共同管溝與預鑄箱涵
英,法等歐洲地區(qū),從早期的人工開挖下水道系統(tǒng),到1823年法國人開發(fā)盾構施工法之后,城市地下隧道的應用才得以大量的推廣,而共同管溝的實用性也漸漸得到普遍的認同,隨著科技的發(fā)展,地下管道也越來越復雜,城市地鐵,雨水道,下水道,供水管,天然氣,電力,電信,光纖,都市交通與監(jiān)控系統(tǒng),等等越來越復雜的地下管線,造成了道路長年開膛破肚的施工惡夢,新規(guī)劃的共同管溝,或利用既有管道作多用途的新技術,將會是都市建設的新課題。而早期的城市規(guī)劃因大多未考慮到共同管溝,一旦地下管線形成后要再整合,困難度就大了,如舊管線拆除費用,新建共同管溝的建設成本,施工難度,如何引進新技術以控制成本及確保質量。
共同管溝的管材一般采用混凝土作為結構體,從小尺寸的U形電纜溝,圓形的水泥管,方形的箱涵,一直到大口徑的盾構圓形與方形隧道,因埋設深度的差異,施工法也因地質與交通問題的不同條件,從明挖覆蓋,頂推工法,盾構工法,舊管更新,管材采用預鑄或現(xiàn)澆等,有多種不同的工藝選擇,如何吸收國外經(jīng)驗,找到最能符合各城市現(xiàn)有條件的施工方法,與最經(jīng)濟的規(guī)劃投資,才能有效的發(fā)揮共同管道的優(yōu)勢,吸引都市內各個不同部門的參與意愿。同時混凝土構件廠也須思考如何脫胎換骨以新的生產概念積極參與共同管溝的建設工程。
1、共同管溝與預制構件
提到共同管溝就會聯(lián)想到預制構件,因無論采用何種施工方法都會用到預制構件,即使是明挖現(xiàn)澆的箱涵施工,在過十字路口段一般也會考慮采用預制箱涵以減少施工期對于交通的影響。
有關各種共同管溝所使用的管材,無論是盾構隧道的管片,圓形水泥管,方形箱涵都是賣設于地下,都會面臨如何達到不漏水的指標,在一般水工的管道稍有漏水也還可接受,但是共同管溝與地鐵隧道一樣,隧道一但有滲漏將會是較嚴重的問題,雖然市面上已有多種修補滲漏的工藝,畢竟在地底下處理滲漏的費用還是較不劃算的。
提到共同管溝就會聯(lián)想到預制構件,因無論采用何種施工方法都會用到預制構件,即使是明挖現(xiàn)澆的箱涵施工,在過十字路口段一般也會考慮采用預制箱涵以減少施工期對于交通的影響。
有關各種共同管溝所使用的管材,無論是盾構隧道的管片,圓形水泥管,方形箱涵都是賣設于地下,都會面臨如何達到不漏水的指標,在一般水工的管道稍有漏水也還可接受,但是共同管溝與地鐵隧道一樣,隧道一但有滲漏將會是較嚴重的問題,雖然市面上已有多種修補滲漏的工藝,畢竟在地底下處理滲漏的費用還是較不劃算的。
如何設計可靠的與方便施工的預制構件的銜接口,與選擇可靠的止水膠條,可多參考國外經(jīng)驗,但也應考慮國內的加工條件,以及施工的嚴謹性否則止水的效果會有所差異。
每一個地區(qū)的地質條件,地下水位高低,埋設的覆土深度,地震因素,施工現(xiàn)場的條件,都有不同的差異性,因此構件設計時厚度,配筋量,組裝時的連接固緊方式,等諸多因素的影響,預制構件實際上無法完全適用一種標準,在管壁的厚度,配筋,或是否采用預應力,以及混凝土的強度應多少要考慮有幾種等級的選擇。
下列有關共同管溝的信息謹供參考
2、共同管溝的設計重點
經(jīng)由完善之系統(tǒng)規(guī)劃及經(jīng)濟效益分析,決定路線(網(wǎng))分布及收納之管線種類及數(shù)量后即可開始進行共同溝之設計。共同溝主體為一箱涵或隧道結構收容特定之管線,除了主體結構之標準部(一般斷面)外,為了管線之功能、配置及營運與安全之需求,必須配合設置許多設備及特殊部(斷面變化及標準部以外之部分)設施(圖八),這些設施設備與結構體于地質與地下水之環(huán)境下,需特別考慮與注意之狀況即為共同溝之設計重點。此外于營運期間為降低或避免不同管線間之相互影響,維持管線之功能,亦為設計時需特別注意之處。
就結構設計部份,應考慮下列重點:
① 軟弱地盤之長期沉降
由于共同溝為一線形(網(wǎng)狀)結構,沉降可能造成線形坡度變化,對于重力流之管線(如污水管)產生影響。此外結構接頭或伸縮縫處亦可能因差異沉降產生錯位,導致滲水甚或管道內之管線挫屈。對于可能產生造成較大沉降之軟弱地盤區(qū)域應特別注意。
②地下水位引致之上浮力
共同溝為一箱型(管狀)中空結構體,于地下水位較高,覆土較淺之區(qū)域需進行浮力檢核,尤其于地下水位變化較大處,應特別注意。
③地震
由1995日本阪神地震之經(jīng)驗可知,共同溝于有地震威脅之區(qū)域,其耐震設計為不可或缺之重要因素。進行耐震設計時除需考量當?shù)刂驼鹪O計規(guī)范外,由于管道為一較大區(qū)域之線型(網(wǎng)狀)結構且深度較接近地表,其破壞原因較一般結構物不同之處,一為強烈之地震波引致之力學破壞,一為因地表破壞(變形),如地表斷裂、滑動、不均勻沉降及液化等。
于分析上之基本考量除地質條件外,一為垂直地表方向傳遞之剪?波所造成管道橫斷面之剪力變形(Racking),一為與管道軸向成45度交角傳遞之水平剪力波所造成結構體之撓曲及軸向變形。此外可以具可撓性之接頭設計降低地表變形對管道結構產生之影響。
④液化
由于共同溝之埋深一般而言皆位于液化可能發(fā)生之深度內(地表下20公尺),在經(jīng)過疏松砂層且地下水位較高時,應對地層之液化潛能進行評估,根據(jù)當?shù)啬驼鹪O計規(guī)范所規(guī)定之液化評估方式,對于具有液化可能之地層,進行地盤改良,避免因液化造成管道之破壞如結構體上浮,地盤承載力降低,或地表變位等現(xiàn)象。
⑤伸縮縫與防水
共同溝之線形結構應于規(guī)范之長度內設置伸縮縫,以因應管道結構因溫度變化、混凝土收縮、及不均勻沉?降等因素可能導致之變形,此外于特殊段、斷面變化、及彎折處皆須設置伸縮縫。對于預計變形?可能較大處應考慮設置可撓性伸縮縫如軟弱地盤、地質變化復雜及破碎帶、潛在液化區(qū)等。伸縮縫之構造于管道之側墻、中墻、頂版及底版處設置伸縮鋼棒,并于該處管道外圍設置鋼筋混凝土框條,以利剪力之傳遞及防水,并設置止水帶止水。
管道結構應采用水密性混凝土并控制裂縫發(fā)生,外表使用防水膜或防水材聊保護,伸縮縫之止水帶設計及施工應特別注意
⑥特殊斷面
特殊斷面之設置為方?管線之布設與運作,包括管道分岔或交會部分、材料搬運口及通風口、電纜或管線接頭、管類伸縮裝置室、閥制裝置室、集水井等處需設置此類一般較標準斷面為大之特殊斷面。應注意設置之目的及功能需求,如結構體之轉角應符合管線之最小曲率半徑,材料搬運口處應設置斜角避免損傷電纜,逃生口之安全考量,開口部應設于設計洪水位之上并設防止入侵與破壞設施,及人孔蓋之設計必須防水等。必須外露于地表設施亦須注意美觀。
就設施與設備部分考量
①出入口、材料搬運口及通風口
為管道內所收納之管線之維修、檢查或施工,需于共同溝適當間隔與地區(qū)設置人員進出與機具料件出入所需之出入口及材料搬運口(圖九)。此外為排出共同溝內有害氣體,補充新鮮空氣及?溫,共同溝內需交互設置自然通風口及強制通風口(圖十)。開口之設置高程需滿足設計規(guī)范內對于洪水高程之規(guī)定,以避免洪水進入損害管線。
②排水
為排出共同溝內壁面之滲漏水,與由通風口及人員進出口進入之雨水及消防用水,需于共同溝內設置排水設施以避免造成管線之損害及人員作業(yè)時之危險。于管道內劃分排水區(qū)段,選擇最低點設置集水井及安裝交互運轉之沉水式泵浦排水。
③防災及安全
為預防或降低管道內設備發(fā)生火災或其他災害之可能性,以保護工作人員之安全,以及防止人為蓄意之破壞,需于管道內設置防火、防爆及防破壞設施。一般項目包括自動火警警報設備、瓦斯檢知設備、異常進水警報設備、人員入侵監(jiān)視設備、CO及CO2濃度檢知設備(圖十一)、消防設備、緊急電話及廣播設備、緊急避難指示設備、與其他設施如防火門、防火壁等
④通風、照明、給水及受配電設備
管線如電力或電信設備運轉時將產生熱量,污水管內之生化反應亦可能使周圍溫度升高及產生有害氣體,或因其他原因產生之有害氣體,皆須藉由通風設備排除及降溫。此外為管道內人員作業(yè)需要及供應清掃及消防用水需設置照明與給水設備,照度一般而言需15Lux以上,接水點一般設置于人員出入口附近。受配電設備則為供應管道內之泵浦、風機、照明及插座等電力負載而設,可采用網(wǎng)路方式配電,分電盤設置于人員進出口,并設置柴油發(fā)電機或不斷電系統(tǒng),供緊急照明、排水泵浦、風機及監(jiān)控設備使用。
⑤警報設備、標志及監(jiān)控管理中心
為防災及安全所設之警報設備所偵測到之異狀,需立即反應通知管道內之作業(yè)人員與監(jiān)控管中心(圖十二),作立即之應變。監(jiān)控管理中心藉由計算機及遠程遙控來監(jiān)控共同溝內各項設備運轉情形,達到環(huán)境質量維護及管理功能,一般設施包括廣播系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)、閉?電視系統(tǒng)、安全門禁系統(tǒng)、及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。標志設施則為使管道內工作人員迅速明了所在位置及各項設備用途,以提高效率并減低災害發(fā)生之機?而設置,一般項目包括導引標志、設備標志、管線單位標志、與注意標志。
⑥電磁電力干擾防護
于共同溝內電力電纜(干擾者)及電信電纜(被干擾者)之長距離平行可能發(fā)生電磁電力干擾問題。電力電纜(高壓電纜)所產生之電磁場對于電信系統(tǒng)將造成噪聲,干擾電信系統(tǒng)之服務質量。干擾防范措施可以三種方式進行,其一為加強吸收配電系統(tǒng)的中性電流措施,二為加強平衡電力電纜及線路配置,三為加強遮蔽及接地設施。有關遮蔽措施可由三方面進行,如表四所述。此外應于管道內部設專供設備接地兼遮蔽用之裸銅線與高壓電纜(圖十三)。且任何通信線、信號線或控制線,不可與電力配電線配置于同一側。非不得已時,電力用電線或電纜應設于管道底層。
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電纜支架于隧道安裝的問題
在隧道內鉆孔再用化學螺栓作為安裝電纜支架的施工過程常因鉆孔時碰到鋼筋而使孔位產生偏移,或損毀鉆頭的問題,此外在鉆孔時需又足夠長度的電纜線供數(shù)支電鉆同時使用,鉆孔人員,支架搬運工人,焊工,固定支架的人員,數(shù)十人同時在隧道中工作,廢氣問題,飲水,吃飯,支架運輸?shù)仍诎踩c質量上會有一定的隱憂,因此建議盡可能采用預埋件做為固定支架的方法。
編輯:陳宗勤
監(jiān)督:0571-85871667
投稿:news@ccement.com