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裝配式鋼結(jié)構(gòu)城市地下綜合管廊

發(fā)布時間:2021-02-03 16:45 瀏覽次數(shù):5917

國內(nèi)外波紋鋼綜合管廊介紹

一、最早的波紋鋼綜合管廊在德國耶拿市,建于 1945 年,內(nèi)部設(shè)置有蒸汽管道、給水管道和電纜,已使用 73 年,采用熱浸鍍鋅防腐,使用狀態(tài)良好,國內(nèi)已經(jīng)有多批專家前往考察參觀。
 

二、目前國內(nèi)的波紋鋼綜合管廊有青海海東市波紋鋼綜合管廊,黑龍江波紋鋼綜合管廊,山東日照機(jī)場波紋鋼綜合管廊以及中冶集團(tuán)衡水市波紋鋼綜合管廊等。 

 

三、以上的國內(nèi)外的鋼管廊,其橫截面基本上都是圓形、半圓形、馬蹄拱形等,都直接采用了公路涵洞鋼波紋管的技術(shù),故以下將上述鋼管廊暫稱為“涵洞型”波紋鋼管廊。 

四、涵洞型波紋鋼綜合管廊的優(yōu)點(diǎn)  

① 鋼結(jié)構(gòu)建筑已被住建部歸納為綠色建筑; 

② 與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的綜合管廊相比,可以降低工程造價; 

③ 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計; 

④ 構(gòu)件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化; 

⑤ 現(xiàn)場施工裝配化; 

⑥ 重量輕,只有混凝土結(jié)構(gòu)的 1/8~1/10,對地基處理的要求降低; 

⑦ 重量輕,運(yùn)輸與施工的效率和效益較裝配式混凝土結(jié)構(gòu)高; 

⑧ 節(jié)約資源能源; 

⑨ 減少施工污染; 

⑩ 大幅縮短建設(shè)工期; 

?提升工程品質(zhì); 

? 配合國家供給側(cè)改革,解決鋼鐵過剩產(chǎn)能。

五、涵洞型波紋鋼綜合管廊尚存在的問題  

① 截面形狀多為拱形或圓形,空間利用率比矩形管廊小 1/3~2/5,直接影響投資; 

② 拱形或圓形截面的管廊,內(nèi)部管線的排布設(shè)計困難,管線容納量??; 

③ 管廊壁上用于連接的貫穿孔多,滲漏隱患點(diǎn)多; 

④ 施工繁雜,縱向及周向接縫密集,質(zhì)量難控制; 

⑤ 難以設(shè)置有效的抗浮裝置; 

⑥ 徑向剛度小,徑向變形量大; 

⑦ 熱力管道的大推力支架無法生根及設(shè)置; 

⑧ 防腐方式只有熱鍍鋅方式,在耐腐蝕要求較高區(qū)域,難以保證 100 年的壽命要求; 

⑨ 應(yīng)對耐火極限三小時的方式是涂耐火涂料,但耐火涂料壽命只有 10~20 年, 并且不能長期耐潮,在壽命到期失效后重新涂刷時,由于內(nèi)部管線及設(shè)施的存在, 清除殘余失效涂層的工作量大,涂刷新涂層更繁雜,費(fèi)用較初次施工時大大增加, 并且在管廊整個壽命周期內(nèi)要多次更換防火涂層;更為重要的是,耐火涂料只能阻止火災(zāi)時鋼結(jié)構(gòu)的溫度不高于 550℃,但對于鋼結(jié)構(gòu)地下管廊來說情況特殊,在火災(zāi)發(fā)生半小時左右,耐火涂料覆蓋的鋼結(jié)構(gòu)體溫度就超過 150℃,廊體外部土壤中的水份形成高溫高壓蒸汽,其產(chǎn)生的次生災(zāi)害有可能嚴(yán)重于火災(zāi)本身。


南京聯(lián)眾體系裝配式鋼結(jié)構(gòu)地下綜合管廊  

一、涉及專業(yè) 

該體系涉及金屬材料、非金屬材料、消防、防腐蝕、巖土、混凝土、結(jié)構(gòu)、壓力容器、機(jī)械制造及加工、環(huán)保、通風(fēng)、給排水、電力、施工、運(yùn)輸?shù)榷鄠€專業(yè), 研究及試驗過程歷時多年,其間獲得國內(nèi)眾多著名專家的批評、指點(diǎn)與幫助。  

二、已獲專利  

現(xiàn)已取得國家發(fā)明專利27項,國家實用新型專利105余項,基本解決了鋼結(jié)構(gòu)管廊在實際應(yīng)用中的各項難題。  

三、標(biāo)準(zhǔn)編制  

中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會組織專家對本體系各項關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)地討論及評估,于 2018  5 月份批準(zhǔn)利用該體系編制 CECS 標(biāo)準(zhǔn):  

標(biāo)準(zhǔn)名稱:《裝配式鋼結(jié)構(gòu)地下綜合管廊工程技術(shù)規(guī)程》  

主編單位:上海市政工程設(shè)計研究總院(集團(tuán))有限公司、南京聯(lián)眾建設(shè)工程技術(shù)有限公司  

參編單位:同濟(jì)大學(xué)、清華大學(xué)、東南大學(xué)、中國城市地下綜合管廊產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、南京市裝配式鋼質(zhì)綜合管廊工程技術(shù)研究中心、北京市市政工程設(shè)計研究總院



南京聯(lián)眾體系裝配式鋼結(jié)構(gòu)地下綜合管廊產(chǎn)品介紹



(四)、方拱形鋼結(jié)構(gòu)管廊優(yōu)點(diǎn)

有效的利用管土共同受力原理,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高,可以深埋,4 ×4 米單艙埋深可達(dá) 15~20 米;

有效的利用管土共同受力原理,減小鋼板的厚度,節(jié)省造價;

有效的利用管廊內(nèi)部的凈空空間,內(nèi)部線管容納量比“涵洞型”管廊能增加 1/6~1/2;

橫斷面內(nèi)部矩形凈空面積與矩形混凝土面積相同,實際凈面積比矩形管廊面積多一至三個弦面; 1/6~1/2;

四個連接角為鈍角結(jié)構(gòu),沒有圓弧角的弧度卷圓限制,可以使用大波高、大慣性矩 的波紋鋼板,大大提高了廊體的強(qiáng)度,同樣的鋼材用量卻能使管廊板壁的慣性矩比“涵洞型” 波紋鋼管廊提高 5.3~7.7 倍;

能方便并充分利用側(cè)壁設(shè)置管線支架;

徑向剛度是“涵洞型”波紋鋼管廊的 102 倍,解決了抗浮設(shè)計的難題;

能制作高寬比比較大或比較小(即瘦高的和矮胖的)的管廊;

廊體軸向尺寸及徑向尺寸控制精度大大提高;

可以設(shè)置熱力管道大推力管架;

便于設(shè)置拼艙式多艙結(jié)構(gòu)管廊;

廊底混凝土墊層厚度小,節(jié)省造價;

管架的著力點(diǎn)不設(shè)在管壁上,避免了鋼波紋板所不允許的點(diǎn)受力,同時管架可以承受重載;

多艙結(jié)構(gòu)兩個相鄰的單艙之間的墻板采用豎直波紋鋼板,豎直波紋鋼板外側(cè)焊有剪力釘和(或)鋼筋,兩個豎直波紋鋼板間的空隙填充透水混凝土,形成高強(qiáng)度鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)豎墻,并且可以降低波紋鋼板厚度;

多艙管廊內(nèi)部空間充分利用,艙間的墻體總厚度約 0.3 米~0.45 米,多艙結(jié)構(gòu)總寬度與矩形多艙管廊結(jié)構(gòu)幾乎無差別;

可以實施廊體結(jié)構(gòu)及所有構(gòu)件的全預(yù)制化;

多艙廊體外側(cè)與土壤接觸的墻板均為外拱的拱形墻板,充分利用管土共同受力原理;

多艙間豎直波紋鋼板起到了模板和結(jié)構(gòu)體的雙重作用;

多艙結(jié)構(gòu)各艙室間的豎直墻板便于設(shè)置艙與艙之間的預(yù)制聯(lián)通門。


二、結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)














六、耐火技術(shù)及性能

(一)目前鋼結(jié)構(gòu)地下綜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鋼質(zhì)地下管廊工程中所存在的問題:

①應(yīng)對耐火極限三小時的方式是涂耐火涂料,但耐火涂料壽命只有 10~20 年;

②涂料不能長期耐潮;

③涂料在壽命到期失效后重新涂刷時,由于內(nèi)部管線及設(shè)施的存在,清除殘余失效涂層的工作量大,涂刷新涂層更繁雜,費(fèi)用較先期施工時大大增加,并且在管廊整個壽命周期內(nèi)要多次更換防火涂層;

④更為重要的是,耐火涂料只能阻止火災(zāi)時鋼結(jié)構(gòu)的溫度不高于 550℃,但對于鋼結(jié)構(gòu)地下管廊來說情況特殊,在火災(zāi)發(fā)生半小時左右,耐火涂料覆蓋的鋼結(jié)構(gòu)體溫度就超過 150℃,廊體外部土壤中的水份形成高溫高壓蒸汽,其產(chǎn)生的次生災(zāi)害有可能嚴(yán)重于火災(zāi)本身。







八、電力問題

(一)高壓線纜

    A參考文獻(xiàn)《如何在電氣工程中防止電渦流的危害及防治》

                       《中國石油化工》---孫保華

參考文獻(xiàn)《如何在電氣工程中防止電渦流的危害》

 《建筑電氣》---劉兵

三相交流電在每相平衡時,其總電流矢量和為零,所產(chǎn)生的磁場的矢量和為零。三相電纜穿鋼管敷設(shè)通過三相平衡交流電時,不會在鋼管內(nèi)產(chǎn)生變化的磁場, 不會產(chǎn)生渦流。

B. 國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50303-2002規(guī)定:“同一交流回路的電線應(yīng)穿于同一金屬管內(nèi)”,目的就是防止渦流,這也是防止渦流的一種方法。

    C. 山東日照機(jī)場的鋼質(zhì)管廊布設(shè)了高壓電纜,已投入使用。

(二)電火花

本結(jié)構(gòu)管廊內(nèi)壁覆有塑料陶瓷層,不會產(chǎn)生電火花。

(三)靜電問題

本結(jié)構(gòu)為鋼質(zhì)結(jié)構(gòu),防靜電設(shè)計簡單,接地設(shè)置方便。

(四)彌散電流(或雜散電流)問題

本結(jié)構(gòu)管廊內(nèi)外壁覆有塑料陶瓷層,完全隔絕土壤,不受外部彌散電流的影響。內(nèi)部設(shè)施產(chǎn)生的彌散電流也不會傳遞到廊體中。

九、施工工期

廊體每節(jié)長度是 10 米左右,這樣可以使廊體結(jié)構(gòu)的裝配速度能達(dá)到現(xiàn)澆混凝土的 5~10 倍。就單艙干、支線管廊而言,每個 10 人的施工班組,每天可安裝 50 米至 100 米。

十、工程造價

本體系的裝配式管廊廊體比混凝土管廊廊體造價節(jié)省約 10%左右。

一、產(chǎn)品生產(chǎn)