装配式钢结构城市地下综合管廊

发布时间:2021-02-03 16:45 浏览次数:183

国内外波纹钢综合管廊介绍

一、最早的波纹钢综合管廊在德国耶拿市,建于 1945 年,内部设置有蒸汽管道、给水管道和电缆,已使用 73 年,采用热浸镀锌防腐,使用状态良好,国内已经有多批专家前往考察参观。
 

二、目前国内的波纹钢综合管廊有青海海东市波纹钢综合管廊,黑龙江波纹钢综合管廊,山东日照机场波纹钢综合管廊以及中冶集团衡水市波纹钢综合管廊等。 

 

三、以上的国内外的钢管廊,其横截面基本上都是圆形、半圆形、马蹄拱形等,都直接采用了公路涵洞钢波纹管的技术,故以下将上述钢管廊暂称为“涵洞型”波纹钢管廊。 

四、涵洞型波纹钢综合管廊的优点  

① 钢结构建筑已被住建部归纳为绿色建筑; 

② 与钢筋混凝土结构的综合管廊相比,可以降低工程造价; 

③ 标准化设计; 

④ 构件生产标准化、工厂化; 

⑤ 现场施工装配化; 

⑥ 重量轻,只有混凝土结构的 1/8~1/10,对地基处理的要求降低; 

⑦ 重量轻,运输与施工的效率和效益较装配式混凝土结构高; 

⑧ 节约资源能源; 

⑨ 减少施工污染; 

⑩ 大幅缩短建设工期; 

提升工程品质; 

配合国家供给侧改革,解决钢铁过剩产能。

五、涵洞型波纹钢综合管廊尚存在的问题  

① 截面形状多为拱形或圆形,空间利用率比矩形管廊小 1/3~2/5,直接影响投资; 

② 拱形或圆形截面的管廊,内部管线的排布设计困难,管线容纳量小; 

③ 管廊壁上用于连接的贯穿孔多,渗漏隐患点多; 

④ 施工繁杂,纵向及周向接缝密集,质量难控制; 

⑤ 难以设置有效的抗浮装置; 

⑥ 径向刚度小,径向变形量大; 

⑦ 热力管道的大推力支架无法生根及设置; 

⑧ 防腐方式只有热镀锌方式,在耐腐蚀要求较高区域,难以保证 100 年的寿命要求; 

⑨ 应对耐火极限三小时的方式是涂耐火涂料,但耐火涂料寿命只有 10~20 年, 并且不能长期耐潮,在寿命到期失效后重新涂刷时,由于内部管线及设施的存在, 清除残余失效涂层的工作量大,涂刷新涂层更繁杂,费用较初次施工时大大增加, 并且在管廊整个寿命周期内要多次更换防火涂层;更为重要的是,耐火涂料只能阻止火灾时钢结构的温度不高于 550℃,但对于钢结构地下管廊来说情况特殊,在火灾发生半小时左右,耐火涂料覆盖的钢结构体温度就超过 150℃,廊体外部土壤中的水份形成高温高压蒸汽,其产生的次生灾害有可能严重于火灾本身。


南京联众体系装配式钢结构地下综合管廊  

一、涉及专业 

该体系涉及金属材料、非金属材料、消防、防腐蚀、岩土、混凝土、结构、压力容器、机械制造及加工、环保、通风、给排水、电力、施工、运输等多个专业, 研究及试验过程历时多年,其间获得国内众多著名专家的批评、指点与帮助。  

二、已获专利  

现已取得十余项国际原创性关键技术,获得国际 PCT 专利 13 项,国家发明专利 23 项,国家实用新型专利 80 余项,获得美国国家专利局授权发明专利两项,另有多项发明专利正在申请落地欧盟、美国、日本和澳大利亚,基本解决了钢结构管廊在实际应用中的各项难题。  

三、标准编制  

中国工程建设标准化协会组织专家对本体系各项关键技术进行了详细地讨论及评估,于 2018  5 月份批准利用该体系编制 CECS 标准:  

标准名称:《装配式钢结构地下综合管廊工程技术规程》  

主编单位:上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司、南京联众建设工程技术有限公司  

参编单位:同济大学、清华大学、东南大学、中国城市地下综合管廊产业联盟、南京市装配式钢质综合管廊工程技术研究中心、北京市市政工程设计研究总院



南京联众体系装配式钢结构地下综合管廊产品介绍



(四)、方拱形钢结构管廊优点

有效的利用管土共同受力原理,结构强度高,可以深埋,4 ×4 米单舱埋深可达 15~20 米;

有效的利用管土共同受力原理,减小钢板的厚度,节省造价;

有效的利用管廊内部的净空空间,内部线管容纳量比“涵洞型”管廊能增加 1/6~1/2;

横断面内部矩形净空面积与矩形混凝土面积相同,实际净面积比矩形管廊面积多一至三个弦面; 1/6~1/2;

四个连接角为钝角结构,没有圆弧角的弧度卷圆限制,可以使用大波高、大惯性矩 的波纹钢板,大大提高了廊体的强度,同样的钢材用量却能使管廊板壁的惯性矩比“涵洞型” 波纹钢管廊提高 5.3~7.7 倍;

能方便并充分利用侧壁设置管线支架;

径向刚度是“涵洞型”波纹钢管廊的 102 倍,解决了抗浮设计的难题;

能制作高宽比比较大或比较小(即瘦高的和矮胖的)的管廊;

廊体轴向尺寸及径向尺寸控制精度大大提高;

可以设置热力管道大推力管架;

便于设置拼舱式多舱结构管廊;

廊底混凝土垫层厚度小,节省造价;

管架的着力点不设在管壁上,避免了钢波纹板所不允许的点受力,同时管架可以承受重载;

多舱结构两个相邻的单舱之间的墙板采用竖直波纹钢板,竖直波纹钢板外侧焊有剪力钉和(或)钢筋,两个竖直波纹钢板间的空隙填充透水混凝土,形成高强度钢-混凝土组合结构竖墙,并且可以降低波纹钢板厚度;

多舱管廊内部空间充分利用,舱间的墙体总厚度约 0.3 米~0.45 米,多舱结构总宽度与矩形多舱管廊结构几乎无差别;

可以实施廊体结构及所有构件的全预制化;

多舱廊体外侧与土壤接触的墙板均为外拱的拱形墙板,充分利用管土共同受力原理;

多舱间竖直波纹钢板起到了模板和结构体的双重作用;

多舱结构各舱室间的竖直墙板便于设置舱与舱之间的预制联通门。


二、结构节点














六、耐火技术及性能

(一)目前钢结构地下综合管廊耐火方式的缺陷

目前普通的涂刷防火涂料的耐火方式在钢质地下管廊工程中所存在的问题:

①应对耐火极限三小时的方式是涂耐火涂料,但耐火涂料寿命只有 10~20 年;

②涂料不能长期耐潮;

③涂料在寿命到期失效后重新涂刷时,由于内部管线及设施的存在,清除残余失效涂层的工作量大,涂刷新涂层更繁杂,费用较先期施工时大大增加,并且在管廊整个寿命周期内要多次更换防火涂层;

④更为重要的是,耐火涂料只能阻止火灾时钢结构的温度不高于 550℃,但对于钢结构地下管廊来说情况特殊,在火灾发生半小时左右,耐火涂料覆盖的钢结构体温度就超过 150℃,廊体外部土壤中的水份形成高温高压蒸汽,其产生的次生灾害有可能严重于火灾本身。







八、电力问题

(一)高压线缆

    A参考文献《如何在电气工程中防止电涡流的危害及防治》

                       《中国石油化工》---孙保华

参考文献《如何在电气工程中防止电涡流的危害》

 《建筑电气》---刘兵

三相交流电在每相平衡时,其总电流矢量和为零,所产生的磁场的矢量和为零。三相电缆穿钢管敷设通过三相平衡交流电时,不会在钢管内产生变化的磁场, 不会产生涡流。

B. 国家标准《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002规定:“同一交流回路的电线应穿于同一金属管内”,目的就是防止涡流,这也是防止涡流的一种方法。

    C. 山东日照机场的钢质管廊布设了高压电缆,已投入使用。

(二)电火花

本结构管廊内壁覆有塑料陶瓷层,不会产生电火花。

(三)静电问题

本结构为钢质结构,防静电设计简单,接地设置方便。

(四)弥散电流(或杂散电流)问题

本结构管廊内外壁覆有塑料陶瓷层,完全隔绝土壤,不受外部弥散电流的影响。内部设施产生的弥散电流也不会传递到廊体中。

九、施工工期

廊体每节长度是 10 米左右,这样可以使廊体结构的装配速度能达到现浇混凝土的 5~10 倍。就单舱干、支线管廊而言,每个 10 人的施工班组,每天可安装 50 米至 100 米。

十、工程造价

本体系的装配式管廊廊体比混凝土管廊廊体造价节省约 10%左右。

一、产品生产