1、1大口径埋置式预应力钢筒混凝土管(PCCPE)作为城市道路“综合管廊”的分析与探讨（1.苏州混凝土水泥制品研究院 余洪方 2.天津万联管道工程有限公司 张亮）0、前言目前，国内几乎所有城市的城市道路地下管线都是种类繁多，如雨水管线、污水管线、煤气管线、电力管线、通讯管线等等。由于各种管线分属不同的管理部门，因此道路管线设计合理规划难度非常大，相关管理部门协调困难，对城市道路进行开膛破肚也就见怪不怪了，人们形象地称这些城市道路为“拉链路“。大量“拉链路“的存在破坏了城市道路的完整性，缩短了城市道路的使用寿命，也造成了巨大的浪费、交通堵塞和交通安全隐患。1、现有管线模式的弊端在现有的地下管线规划模
2、式下，每一种管线都需要单独修建自己的检查井（见右图），从而造成了道路地面上井盖遍地，据行业统计显示像武汉市，道路地面井盖总数超过了一百万个。贵阳日报曾经报道，贵阳城区道路上的各类井盖有43000 多个。现有管线模式弊端之一是检查井井盖与周围道路地面的存在的高差现象十分普遍，最大高差可达十厘米以上，有报道称天津 10 条道路上与路面不平齐的下水道井盖就达 1213 个，容易造成交通隐患；弊端之二是目前的检查井井盖主要有铸铁井盖、钢纤维混凝土井盖和塑料井盖三种。铸铁井盖容易被盗，钢纤维混凝土井盖和塑料井盖容易被超载车辆压碎从而造成交通事故和人身事故；弊端之三是地下管线的管理和建设是各自为政，混乱无
3、序。全国大约有 70%的城市地下管线没有基础性城建档案资料，地下管线家底不清的现状普遍存在，加上归属各部门的管线档案互不相通，除了马路经常被开挖、工程延期外，也屡屡造成建设过程中挖断管线的事故。2010 年 7 月 28 日，在原南京塑料四厂旧址附近平整拆迁土地过程中，由于挖掘机挖穿地下丙烯管道，丙烯泄漏后遇到明火发生爆燃。事故造成 13 人死亡、14 人重伤，120人住院治疗。类似的事情在其他城市也屡见不鲜：据统计，2004 年北京燃气集团有限责任公司共处理突发事故 156 起，其中施工挖断造成漏气事故占突发事故的 35.3%；2005年 1 至 11 月，北京平均每 5 天就有一起因市政施
4、工不当造成的水管破裂事故。这些现象反应的是城市地下管线现行模式的严重不合理。2、“综合管廊”的出现地下管线是城市的生命线，也是城市安全与繁荣的根基所在。鉴于目前国内城市道路管线的现状，“综合管廊“的概念浮出水面。所谓“综合管廊”，是指将设置在地面、地下或架空的各类公用类管线集中容纳于一体，并留有供检修人员行走通道的隧道结构。2即在城市地下建造一个隧道空间，将市政、电力、通讯、燃气、给排水等各种管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监 测系统，实施统一规划、设计、建设和管理，彻底改变以往各个管道各自建设、各自管理的零乱局面。各管线需要开通时，只需通知有关负责部门，接通接口即可， 既便于修理，又
5、节省了投资。“综合管廊“的概念在中国并非新鲜事物，但法规欠缺和利益纠葛又常常让其叫好不叫座，国内推广使用非常有限。青岛市曾计划投资百亿元打造全国最长”地下城市管线系统”，北京、上海、深圳、苏州等地也尝试铺设了一部分地下管道综合系统，管理者们试图用这种被称为”综合管廊”的市政工程解决马路常年被”开膛破肚”的现状，可保证城市路面不再开挖，且下水道井盖也随之大为减少。苏州工业园区的”综合管廊”照片事实上，成熟的城市地下管道综合走廊完全可以解决马路常年被”开膛破肚“和”遍地井盖“的现象。下图被称为“共同沟”的地下管线体系是目前世界上比较先进的基础设施管网布置形式，也是城市建设和城市发展的趋势与潮流。3
6、日本的共同沟（综合管廊）模式示意图 欧洲某国的综合管廊模式（注：上述数据和图片均来源于网络）3、“综合管廊”的优点4由于综合管廊将各类管线均集中设置在一条隧道内，消除了通讯、电力等系统在城市上空布下的道道蛛网及地面上竖立的电线杆、高压塔等，避免了路面的反复开挖、降低了路面的维护保养费用、确保了道路交通功能的充分发挥。同时道路的附属设施集 中设置于综合管廊内，使得道路的地下空间得到综合利用，腾出了大量宝贵的城市地面空间，增强道路空间的有效利用，并且可以美化城市环境，创造良好的市民生活环境。日本阪神地震的防灾抗灾经验说明，即使受到强烈的台风、地震等灾害，城市各种管线 设施由于设置在综合管廊内，因而
7、也就可以避免过去由于电线杆折断、倾倒、电线折断而造成的二次灾害。发生火灾时，由于不存在架空电线，有利于灭火活动迅速进行，将灾害控制在最小范围内，从而有效增强城市的防灾抗灾能力。4、大口径埋置式预应力钢筒混凝土管 PCCPE 作为城市道路“综合管廊”的分析与探讨我国自上世纪八十年代未从美国阿美隆公司引进关键设备和生产技术形成预应力钢筒混凝土管（简称 PCCP）生产能力以后，特别最近十年 PCCP 已成为发展最快的水泥制品之一。PCCP 是集合了厚钢板、薄钢板、混凝土、高强预应力钢丝、水泥砂浆保护层等材料制成的非金属复合管道材料，同时具有高抗渗、高密封性和高强度的“三高”特征，使其逐渐成为输引水管
8、道工程尤其是大口径、高工压、深覆土铺设使用条件的首选埋地管道材料。目前，国内无论是 PCCP 生产技术还是生产设备都已相对成熟，已具备 PCCP 生产能力的生产线有近百条，年设计生产能力达 3000km，最大规格的 PCCP已达 DN4800。PCCP 已广泛用于国内大型输引水工程如山西万家寨引黄工程、黑龙江磨盘山引水工程、新疆引额济乌工程、南水北调中线北京段输水工程、沈阳大伙房引水工程、辽宁阜新引白工程、广州西江引水工程等。但大口径 PCCP（口径大于等于3000mm）作为城市道路综合管廊尚处在摸索阶段，天津滨海新区中央大道工程新港四号路地道综合管沟率先使用了天津万联管道工程有限公司生产的
9、DN3000 的 PCCP 作为城市道路的综合管廊，取得了一些使用经验。现介绍如下，以供参考。5. PCCPE3000 作为“综合管廊”使用的工程实例 注 15.1 工程概况中央大道工程是天津滨海新区的一条现代化的、具有较高景观要求的城市道路。该路贯穿新区南北方向，连接大港、塘沽和汉沽三个城区，全长约 54 公里。其重要节点之一的“新港四号路地道”贯穿开发区和塘沽区两个行政区域,下穿新港四号路、津滨轻轨、进港二线铁路、大连东道等道路和构筑物。其中在下穿津滨轻轨时，需对津滨轻轨高架桥的基础进行托换。托换后在地道的东、西两侧各有一个净空为 4m6m16m 的箱体。新港四号路地道综合管沟是为规划的跨
10、区管线预留空间，以避免新港四号路、大连东道等处因管线敷设而破路施工。拟建综合管沟与轻轨托换的工艺箱体相接。并利用托换工艺箱体做为人孔、下料孔和通气孔，综合管沟单侧全长 167 米。5综合管沟平面布置5.2 工程设计（1） 、综合管沟断面形式的选择管沟断面设计了两个方案。方案一为 4m4m 矩形断面，采用现浇钢筋混凝土结构。方案二为圆形断面(直径 3m)，采用预应力钢筒混凝土（PCCP）管材。因施工工期短，并考虑工程投资，设计最终采用了直径 3m 的预应力钢筒混凝土（PCCP）管材作为综合管沟，断面总面积为 7.06m2,其中可利用面积为 5.2 m2，满足规划的需求。其总造价比采用现浇的钢筋混
11、凝土结构降低了近 30%。（2） 、管沟内的管线布置城市工程管线综合规划规范 （GB5028998）规定，综合管沟内宜敷设电信电缆、电力电缆、给水管线、热力管线、雨（污）水排水管线。根据滨海新区的规划并结合本工程具体情况，设置两个综合管沟：一个作为缆线沟，放置电力电缆、通信电缆和有限电视电缆。另一放置给水管线、再生水管线和热力管线。为敷设各专业管线，在沟内设置钢制“门”型支架，承托管道的支架焊接在支架上，中间留有宽为 1m 的人行通道，以便于安装和检修。6综合管沟断面布置图一 综合管沟断面布置图二（3） 、基础处理工程地点土质为淤泥质粘土，属于软弱地质条件，为防止不均匀沉降，管沟基础采用 18
12、0 度钢筋混凝土基础，每隔 20 米设一沉降缝。并在沟槽成槽后，在管沟基础下换填 0.5m 厚级配碎石。托换箱体采用混凝土搅拌桩基础，沉降量很小，在管道与托换箱体连接部位，最易发生不均匀沉降。为此，利用箱体周围已经施做好一排直径 1000mm 的钢筋混凝土支护桩和两排直径 600mm 的混凝土止水帷幕桩，支撑管沟基础。施工时将支护桩和止水帷幕桩截断至管沟的钢筋混凝土基础下，再做 180 度钢筋混凝土基础。（4） 、 防水及接口处理地下管道结构因温度变化、混凝土收缩及不均匀沉降等因素可能导致变形，断面易变形处须设置伸缩缝，接缝处的防渗止漏是一个技术难点。虽然一定数量的地下水侵入综合缆沟不至于产生
13、严重后果，但会增加排水设施的启动次数，同时会增加综合缆沟内空气的湿度，降低沟内管线和其他设施的工作寿命。防渗止漏的设计原则是“放、排、截、堵相结合，刚柔相济，因地制宜，综合治理” 。PCCP 管壁由于带有薄钢筒抗渗性能良好，管道接口处采用了异性双橡胶圈接口，分别为密封胶圈和试压胶圈，管口接缝内填充双组份聚硫密封膏，外贴式反应性丁基橡胶腻子（钢片式）止水带包封，止水带宽度 20cm，该种止水带是新一代合成高分子防水材料，经特殊处理为非硫化丁基橡胶粘状塑性体，其活性基与现浇混凝土中的离子之间发生反应形成化学性结合，有效解决串水问题。管道接口大样图5.3、配套设施（1） 、出入口、下料口及通风口设计
14、7为便于管沟内所收纳的管线的维修、检查或施工，需在综合管沟内设置人员进出和机具出入的出入口和下料口。为排出沟内有害气体，补充新鲜空气，沟内须设置自然通风口或强制通风口，并应避免雨水灌入，而损坏沟内的管线。本设计充分利用津滨轻轨高架桥的基础托换的闲置箱体，作为人员出入口、下料口和通风口。出入口和下料口设计图（2） 、排水综合管沟内管道维修的放空，以及其他一些可能发生泄漏等情况，将造成一定的沟内积水，本设计在管沟内设置排水沟和积水窝。积水窝设置在箱体的南北两侧，积水经潜水泵抽升排入市政管网。6、 结语（1） 、地下管线是城市的生命线，也是城市安全与繁荣的根基所在。“综合管廊”是城市道路发展的必然趋
15、势，即在城市地下建造一个隧道空间，将市政、电力、通讯、燃气、给排水等各种管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、设计、建设和管理，可以彻底改变以往各个管道各自建设、各自管理的零乱局面。（2） 、大口径 PCCP 管道一直被用于城市输引水工程干管，而在城市综合管廊中加以应用是充分利用了 PCCP 适合于制作大口径管道的优势，是管道用途多功能化的一次尝试，8其最大优点是造价低、施工方便、施工周期短。（3） 、在天津滨海新区中央大道工程新港四号路地道综合管沟的设计中，尝试使用大直径 PCCPE（DN3000mm）作为综合管沟的载体，同时依托中央大道地道修建，利用津滨轻轨托换的
16、工艺箱体对管沟进行连接。在合理控制工程投资的条件下，改善了该区域的市政建设水平，为大口径 PCCP 作为综合管沟使用积累了经验。（4） 、 “直径 3m 的 PCCPE 管材，断面总面积为 7.06m2，其中可利用面积为 5.2 m2”，关于圆形管廊的截面面积的利用率因问题尚需作进一步研究，在沟内设置钢制“门”型支架不利于圆形管廊两侧空间的有效利用，既不经济也不够合理。（5） 、大口径 PCCP 作为管廊使用，天津工程非常重视接口密封问题，笔者认为 PCCP是可以通过接头打压试验和有效的基础处理相结合来保证街头密封的。天津工程设计出于安全考虑，在 PCCP 接口外增加了外贴式反应性丁基橡胶腻子
17、（钢片式）止水带包封。这样的做法虽然安全，但增加了工程投资和施工难度，其必要性值得商榷。（6） 、PCCP 作为管廊使用的必备附属设施，如人员出入口、下料口和通风口，在天津工程中都未设置在 PCCP 管材上，而是利用了津滨轻轨高架桥的基础托换的闲置箱体予以解决。笔者认为通过 PCCP 开孔或制作 PCCP 管件是可以解决的。（7） 、在天津工程中存在的支架固定问题，由于 DN3000 的 PCCP 管芯内壁混凝土仅有70mm 厚，支架固定用的胀管长度都超过 100mm，不能直接在 PCCP 管壁混凝土使用，因此在 PCCP 管材加工时，使用了内壁预埋钢圈予以解决，再通过焊接方式固定支架。笔者认为可以对 PCCP 管壁结构作些调整，将管壁内的薄钢筒直径扩大，以保证内壁混凝土的厚度大于 100mm 即可予以解决，可以不必再设置预埋钢圈，还增加了支架安装的灵活性。参考文献为：【注 1】李曦淳，储庆 . 天津滨海新区中央大道工程综合管沟的设计J . 中国给水排水，2008 年第16 期
