2)缺点：大型管廊体质重大，运输安装需要大型运输和吊装设备，增加工程支出费用。预制拼装管廊接口多，对接口的设计、制作、施工要能满足抗渗的要求。综合管廊的通风机房、交叉口、出线口等地下不规则建筑仍需要采用现浇施工。一.综合管廊预制拼装结构与现浇结构对比

二、明挖现浇法

只要地形、地质条件适宜和地面建筑物条件许可，均可采用明挖法施工。与非开槽施工相比，施工条件有利，速度快，质量好，而且安全。明挖法施工的主要缺点是干扰地面交通，拆迁地面建筑物，以及需要加固、悬吊、支托跨越基坑的地下管线。1、预制拼装法的特点(l)优点：设计简单、施工方便、工程造价低的特点，适用于新建城市的管网建设。

(2)缺点：外界气象条件对施工影响较大，地下水对施工有较大影响，容易局部发生渗漏，影响管道的使用功能。分段间采用橡胶止水带连接有安全隐患。现场制作生产条件差，结构计算中要加大安全度。因此材料用量也要增加。一.综合管廊预制拼装结构与现浇结构对比

三、造价对比

预制拼装管廊若要取得价格优势，可尝试从以下两方面着手：1、企业对策(1)规划环节—重视项目规模效益。(2)设计环节—通过设计的优化提高预制率和构件重复率。(3)运输环节—改变构件装运形式，提高运输效率。(4)安装环节—提高安装速度，节约安装成本。

2、行业对策(1)制定更为完善的相关法规、标准。(2)形成全产业链的工业化经营模式。一.综合管廊预制拼装结构与现浇结构对比

四、结论

综合管廊采用何种施工方式取决于造价、工期和实施的可行性，干线管廊因截面大、自重大、工程量少建议采用现浇。支线管廊和缆线管廊自重小、施工便捷的适合预制。二.基坑支护及地基处理

一、设计原则及设计条件1）基坑支护一般区段结构安全等级为二级，重要性系数为1.00。2）基坑设计使用年限为1年。3）基坑顶部考虑施工地面活荷载q≤20kPa。4）基坑支护结构承载能力及土体稳定性按承载能力极限状态采用基本组合进行计算，基本组合综合分项系数为1.25；基坑支护结构及土体的变形按正常使用极限状态采用标准组合进行验算。二.基坑支护及地基处理

二、支护方案比选

选择经济、合理的基坑支护方案是设计的重要组成部分。设计拟采用以下几种基坑支护方案进行比选：1、放坡开挖优点；缺点二.基坑支护及地基处理

二、支护方案比选

选择经济、合理的基坑支护方案是设计的重要组成部分。设计拟采用以下几种基坑支护方案进行比选：2、钻孔灌注桩方案优点；缺点二.基坑支护及地基处理

二、支护方案比选

选择经济、合理的基坑支护方案是设计的重要组成部分。设计拟采用以下几种基坑支护方案进行比选：3、SMW工法方案优点；缺点二.基坑支护及地基处理

二、支护方案比选

选择经济、合理的基坑支护方案是设计的重要组成部分。设计拟采用以下几种基坑支护方案进行比选：4、板桩（拉森钢板桩）支护方案优点；缺点二.基坑支护及地基处理

二、支护方案比选

选择经济、合理的基坑支护方案是设计的重要组成部分。设计拟采用以下几种基坑支护方案进行比选：

方案造价钻孔灌注桩SMW工法桩拉森钢板桩按1公里计算2300万1500万650万

支护造价对比表三.管廊防渗设计

一、基本原则

严格按照《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）标准设计，防水设防等级为二级。

按承载能力极限状态及正常使用极限状态进行双控方案设计

综合管廊主体防渗的原则是“以防为主，防、排、截、堵相结合，刚柔相济，因地制宜，综合治理”。三.管廊防渗设计

二、变形缝设计

变形缝的设计要满足密封防水、适应变形、施工方便、检修容易等要求。

用于沉降的变形缝其最大允许沉降差值不应大于30mm。

变形缝处混凝土结构厚度不应小于300mm。

用于沉降的变形缝的宽度宜为30~50mm。

变形缝的防水采用复合防水构造措施，中埋式橡胶止水带与外贴防水层复合使用。

变形缝的形式非常重要，一般有平接施工缝和咬口施工缝两种。三.管廊防渗设计

三、施工缝设计

现浇钢筋混凝土综合管廊地下管廊结构，在浇筑混凝土时需要分期进行。施工缝均设置为水平缝，水平施工缝一般设置在综合管廊底板上300～500mm处及顶板下部300～500mm处。在施工缝中设计埋设钢板止水条。三.管廊防渗设计

四、预埋穿墙管

在综合管廊中，多处需要预埋电缆或管道的穿墙管。根据预埋穿墙管的不同形式，分为预埋墙管和预埋套管。

根据以往地下工程建设的教训，该部位的电缆进出孔是渗漏最严重的部位。三.管廊防渗设计

五、防水材料及措施的选择

目前国内外常用防水产品分为如下六类：1、水泥砂浆；2、防水卷材；3、防水涂料；4、塑料防水板；5、金属防水层；6、膨润土防水材料

采用适用于管廊的柔性防水卷材或有机防水涂料作为管廊结构主体的外包防水层较为合适。三.管廊防渗设计

五、防水材料及措施的选择

工程部位防水措施主体1.防水混凝土2.SBS防水卷材（单层4mm）施工缝1.丁基橡胶镀锌钢板止水带2.高分子丙纶3.外贴卷材加强层后浇带1.补偿收缩混凝土2.遇水膨胀止水条3.外贴止水带4.外贴卷材加强层变形缝1.中埋式钢边止水带2.外贴卷材加强层3.双组份聚硫密封膏、WST非固化橡胶沥青

黄骅管廊工程结构为二级防水，工程场区地下水丰富，且结构中安装的管线众多，设备的防渗和防潮要求较高，为确保防水效果依据《地下工程防水技术规范》以及《地下建筑防水构造》(10J301)中要求，对于卷材，使用4mm厚弹性体改性沥青（SBS）防水卷材。弹性体改性沥青（SBS）防水卷材，该材料应用广泛，价格较低。具体的防水材料及措施如下：三.管廊防捷渗设计六、防水混肢凝土技菜术要求1、主体局混凝土袖采用防协水混凝红土；结邪构后浇吓带采用潜补偿收罢缩混凝密土，其厘限制膨多胀率应≥0.劫015僚%（水称中14天，子空气气中28天)。2、混蜜凝土屡的抗陵渗等传级≥P触8。3、自揭防水巩混凝资土应巷采用洲硅酸脂盐水践泥或捡普通像硅酸秘盐水市泥，祥施工秘配合依比应滴通过令试验拨确定轰。4、结禽构裂赌缝的劫宽度皆不得先大于0.巨2m裕m，且不厅得出现墓贯通裂绍缝。5、防见水混剑凝土歼的施迈工注大意事针项:三.管廊罢防渗链设计七、防水健卷材施秧工注意落事项1、管垂廊防势水防干水施帆工要上求2、防水施纪工顺序倦及做法3、工程验结收卷材的寺接缝部绑位必须基牢固收松口要严贵密，不码允许存室在折、童翅边、穴脱层或倍滑移等晓现象。辨在卷材芦防水层猛的末端靠处，必翅须粘接涂牢固，拳密封良馒好。长劣短边搭捷接长度职满足规臭范要求脊。四.管廊结捧构抗震尽分析一、航主要挣规范1、《剩城市纸综合拨管廊赛工程瓜技术鹊规范棍》(GB弦50隶838咏-20好15)2、《井城市事抗震帆防灾谎规划距标准胀》(G晌B5嫩04头13业-2串00虽7)3、《建黑筑工程污抗震设罩防分类旗标准》(G泪B咬50溉22滨3-她20锋08话)4、《育混凝咽土结回构设徐计规爱范》也（GB栋50侵01输0-盲20遵10）5、《桐建筑溪抗震码设计胸规范两》（GB5拼001图1-2膝010）6、《城底市轨道及交通结毅构抗震垒设计规贞范》（GB冤509剑09-英201宾4）7、《建缓筑地基疾基础设损计规范星》(GB戚500驼07-普201距1)四.管廊结予构抗震焰分析二、张管廊波抗震杯计算袍的分梨类、未要求1、管廊姜抗震计谢算的分扇类《城市停综合管仰廊工程况技术规末范（GB西50彩83归8-广20捐15）》禽规定：挖综合管缓廊工程聪应按乙晃类建筑修物进行笑抗震设四计，并礼应满足苗国家现情行标准跃的有关粘规定。2、管廊辆抗震计节算的要富求2.1、根垄据《济建筑灭抗震桃设计醒规范稻》(GB飞500卫11-裤201推0)第条窝，基罗本的廉抗震冤设防月目标摊为以下三低种情况：（1）低于滔本工程佩抗震设偿防烈度挡的；（2）相对碗于本工捧程抗震识设防烈星度的；（3）高殃于本路工程昌抗震辨设防盲烈度蹄的。四.管廊结复构抗震始分析二、勇管廊甩抗震会计算忧的分渠类、梢要求2.讲2、根据骆《城市摇轨道交居通结构爷抗震设饱计规范擦》（GB5妻090窜9-2淹014），城纠市轨道片交通结葛构的抗洪震性能饶要求分火为三个昼等级：（1）性范能要会求I；（2）性茂能要拘求II；（3）性辣能要偏求III。根据《糕城市轨同道交通宽结构抗袭震设计乘规范》捉（GB5漫090返9-2猜014）第枪节，梅重点条设防峡类的平城市剃轨道惨交通奶地下然结构雪的抗桶震性听能要氏求（个即抗握震设谁防目高标）弦为：（1）在E1（重现灰期为10垦0年）县地震倾作用殖下要胃达到鲜抗震约性能私要求I，（2）在E2（重甲现期尖为475年）吵地震腹作用膏下要灭达到馆抗震板性能鼓要求I，（3）在E3（重现触期为24洞50年）地谱震作用翻下要达轻到抗震蚂性能要根求II。综合牛管廊持为地卵下结答构，棍破坏乒后极码难修雕复，呼因此筒抗震客设防发目标河参照赛《城介市轨古道交克通结构构抗坡震设刷计规池范》便（GB感50不90既9-见20绣14）执欢行。四.管廊久结构枕抗震枯分析三、管罪廊抗震千验算的赚内容地下结甜构抗震穴验算应袜分为强度榜验算、变形验坏算和位移验占算。（1）抗丽震性鹿能要村求为I时，即览结构在E1及E2地震池作用隶条件保下，闹结构成处于敢弹性禽工作体阶段哗，应依进行蚀结构搬构件唯的截抹面抗侨震验梦算、唉及结策构弹还性层尊间位阔移的叮验算掌。（2）抗震侮性能要煤求为II时，即害结构在E3地震作圾用条件寨下，结售构局部鸣进入弹湿塑性工用作阶段漆，应进汉行结构选弹塑性坑层间位郊移验算朗。四.管廊结咏构抗震天分析四、摇管廊段抗震盈验算扒的方支法1、《干建筑谊抗震芦设计危规范浴》规艳定：切地下驰建筑宜的抗淘震计山算模剩型，领应根戴据结好构实孔际情艇况确鼓定并在符合缎下列菜要求祝：1）应跟能较扛准确臂的反墙应周倡围挡载土结赵构和稿内部隶各构拦件的辆实际姓受力权；与旦周围始挡土霉结构薪分离捉的内怒部结瞒构，叉可采齿用与惯地上羞建筑辨同样洁的计盗算模休型。2）周围卡地层分粒布均匀川、规则钳且具有驾对称轴馋的纵向踪蝶较长的开地下建相筑，结毅构分析炎可选择怀平面应挖变分析侄模型并乡丰采用反彼应位移慎法或等厘效水平习地震加挪速度法调、等效波侧力法瘦计算。3）长笋宽比季和高辩宽比宵均小咸于3及本芝条第2款以尿外的止地下阻建筑胞，宜嫂采用捷空间怖结构更分析扎计算腾模型贱并采终用土学层-结构幅时程洗分析四法计性算。四.管廊沙结构激抗震决分析四、管薪廊抗震膏验算的苍方法2、《城予市轨道抖交通结观构抗震套设计规要范》规朋定：四.管廊妹结构业抗震灯分析五、枝管廊探抗震贩设计洲流程四.管廊手结构困抗震玻分析六、反页应位移事法1、基盼本原致理1-脾--地面2—设计暖地震作数用基准丑面3—土层妹位移4—惯性亩力四.管廊结茄构抗震悠分析六、反封应位移召法2、设计荷榜载1）地震市作用；2）非地绪震作用就；3）抗震次设计荷活载组合莫按《建肥筑抗震污设计规示范》规洗定执行匹。序号荷载组合验算工况重力荷载代表值偶然荷载永久荷载可变荷载地震荷载1抗震荷载作用下构件强度验算1.20.61.32抗震荷载作用下结构变形验算1.00.51.0四.管廊挂结构影抗震偏分析六、逗反应梁位移让法3、地震赚作用配计算按《城江市轨齿道交扣通结看构抗凑震设森计规杀范》脏附录E中的计膏算方法展：1）土大层相最对位翠移：2）土层蹦变位产琴生的荷杆载：3）地殿基弹剩簧刚诉度：4）结构哗惯性力宝：5）结拐构周逃围剪秤力：四.管廊压结构蹲抗震糕分析七、沉时程更分析且法时程义分析鼻法即肿结构流直接桑动力雷法，龟是最若经典露的方登法，敬也是薪普遍泪适用羊。时程绸分析登法的知主要水步骤基如下胆：四.管廊冻结构邮抗震鹅分析七、时荷程分析前法1、自由堡边界；2、人工期边界；3、有限片元计算蚀模型；4、粘性镇人工边装界；5、粘弹颗性人工善边界人工边折界条件四.管廊婚结构垃抗震扎分析八、工程实保例1、工京程概之况天津西环路狮地下综职合管廊厦工程位同于西环峰路中央疾分隔带支下。综归合管廊什工程起恰点位于区潮阳大捷道，终遭于通唐钓公路，态全长约6.7额6公里啊，按杆干线输综合从管廊换标准边建设烧。共从收纳织了给筐水、丢热力圾、电蠢力、吊通信继等管嫁线。四.管廊结户构抗震窜分析八、工程实狗例1、工乒程概疾况主体红结构惑采用乌矩形坑断面煤，标件准段挠高4.踏55模m，宽7.5穗m，顶凳板厚0.每35爪m，底板窗厚0.炊4m，外腹墙厚0.3课5m，中插墙厚0.2持5m。覆土稼厚约1.所22歌-5涛m。主体塑基坑采张用明挖熔法施工获，SM通W工法或砌钢板桩虫围护。四.管廊中结构骡抗震窝分析八、工程实庄例人员出败入口节银点横剖侧面图自然进择风节点浅横剖面萍图机械排贴风节点肤横剖面机图四.管廊结挡构抗震匀分析八、工程实耳例2、地量质概飞况四.管廊姓结构哭抗震腹分析八、工程实嫂例3、地赖震作尚用根据晌《建贤筑抗居震设献计规您范》(GB葛500概11-钢201方0)、《驻中国衬地震兰动参奔数区筑划图稼》（GB协183震06-味201扣5），杜本场痕地抗协震设疾防烈眠度为8度，设织计地震味分组为锁第二组嗽，设计音基本地料震加速抄度值为0.2距0g。根据《高岩土工旬程技术肥规范》缓（DB2雷9-2黎0-2做000）第行按公贝式计腿算场撑地的采等效剃剪切客波速般值VS垦C，经计糕算该场禾地埋深20捡.0迈m范围的街等效剪穗切波速Vsc喷=15迈1.3增9~1中59.甜45m站/s，根据笛《建筑急抗震设蹦计规范爸》(GB哥50膨011红-20答10)，结馆合区松域地胆质资极料覆勺盖层宅厚度厉大于80捉.0印m，判萄定该辛场地慨土为秤中软闸场地晃土，错场地触类别犯为II个I类。四.管廊宁结构制抗震石分析八、工程挑实例4、荷征载及晶组合结构上窑的作用露荷载，响根据《剑建筑结谷构荷载习规范》荐（GB孙50筒00杠9-颤20乱12），按御永久荷葱载、可疼变荷载初、偶然受荷载进突行分类水，对结排构整体固或构件奖可能出荣现的最伍不利组笑合进行垃计算。腿管廊结耕构抗震自计算荷捐载类型凡及名称袄见下表纺。4.1、荷载猛分类荷载类型荷载名称永久荷载结构自重

地层压力水压力及水浮力设备荷载地基下沉影响力可变荷载基本可变荷载地面车辆荷载（包括其动力作用）人群荷载偶然作用地震荷载四.管廊结柏构抗震苍分析八、工程实汉例4、荷载单及组合（1）结设构自以重指结鼓构自完身重锅量产诱生的胡沿各哀构件期轴线况均匀婆分布辩的竖江向荷吗载。暑钢筋银混凝待土26k牛N／m3，素混然凝土取22惑kN／m3，钢抄结构成取78椅.5郊kN／m3，其它缘瑞材料按延现行《狗建筑结麻构荷载炭规范》屠附录A取值。4.承2、荷载秆计算四.管廊数结构师抗震恢分析八、工程实抢例4、荷载邪及组合（2）地佣层土帖压力包括横竖向慢土压怕力和摧水平失土压掏力（3）水压俭力及浮昂力作用婶在地挪下结糠构上擦的水街压力挑，应区根据低施工辉阶段例和长挤期使栏用过稠程中牵地下旋水位葱的变伯化，民不同伯的围谣岩条颜件，甲分别普计算。（4）结照构上思部和运受影塘响范涛围内近的设汪施及稀建筑余物压辟力在计想算地肃下结理构上涌部和吴受影钞响范斑围内刷的设纪施和造建筑驰物压江力时敞，对绒已有乳或已眯经批迎准待会建的铅建筑袋物压伟力在绣结构出设计户中均下应考邮虑。4.2、荷载都计算四.管廊结党构抗震兆分析八、工程榆实例4、荷霉载及来组合（5）设备欺荷载设备区翅的计算污荷载应声根据设阵备安装言、检修策和正常值使用的哀实际情冶况（包资括动力寸效应）辈确定。（6）地警面车剩辆荷介载在道路派下方的六结构，现应根据竹覆盖土倍厚度和堪道路通榨行要求凭，按照装现行《宝公路桥议涵设计姜通用规凡范》规室定的地绍面车辆需荷载布手置其最悟不利排舅列位置狠。设计贷时应考潮虑地面登车辆荷猫载引起写的侧向薪土压力随。4.教2、荷载伍计算四.管廊结裙构抗震触分析八、工程啊实例4、荷月载及排组合（7）人岂群荷雁载管廊素在西百环路些中央书分隔浙带下鸦，不打计人幕群荷兴载。（8）施开工荷罩载地下结妄构设计谋应考虑插施工荷钳载的作伐用，施宫工机具籍荷载取20墙kP备a；地盆面超卫载取20k劝Pa。4.锯2、荷载炊计算四.管廊结盼构抗震枕分析八、工程实棉例4、荷豆载及抢组合（9）地直震荷市载管廊的蛙抗震设担防类别社为重点接设防类腿（乙类烛建筑）线，抗震妙设防烈盗度8度。洗设计巾基本队地震岔加速火度值结为0.2序g，地骆震分屈组为柏第二盘组，港建筑即场地粉类别鸣为Ⅲ睬类，岁特征驾周期白为0.陵55饶s。（10）荷朴载组呈合4.2、荷载诱计算荷载组合永久荷载可变荷载水平地震作用γEh竖向地震作用γEv永久荷载+可变荷载+水平地震作用1.2（1.0）0.51.30永久荷载+可变荷载+竖向地震作用1.2（1.0）0.501.3永久荷载+可变荷载+水平地震作用+竖向地震作用1.2（1.0）0.51.30.5注：括号内的数值用于该荷载对结构作用有利时的分项系数取值。四.管廊结蔬构抗震堂分析八、工程实臭例6、标准谜段管廊损计算根据《臣建筑抗识震设计湾规范》询（GB5都001质1-2懒010）规定染，本次科抗震分虏析中，沉按照管扔廊所处青场地类大别和设唉计地震度选用2组实际冬强震记贞录和1组人市工模押拟的畏加速医度时绕程曲疾线共伸三组培地震谈波，捧其中顶实际傍强震愤记录拌的数弓量为2组，己占总溉数的2/念3，计阿算结症果取死三组代地震狐输入兵时程运结果言的包亮络值精。标沈准段纵模型适如下饥：标准提段办岩土-结构泽模型四.管廊结烫构抗震看分析八、工程实安例6、标旺准段巴管廊横计算6.1第一条粥实际记呈录地震墨波下地裹震响应（1）E2地震芽作用律下结祝构内去力及延承载昂力抗凡震验也算第一条患实际记涛录地震非波作用革下，结阁构横向近弯矩包丸络见下测图。E2横向代弯矩刚最大浩包络热图E2横向明弯矩伏最小脾包络犬图四.管廊冈结构帖抗震稻分析八、工程析实例6、标准你段管廊笋计算6.毕1第一条赠实际记护录地震旱波下地绢震响应（1）E2地震作交用下结悼构内力沉及承载世力抗震跌验算第一先条实政际记要录地欠震波面作用壁下，深结构逃承载凳力抗舌震验况算结香果见组表从上差表可陶以得船知，兴结构助满足壤受力口要求娘。位置内力配筋（HRB400)结构抗弯承载能力轴力（kN）弯矩（kN.m）剪力（kN）(kN.m)顶板跨中（350mm）21.2195.7-115.9D=28毫米,间距15.0厘米412.7顶板根部（350mm）45.2-230.0223.5D=28毫米,间距15.0厘米412.6顶板中支点（350mm）-1.6-224.6-270.1D=28毫米,间距15.0厘米412.8底板跨中（400mm）-1.5246.3-115.9D=28毫米,间距15.0厘米496.7底板根部（400mm）-5.8-410.9-358.1D=28毫米,间距15.0厘米497.8底板中支点（400mm）-3.7-89.8299.2D=28毫米,间距15.0厘米501.2侧墙跨中（350mm）-9.257.965.6D=25毫米,间距15.0厘米350.9侧墙顶部（350mm）21.0-230.0-124.0D=28毫米,间距15.0厘米412.6侧墙根部（350mm）-5.8-410.9226.1D=28毫米,间距15.0厘米413.5四.管廊结百构抗震仆分析八、工程实旋例6、标婚准段蛙管廊氏计算6.课1第一条偏实际记绑录地震劣波下地服震响应（2）E2地震解作用划下结残构弹门性变脖形验监算第一条裂实际记货录地震芦波作用葵下，结役构横向励变形见托图抗震性勺能要求层为I时，即例结构E2地震作肌用条件蛮下，管壳廊断面朋层结构摇弹性层描间位移结角为1/7模81<凡1/5再50，满疯足规吗范要哗求。四.管廊结祖构抗震择分析八、工程探实例6、标歉准段费管廊畅计算6.1第一条泻实际记鼓录地震开波下地俭震响应（3）E3地震作下用下结宽构弹塑续性变形柜验算第一条猪实际记兼录地震疤波作用庆下，结沾构横向覆变形见女图抗震性林能要求辣为II时，顷即结砍构E3地震作悟用条件务下，管旨廊层层铲间位移烤角1/2嘱92<辰1/2老50，满蕉足规筑范要守求。四.管廊结刷构抗震巴分析八、工程采实例6、标净准段炕管廊晕计算6.逮2第二爱条实回际记麦录地网震波才下地量震响舒应6.乏3人工坦模拟爆地震踢波下似地震产响应6.4三种袜地震硬波作惊用下诵地震旧响应至对比通过输伏入三种休不同地效震波分论别进行养结构地历震响应芝计算，逆