導讀
蘭州中川國際機場新、改、擴建工程時間跨度長，管線竣工資料缺失，標識不明晰，既有管線地上地下縱橫交織、管線新舊混雜、場地狹小侷促，管線遷改設計難度大。結合中川國際機場綜合交通樞紐工程管線遷改設計實踐，分析了遷改及新建管線路徑選擇及管廊佈局設計思路，歸納總結了雨汙水管線入廊的技術難題與解決策略。
0 引言
蘭州中川機場始建於20世紀60年代末，2013年正式提升為國際航空口岸，更名為蘭州中川國際機場，是西北地區的重要航空港。自建設初始至2015年，該機場歷經數次新、改、擴建，航站區室外管線亦隨之進行了大幅度的遷、增、改、廢等調整。航站區管線，尤其是大量的主幹管線，堪稱機場主神經，在這類既有管線密集、主幹管道貫穿的場地上開發建設，管線遷改是首要解決的難題。本文所述的位於機場T2航站樓與中川鐵路機場站之間的中川國際機場綜合交通樞紐工程，便是此類項目的典型。該機場新、改、擴建工程時間跨度長，設計、施工、管理等相關技術人員多有更替，管線竣工資料缺失，各類管道、閥門標識不明晰，既有管線地上地下縱橫交織、新舊混雜、使用和廢棄的難以識別，加之場地狹小侷促，管線遷改設計難度非常大。在歷時2年多的設計過程中，我院設計團隊克服重重困難，多次赴現場調研、摸排、測繪、查找資料，充分考慮工程特點，以管廊、埋地、架空敷設相結合，因地制宜，順勢而為，制定出了經濟、便捷、利於施工及維護的設計方案。經與業主、施工、監理各方的大力協作，圓滿實現了既定目標。項目在3年多的使用過程中效果良好。其中的綜合管廊因其新穎、實用、唯一性，於2017年取得國家實用新型專利證書（ZL 2017 2 0197371,2）。
1 項目簡介
中川國際機場綜合交通樞紐工程位於甘肅省蘭州新區中川鎮，距市區75多km，是2015年省列重大項目、省“6873交通突破行動”首個民航重點項目。該工程包含1座換乘中心、2棟社會停車樓，佈置在T2航站樓西側、中川鐵路機場站東側，與T2航站樓、鐵路站房三者中心軸相吻合。
換乘中心地面一層為換乘大廳，銜接機場航站樓與中川鐵路機場站，旅客換乘距離不到100 m；地下一層設有長途、機場巴士、公交車、社會車輛換乘區以及一條下穿樞紐主幹道，同時預留T2與遠期T3航站樓之間的穿梭軌道。
2015年10月，本工程與我院設計的中川鐵路機場站站房工程同步開通運營，屆時實現了公路、鐵路、航路的無縫連接，有效地解決了中川機場區域複雜的交通問題，是國內繼上海虹橋綜合樞紐之後，實現“零換乘”的第二個綜合交通樞紐。總體佈局見圖1。
圖1 中川國際機場綜合交通樞紐效果
Fig.1 Effect of comprehensive transportation hub of Zhongchuan International Airport
2 機場既有管線概述
本工程建設範圍內的機場既有管線根據其流態、敷設特徵等分為3類，見表1。第一類為重力流雨、汙水管道，敷設時有最小坡度需求，不可倒坡；第二類為壓力流給水、再生水、冷凍水管道以及強、弱電電纜，無嚴格的敷設坡度要求；第三類為易燃易爆氣體管道。從表1中同時可以看出：①本工程建設範圍內的機場既有管線涵蓋了幾乎所有管線類型；②重要主幹管線均南北向貫穿。
3設計既定目標
綜合交通樞紐工程完全覆蓋了航站樓與鐵路站房之間的區域，為旅客提供便捷換乘的同時，也將沿南北向敷設的各類機場主幹管線通路完全隔斷（見表1、圖2）。為保證本工程與中川鐵路機場站按期同步開通運營，在機場用戶不間斷使用的前提下，設計既定目標為：①安全、經濟、合理、及時遷改既有機場管線；②為綜合交通樞紐工程、中川鐵路機場站站房工程新建管線提供敷設路徑。
表1 本工程建設範圍內的機場既有管線
Tab.1 List of existing airport pipelines within the construction scope of the project
圖2 I-I剖面 (剖切線位置見圖3)
Fig.2 I-I section (see Fig. 3 for section line position)
4 遷改及新建管線路徑選擇
選擇合理的管線路徑，基於對項目特徵，尤其是總平面佈局特徵的充分理解與把握。本工程總平面佈局（見圖3）表達了地面層、地下層、高架層3個層面。其中地面層包括T2航站樓到達層、換乘通道（1a）、換乘大廳、中川鐵路機場站站廳層、換乘連廊（1b）、P1/P2停車樓；地下層包括T2航站樓銜接大廳（Ba）、T2連接T3航站樓快速穿梭軌道站臺層（Bb，預留）、T2連接T3航站樓快速穿梭軌道（Bc，預留）、通道（Bd， h=1.6 m。注：h為頂板上覆土厚度，餘同）、機場大巴/公交車/出租車/社會車等交通區及樞紐下穿主幹道（Be，h=1.5 m）、中川鐵路機場站站臺層（Bf，h=3.0 m）、地下停車庫（Bg，h=0.6 m）；高架層包括 T2航站樓出發層落客平臺（2a）、T1與T2航站樓聯絡車道（2b）、航站樓出發層上行匝道（2c）、航站樓出發層下行匝道（2d）。
圖3 總平面
Fig.3 General layout
根據上述分析，既有機場管線遷改的通道自南向北有東、中、西3路（見圖2、圖3）。各路優缺點比選如下：
（1）東路優點： 有利於航站樓既有接管點A1、A2接駁。
缺點：①受落客平臺橋墩基礎限制，平面管位狹小，施工及維護難度大；②受Bd頂板上覆土厚度限制，重力流管道無法通過；③中川鐵路機場的E1、E2入戶管無法接入。
（2）西路優點：①管道在公園路下方敷設，不受制於地下室頂板覆土厚度，可確保合適的重力流坡度；②平面管位寬裕，有利於施工及日常維護；③停車樓C1～C4及換乘連廊D1、D2接管點接駁便利。
缺點：①航站樓既有接管點A1、A2無法接駁；②與既有管道相比，重力流管道管長增加較多，需減小排水坡度方可接入南側下游管道，導致排水能力削減。
（3）中路優點：①管道可設在2座地下室之間空檔處，重力流管道埋深及坡度不受限；②便於東、西側既有/設計接管點接駁；③重力流管道管長維持不變，可按既有坡度敷設，不影響排水能力。
缺點：管道貫穿中川鐵路機場站站廳及換乘連廊（1b），若採用埋地敷設方式，需在建築物室內設置雨、汙水管及電纜溝的檢查井，弊端較多；同時，給水等壓力流管道如發生破損，必須在室內進行開挖搶修作業，對建築的正常使用影響很大，各類管道的維護及更換亦不方便。
綜上，經比選確定中路為機場既有管道復位及新建管道的主通道。貫穿室內的管道納入綜合管廊，有效利用空間，並解決各類管線檢修和維護問題。同時1b換乘通道打開部分缺口，成為室外空間，管道埋地敷設。針對本工程複雜的管線遷改及新建問題，除中路作為管道敷設主通道外，尚需選擇東、西兩路作為次通道。
東路：在高架匝道及落客平臺下方設計一條雨水溝（見圖4），收集北側T1航站樓前廣場、停車場等場地雨水，匯至南側洩洪溝，並可收納A1、A2、B1、B2接口處（見圖3）排出的雨水。溝為矩形斷面，寬0.5～1.4 m，深1～1.8 m，總長1 380 m， 平均坡度0.59%。其中換乘通道1a範圍採用鋼筋混凝土暗溝穿越。該雨水溝沿線與20餘根各類既有管道交叉，設計前均逐根調查實測，落實了設計及施工方案，同時根據擴大後的匯水面積，對南側梯形洩洪溝進行了改造。
西路：作為東側雨水排放及燃氣管道敷設路徑，同時為C3、C4入戶管（見圖3）提供支幹管。
圖4 東路方案中的雨水溝佈置
Fig.4 Layout of rainwater ditch in East Road scheme
5 中路方案中的綜合管廊及雨、汙水管入廊
策略分析
廣義上的綜合管廊是指建在地下，用於容納兩類及以上工程管線的構築物。理論上給水、雨水、汙水、再生水、天然氣、熱力、電力、通信/信號/信息等管線均可納入綜合管廊。但是，在筆者長期的設計工作中發現，雨、汙水，尤其是汙水入廊存在諸多工程技術難題，突出的有：管道排布、清通、排水支管接入、通氣問題以及發生汙水溢出事故時，對廊內給水管道的汙染等問題。綜合管廊一般無單向縱坡，而其他各類入廊管道縱向管位通常固定不變，作為重力流的雨汙水管道，需按一定單向坡度埋設，致使其在管廊中排布時會與其他管道的管位發生衝突。解決這一難題的一種方案是設置提升設備，將重力流變為壓力流後再納入綜合管廊，但這種做法會大大增加投資、能耗及運維工作量，同時限制了下游重力流排水支管的接入，缺點顯而易見。在工程實踐中，其他技術難題似無好的解決方案，故設計中通常將重力流雨汙水管道另行埋地敷設。
由圖2可見，中川機場站地下站臺層與綜合交通樞紐地下層外牆之間有寬9.25 m，深9 m的空間。針對這一特點，考慮綜合管廊貼臨換乘中心地下室外牆設置，與部分主體建築地下室同步開挖，同步完成土建施工，部分機場主管道先行遷入，可解決施工期間用戶不間斷使用的問題。綜合管廊長139.20 m，寬6.40 m，南北擴大端寬7.70 m，總高6.66 m，見圖2、圖3、圖5。根據上述章節分析，機場主幹DN700雨水管道、DN600汙水管道保持重力流回遷，沿中路敷設。遷改管道設計管底相對標高為：進管廊處汙水-4.28，雨水-3.07；出管廊處汙水-4.62，雨水-3.21，恰好位於主體建築地下室挖深範圍內，充分證明這2根管道納入綜合管廊技術及經濟上均可行。該管廊充分利用地下室外牆間空檔及主體建築挖深，分為東西兩艙，東艙室又分為上下2部分，可將管道架空與埋地敷設有機結合。西艙室及東上艙室架空敷設各類壓力管道及強弱電纜線，併為後期發展預留空間。具體為：西艙室納入機場遷改管線，一側設8排強、弱電電纜支架，另一側由上至下分別設DN300給水管、2×DN500冷凍水供、回水管；東上艙室一側由上至下納入中川鐵路機場站DN100給水管、DN200汙水管以及為東下艙室汙水排水體系服務的通氣管，另一側設機場遷改DN200中水管道。東下艙室為覆土層，將機場遷改DN700雨水管及DN600汙水管埋設其中。各艙室內均設置排水明溝，將廊內廢水引至兩側擴大端集水井內，由潛汙泵排至廊外，並依據相關規範要求設置了通風、消防、供電、照明等系統。
對於前述雨、汙水入廊的工程技術難題，本管廊解決方案如下（見圖5）：①左右、上下分艙，壓力流和重力流管道各行其位，解決了重力流管道侵佔其他管道管位的問題；②重力流排水管道在東下艙室覆土內埋地敷設，室外管道室內化，解決了管道清通、維護、檢查井設置、支管接入等一系列問題。東上艙室淨高2 m，為施工維護提供作業空間；③汙水檢查井設置密閉井蓋，防止氣體外溢，同時側壁設通氣管道，將有毒有害氣體引至高空排放，並維持管內氣流壓力平衡；雨水管道按最大間距設置檢查井，減少廊內檢查井數量，並設密閉井蓋，防止極端情況下雨水由井口溢入管廊；④給水管與排水管分艙敷設，避免可能造成的汙染；⑤廊內設置通風、強制排水措施，有效改善廊內環境，並防止突發溢水事故。
圖5 綜合管廊剖面
Fig.5 Profile of integrated pipe gallery
至2019年，本工程已竣工3年多，經回訪，使用方反映管廊運行良好，2018年7月22日蘭州市遇特大暴雨，雨水管道排水通暢，管廊內無積水。
6 小結
管線遷改牽徹專業及部門多，情況複雜，設計時應做細緻的調查分析，充分掌握既有管線類型、管位、規格、埋深、材質、走向、歸屬等信息，同時緊密結合工程特點，靈活運用埋地、架空、管廊等技術措施，合理籌劃施工順序，以實現設計合理、運維便利、造價經濟的目標。
對原文有修改。原文標題：蘭州中川國際機場綜合交通樞紐工程管線遷改案例分析；作者：張東見；作者單位：同濟大學建築設計研究院（集團）有限公司。刊登在《給水排水》2020年第2期。
