综合管廊电气设计论文

综合管廊电气设计论文（共7篇）

综合管廊电气设计论文篇1

随着城市化进程的不断加快, 综合管廊的数量随之增多和形式也变的各异。其中管廊的电气设计工作的复杂性也日益突出。为了促进城市综合管廊发挥其应有的作用, 电气设计工作也应该结合具体的实际来进行。在研究和设计中, 工作人员可以结合国内外优秀的研究成果, 借鉴研究经验, 促进城市化建设的进程。

1 城市综合管廊的行业概念及国内外研究现状

城市综合管廊也称综合管廊, 集电力、通信、燃气、给水、中水等两种及两种以上的市政管线于一体, 城市综合管廊建于城市地下, 用于铺设市政公用管线, 其包括干线综合管廊、支线综合管廊和电缆沟。城市综合管廊一般采用集约化的设计理念有效地利用了道路下的空间, 节约了地下空间资源, 也杜绝了各专业管线分别不定期开挖, 对道路通行和周边环境造成的影响, 彻底解决了“拉链路”问题, 产生了明显的社会效益和环境效益。

在综合管廊设计工作不断完善和发展的过程中, 其规模也在逐渐增加。在十九世纪初期, 法国为了提升城市的环境质量, 兴建了较多的综合管廊, 主要对地下管线进行系统地管理。现如今, 综合管廊无论是在管理还是在应用上都趋于成熟化。另外, 西方的很多发达国家都建设了地下综合管廊。在我国, 如北京、上海等一线城市也逐渐建设了地下综合管廊, 而且在建设的过程中应用到了智能化较高的电气技术, 使得管廊建设工作的现代化程度逐渐增强。

2 城市综合管廊的设计原则

某科技研究中心的实验基地建设了综合管廊。这一实验基地的总占地面积达到50 万平方米, 主要以科研为主。为了对地下废水、热水以及电力管道进行规范化管理, 建设了综合管廊。此管廊主要是以明挖钢混结构为主, 总长度达到2000 米, 管道的个高度为2.5米, 其中包括人行通道结构。地上为研究中心的绿化带所在地。在具体的管廊设计工作中, 主要按照以下几点原则来进行:

(1) 如果工程管线出现了相互干扰的情况, 工作人员需要将这些管线设置在不同的舱室中, 以免出现相互之间的干扰问题。

(2) 对于热力管线来说, 在实际的设置中不能将其和电力管线设置在同一个舱室内。主要是由于热力和电力管线在某种环境下热度会增加, 严重影响管线的使用寿命。

(3) 高压输电管线和电缆管线也不能设置在同一空间内。

从这一点原则上可以看出, 不同的舱室需要设置不同类型的管线, 技术人员要根据管线的特点找到适宜的舱室。综合管廊的电气设计工作在整个管廊设计中的重要性比较突出, 一旦电气设计没有达到标准, 必然会直接影响到管廊的正常运行。

3 管廊电气设计

3.1 建设市政公用管线

在对城市综合管廊电气工程进行设计之前, 工作人员需要对市政公用管线设施进行设计。具体来说就是对城市地下的各种不同类型的管线进行集中管理。其中包括城市的电力系统、通讯系统以及其他的提供水力和热力的管线设施。将这些管线集中在检修口, 进行统一的规划和管理。如果市政公共管线的规划工作出现问题, 必然会直接影响到城市综合管廊的设计和施工。

3.2 综合管廊的电气设计分析

(1) 供配电系统设计。首先, 在供配电系统中, 管廊中包括各类不同的消防设备。消防设备在实际的运行中需要设置电能运行装置, 对于不同电压的配电系统来说, 对于电流的稳定性要求不同。通常来说, 无论哪种供电设备在实际的应用中都需要做好火灾的防范, 因此, 应该采用绝缘的电缆。如果工程中的综合管廊长度较长, 首先应该采用10KV电缆来供电。在工作人员出入的范围内应该设置变电设备, 也就是人们常说的变电站。其中应该设置电力变压器, 保证配电系统运行的安全性。其次, 数据监控采集设备也是必然的设备之一。最后, 照明系统。综合管廊内设正常照明和应急照明, 在管廊内一般照明的平均照度的确定, 主要考虑管廊内照明不仅仅是为了检修人员通行, 而更多的作用是观察管线运行情况和一些维护操作。并且管廊照明一般只在设备维护检修时开启, 照度的适当增加不会造成能源浪费。另外在出入口和设备操作处需增强照明。管廊内应急疏散照明照度不低于0.5, 应急电源持续供电时间不小于30min。管廊出入口和各防火分区防火门上方设安全出口标志灯。由于管廊内大部分管线均沿管廊侧壁设支架敷设, 灯光疏散指示标志设置在距地坪高度1.0m以下的侧壁上有困难, 很容易被设备或管线遮挡, 所以设计采用吸顶安装方式或地面设置荧光反射标识, 间距不大于20m。灯具采用防触电保护等级I类设备, 防护等级不低于IP54, 并具有防外力冲撞的防护措施。

(2) 电缆选择及敷设

一般设备供电电缆采用阻燃电缆, 火灾时需继续工作的消防设备采用矿物绝缘电缆。由于综合管廊的长度较长, 选择电缆截面时严格按照规范要求计算电压降, 如不能满足要求时应增大电缆截面, 以保证设备正常运行。照明支路的最远供电距离将近300m, 设计照明配电选用了阻燃导线;消防排风设备 (7.5k W) 最远供电距离将近230m, 配电电缆选用了矿物绝缘电缆。规划园区内各地块均采用10k V电缆供电。照明、检修电源及排水泵等设备配电电缆敷设在支架最上层的电缆桥架内;消防设备、数据监控采集设备配电电缆 (矿物绝缘电缆) 单独一层敷设在支架上;其余各层支架均为10k V电缆敷设使用。

4 结论

综合管廊是顺应现代化城市发展需要的, 在城市中建设综合管廊, 对市政管线进行集中布置, 体现了集约化, 规范化的先进管理方法。我国正处于城镇化与现代化的快速发展时期, 城市对地下管线需求将越来越大, 传统的管线敷设方法已不能满足使用要求, 城市综合管廊将是未来的发展方向。但综合管廊在我国仍处于起步阶段, 相关的规范及理论还不成熟, 这就需要我们相关人员共同努力, 早日形成完善的关于综合管廊设计及施工的理论。

参考文献

[1]徐秉章.市政综合管廊建设运营相关问题探讨[J].城市管理与科技, 2009 (02) .

[2]路阳, 梁磊, 张敏, 王芳.基于“精明增长”的城市综合管廊规划研究[J].市政技术, 2012 (03) .

[3]于丹, 连小英, 李晓东, 卢钢.青岛市华贯路综合管廊的设计要点[J].给水排水, 2013 (05) .

[4]梁荐, 郝志成.浅议城市地下综合管廊发展现状及应对措施[J].城市建筑, 2013 (14) .

[5]黄国庆.综合管沟电气设计[J].山西建筑.2007-33 (3) :172-173.

综合管廊模板支架设计篇2

关键词：综合管廊,模板支架,设计验算

1 前言

2015年7月28日国务院总理在主持召开国务院常务会议时指出, 针对长期存在的城市地下基础设施落后的突出问题, 要借鉴国际先进经验, 在城市建造用于集中敷设电力、通信、广电、给排水、热力、燃气等市政管线的地下综合管廊, 并作为国家重点支持的民生工程。这是创新城市基础设施建设的重要举措, 可以预见综合管廊以其充分利用地下空间、便于维护检修等优点将得到大力发展和应用。现以南京某市政道路综合管廊为例进行综合管廊的模板支架设计, 模板支架设计的安全性和经济性将会影响到管廊整体的施工质量及施工效率和成本。

2 工程概况

综合管廊设置在道路西侧人行道下, 在基坑围护及土方挖弃形成主体结构施工作业段面后随即展开综合管廊主体结构的施工, 综合管廊主体结构采用矩形现浇结构, 一般的雨污水支管等管线可以横向穿越, 管廊纵坡结合道路纵坡设计, 便于集中排水。

综合管廊标准断面的净断面尺寸为:2.9m×3.5m, 覆土厚度2.5m。结构顶板厚0.30m, 侧墙壁厚0.35m, 底板厚0.35m。最大可容纳1根DN300给水管、24孔信息管以及24孔10k V电力管, 并预留1根DN300中水管及一定的预留空间。综合管廊标准断面结构与布置图见图1。

综合管廊每11~25m分别设置结构变形缝, 以变形缝的长度作为分仓并进行“跳仓”作业施工。

3 模板支架设计

模板支架搭设于已浇筑的主体结构底板上, 根据主体结构混凝土的断面及模板安装需要, 模板支架采用碗扣式支架作为侧墙和顶板模板支架。碗扣式支架立杆间距为900mm×600mm。

在顶板下每根碗扣式支架立杆上设置准36×600×120×5可调顶托。便于顶板底模的标高调整和平整度的调整, 以及模板支架拆除。

每仓的满堂碗扣支架在纵横两方向安装剪刀撑, 横向间隔5m左右设置1道剪刀撑, 纵向设置二道剪刀撑。

侧墙外模与内模采用Φ14对拉螺栓600mm×600mm进行固定并限位, Φ14对拉螺栓上安装60mm×60mm双止水钢片并与Φ14对拉螺栓进行满焊, 以达到防水要求。拆模后截断螺栓, 孔洞处采用聚合物水泥砂浆密封。管廊主体结构模板支架及模板布设如图2所示。

4 模板支架验算

根据满堂支架的方案为保障施工人员安全和主体结构混凝土浇筑质量, 对模板及支撑进行力学验算。

4.1 顶模验算

4.1.1主要参数

Q235B钢抗压抗拉及抗弯设计强度:f=205N/mm2;

弹性模量:E=2.06×105N/mm2;

松木抗弯设计值:f=10N/mm2;

模板弹性模量:E=104N/mm2;

模板抗弯设计值:f=10N/mm2。

4.1.2荷载

0.4m钢筋混凝土:P1=2.5×1000kg/m3×10N/kg×0.4m=0.01N/mm2;

模板, 方木条自重:P2=45kg/m2=4.5×10-4N/mm2;

人行机具动荷载:P3=300kg/m2=3.0×10-3N/mm2。

根据规范, 永久荷载分项系数应取1.2, 可变荷载分项系数应取1.4。

水平荷载:P=1.2 (P1+P2) +1.4P3=0.01647N/mm2。

4.1.3水平底模验算

次梁间距取234mm, 木枋为100mm×100mm, 模板核算跨度为:

允许弯矩:M=W×f=3750×10=37500N×mm

水平板底模线荷载:q=0.01647×100=1.647N/mm

水平板底模简化为三跨简支梁:

最大弯矩满足要求。

跨中扰度:满足要求。

4.1.4顶板底模主梁验算

水平板模板主梁采用100mm×100mm木方。

每根木方允许弯矩:M=W×f=1.667×105×10=1.667×106N×mm

线荷载:q=0.01647×600=9.882N/mm

最大弯矩满足要求。

跨中扰度满足要求。

4.1.5顶板底模次梁验算

A=100×100=104mm2, W=1/6bh2=1.667×105mm3, I=1/12bh3=1/12×100×1003=8.33×106mm4。

允许弯矩:M=W×f=1.667×106N×mm

水平板次梁线荷载:q=0.01647×234=3.85N/mm

最大弯矩满足要求。

跨中扰度:满足要求。

4.2 侧模穿梁螺栓验算

新浇混凝土对模版侧压力标准值:

取两式中最小值。

式中:γc-钢筋混凝土的重力密度25k N/m3;t0-新浇混凝土的初凝时间, 取4h;v-混凝土浇筑速度取1m/h;β1-外加剂影响修正系数, 取1.2;β2-混凝土塌落度影响修正系数, 取1.15;H-新浇混凝土最大高度, 取2.9m。

所以最大侧压力为30.36N/m2。

同时取新浇混凝土振捣荷载4k N/m2, 倾倒荷载为4k N/m2;

所以N= (1.2×30.36+1.4×4+1.4×4) ×0.6×0.6=17.15k N。

穿梁螺栓直径:14mm;有效直径:11.55mm;有效面积A=105mm2;穿梁螺栓的抗拉强度设计值, 取[f]=170N/mm2;

N<[N]满足要求。

4.3 脚手架验算 (垂直)

每根杆允许承载力:F=A×f=427×205=83535N。

每根立杆实际承重:F=0.01647×600×900=8893.8N<83535N

故满足要求。

4.3.1静荷载标准值包括以下内容

静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=11.454k N。

4.3.2活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载

4.3.3立杆的轴向压力设计值计算公式

最大步距为600mm

模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度a=411mm。

计算长度L0按下式计算的结果取大值:

由λ=88.6查表得

, 经验算稳定。

4.4脚手架验算 (水平)

每根杆允许承载力:F=A×f=427×205=87535N;

每根立杆实际承重:F=0.0302×600×600=10872N<87535N满足要求;

最大步距为900mm。

模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度a=411mm。

计算长度L0按下式计算的结果取大值:

由λ=111.13查表得

, 经验算稳定。

5 结束语

模板支架是管廊施工中最重要的受力体系, 在搭设过程中要严格按照规范和施工方案进行, 并对碗扣支架、钢管、扣件、可调托架进行检查验收, 不得使用不合格的材料。在搭设拼装时, 支架立杆必须确保垂直, 水平顶撑Φ48钢管和纵、横向剪刀撑需与碗扣支架搭设同时进行布设, 顶模板底可调式螺杆托架必须严格控制标高, 碗扣式满堂支架架设完毕后, 上部可调式螺杆托架都必须以水准仪在顶板模板支撑立杆上测设标高线进行控制、调整。管廊在混凝土浇注完成拆模后经实际现场测量, 各部位的变形均满足设计要求, 整体结构美观顺滑。因此对模板支架进行理论计算和验证、按照标准选择构件并按规范进行搭设是保证管廊施工安全和施工质量的关键。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准.《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》 (JGJ166-2008) [S].北京:北京中囯建筑工业出版社, 2008.

[2]上海市建设工程安全质量监督站.《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》 (JGJ130-2011) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2011.

[3]中国建筑科学研究院.《建筑结构荷载规范》 (GB50009-2012) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2012.

[4]刘红波, 陈志华, 王小盾, 刘群.有剪刀撑扣件式钢管模板支架简化计算方法[J].土木建筑与环境工程, 2011, 04:65~72+79.

地下综合管廊防水设计分析篇3

随着我国城市化进程的加快, 城市人口剧增下生活用水量激增, 为了满足日益增长的管道扩容需求, 城市道路路面不断被开挖修复。这不仅给城市交通通行带来了极大的不便, 同时重复性的工程建设不但对当地环境造成污染, 还带来了巨大的经济浪费。地下综合管廊能够将管道敷设在地下隧道空间内, 从而实现在管廊内对管道的使用状态进行监控, 当管道发生破损或者需要扩容时可以直接从管廊内部实现而不需要对上部路面进行开挖。因此, 地下综合管廊能够有效解决城市管道破损或者需要增容而带来的路面反复开挖问题[1]。

地下综合管廊的设计使用年限一般为100年, 由于主体结构基本上为钢材与混凝土材料, 水体的腐蚀对于管廊的耐久性以及使用年限会产生重大影响[2,3]。本文从地下综合管廊的防水等级以及目前常用的防水材料等入手, 详细分析了地下综合管廊的防水措施, 为管廊防水施工提供参考。

1 地下综合管廊防水特点

地下综合管廊内部敷设了热力、通信、高压、供水等管线, 相比于其他的地下工程项目, 其内部功能项目复杂, 防水具有自己的一些特点。

1.1 结构形式造成的防水特点

地下综合管廊主要为单舱、双舱, 还有多舱的形式, 由于其内部敷设管线种类繁多, 不同管线对于防水的要求又各不相同。目前建造方式主要有两种:明挖和暗挖。而明挖施工采用现浇或预制拼装方式进行施工。不同的建造方法所需要的防水措施也有差异。例如, 如果采用现浇方式, 由于结构变为整体, 防水主要为抗渗混凝土以及外墙的防水材料, 需要特别处理的是纵向的变形缝部位。如果采用预制拼装的方法, 在拼装的连接处需要做特别的防水处理, 由于纵向节段多, 因而其防水难度大。

另外, 相比于其他地下工程, 地下综合管廊为民用设施, 需要连通服务社区, 接头处理数量要大得多。同时配套的投料口和通风口等都需要进行相应的防水处理。

1.2 地下综合管廊防水等级及设计原则

地下综合管廊是一条“集成的”市政管道, 结构设计使用年限为100年, 根据城市综合管廊工程技术规范要求, 综合管廊防水等级为二级以上。在含高压电缆和弱电线缆的防水以及人口密集地区等条件下的防水等级应为一级[4]。

地下综合管廊防水意义重大, 在实际工程设计中应该遵循以下一些原则:1) 材料选用原则。在主体结构材料选择时应该根据结构所处的环境选择耐久性好的材料进行施工, 否则防水工程再好, 主体结构寿命跟不上防水无从谈起。每种防水材料的适用范围有限制, 防水材料应该结合管廊工程所在的场地的腐蚀环境特点、施工条件和建造方法等因素的基础上选用合适的防水材料;2) 不同部位防水方法各异的原则。地下综合管廊全长设置数量众多的分支口、变形缝、施工缝、通风口等, 不同部位应该选用不同的防水措施, 例如主体结构宜选用两道柔性防水材料设置在结构迎水面, 而对于局部施工缝、接口等位置除了设置外层防水外, 还应该埋设止水带等多种防水措施。

2 地下综合管廊的防水材料及适用性

地下综合管廊的防水材料应选用耐久性好施工成熟可靠的防水材料, 目前主要采用的主要有以下几种。

2.1 合成高分子类防水材料

合成高分子类防水材料主要有HDPE自粘胶膜防水卷材和TPO自粘防水卷材。HDPE自粘胶膜防水卷材能够与液态混凝土发生反应, 从而可以与后浇混凝土紧密贴合, 与结构层能够永久粘结为一体, 从而有效避免普通防水材料遇到后浇混凝土工程时, 混凝土凝固而与防水主材发生脱离造成外部水体的进入。该种防水卷材自粘层和抗环境变化层具有自愈功能, 且自身具有抗碱性、防霉耐腐蚀的特点, 是专为地下工程开发的。

TPO自粘防水卷材是欧美盛行的一种防水材料。该种防水材料耐候能力强并且具有高强的可焊接性, 在常温情况下又能表现出橡胶的高弹性, 外加其抵抗酸、碱及霉菌腐蚀等优越品质, 特别适合于易变形的预制管廊的防水工程。

2.2 高聚物改性沥青防水卷材

目前常用的高聚物改性沥青防水卷材主要有SBS防水卷材和聚酯胎自粘聚合物改性沥青防水卷材。SBS防水卷材通过改性后种类比较多, 适用于管廊的外铺, 铺设时根据管廊所处的地域环境选择抗碱或者抗刺的种类。由于各种类的SBS防水卷材借固化与基层粘结, 在有接缝的区域容易开裂, 而热熔的施工工艺相对较为复杂。

2.3 防水涂料

在工程应用中往往采用几种防水材料联合应用的方法。上述卷材常常与防水涂料一起应用达到有效防水的目的。目前工程上常用的有AST合成高分子防水涂料、JS防水涂料、聚脲防水涂料等。随着现代工业化学技术的进步, 此类防水涂料基本都具备无毒、无味、安全环保的特点。

3 地下综合管廊的防水措施

3.1 暗挖法防水措施

地下综合管廊采用暗挖法进行施工时, 其标准段的防水措施与地铁隧道防水基本相同。在初衬结构上采用挂铺的形式施工塑料防水板 (如图1所示) , 在二衬主体结构和初衬构成防水薄膜。防水层做成预铺反粘形式, 以便于后期与二衬形成紧密贴合。

3.2 明挖法防水措施

明挖法防水施作时可以采用外防外贴和外防内贴的形式。外层防水通常在主体外侧液体型水泥基渗透结晶防水涂料涂刷2遍~3遍, 外层铺设SBS沥青防水卷材或者自粘性防水卷材。底板可以采用空铺法, 而侧墙和顶板采用满粘法。

3.3 局部防水措施

对于管廊结构施工缝处, 通常采取“防、堵”综合措施, 需要多道防水措施。常选用钢板止水带或者遇水膨胀止水带另外再辅以水泥基渗透结晶型防水涂料, 也可以选用镀锌钢板止水带和双组分聚硫密封膏组合来达到防水功效。

对于变形缝则采用中埋式止水带和外贴止水带以及防水密封材料来不断加强缝隙处的防水性能。

4 结语

防水工程对于地下综合管廊的使用寿命以及使用安全意义重大, 不同建造方法和不同的场地环境会对防水要求有所差异。因此需要我们在设计过程中综合考虑以上各种因素结合当地实际情况进行防水设计, 从而保障地下综合管廊的防水施工质量。

摘要：介绍了地下综合管廊的防水特点, 分析了地下综合管廊防水材料的种类及适用性, 并从暗挖法、明挖法、局部治理三方面, 阐述了地下综合管廊的防水措施, 有利于延长地下综合管廊的使用寿命。

关键词：地下综合管廊,防水材料,防水措施,管道

参考文献

[1]国务院办公厅.国务院办公厅关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见[J].安装, 2015 (24) :10-13.

[2]黄谦.城市综合管沟发展及应用探讨[J].市政技术, 2012, 30 (1) :71-74.

[3]胡君, 谢菲, 赵世强.现浇与预制城市综合管廊的综合对比分析[J].工程建设与设计, 2016 (6) :20-23.

城市综合管廊通风系统设计刍议篇4

关键词：综合管廊,通风系统,通风量,消防设计

综合管廊是建于城市地下用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物, 随着城市地下空间开发程度的提高, 各种直埋地下管线造成的土地资源浪费现象越来越值得关注, 综合管廊将各种工程管线集于一体, 有节约土地、便于检修养护、壁面道路频繁开挖等优点, 因此在很多城市建设中的应用越来越多[1]。

综合管廊本体完全位于地下, 壁面与土壤接触会产生凝结水造成内部湿度较高, 管廊内的热湿空气体会导致内部空气环境的急剧恶化, 不利于管养维护人员的巡视与检修, 同时管廊内敷设的电力电缆、供热管道和污水管道等, 也会散发热量和恶臭[2]。因此需要设置行之有效的通风系统, 在正常工况下排除管廊内的余热余湿, 在检修工况时, 为人员提供安全卫生的空气环境。

1 综合管廊通风方式

综合管廊通风系统, 主要有自然通风、诱导式通风和风井式机械通风三种方式, 其中风井机械通风一般以自然进风、机械排风为主。自然通风方式要求进、排风口面积和高差达到计算理论要求, 利用热压通风把管廊内的余热排除[3]。但这种方式往往把排风井建得很高或结合地上构筑物进行设置, 实际应用限制因素多, 对于比较长的需要划分多个区段的综合管廊并不适合。

实际中应用较广的是自然进风、机械排风相结合的机械通风方式, 将排风机安装在排风井内, 利用负压排除余热和有害气体。在局部困难的条件下可以辅以无管诱导通风。而对于含有天然气管道和污水管道的舱室, 由于存在泄漏的可能, 需及时将泄漏气体排出, 还应采用机械进风、机械排风的强制通风方式。

2 综合管廊通风量的确定

2.1 传统热平衡方程计算公式[4]

其中, G为该段通风分区的通风量, m3/s;L为该段通风分区的长度, m;q为每米长管廊内的电缆发热量, k J/m;Tj为进风温度, ℃;Tp为排风温度, ℃。

2.2 综合管廊通风量计算

根据日本《共同沟设计指针》, 综合管廊通风量可根据以下计算公式确定:

1) 土壤热阻公式[5]:

其中, Re为土壤的热阻, ℃·cm/W;g为土壤的固有热阻, ℃·cm/W;l为综合管廊深度, m;D为综合管廊的水力直径, m。

2) 共同沟内的风速公式:

其中, V为管廊内的断面风速, m/s;q为空气的定压比热, W·s/ (cm3·℃) ;A为管廊的有效断面积, cm2;Re为土壤的热阻, ℃·cm/W;ΔT为出入口空气温度差, ℃;W为线缆发热量, W/cm;L为管廊长度, m;T0为土壤的基底温度, ℃;Tf为吸入侧入口的温度, ℃。

3) 共同沟的通风量公式:

其中, Q为综合管廊通风量, m3/s;A为管廊有效断面, m2。

以上两种通风量计算方法, 前者是根据热平衡方程进行计算, 即电缆及热力管道产生的热量等于管廊进排风的焓差。而后者综合考虑土壤的“热库”效应, 管廊内的发热量一部分被环境土壤吸收, 管廊通风系统只是带走剩余的热量。在实际工程中, 两者的计算结果相差并不大。

通过以上计算, 可求得管廊的通风量, 且还应满足以下条件[6]:

1) 正常通风换气次数不应小于2次/h, 事故通风换气次数不应小于6次/h。2) 天然气管道舱正常通风换气次数不应小于6次/h, 事故通风换气次数不应小于12次/h。3) 舱室内天然气浓度大于其爆炸下限浓度值 (体积分数) 20%时, 应启动事故段分区及相邻分区的事故通风设备。

3 综合管廊通风设计中应注意的问题

3.1 通风系统火灾工况的控制模式[7]

综合管廊设计为无人值守区, 其消防设计仅考虑其内部所敷设线缆的安全, 而不考虑火灾时的排烟, 因此当管廊火灾时, 通风系统立即停止, 所有风机前的防烟防火阀应立即关闭, 配合消防灭火系统使管廊内火灾迅速自熄, 减少其他电缆的损失。如果使用气体灭火还要同步关闭进风口的风阀, 形成密闭空间。等到确认火灾熄灭后, 才重新打开防火阀, 启动风机排除废气。

需要注意的是, 管廊通风系统中使用的防烟防火阀应是280度的, 否则事故后无法正常排除高温烟气, 而关闭通风系统应由消控中心采集探测信号来执行, 而不是使用防烟防火阀的熔断信号。

3.2 设备噪声的处理

综合管廊为节约空间, 通常将风机安装在地面风井内, 风机运行噪声对周边环境的影响也不容忽视。《声环境质量标准》明确了各种区域的噪声限值, 见表1[8]。

综合管廊通风口一般在道路下, 属于4类区域即交通干线道路两侧区域。当然, 在通风系统的设计中, 也应选用低噪声风机。如有管廊位于噪声标准要求较高区域时, 可外接消声器或利用消声小室进行消声减噪。

3.3 风井与地面景观的结合

近年来的多项工程设计实践中, 城市管理者普遍对综合管廊众多通风口对景观的破坏表示关注, 因此针对通风口进行景观化设计也尤为重要, 景观设计的处理手法[9]大致有两种基本方式:

第一种是将道路上出地面的通风口设计成独立式景观。当道路上的地面通风口较少, 可将单个的通风口做成独立的主题景观, 例如, 将地面风口做成文化雕塑、广告牌, 带百叶座椅等, 这些方式都可以很好的隐藏综合管廊的地面通风口。

第二种是通过植物来隐藏室外通风口。在综合管廊设计中, 应尽量将通风口布置在道路的分隔绿化带或者道路绿线内, 通过一些绿色灌木来进行遮挡, 也可以通过种植攀爬类植物给通风口穿上环保外衣, 从而形成立体、绿色的视觉效果。

4 结语

1) 综合管廊通风方式的确定应综合考虑土建、设备投资、运行费用及噪声等多方面因素。笔者认为综合考虑各种因素, 选择自然通风、机械排风是一种较为理想的方式。2) 综合管廊的通风系统设计应结合消防设计统一考虑, 如采用气体灭火系统, 则应根据气灭系统的要求, 设置进风口关断风阀或设置自控开闭的百叶, 形成密闭空间, 使得气体灭火系统能够有效工作。3) 综合管廊通风设计还应注意噪声的控制, 在敏感地区的排风机房应做好合理的消声设计。4) 综合管廊的通风口应做好和城市景观的和谐统一, 通过景观化设计, 使其在保有其基本功能的前提下, 达到美观和谐的视觉效果。

参考文献

[1]王恒栋, 薛伟辰.综合管廊工程理论与实践[M].北京:中国建筑工业出版社, 2013:1-18.

[2]李德强.综合管沟设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009:10-21.

[3]许凤, 陈玉英.自然通风的应用形式及节能与舒适性探讨[J].制冷与空调 (四川) , 2008, 22 (4) :53-56.

[4]孙一坚.工业通风[M].北京:中国建筑工业出版社, 1989:60-63.

[5]共同沟设计指针[Z].

[6]GB 50838—2015, 城市综合管廊工程技术规范[S].

[7]李湛初.电缆隧道的通风设计[J].制冷, 2001 (4) :76-77.

[8]GB 3096—2008, 声环境质量标准[S].

城市综合管廊特点及设计要点解析篇5

关键词：城市综合管廊,城市化,设计

随着城市现代化的发展,城市综合管廊是城市化进程的必然趋势,与常规的城市管线埋设方法对比,城市综合管廊具有维护管理方便、抵抗自然灾害能力强和地下空间利用率高等优点。在城市综合管廊的设计时,要严格按照规范要求进行设计,必须坚持统一规划、远近兼顾、分期实施、因地制宜的原则,做好城市综合管廊的专项规划设计,从而促进城市综合管廊的快速发展,避免城市综合管廊的投资浪费。

1 城市综合综合管廊的概念

城市综合管廊是城市市政基础设施现代化的标志之一,是城市地下管线建设和发展的方向,城市综合管廊是将多种管道放置在一起的一项地下基础设施。城市地下综合管廊是指把市政电力、电信、供水、排水、光缆、热力、燃气等多种管线及其附属设备有选择性地集中放置在一个较大的综合管廊内,实施共建共管或共建分管,以免日后反复拆改维修,从而提高地下空间的利用率。

2 城市地下综合管廊的特点

2.1 地下综合管廊的优点

(1)综合管廊把多种工程管线集中布置在综合管廊内,能避免城市道路、绿地反复开挖,从而降低管线挖掘事故,同时也减少因道路开挖对居民生活的影响。城市地下综合管廊在改善城市环境的同时也提高了人们的生活水平。

(2)综合管廊把各种管道集中放置有效避免了各种市政管线随意占用地下空间的局面,提高城市地下空间的利用率。

(3)各种管线集中方便维修,可以降低管线维修成本和避免因管线维修造成的路面破坏,很好地解决了地下管线检修困难,同时也方便各管线单位统一协调管理。

(4)城市综合管廊使用年限可达到50年以上,延长了地下管线的使用年限。城市地下综合管廊的前期投资虽然较大,但可以实现一次投资,长期使用的目的。根据估算,传统地下管道的累计铺设费用加上管线检修破路、恢复路面的费用与综合管廊的造价基本相当。把所有管线放置于一条管廊内,管廊的造价虽高,但对管线进行适当的分建,即可大大降低管廊的造价。

(5)由于城市地下综合管廊结构坚固,具有一定抗冲击荷载的能力,因此城市地下综合管廊能有效起到防灾避险的功能。地下综合管廊抵御灾害在国外就有过成功的案例,例如日本阪神大地震,虽然灾区受到严重损失,但其地下综合管廊却没有被破坏,管廊内的电线没有受损。所以城市地下综合管廊在自然灾害或者战争发生时能发挥其防灾抗灾的能力。

2.2 综合管廊的缺点

(1)城市地下综合管廊不适合分期修建,因此一次投入较高,并且各管线单位在分摊地下综合管廊投资费用时,很难确定各自的分摊比例。

(2)城市地下综合管廊在施工过程中存在很多技术难点,建设施工难度较大,并且在后期的管理上也需要较多人力来管理。

(3)城市地下综合管廊的合建和分建必须选择适当,如合建管沟内的管线较少,则容易造成管廊自身的建设的维护费用过大。

(4)将多种不同类型的管线放在用一个管沟内,各种不同的管线容易相互干扰,从而造成一定的安全隐患。如燃气管线容易由于电力管线的故障起火而发生爆炸。从我国已建成的城市地下综合管廊来看,综合管廊中放入电力、电信电缆,供水管道已经可以较好运行。如何在综合管廊内放入燃气管线、排水管线、供热管线还存在一定的技术问题和安全隐患。

(5)当前我国在城市地下综合管廊建设方面的法律及相应规范尚不完善,还需出台相应的法律法规来保障城市综合管廊的健康发展。

3 城市地下综合管廊的设计要点

城市地下综合管廊设计应遵守安全性和经济性的原则,在综合管廊设计之前需事先建立管线系统网络规划。在城市地下综合管廊设计时必须坚持专业化的原则,前期做好各个专业的调查研究工作,从多角度多专业考虑管廊的设计。

3.1 城市综合管廊网络系统设计

城市地下综合管廊网络系统需根据城市地下管线、用地等设计条件,城市道路设置、横断面布置、平面布设、地下管线设置等合理地进行城市综合管廊网络系统设计。综合管廊设计时要优化综合管廊的网络布局,保证综合管廊的联通度,从而使城市综合管廊的使用功能最大化,并且保留综合管廊网络的扩展性,为以后的规划设计提供条件。

3.2 管线规划设计

城市地下管廊内的管线布置时需考虑多方面的因素,首先要考虑不同市政管线的系统节点、标高、管径、走向、服务范围和位置等因素;其次要考虑城市综合管廊的横断面布置、平面结构设计、网络规划要求等因素;再次要考虑结合城市各种地下管线的规划设计,综合管廊的安全性、稳定性和管线间的兼容性等。同时在城市地下管廊内的管线设计时要注意以下几个方面的问题:(1)综合管廊中的地下管线布置应符合规划设计要求,城市综合管廊要满足城市发展要求,并且要节约土地资源;(2)避免在地势平坦的城市道路区域设计重力流管道;(3)电力线路、通信线路和给水管道可设置在同意管沟内,热力管道和燃气管道不能设置在同一管沟内;(4)高压电缆和通信电缆分别布置在城市综合管廊的两边;(5)电缆线路不宜与热力管道布置在一起,封闭式电缆通道中不与任何的易燃液体和气体布置在一起。

3.3 综合管廊的横断面和平面设计

城市综合管廊的布置形式和平面走向需结合城市综合管廊沿线的用地情况和道路条件。目前,道路中央布置、道路两侧布置和道路单侧布置是城市综合管廊平面布置时较为常用的方式。

城市地下综合管廊横断面设计时需要结合管廊内管线的情况进行布置,要综合考虑管廊内管线的相容性、管理和维修、运行设置以及管线类型等要求,充分考虑到综合管廊的合理性和经济性。仓室布局、尺寸、数量和埋置深度需要合理的进行布置。综合管廊的断面形式要结合不同城市的规划设计要求,从而选择最佳的。

3.4 附属工程设计

3.4.1 消防系统

城市综合管廊设计时其承重结构和防火墙都应采用阻燃材料,管廊内部的嵌缝材料以及填充材料都必须采取不然材料,材料的耐火极限要超过3.0h。城市地下综合管廊设计时应设置甲级防火门、防火墙、阻火包等防火分区,各个防火分区之间应保留20m的间距。此外,为保证城市综合管廊的安全性,管廊内应设计火灾报警系统,并且配置完善的高倍泡沫、水喷雾、气体等灭火设备。

3.4.2 照明和供电系统

城市综合管廊中的监控设备、消防设备以及应急照明设备要按照二级负荷的要求进行供电,其余用电设备可以根据三级负荷要求供电,管廊中低压配电系统要确保三相负荷保持平衡,尽量采用交流220/380V的TN-S三相四线系统,为了确保综合管廊其他设备的安全性,综合管廊中对消防设置敷设耐火电缆,最好使用阻燃电缆。同时,城市综合管廊的各个管廊出入口和防火分区和都必须设置标志灯,提示出口位置和安全应急通道,在距离地坪高度约1.0m的位置设置指示标志,间距应小于15m。

4 结束语

城市地下综合管廊能够利用城市地下空间,有效地避免因城市各种市政管线检修、翻新和改扩建对城市道路交通及人民生活所带来的影响。随着我国经济和城市化进程的快速发展,城市地下综合管廊将成为连通城市地下空间和地上空间的重要通道,地下综合管廊的建设和发展必将带来一场前所未有的变革。

参考文献

火力发电厂综合管廊的优化设计篇6

综合管廊是火力发电厂重要的组成部分, 主要用于支撑各种类型的管道。综合管道设计的质量好坏直接关系到电厂的安全运行, 所以, 综合管廊要以“安全适用、经济合理”为原则进行精心设计, 优化设计, 努力降低工程造价。

1 算例分析

本人设计的某百万机组电厂的综合管廊, 全长约380 m, 宽3.0 m, 柱顶标高10 m, 桁架高4.8 m。管廊的中间分为4层, 每层层高为1.2 m, 用于支撑各专业管道。考虑到管廊下面有很多管道和道路, 为避免管道与管道、管道与道路相碰, 并考虑外观的美观, 管廊跨度应尽可能取大一些。根据工艺要求, 某些管道支承间距最大≯3 m, 所以, 管廊的跨度取3 m的模数, 为18 m或21 m。为减少温度应力和满足抗震要求, 管廊大约每90 m为一段, 柱采用钢柱, 上部采用钢桁架。

管廊的设计计算采用MIDAS Gen软件整体建模进行结构计算, 用SAP2000软件进行复核。为方便计算结果比较, 取其中跨度较小的一段算例来对综合管廊优化设计进行分析对比, 其立面图见图1。

1.1 管廊设计的主要计算参数

该工程地震烈度为8度, 抗震措施设防烈度按8度考虑, 抗震等级为2级, 场地类别为Ⅱ类, 基本风压w0=0.8 kN/m2, 地面粗糙度为A类。

1.2 荷载

恒载:包括管廊桁架、支撑、管道、内衬、保温层、管道附件自重、管道内介质自重等荷载。

活载:包括管道补偿器反弹力、活动管架的管道摩擦力、活动管架的位移反弹力、施工期间荷载、积灰荷载等。

风荷载:包括管道风荷载、管架风荷载。

地震作用:按振形分解反应谱法计算横向水平地震作用。

1.3 计算结果

(1) 按照以往对火力发电厂综合管廊的设计习惯, 综合管廊钢支柱柱脚一般按刚接设计, 柱下端插入杯形基础的杯口内, 然后再浇灌混凝土以形成刚接柱脚。这样设计对减少综合管廊支架的移位会有所帮助, 但因柱脚弯矩的存在, 大大增加了基础底面的应力, 基础的面积需增加很多, 有时天然地基还满足不了持力要求, 需作地基处理或采用桩基础, 这样大大增加了工程造价。下面是用MIDAS Gen软件整体建模柱脚按刚接计算的内力图, 其中柱脚的剪力和轴力见图2, 柱脚的弯矩见图3。

(2) 为减小基础面积, 节约工程造价, 对管廊进行了优化设计, 把原来综合管廊支柱柱脚由刚接改为铰接, 其余条件均没有改变。用MIDAS Gen软件整体建模按铰接计算的柱脚剪力和轴力见图4。

2 优化前后两种计算结果的比较

2.1 位移

优化前, 柱顶的最大位移为13.2 mm, 各榀横向框架的位移很接近;优化后, 柱顶的最大位移为17.8 mm, 各榀横向框架位移也很接近, 均满足横向框架结构刚度宜尽量相近的规范要求。

2.2 应力

除优化后桁架上下弦及柱间支撑应力比稍微增大外, 其他杆件应力比差不多。

2.3 基础比较

优化前, 4柱基础为7.8 m×6.75 m×1.5 m, 基础混凝土用量为79 m3; 2柱基础为5 m×3 m×1.5 m, 基础混凝土用量为22.5 m3。优化后, 4柱基础为7 m×5 m×1.5 m, 基础混凝土用量为52.5 m3; 2柱基础为5 m×3 m×1.2 m, 基础混凝土用量为18 m3。

2.4 综合效益分析

综合来看, 优化后每段管廊可以节约混凝土62 m3, 全厂共节约混凝土260 m3。同时, 因优化设计后柱脚改为铰接, 基础没有承受柱脚弯矩, 全厂基础配筋可较优化前减少约18 t。

3 布置优化

因管廊分段处设4柱以形成框架用来抵抗水平力, 因而基础往往较大, 为满足工艺专业管道间距不能超过3 m的要求, 相邻两段管廊基础经常出现相碰的情况。为避免这种情况出现, 如果把4柱设在中间, 2柱设在两端, 这样对整个管廊受力影响不大, 又解决了基础相碰的问题, 具体见图5。

对于管廊的外观布置, 如果柱用H形型钢, 桁架、支撑用双角钢, 虽然施工方便, 但双角钢对拼后给人很厚重的感觉。因钢管受力性能较好, 所以, 管廊柱和桁架、支撑均用钢管来做, 不但不会增加用钢量, 而且整个管廊给人以轻巧美观的感觉。

4 结语

经过对结构计算模型和布置的优化, 我们所设计的综合管廊不但使整个厂区显得美观大方, 而且取得了一定的经济效益, 受到了业主的好评。

摘要：综合管廊用于支撑各种管道, 在火力发电厂中应用非常广泛;因其布置灵活多变, 造型美观的特点, 受到越来越多的火力发电厂的青眯。

关键词：管廊,铰接,刚接,桁架

参考文献

[1]GB 50017—2003, 钢结构设计规范[S].

[2]《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2004.

谈地下城市综合管廊的通风设计篇7

关键词：综合管廊,通风形式,通风量

0 引言

综合管廊, 从某种层面上讲, 是“城市地下管线的综合廊道”, 即在城市的下部空间建造一个容纳多种管线的综合廊道, 将埋设在城市下部的通信、电力、燃气、雨水、污水等多种管线整合在一个廊道内, 在一定范围内, 分别设有专门的设备吊装口、检修通道、通风口及监测系统, 实现了管线从规划、设计、建设到管理阶段的一体化。随着城市建设规模的扩大, 用地资源的紧张, 市政管线的复杂化, 综合管廊的应用前景成为现下的研究热点, 许多工程都在推进实施中[1]。

综合管廊内空间属于地下封闭空间, 管廊内人员平时的检修, 微生物的活动等都会造成管廊内含氧量的下降、二氧化碳的含量增加。另外管廊内电缆的散热也会产生很大的热力, 因此管廊内的通风系统的设置显得尤其必要, 它不仅起到了散热和排风的作用, 同时在管廊遭遇火灾时, 通过通风系统的关闭, 使管廊内形成密闭空间控制火灾蔓延, 并能在发生火灾后及时开启通风系统, 及时排除火灾后的烟气, 为人员进入检修营造良好的工作环境。

本文结合三亚海棠湾海榆东线市政道路 (藤桥西河段至海岸大道路口段) 改造工程, 计算标准段防火分区的通风量。

1 综合管廊的通风形式

综合管廊的通风形式有多种, 一般按照其特点和适用范围划分, 主要有三种方式。

1.1 自然通风

综合管廊内的电力电缆的敷设量很大, 由此运营阶段伴随着会有大量热量的产生, 温度的高低影响着空气的密度, 从而形成压差, 根据热压作用原理, 可以推算出管廊内外的压差公式如下:

其中, ΔP为综合管廊内外压差, Pa;h为进排风口的高差, m;ρw为管廊外的空气密度, kg/m3;ρn为管廊内的空气密度, kg/m3。

从公式中能够看出:想要提高整个系统的热压有两种方式, 一种通过提高管廊内部的温度, 提高内外压差, 另一种是通过加高排风口的高度, 提高绝对高差。从理论上来讲, 当排风口的绝对高差和排风口的面积达到一定阈值时, 完全可以利用自然通风的形式, 将管廊内的热量排走, 从而降低了设备的投资, 节省了运行费用。可是它的缺点也显而易见, 排风井的高度需要很高, 通风分区的设置缩短, 导致进、排风井的数量增大, 但是现状道路的环境会更为复杂, 施作的条件不大, 布置难度很大, 并且不能满足综合管廊内的事故后排风的要求。

1.2 自然通风辅以无风管的诱导式通风

针对自然通风的缺点, 通风方式在其基础上增加以无风管方式的诱导式通风手段, 即沿纵向方式按照一定距离在管廊内布置若干台诱导风机, 通过诱导风机, 将管廊外的空气通过自然进风口引入系统内, 汇集的空气流经廊道, 最终流向廊道的排风口, 从而达到了管廊内外的通风效果。作为主要设备的诱导风机功率很小, 一般仅为几十瓦, 所以运行成本涨幅不大, 但是能够很好地缓解管廊内外温差较小时, 热压值偏低, 自然通风不畅的现象, 也避免了将排风口建设过高, 布置不便, 影响周围设施建设的问题。带来的影响是会造成设备的初期投资稍显增大, 但是土建费用相比也在减小。

自然通风和诱导式通风都是在正常情况下才能确保正常工作, 如出现极端天气, 管廊内外温差过大高于40℃, 或者氧气含量偏低, 低于19%的情况, 还需要配置额外通风机[2]。

1.3 机械通风

机械通风的形式分为三种:第一种方式为自然进风、机械排风;第二种为机械进风、自然排风;第三种方式为机械进风、机械排风。机械通风的优点很明显, 它增加了通风分区的长度, 但是由此会导致风机的选型均较大, 从而造成工程投资及运行成本的增加。

综合比较以上各种通风方式, 考虑在保证综合管廊的正常运营, 并保证事故后能及时排除烟气、经济性等各方面, 机械通风 (自然进风+机械排风) 是首选的通风方式。

2 综合管廊通风量的计算

综合管廊通风分区的通风量理论上可按下式计算[3]:

其中, G为通风分区的通风量, m3/s;L为通风分区的长度, m;q为综合管廊内每米电缆的发热量, k J/m;Tj为通风进风温度, ℃;Tp为通风排风温度, ℃;c为空气比热, k J/kg;ρ为空气密度, kg/m3。

3 工程实例

海棠湾海榆东线市政道路 (藤桥西河段至海岸大道路口段) 改造工程, 建设于三亚市海棠湾, 建设内容包括海榆东线 (藤桥西河段至海岸大道路口段) 公路市政化改造工程、青田水厂原水暗涵改造为输水管工程和建设地下综合管廊工程, 其中综合管廊长度为7 669.4 m, 宽5.45 m, 高5 m (净宽4.55 m, 净高4.0 m) 。

根据地面道路侧分带的平面位置、道路路口的位置等, 并结合投料口、排风井的位置, 综合管廊内每个防火分区的长度各不相同并不大于200 m, 意味着通风系统的长度不超过200 m。作为以下的密闭空间需设置防火分区, 每一个分区则对应为一个通风分区, 一个风区内至少拥有一个进风口和排风口, 进风口同时可以兼作逃生孔和设备投料口, 兼作逃生孔和设备投料口的排风口需设置机械排风。进、排风口和市政道路结合后, 均匀布置在绿化隔离带。管廊内整体采用自然进风+机械排风的方式, 用于管廊内电缆散热的排放。当管廊内出现极端条件时, 如温度超过40℃, 或氧气含量低于19%, 启动排风机进行机械通风。

图1为综合管廊的标准断面图。

3.1 综合管廊内电缆发热量及通风量计算

1) 单孔电缆每米发热功率的计算:

其中, q为电缆散热功率, W/ (m·根) ;I为通过电缆的电流;A为电缆的截断面积, m2;σ为60℃时的电缆电阻率, 铝芯电缆电阻值为0.033×10-6Ω·m, 铜芯电缆电阻值为0.020×10-6Ω·m。

本工程:10 k V电缆的电流量为552 A, 电缆的截面积为300 mm2;110 k V电缆的载流量为600 A, 截断面积为300 mm2。

通过计算:其中10 k V母线的发热功率为20.3 W/ (m·根) ;110 k V母线的发热功率为24 W/ (m·根) 。

2) 总散热功率计算:

其中, P为电缆总散热功率, W;L为计算电缆的长度, 按照最大防火分区取200 m;C1为电缆散热损失系数, 取0.90;n为电缆回程数, 10 k V电缆的回路数为24回, 110 k V回路数为12回。10 k V电缆发热量为87.8 k W, 110 k V电缆发热量为51.8 k W。

3.2 通风量的计算和风机风量的确定

结合综合管廊通风系统的通风量计算:

其中, Qz为总散热量, 139.6 k W;tp为排风温度, 对排热工况取40℃;tj为进风温度, 按照当地夏季室外通风温度进行选择, 取三亚31.3℃。

所需通风量:G=13.2 m3/s=47 672 m3/h。